基于信息技術的高等數學實驗教學改革研究

蔡敏

摘要：信息技術的不斷發展與進步，使目前我國乃至世界的經濟發展都趨向于全面的信息化，在此背景下，本文針對基于信息技術的高等數學實驗教學改革進行研究。本文首先研究了基于信息技術的高數實驗教學改革的相關概念，基于對高數實驗教學概念，信息技術與高數實驗教學相結合的理論研究，探索基于信息技術的高等數學實驗教學改革的意義，然后分別闡述信息技術從教學理念與教學目標、教學內容與教學方法、教學方式與考試方法等方面對高數實驗教學的改革進行研究。

關鍵詞：信息技術；高等數學；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1673-7164（2020）48-0114-03

基金項目院江蘇省教育科學研究院現代教育技術研究所資助項目（項目編號：2018-R-64241）。

信息化時代多媒體和網絡技術的大力發展，使當代人類的思考方式和學習方式隨之發生了顯著改變。在這樣的大背景下，學校的教育教學也逐漸朝著網絡化和個性化等多方面改革發展，面臨著極大的挑戰。高等數學課程，一直是大學時期的公共基礎課程，它給予學生的不光是理論知識、思維方法，更是對學生的邏輯能力、創新能力、動手實操能力的培養[1]。高等數學實驗教學研究的提出和實踐應用探討的情形，是隨著信息化時代的到來而興起的，通過“高等數學+信息技術+實驗教學”的融合發展，可以改善現今教育界對于高等數學實驗教學過于偏理論教學，忽略培養大學生獨立思考，提高自主創新技能的問題，使高等數學的“教”與“學”發生沖突。如何有效地利用信息技術，對高等數學實驗教學進行改革，以適應時代發展和學生需求，成為教學改革的難點。

一、基于信息技術高數實驗教學改革的相關概念研究

（一）高數實驗教學概念分析

高等數學實驗教學是近年來在原有高數教學基礎上推出的一種新型教學模式，在高等數學教學環節中嵌入實驗教學方式，它的概念界定的核心在于實驗教學[2]。高等數學實驗教學是指高數教師引導學生利用數學知識基礎理論與計算機技術，與現實中存在的問題相結合，運用高等數學建造模型，分析和解決現實中存在的問題，是一種學生參與度極高的教學形式。相比于從前的教學模式，高等數學實驗教學更易讓學生生動認識和理解高數這一復雜學科。

（二）信息技術與高數實驗教學相結合的理論研究

將信息技術的發展優勢與高等數學實驗教學相融合，是指在當代信息技術環境的加持下，使學生和教師角色定位發生變換。當然，在將信息技術與高數實驗教學相融合時，應堅定合理分攤，科學配置的原則，不應該只把信息技術看作是單純的教學輔具，應更加注重信息技術的科學有效應用，應以提高與課學生的科學素質為重心，營造一種新型的教學環境，綜合考慮學生的知識儲備和已有的知識架構和綜合能力根基，創設多元化、包容性廣的教學環境。這一環境可以包含資源共享、情境創設、自主探索、頭腦風暴、信息采集等多方面元素，滿足高數實驗教學需求和學生學習要求[3]。然后制定高等數學實驗教學目標，以科學的態度和方法，借助信息技術的先進性確立高數實驗教學目標。最后通過數學實驗，提升學生進行科學研究的素養，提升高數教師教學的效率。因此信息化技術與高數實驗教學融合，是高數教師主導作用的具體實現，亦是學生作為學習主體自主探索知識的過程，激發教師統籌管理能力和學生主觀學習熱情和創造能力。

二、基于信息技術的高等數學實驗教學改革的意義探索

基于信息技術的高等數學實驗教學改革是非常重要且有必要的。利用信息技術對高等數學實驗教學進行改革，有利于提高高等數學實驗教學質量。信息技術發展與新型課程改革工作的開展，改變了現代人們原有的教學觀念與教學方法，通過有效使用信息技術，建立綜合適配型高等數學實驗教學下全新的課程體系。這種層面的改革升級了原有高數教學方式與教學手段，在實踐意義上幫助學生全面認知高等數學知識，提升其在學生心目中的價值，而不是單一地把它作為學習任務。此外，它能幫助學生樹立科學正確的高等數學觀念，提高學生對于高等數學的學習能力、理解能力、吸收能力、創造能力，促進學生提高數學素養，逐步形成科學的世界觀和方法論，把學生的創新精神和實踐能力的培養真正落到實處。從宏觀角度來看，基于信息技術對高等數學實驗教學進行改革，是時代和社會共同進步發展的需要，是先進技術與高級理論相結合的必然結果，有利于促進整個社會的進步成長[4]。基于信息技術的高數實驗教學改革，促進學生高數應用能力與綜合素養的培養，激發人才創新意識和思維邏輯，故其在對專業高等數學人才的培養和輸送上，將會貢獻很大一部分力量。

