基于STC教學的醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)路徑研究

孫江潔，鄭治波，陳姚，杜亞楠，王平

基于STC教學的醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)路徑研究

孫江潔1，5，鄭治波2，陳姚3，杜亞楠1，王平4

（1. 安徽醫(yī)科大學 衛(wèi)生管理學院，安徽 合肥 230032；2. 保山學院 數(shù)學系，云南 保山 678000；3. 九姑中學，安徽 安慶 246525；4. 安徽醫(yī)科大學 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院，安徽 合肥 230032；5. 安徽省高等醫(yī)學教育合作委員會，安徽 合肥 230032）

在信息化和網(wǎng)絡(luò)化的背景下，分析在線教育現(xiàn)狀及存在的主要問題，結(jié)合自主開發(fā)的醫(yī)科數(shù)學STC教學模式，提出“微課程資源的設(shè)計與開發(fā)+微課程資源的制作+基于STC教學的醫(yī)科數(shù)學智慧課堂構(gòu)建+課堂建設(shè)評價與反饋”的醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)路徑．以醫(yī)科高等數(shù)學教學實踐探索為例，展示醫(yī)科高等數(shù)學STC教學智慧課堂在創(chuàng)新思維培育中的實踐意義．

STC教學；醫(yī)科高等數(shù)學；智慧課堂；建設(shè)路徑

美國新媒體聯(lián)盟發(fā)布“地平線報告”稱：線上教學資源為學生自育提供新的范式[1-2]．2020年以來，受到COVID-19侵擾，國內(nèi)學校全部進入線上教學．疫情期間，高校在線教學全區(qū)域、全覆蓋、全方位展開，實現(xiàn)了“停課不停教、停課不停學”．截至2020年5月8日，全國1 454所高校103萬教師在線開出了107萬門課程，合計1 226萬門次．參加在線學習的大學生共計1 775萬，合計23億人次．高校復學后，在線教學或?qū)⒊沙B(tài)．在常態(tài)化的在線教育過程中，如何保證教育教學質(zhì)量當屬頭等大事．如何利用在線教育資源，挖掘?qū)W生創(chuàng)新思維能力是我們目前必須面對的課題．本文以醫(yī)科高等數(shù)學教學為例，立足STC教學模式視角，探究利用在線教育資源建設(shè)醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂路徑，深層次挖掘?qū)W生創(chuàng)新思維能力，提升醫(yī)學人才培養(yǎng)質(zhì)量．

1　在線教育現(xiàn)狀及主要問題

在COVID-19病毒肆虐之際，國內(nèi)外線上教育徹底顛覆了傳統(tǒng)教育模式，全部由線下轉(zhuǎn)為線上，開展停課不停學的教學策略．但大規(guī)模的線上教育帶來了教與學的實時學情管控、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、學生互動不及時等問題，導致教育質(zhì)量下滑．

醫(yī)科高等數(shù)學是衛(wèi)生統(tǒng)計學與流行病學課程中的基礎(chǔ)內(nèi)容，是生物醫(yī)學工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一．醫(yī)科高等數(shù)學教學對臨床醫(yī)學、流行病學、衛(wèi)生管理和信息科學等專業(yè)學科的教學工作具有重要的指導意義．因此，醫(yī)學院校學生學好醫(yī)科高等數(shù)學，不僅為其將來從事相關(guān)研究工作奠定必備的理論基礎(chǔ)，同時也是21世紀高等醫(yī)學院校培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學人才最基本的要求．以醫(yī)科高等數(shù)學為例，結(jié)合智慧課堂建設(shè)的現(xiàn)狀，指出當前醫(yī)科高等數(shù)學教學存在的５個主要問題．

1.1　課堂知識構(gòu)建理念較弱

傳統(tǒng)教學基本上都是在課本內(nèi)容基礎(chǔ)上進行講授，缺乏知識構(gòu)建和主題設(shè)計等理念，無法有效激發(fā)學生的學習興趣．

1.2　教學互動率較低

據(jù)不完全統(tǒng)計，2019—2020學年第２學期我校醫(yī)科高等數(shù)學第15周答疑課中，４位教師在答疑過程中，基本上均以教師習題輔導的形式完成答疑課時教學，學生主動提問呈現(xiàn)互動少、頻率低等特點．

