現(xiàn)代教育技術(shù)融入“離散數(shù)學”任務驅(qū)動教學探討

［摘 要］ 基于對“離散數(shù)學”教學現(xiàn)狀的分析，旨在探討如何融合現(xiàn)代教育技術(shù)，采用任務驅(qū)動教學方法改進離散數(shù)學的教學。由于“離散數(shù)學”是計算機科學和信息技術(shù)領域的基礎課程，培養(yǎng)學生的邏輯思維和問題解決能力至關(guān)重要，因此采用有效的教學方法具有重要的意義。通過相關(guān)文獻調(diào)查，發(fā)現(xiàn)任務驅(qū)動教學方法在“離散數(shù)學”教學中具有潛力和優(yōu)勢。通過介紹任務驅(qū)動教學方法的基本概念和原則，并探討如何利用現(xiàn)代教育技術(shù)來支持任務驅(qū)動教學在“離散數(shù)學”教學中的應用。最后，討論任務驅(qū)動教學方法在“離散數(shù)學”教學中的效果和挑戰(zhàn)，并提出未來研究的方向和建議。

［關(guān)鍵詞］ 任務驅(qū)動教學方法；離散數(shù)學；現(xiàn)代教育技術(shù)；教學改進

［基金項目］ 2023年度浙江理工大學計算機科學與技術(shù)學院（人工智能學院）教育教學改革研究項目“面向人工智能的‘離散數(shù)學’的課程教學探索與實踐”（jsjjg202304）

［作者簡介］ 李 娟（1985—），女，山東費縣人，博士，浙江理工大學計算機科學與技術(shù)學院（人工智能學院）講師，主要從事傳染病建模與仿真研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）06-0133-04 ［收稿日期］ 2023-11-21

引言

離散數(shù)學是研究離散結(jié)構(gòu)和對象的數(shù)學學科，涉及離散的數(shù)學結(jié)構(gòu)，如集合、圖論、邏輯、代數(shù)和組合數(shù)學［1］。它在計算機科學、信息科學、數(shù)論、密碼學等領域有廣泛應用。“離散數(shù)學”課程重視理論與實踐相結(jié)合，通過數(shù)學推理和問題解決培養(yǎng)學生的邏輯思維、抽象建模和問題解決能力［2-3］。學習離散數(shù)學可以幫助學生掌握一系列基本的數(shù)學工具與方法，為進一步學習和研究奠定堅實基礎［3］。

離散數(shù)學具有豐富的知識體系、靈活的結(jié)構(gòu)、繁多的概念和極高的抽象度，體現(xiàn)強烈的理論性特點［4］。然而，傳統(tǒng)的教學方法過于注重理論知識的灌輸，導致學生難以理解，缺乏興趣和主動性，對學習產(chǎn)生不利影響。學生通常表現(xiàn)出相對被動的態(tài)度，與培養(yǎng)實際應用能力存在脫節(jié)，進一步影響學習成果。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，學生須要具備解決實際問題的實踐能力，而不僅僅是掌握純理論知識。因此，改進離散數(shù)學的教學方法，激發(fā)興趣、增強主動性和培養(yǎng)實踐能力成為重要而迫切的任務。

目前，高等教育機構(gòu)正積極改革離散數(shù)學的教學方法，探索適用于實踐的多種方式。這些方式包括任務驅(qū)動式［3-4］、啟發(fā)式［5］、問題驅(qū)動式［6］和案例式［7］等教學方法，并已在高校廣泛實踐和驗證。然而，隨著科技的發(fā)展和社會需求的提升，我們需要不斷探索更具創(chuàng)造性和互動性的教學方法。其中一種可行方式是讓學生積極參與問題解決。因此，本文將探討如何融合現(xiàn)代教育技術(shù)，采用任務驅(qū)動教學方法改善離散數(shù)學的教學。通過多樣的教學方式，旨在提升學生學習效果的同時，激發(fā)學生解決問題和創(chuàng)新思維的能力。

一、任務驅(qū)動教學方法的理論基礎和原則

任務驅(qū)動教學方法是一種以任務為核心的教學模式，教師設計任務，學生通過完成任務來實現(xiàn)學習目標［3］。在這種方法中，教師扮演著組織者、指導者和知識意義建構(gòu)的支持者的角色，通過設計任務來引導學生實現(xiàn)學習目標。學生在任務驅(qū)動教學中扮演著主動學習者的角色，通過完成任務來建構(gòu)知識和意義。教材提供了學習的內(nèi)容，而媒體則被用于創(chuàng)造學習情境，激發(fā)學生的主動學習和合作探索能力，幫助他們建構(gòu)知識和意義［8］。此方法的實施可基于以下幾個基本原則。

