網絡環境下的大學數學立體化教學模式與創新

摘 要：本文根據當前大學數學教學質量與教學改革工程項目，著重介紹了網絡系統在大學數學立體化教學中的地位和作用，立體化教學網絡系統的構建，網絡環境下立體化教學的特點與優勢及立體化教學模式。研究和實踐表明，該教學平臺對于課程整合與共享優質教育資源，創新教學模式，促進教與學兩個方面共同發展有著重要的引導和推動作用。

關鍵詞：網絡環境，立體化教學，教學模式，軟件資源庫。

隨著網絡技術的迅速發展，網絡化教育已成為現代立體化教育的主流趨勢。網絡環境可對各種教學資源進行檢索、設計、處理和傳遞。有利于對教學資源的組織、交流、開發和管理。而在大學數學立體化教學中，基于Internet的網絡環境更為學生提供了寬廣、有彈性且極具創意的學習空間。各種教學軟件引導學生從生活和游戲中去學習數學，體驗數學和感悟數學，使得以學生為中心，基于網絡資源及交流討論的立體化大學數學模式得以實現，對于學生知識的獲取、情感的交流、合作精神的培養及動手技能起著重要作用。立體化教學在國內外有多種說法，有的叫“立體化教材”，有的叫“一體化教材”，也有叫“多元化教材”，其目的是一樣的，就是要為學校提供一種教學資源的整體解決方案，最大限度的滿足教學要求，滿足教育市場需求，改善教學環境，促進教學改革，提高教學質量。充分利用網絡教學資源，自從2006年2月我校升本后，全系抽取部分專業課進行立體化教學改革試點，參考國內一些做得非常好的大學，如：山東大學、復旦大學、中國人民大學。在教學中探索一種適合本校的新型立體化教學模式。

一.網絡系統在立體化教學中的地位和作用

網絡教學系統能實現傳輸各種信息和控制處理，實現網上信息傳遞和信息資源共享。校園網和Internet網相聯，以獲取豐富的教育資源庫信息及遠程教學資源，配上數學各科題庫和自適應測試系統后，可進行實時的統計分析，科學評測教學效果，提供了聯系教學各種要素的多向及交互的信息通道。網絡具有優化教學進程的多種特性，即教學信息的多媒體化，教學信息傳輸的網絡化，教學信息的超文本方式，教學進程的交互性、個性化，及其教學信息的大容量儲存與信息處理的智能化。這些特性支持基于資源的開放性學習，有利于充分發揮學生的主動性與創造性，有利于學生創新能力和信息能力的培養。通過教學實踐表明：網絡化立體教學模式具有傳統教學方式難以實現的優良教學效果。這是因為：①.網絡化立體教學模式著重培養學生的創新能力和信息素質能力。培養內容側重使學生學會學習的方法，使之具有自我獲取知識與更新知識的能力，而不強調直接教給學生大量的知識。因此能獲得較高的教學質量與學習效率，能與計算機技術迅速更新換代、知識大爆炸式增長的發展趨勢相適應。②采.用網絡化立體教學模式進行課堂教學是大學數學教學課程自身教學規律決定的。因為使用傳統的非實時不在線教學方式很難開展各種數學軟件的操作及實踐性較強的課程，而在網絡化立體教學模式應用于數學，通過觀看教師的實時示范操作學會操作技能，通過個性化學習滿足個性差異的需要，通過協同學習促進高級認知能力的發展，再通過網絡資源完成學習任務，很快地掌握所學知識。③.網絡化立體教學模式將過去傳統的靜態書本教材形式轉變為由聲音、文本、圖像、動畫等構成動態教材，使教學更為直觀，在處理教學上的一些動態圖像時，改變了以前的“動點”只能用黑板上的一個靜態的“定點”來表示，增強了學生的運動觀，轉變了學生的認識，使學生有深入其境之感，實現近乎全真的直觀數學，拓寬了師生交流的渠道，甚至生活中遇到的問題都能及時得到教師的輔導與幫助，明顯地提高了學生的學習興趣。