1.3　教學數(shù)據(jù)的挖掘程度較低

當前在線教學工具包含雨課堂、釘釘、騰訊課堂、QQ等．盡管這些軟件有一定的數(shù)據(jù)實時反饋功能，如教學評價、上課人數(shù)等信息，但對這些系列數(shù)據(jù)進行深入分析的教師極少，很難形成教學成果，用于教學改進的教師更是少之又少．因此，在教學數(shù)據(jù)挖掘方面，僅比傳統(tǒng)教學略有改進，但仍有很大提升空間．

1.4　個性化教學難以保障

當前的在線課堂不管是采用錄課發(fā)布還是直播教學，基于“網(wǎng)絡(luò)流量的擠兌”，教學及時互動存在一定困難，個性化教學更是一種奢望．再加上學生的自控能力差異，成績優(yōu)異的學生個性化輔導在一定程度相對容易實現(xiàn)，而相對于成績一般或是學業(yè)困難的學生，個性化輔導實施起來極為困難，學生的求知意愿成為第一障礙．因此，師生合作方面是存在局限的．

1.5　教學效率不高

在線教學應充分利用網(wǎng)絡(luò)教學資源和自創(chuàng)微課等資源進行，同時將自身教學進行共享，免費在線開放，從而使得互聯(lián)網(wǎng)資源得到進一步豐富，為學生自學提供素材，形成教學效應輻射．然而，當下的在線課堂，所完成的僅是課程的教學，缺少及時推送、二次推送、“云+端”的應用，降低了智慧課堂應有的教學效率．

綜上所述，相對于智慧課堂建設(shè)來說，當下的在線教學存在諸多缺陷和不足，有待開發(fā)和建設(shè)．

2　STC教學視角下醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)的對策

由于醫(yī)科高等數(shù)學這門學科的內(nèi)容復雜性（知識點背景實際變化的復雜性和特殊性，學生完全理解數(shù)學問題機理較為困難）與課時有限性（教學內(nèi)容多），課堂上教師雖然利用大量圖片放映、動畫播映、模型展示等直觀手段進行講解，但仍存在部分學生感覺在課堂上難以掌握、課后鞏固效果差的問題．如何提高醫(yī)科高等數(shù)學課程的教學質(zhì)量，改善教學效果，合理有效地展現(xiàn)這門學科的生動性、直觀性、系統(tǒng)性、連續(xù)性、動態(tài)性及各系統(tǒng)的相關(guān)性，使學生真正樂于學習，易于掌握這門課程，是當下亟待解決的問題．因此，在原有STC教學模式基礎(chǔ)上，充分利用微課程的優(yōu)勢，提出醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)路徑建議．

醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)流程見圖１．

圖 1 醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)流程

2.1 微課程資源的設(shè)計與開發(fā)

根據(jù)醫(yī)科高等數(shù)學理論授課和實驗授課內(nèi)容要求，將傳統(tǒng)的依據(jù)章節(jié)進行教學的思路分解成一個個獨立的節(jié)點，根據(jù)醫(yī)科高等數(shù)學已確定的重難點，制作便于視頻、動畫或仿真進行直觀演示的學習內(nèi)容或者知識點微視頻教學，作為微課程資源進行設(shè)計；將分解的內(nèi)容要點與課題組相關(guān)成員共享，采用集體討論的方式確定合理的教學思路和教學手段；根據(jù)教學需要選取知識點或?qū)W習專題，對每個具體的微課程進行教學策略設(shè)計，通過微課程對理論與實驗課堂教學進行再創(chuàng)造．

2.2　微課程資源的制作

根據(jù)設(shè)計的微課程腳本，制作包括音視頻資源、三維動畫資源、數(shù)學模型資源等形式的微課程教學視頻．邀請國家級、省級教學名師、教壇新秀以及有豐富教學經(jīng)驗的教師，分別進行醫(yī)科高等數(shù)學理論課程授課和實驗授課，每個節(jié)點授課控制在15 min以內(nèi)；選擇合適的拍攝方式，主要采用攝像機拍攝的外拍式進行近景拍攝，達到聲像俱佳的效果，充分展示教學環(huán)節(jié)和教學內(nèi)容，制作成FLV格式，以便于上傳網(wǎng)絡(luò)，每個視頻大小壓縮在15 MB左右，并對其進行相應的命名．