1.學習任務的真實性和意義性。任務應與學生的實際生活和職業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，具有一定的實際應用場景和意義。例如，在“離散數(shù)學”教學中，設計一個涉及網(wǎng)絡布線的問題或優(yōu)化課程表排課方案，能夠讓學生意識到離散數(shù)學知識在實際問題中的應用價值，并增強學習的真實性。通過與真實而有意義的學習任務接觸，不僅能夠培養(yǎng)學生批判性思維、創(chuàng)新思維和問題解決的能力，還能夠提高學生合作與交流的能力。

2.學習任務的挑戰(zhàn)和啟發(fā)。挑戰(zhàn)性的任務讓學生反思自己的不足，激發(fā)他們對問題的好奇心和求知欲，從而主動進行深入學習。太簡單的任務容易使學生失去興趣。面對困難的問題，學生經(jīng)歷思考、推理和創(chuàng)造性解決問題的過程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。啟發(fā)性的任務引導學生積極思考問題的解決方向，避免因難以解決問題而失去學習興趣。此外，任務應具有開放性、多樣性和多元化，滿足不同學生的需求和興趣，激發(fā)學生的學習動力，提高學習效果。

3.學習任務的合作和互動。合作性任務促進學生間開展合作與協(xié)作，共同探討問題、分享觀點和解決挑戰(zhàn)。互動性任務促進學生間及師生間的積極互動，激發(fā)思想碰撞和知識交流。在“離散數(shù)學”教學中，通過小組討論、課堂展示等方式設置激發(fā)學生積極思辨和交流的任務，學生能充分展示思維，通過交流與對話擴展思維邊界、加深對知識的理解，并從中獲得啟發(fā)與激勵。

4.反饋和評估的及時性和重要性。任務驅(qū)動教學方法高度重視反饋和評估的及時性和重要性。教師可通過多種方式觀察和評估學生學習，包括觀察任務表現(xiàn)和與學生交流，結(jié)合個人作業(yè)和多學科融合教學等方法，全面了解學生的學習進展和思維過程。這種信息能幫助教師及時發(fā)現(xiàn)學生的學習困難和問題，并提供針對性的反饋和指導，幫助學生克服障礙，提高學習效果。及時的反饋和指導有助于調(diào)整教學策略，促進學生學習動力的提升和自主學習能力的培養(yǎng)。

在“離散數(shù)學”教學中，任務驅(qū)動的教學方法以設計實際問題和項目為手段，旨在使學生將所學知識應用于實踐。這一方法不僅能夠點燃學生的求知熱情和動力，更能夠推動他們自主學習和團隊合作能力的發(fā)展。通過解決實際問題和完成任務，學生能夠?qū)⑺鶎W知識變現(xiàn)。

二、現(xiàn)代教育技術(shù)在“離散數(shù)學”教學中的應用

現(xiàn)代教育技術(shù)在教學中扮演著越來越重要的角色。隨著科技的不斷發(fā)展，教育技術(shù)已成為教育領域不可或缺的一部分，對教學方式和學習體驗產(chǎn)生了深遠的影響［9-10］。現(xiàn)代教育技術(shù)的應用為教師和學生提供了全新的可能性，具體內(nèi)容如下。

1.交互式學習平臺。教育技術(shù)可以提供交互式學習平臺，讓學生通過在線模擬實驗、游戲和練習來掌握離散數(shù)學的概念和技巧。這些平臺可以提供實時反饋和個性化學習路徑，幫助學生更好地理解和應用離散數(shù)學的知識，激發(fā)學習興趣，提高學習效果。

2.虛擬實驗室。虛擬實驗室和模擬仿真技術(shù)為離散數(shù)學中抽象概念的教學提供了有力支持。通過虛擬實驗室，學生可以進行離散數(shù)學的實踐操作，如圖論的可視化分析、布爾代數(shù)的邏輯運算等。這樣的實驗室可以幫助學生更好地理解和應用離散數(shù)學的概念，同時提供一個安全和可控的學習環(huán)境。