三、信息技術應用于高等數學實驗教學改革的途徑

（一）教學理念與教學目標的改革

信息技術應用于高數實驗教學改革，首先要對于高數實驗課程的教師，在教學理念和教學目標上進行改革研究。第一，在教學理念上，高等數學教師應注重遵循新型教育理念，重視高等數學實驗教學的改革工作。信息化時代背景下，要求教師對待高等數學實驗教學活動的態度和觀念進行改變，與時俱進地調整教學理念，以此適應社會和教育事業發展的新要求[5]。第二，從教學目標上，運用信息技術的思維方式，對現實情況的大數據統計分析，比如學生日常學習情況，學校教學特點等方面進行科學研究，依據數據和具體情況進行探討，改革高等數學實驗教學的目標，從培養學生創新思維，動手實踐能力與高數實驗應用能力等方面著手，尋找合理的教師自我定位，制定新的教學目標，指明日后工作重點和方向。

（二）教學內容與教學方法的改革

成熟的信息技術的存在，成為高數實驗教學中，教學內容和教學方法改革的“主力推手”。高等數學實驗教學課程的內容，取決于教學受眾學生們的數學基礎以及專業應用方向。學生們數學基礎的差異化以及專業的差異化，決定了教師教學內容的多樣化，因此授課教師須使用信息技術細分學習需求，豐富高數實驗教學內容，并利用信息技術對教學內容的難易程度，學生參與程度等做出統籌規劃，做好引導和鼓勵工作。在教學方法上，充分使用網絡平臺和多媒體技術，除了用語言輸出講解，借助多媒體課件等輔助教學工具，還要啟發并鼓勵學生自主動腦思考、動手搭建高數模型，通過小組討論和任務分配等方法，提高課程參與度，提升高等數學實驗課程教學效果，實現教學目的[6]。需要注意的是，高數實驗教學的教師在教學內容和教學方法上都要考慮到加強數學理論知識與實際生活之間的聯系，從學生已有的數學知識出發，為學生創設一定的問題情境，讓學生在實際生活中體驗數學教學，使高等數學教學真正服務于社會實踐活動。

（三）教學方式與考試方法的改革

從教學方式和考試方法來看，信息技術為高數教師從多方面客觀了解學生綜合水平和能力提供了科學數據，使教師針對不同水平同學的分層教學更準確有效。信息技術的應用可以完善高等數學實驗教學的方式，從實驗工具和實驗手段上，由于信息技術的高速發展和普及，各種數學軟件包的推廣，為數學實驗課的開設改革提供了強有力的軟件及硬件基礎。從教學素材上，現在的教材基本延續了過去的內容，現在實驗教學更強調的是對于書中的邏輯推理和技巧性訓練，重視的是高數完整的基礎理論體系。因此，在教學方式上的改革一方面，信息化的時代讓學生有獨立操作計算機及相關軟件，并能充分利用高數相關教學軟件，另一方面，適度減少過于煩瑣或實用性弱而技巧性強的實驗環節，節省時間讓學生多次實操熟練高數實驗建模，引導并告知學生高數如何應用于實踐的聯系，讓學生意識到高數實驗是一個怎樣的過程。對于考試方法的改革研究，本文主張在考試題目構建上，無論是理論還是實驗都應適當降低難度，偏向于應用實踐為主，考試分理論和實驗，實驗部分需要學生獨立思考搭建模型，以其流程完整度，邏輯清晰度，應用實踐效能等方面作為評判標準，通過信息化系統設計評分程序，實現考試方法的改革，從而有效提高學生的自信心和創造性，培養創新思維，促進學生對高數實驗教學課程的積極性。

四、結語

自2020年疫情暴發以來，通過在多方面運用信息技術進行與新冠肺炎疫情的抗爭工作，比如受疫情影響，學生無法去學校進行課堂學習，但有了信息化技術，學生可以在家上網課。很多現象都反映了現代信息技術的重要性，人們在生活教學方面已經形成了對其的依賴性。高數實驗教學基于信息技術背景的研究在近幾年逐漸出現，如何降低高等數學教學的難度，尋找打破傳統教學方式方法，盡量使抽象難懂的高等數學實驗教學課程概念通過直觀易懂的形式展現出來，是教師仍需努力的目標。

參考文獻：

[1]陳小平，史雪瑩.應用型本科院校數學實驗教學實踐與改革———以泰州學院“高等數學”課程為例[J].教育教學論壇，2020（40）：232-233.

[2]劉明芳.基于信息技術的高等數學實驗教學模式研究[J].當代教育實踐與教學研究，2020（14）：24-25.

[3]張卓.現代信息技術背景下高職院校高等數學實驗教學模式探討[J].數字通信世界，2019（08）：284.

[4]巫小勇，邱建霞，袁欣欣.現代信息技術背景下高職院校高等數學實驗教學模式淺探[J].教育現代化，2019，6（17）：98-101.

[5]吳長虎.應用本科高等數學實驗教學模式的構建思考[J].才智，2018（26）：176+178.

[6]張會娜，孫新國，許曉婕，孫建國.高等數學數字化教學與實驗教學的有效性研究[J].高師理科學刊，2018，38（03）：71-75.

（責任編輯：莫唯然）