2.2.1 理論部分微課程制作根據(jù)醫(yī)科高等數(shù)學重難點產(chǎn)生章節(jié)的先后順序進行教學，教師以講授類形式為主，輔以演示類、實驗類等形式進行視頻授課，以精煉、直觀、形象、生動有趣的系列微課展現(xiàn)課程節(jié)點內(nèi)容．

2.2.2 實驗部分微課程制作全程應用數(shù)學軟件，結(jié)合數(shù)學模型分析、Flash動畫、數(shù)據(jù)仿真等教學資源，制作教師對具體知識點的授課視頻．結(jié)合動畫和數(shù)學模型進行實驗過程教學演示，制作PPTX后再轉(zhuǎn)化成視頻文件，也可應用APP學習軟件制備視聽一體化的微課程．

2.3 基于STC教學的醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)

在微課程教學設(shè)計的指導下，將開發(fā)出來的醫(yī)科高等數(shù)學微課程教學資源，從系統(tǒng)到部分、從理論到實驗、從靜態(tài)到動態(tài)、從片段到連續(xù)、從基礎(chǔ)到前沿進行組合或整合；利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺和無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以視頻、動畫、仿真等展示形式，安裝數(shù)字網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)軟件DES和APP系統(tǒng)，制作供本科生使用的電子課堂，構(gòu)建一個移動學習、開放學習和泛在學習的網(wǎng)絡(luò)平臺；將醫(yī)科高等數(shù)學微課程發(fā)布于校園網(wǎng)服務(wù)器，與其他各醫(yī)學院校網(wǎng)絡(luò)中心建立網(wǎng)絡(luò)共享平臺，進而實現(xiàn)安徽省各醫(yī)學院校醫(yī)科高等數(shù)學微課程網(wǎng)絡(luò)教學資源的開放與共享，真正達到科學合理整合微課程資源并加以應用，形成合力．也只有如此，才能發(fā)揮醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂輻射效應．

2.4 醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)的評價與反饋

醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)和投入使用后，需要對智慧課堂進行教學評價，建立學生反饋機制、教學反思機制以及相互間的批判和探討機制，總結(jié)不足，及時改進，為后續(xù)改善課堂建設(shè)效能提供參考意見，為推廣醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂提供數(shù)據(jù)支持．

制作動畫仿真、挖掘醫(yī)學素材等知識構(gòu)建理念有利于挖掘?qū)W習興趣，培育學生創(chuàng)新思維；課堂設(shè)計知識點網(wǎng)絡(luò)教學時長每節(jié)15 min，關(guān)注了學生專注力和用眼疲憊等要素；STC教學模式的引入、重點、難點內(nèi)容微視頻的制作與分享等體現(xiàn)了智慧課堂的高效特點；反饋機制的建立，凸顯了師生的合作．綜上剖析，可以發(fā)現(xiàn)本研究提出的醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂建設(shè)路徑是科學有效的．

3 教學范式交流

為了更好地詮釋醫(yī)科高等數(shù)學智慧課堂STC教學模式，提供2個教學范式以供參考．

智慧課堂STC教學設(shè)計：

（1）課前推送．可以合理構(gòu)建情景化教學，貫穿人文素質(zhì)教育理念，具體為：借用大詩人李白“只要功夫深，鐵杵磨成針”的故事開場（這里可以先制作一個國學素質(zhì)教育小視頻并引出主題，課前發(fā)送到學生賬號，用于學生預習）．

教學的最后，引入孔子畫面，感情朗誦“勿以惡小而為之，勿以善小而不為”，使人文素質(zhì)教育貫穿于醫(yī)科高等數(shù)學案例教學的全過程．

（3）課后評估．本課程的設(shè)計，增加了知識構(gòu)建，在教學模式方面進行了革新，并增加教學情境設(shè)計，實現(xiàn)課前素材分享，徹底改變傳統(tǒng)教學“知識灌輸思維，缺乏情境創(chuàng)設(shè)，學生協(xié)作的機會不多，課后交流更是難得”的困境．由教學案例可以看出，基于STC教學的智慧課堂建設(shè)路徑可實現(xiàn)“課前、課中、課后”的知識構(gòu)建螺旋式上升的培養(yǎng)理念，讓教學資源效能價值盡情發(fā)揮，教學模式得到最大范圍的推廣．