3.在線討論和合作。教育技術(shù)可以提供在線討論和合作的平臺，讓學生在離散數(shù)學的學習過程中展示學習成果，進行互動和合作。學生可以通過在線論壇、協(xié)作文檔等工具，與同學和教師一起解決問題、分享思路和討論學習內(nèi)容，促進了生生之間以及師生之間的互動和交流。

4.數(shù)據(jù)分析和個性化學習。教育技術(shù)可以收集學生在學習過程中的數(shù)據(jù)，如答題情況、學習進度等，通過數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，為學生提供個性化的學習建議和反饋。這樣的個性化學習方式可以幫助學生更有效地學習離散數(shù)學，并根據(jù)學生的需求和進展進行調(diào)整。

5.在線資源和學習工具。教育技術(shù)可以提供大量的在線資源和學習工具，如教學視頻、交互式教材、練習題庫等，幫助學生在離散數(shù)學的學習過程中獲取更多的學習材料和輔助工具。這些資源和工具可以提供多樣化的學習方式，滿足不同學生的學習需求。

總之，現(xiàn)代教育技術(shù)為任務驅(qū)動的“離散數(shù)學”教學注入了新的活力，豐富了教學手段，提升了學生的參與度，進一步提升了教學質(zhì)量和效果。

三、基于現(xiàn)代教育技術(shù)的任務驅(qū)動教學方法的應用實例

本節(jié)通過圖像著色案例展示了如何用任務驅(qū)動教學教授離散數(shù)學。為了讓學生理解圖像著色問題的概念和原理，并培養(yǎng)邏輯思維和問題解決技能，我們精心設計了教學環(huán)節(jié)和方法，包括利用信息技術(shù)輔助教學，以促進學生互動和合作。

在教學準備階段，我們會準備圖案涂色問題的簡單示例，并了解學生的離散數(shù)學基礎知識和能力水平。教學步驟包括引入、概念講解、任務驅(qū)動教學方法介紹、任務實踐以及討論和總結(jié)。在引入階段，我們介紹圖案涂色問題的背景和應用領域，引導學生思考核心問題。在概念講解階段，通過模擬實驗、小游戲和實際案例，講解圖案涂色問題的基本概念和規(guī)則。在介紹任務驅(qū)動教學方法階段，闡述任務驅(qū)動教學方法的原理、步驟以及與傳統(tǒng)教學方法的區(qū)別和優(yōu)勢。在任務實踐階段，學生根據(jù)所學知識解決簡單的圖案涂色問題，并在平臺上提問、討論和合作。最后，在討論和總結(jié)階段，學生展示解決方案并進行討論、比較，總結(jié)任務驅(qū)動教學方法在圖案涂色問題中的應用效果和優(yōu)勢。在教學評估階段，通過觀察學生在任務實踐中的表現(xiàn)和問題解決能力，收集他們在學習平臺上提交的作業(yè)和討論記錄進行評估。在教學延伸階段，我們鼓勵學生進一步探索圖案涂色問題的相關(guān)研究和應用領域，提供更復雜的任務和在線學習資料，引導學生在離散數(shù)學中探索其他實際問題的應用。

通過該案例，學生可以深入理解圖案涂色問題的概念和解決方法，激發(fā)學習興趣和主動性，提高學習效果和能力，培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力。借助現(xiàn)代教育技術(shù)，離散數(shù)學教學更靈活、個性化和互動，幫助學生理解和應用知識。智能化學習系統(tǒng)監(jiān)控學生學習情況，調(diào)整任務設置，提供個性化指導，幫助學生克服困難，實現(xiàn)全面發(fā)展。

四、教學效果、挑戰(zhàn)及建議

根據(jù)文獻調(diào)查，任務驅(qū)動式教學法在“離散數(shù)學”教學中展現(xiàn)出卓越的潛力和優(yōu)勢［3-4，8］。首先，它能夠喚起學生的學習興趣和主動性，進一步提升學習動力和積極性。其次，任務驅(qū)動教學方法注重實踐和應用，能夠幫助學生將離散數(shù)學的知識與實際問題結(jié)合起來，提高問題解決能力。此外，任務驅(qū)動教學方法還能培養(yǎng)學生的團隊合作和溝通能力。

然而，在“離散數(shù)學”教學中，任務驅(qū)動教學方法面臨一些挑戰(zhàn)。在任務設計方面，需要考慮學生的學習水平和背景知識，確保任務的適宜性和可完成性。過于簡單或過于復雜的任務都可能影響學生的學習效果。教師需要具備相應的教學技能和離散數(shù)學知識，同時還需具備任務設計和指導學生解決問題的能力，以引導學生進行任務驅(qū)動的學習。在評價和考核方面，傳統(tǒng)的考試形式可能不能全面評價學生在任務驅(qū)動學習中的表現(xiàn)，需要探索更綜合和多樣化的評價方式，以對學生的實際表現(xiàn)進行更準確和全面的評價。

因此，推動“離散數(shù)學”教學改革需要進行更多實證研究，探索任務驅(qū)動教學法在不同學習環(huán)境和學生群體中的應用效果。同時，需要加強整合現(xiàn)代教育技術(shù)、個性化學習支持和反饋的研究。還需要加強教師培訓，以增強任務驅(qū)動教學能力。具體可從以下幾個方面展開探討。

1.探索任務驅(qū)動教學法在“離散數(shù)學”教學中的具體應用和效果。通過進行不同類型的任務設計，深入研究任務驅(qū)動教學方法在實際“離散數(shù)學”課程中的應用效果，并研究不同任務類型對學生學習的影響。此外，可以通過實驗研究，深入比較任務驅(qū)動教學方法與傳統(tǒng)教學法在學生學習成果、學習動機以及學習興趣等方面的差異，以評估任務驅(qū)動教學方法的實際效果。

2.利用人工智能和自適應技術(shù)支持任務驅(qū)動教學。可以利用人工智能和自適應技術(shù)，為學生提供個性化的學習支持和反饋。開發(fā)智能教育系統(tǒng)，根據(jù)學生的學習狀態(tài)和需求，自動調(diào)整教學內(nèi)容和學習資源，提供有效的學習路徑和反饋。同時，還可以研究如何利用人工智能技術(shù)分析學生的學習數(shù)據(jù)，提供有針對性的學習建議和輔導。

3.提升教師的任務驅(qū)動教學能力。開展有針對性的教師培訓項目，讓教師了解任務驅(qū)動教學的理念和方法，并提供實際操作的指導，增強他們運用任務驅(qū)動教學法進行課程設計和實施的能力。同時，深入研究教師在任務驅(qū)動教學中的作用和所需技能，以評估和提升教師的任務驅(qū)動教學能力。

結(jié)語

本文討論了融合現(xiàn)代教育技術(shù)的任務驅(qū)動教學方法在“離散數(shù)學”教學中的應用。強調(diào)任務驅(qū)動教學方法的重要性，提出了一種創(chuàng)新的教學模式。在“離散數(shù)學”教學中，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)的任務驅(qū)動教學方法具有巨大潛力。通過引入真實、具有挑戰(zhàn)性和合作性的學習任務，借助虛擬實驗室、在線學習平臺和智能化教學工具等現(xiàn)代教育技術(shù)，激發(fā)學生學習的動力，提高學生解決問題和團隊合作的能力。然而，任務驅(qū)動教學方法的實施仍面臨挑戰(zhàn)，需要進一步研究實踐，應加強教師信息技術(shù)運用和任務驅(qū)動教學能力的培訓。同時，還要關(guān)注任務驅(qū)動教學方法在不同學習群體和環(huán)境中的應用效果，并提出教學改進策略，優(yōu)化教學效果和提高教學質(zhì)量。

（項目組成員：金耀、曹麗、馮杰、胡潔、馮金旺）

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Integrating Modern Information Technology into Task-Driven Teaching in Discrete Mathematics

LI Juan

（School of Computer Science and Technology （School of Artificial Intelligence）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Based on the analysis of the current situation of discrete mathematics teaching， this paper aims to explore how to integrate modern education technology and adopt task-driven teaching method to improve the teaching of discrete mathematics. As discrete mathematics is a fundamental course in computer science and information technology， it is crucial to cultivate students’ logical thinking and problem-solving skills. Therefore， applying effective teaching methods is of great significance. Through relevant literature investigation， we found that task-driven teaching method has potential and advantages in the teaching of discrete mathematics. This paper will introduce the basic concepts and principles of task-driven teaching method， and explore how to utilize modern education technology to support the application of task-driven teaching method in discrete mathematics teaching. Finally， we will discuss the effects and challenges of task-driven teaching method in discrete mathematics teaching， and propose directions and suggestions for future research.

Key words： task-driven teaching method; discrete mathematics; modern education technology; teaching improvement