傳統(tǒng)教學以解決問題為目的，先入為主，灌輸式教學將利用對稱性，將橢圓面積轉(zhuǎn)換成4倍的第一象限面積，然后利用定積分結(jié)合三角變換的思想求解，完成教學．其缺點“課堂知識構(gòu)建理念較弱，教學互動率較低，教學數(shù)據(jù)的挖掘程度較低，個性化教學難以保障，教學效率不高”無一不展現(xiàn)出來．

智慧課堂STC教學設(shè)計：

（1）知識構(gòu)建．針對教學對象實際，基于知識構(gòu)建主義理論，結(jié)合STC教學模式，融合主題教學法、RBL教學法的優(yōu)勢，開展教學設(shè)計，挖掘?qū)W生創(chuàng)新思維能力和解決問題能力，并以歷史成效展示，誘發(fā)學生學習潛能．具體教學設(shè)計框架見圖２．

圖2　教學設(shè)計框架

（2）課前推送．構(gòu)建知識點主題情景宣傳片，貫穿課程思政理念，具體為：借用近年來大學生宿舍使用大功率電器導致的火災為背景，開展人員傷亡急救過程中的“植皮”決策，引發(fā)學生思考問題解決的原理．微視頻環(huán)節(jié)展見圖3．

（3）課中教學．先再次播放小視頻，給出醫(yī)學“植皮”原則及“個體手掌投影面積為軀體表面的1%”之后，拋出問題“如何求解手掌的投影面積”．為了講述這一問題，提出微元法和平面面積積分公式，并實現(xiàn)“手掌”在平面中的投影及數(shù)學模型轉(zhuǎn)化（見圖４）．

圖3　微視頻環(huán)節(jié)展圖

圖4　“手掌”在平面中的投影近似算法

在此基礎(chǔ)上，開展問題解決演示過程（參照傳統(tǒng)教學部分）．這樣不僅可以結(jié)合教學對象的專業(yè)實際，同時可以拓寬學生的知識視野，提升學生解決實際問題的能力．

教學的最后，告誡學生“校園防火、生命至上”．進一步說明：學校規(guī)定，嚴禁違規(guī)使用大功率電器是科學的管理決策，要互相監(jiān)督，嚴格遵守校紀校規(guī)．實現(xiàn)課程思政的有機結(jié)合．舉例說明師生互動的重要性，并列舉學生參與科研，發(fā)表SCI，EI論文，并因為論文的發(fā)表獲得了名校攻讀研究生的機會等，誘發(fā)學生的學習激情．

（4）課后評估．本課程的設(shè)計，增加了知識構(gòu)建，強化了教學互動，采用的教學工具包含雨課堂、釘釘、騰訊課堂、微信、QQ等．針對個性化教學方面，結(jié)合教學成效拓寬學生個性化培養(yǎng)渠道．通過資源的多維度共享，提升教學效率和學生參與度．

４　結(jié)語

醫(yī)科高等數(shù)學學科理論為交叉應用型學科，是成就醫(yī)學專家、醫(yī)藥專家的基礎(chǔ)性工具．這與《里約熱內(nèi)盧宣言》中提到的理論“純粹數(shù)學與應用數(shù)學是理解世界及其發(fā)展的一把主要鑰匙”[3]思想一致．在智慧課堂STC教學過程中，更多地體現(xiàn)了興趣挖掘、軟件輔助、互聯(lián)網(wǎng)平臺和網(wǎng)絡(luò)資源的開放與共享等特點，通過教學實踐，培育了大批優(yōu)秀學生，取得了一系列的驕人成績．如教學比賽獲得了國家級獎項、省級特等獎等，學生參與發(fā)表SCI，CSSCI等系列論文，獲批了省級教改重點項目、國家級和省級大創(chuàng)項目數(shù)項，這些成績表明，智慧課堂STC教學在培養(yǎng)醫(yī)學專業(yè)學生的創(chuàng)新思維能力和提升醫(yī)學人才教育質(zhì)量方面的有效性[4-8]．通過智慧課堂建設(shè)和STC教學模式的有機結(jié)合，使醫(yī)科高等數(shù)學重難點教學具備教學內(nèi)容獨立、教學時間較短、資源容量較小、資源構(gòu)成情景化和資源可重復利用等優(yōu)點，完全可以激發(fā)學生的學習動力，培育學生的創(chuàng)新思維．

[1] 姜玉蓮．微課程研究與發(fā)展趨勢系統(tǒng)化分析[J]．中國遠程教育，2013（12）：64-73

[2] 孫江潔，夏云，楊優(yōu)，等．人才自育視野下的教務(wù)管理新模式[J]．遼寧醫(yī)學院學報：社會科學版，2016，14（4）：88-91

[3] 孫江潔，陳姚，高健，等．基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的醫(yī)科數(shù)學STC教學新模式研究[J]．安徽廣播電視大學學報，2016（3）：78-82

[4] 孫江潔，鄭治波，袁敏，等．醫(yī)科高等數(shù)學STC教學成效研究[J]．合肥師范學院學報，2019，37（3）：70-73

[5] Sun Jiangjie，Wang Ping，Du Yanan，et al．Analysising the influence factors of single task pricing based on public packet system：An Empirical Study in China[J]．J Phys Conf Ser，2020：1088/1742-6596/1437/2/012100

[6] Sun J，Sun R，Jiang Y，et al．The relationship between psychological health and social support：Evidence from physicians in China[J]．PLoS ONE，2020，15（1）：1-19

[7] Zheng zhibo，Zhang liping，Hao xiaohong，et al．The global attractors for the Navier-stokes equations with nonlinear perturbation in R2[J]．Chin Quart J of Math，2020，35（1）：93-110

[8] Zheng Zhibo，Zhao Wenyan，Liu Guoqi，et al．Research on the results of the advanced mathematics teaching of college students of science: the effect of STC teaching mode based on“Internet +”[J]．J Phys Conf Ser，2020：1088/1742-6596/1592/1/012080

Research on the construction path of intelligent classroom of medical advanced mathematics based on STC teaching

SUN Jiangjie1，5，ZHENG Zhibo2，CHENG Yao3，DU Yanan1，WANG Ping4

（1. School of Health Management，Anhui Medical University，Hefei 230032，China；2. Department of Mathematics，Baoshan University，Baoshan 678000，China；3. Jiu-Gu Middle School，Anqing 246525，China；4. School of Innovation and Entrepreneurship，Anhui Medical University，Hefei 230032，China；5. Anhui Higher Medical Education Cooperation Committee，Hefei 230032，China）

Under the background of informatization and network，the current situation and main problems of online education was analyzed，the construction path of medical advanced mathematics intelligent classroom was put forward，which is design and development of micro curriculum resources + production of micro course resources + construction of medical mathematics intelligent classroom based on STC teaching + evaluation and feedback of classroom construction．Taking the teaching practice of medical advanced mathematics as an example， the practical significance of the intelligent classroom of medical advanced mathematics STC teaching in the cultivation of innovative thinking was demonstrated．

STC teaching；medical advanced mathematics；intelligent classroom；construction path

O13∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.015

1007-9831（2020）10-0068-05

2020-06-28

安徽省質(zhì)量工程項目（2018zhkt180）；安徽省自然科學基金面上項目（1908085MG233）；安徽省教育廳自然科學重點研究項目（KJ2019A0945）；安徽省哲學社會科學規(guī)劃項目（AHSKF2019D014）；安徽醫(yī)科大學新型冠狀病毒感染的肺炎疫情應急科研攻關(guān)項目（YJGG202004）

孫江潔（1983-），男，安徽宿松人，副教授，碩士，從事應用統(tǒng)計與風險決策研究．E-mail：xyjy07331@126.com

王平（1972-），男，安徽馬鞍山人，副教授，博士，從事創(chuàng)新教育研究．E-mail：wangp13@139.com