二.立體化教學網絡的構建

立體化教學網絡系統由多個教學子網和一個資源子網組成，為了實現各個局域計算機網絡能同時進行不同課程的教學，又可以使學生方便地共享網絡資源，將每個機房設定為一個獨立的IP域，一個域中的工作站可接受本域教師的授課，每個域的教師授課不影響其他機房的教學。每個域互相獨立，每個教學子網之間通過光纖或雙絞線連接到高速交換機，建立防火墻和代理服務器，形成一個獨立、安全的教學子網。除了教學子網外，建立一個教學資源子網，為節約有限的IP資源，各教學子網使用C類實驗IP地址，資源子網使用網絡中心分配的真實IP地址，各教學子網和資源子網通過校園網聯接在一起，將各個機房形成為一個虛擬的網絡教學環境。設計的目標主要是：①.實現一個Norell和Windows NT雙平臺的網絡教學環境，充分利用網絡系統的資源共享和高速數據傳輸能力，解決目前計算機CUI界面教學難以描述的問題，使大學數學各門課程的教學效率和水平得到更進一步的提高。②.將該網絡系統通過學校校園網絡接入Internet網，以便普及Internet教學及使用Internet上的豐富信息資源為教學服務，實現教學過程的數字化，對教育觀念、教學方法、學習觀念、學習方法都有著深遠的影響。③.構建網絡教學平臺，引導學生對立體化大學數學的正確認識，通過在教學網上發布有關教學信息和教學資源，可以促使學生通過網絡獲取重要信息，輔助和促進數學課程的教學，增強教學過程的交互性、實時性，提供師生交互的新方法，變傳統的師生“一對多”為“多對多”的關系，更容易發揮教師的團隊作用。④.打破時間空間的限制，構建基于Web的開放式、個性化教育教學研究的平臺，探討協作式學習、未來社會學習及創新學習模式，給學生提供個性化教學服務。

該網絡系統主要由教學局域網絡系統、網絡操作系統、教學廣播系統組成，在組網設計中，由于考慮到教學網絡與普通局域網的應用有所不同。特別是在教學進程中要求教師的顯示和操作結果能同時面向學生。教師要能實現與學生進行交互通信，多路在線交流，監控等功能，以及運行網絡考試軟件系統和點播多媒體課件的應用。網絡環境下的教學軟件系統移植了Lan Star系列教學軟件，該軟件采用了模塊化的設計方式，主要由兩大系統組成：教學系統和考試系統，教學系統的主要功能為：信息發送、在線交流、屏幕展播、終端遙控、提供遠程課件點播、在線課件、網絡考試、遠程答疑、作業提交等服務，可建立軟件資源庫，收集各類可用于演示教學的系統和應用軟件。考試系統使教師們從試題庫中快速、準確地完成出卷、考試和測評工作，極大地提高了教學效率。

三.網絡環境下立體化教學的特點與優勢

隨著網絡技術在教育中的廣泛應用，使教育資源越來越豐富，表現形式上有紙介質教科書、音像制品、電子、網絡出版物等。由于計算機技術、網絡通訊技術、多媒體技術、數據庫技術和教育技術的飛速發展而產生出來的以軟盤、光盤和網絡服務器的硬盤為載體，以網絡為傳輸手段的新型出版物，可分為電子教案、電子圖書、CAI課件、試題庫、網絡課程和資料庫。網絡軟硬件資源越來越豐富，為培養學生自主學習，利用網絡獲取資源能力，為減輕從事大學數學基礎課教學老師的工作壓力提供了條件。用網絡環境下立體化教學的優勢：一方面教師減輕了繁重的備課和教學任務，投入更多的精力到教學內容的更新，教學內容火熱的思考，教學過程的設計，教學資源的組合，教學效果的監督與反饋；另一方面學生課后可以上機訪問相關的數學網站，全方位多渠道為學生服務，為學生自主學習提供了完整的教學平臺。在雙向交互式學習環境中，按照自己的學習基礎針對教學目標合理設置，讓學生在網上進行討論交流。其次用MATLAB編程制作復雜的空間圖形及動畫，讓學生演示以往用粉筆難以描述的空間幾何圖形，使學生有深入其境的感受，實現了幾乎全真的直觀數學。又可避免在課堂內大量的板書和作圖的不規范性。

網絡環境下立體化教學的特點具有資源共享、不限時空、多向互動、便于合作、異步靈活、開放個性、內容豐富等。豐富生動的教學資源，友好的人機界面，能大大增強學習效果，充分調動學生學習的主動性和積極性，提高學生課堂的學習效率，提高教學質量和教學效果。在教師指導下學生自己動手查找資料、分析歸納、得出結論，有利于實現因材施教的個性化教育與學生之間的協同學習，能使受教育者學到火熱的思考、最新的知識，有效的培養學生掌握信息時代的學習方式和創新思維能力，能充分體現以教師為主導，學生為主體的教學思想，促進教學方法和教學模式的改革。隨著社會的進步，科學技術的發展和高等教育水平的不斷提高，數學滲透的觸角在急劇伸張，數學應用的領地在急劇擴大，數學已滲透到自然科學、經濟、金融、社會、生活等各個領域，影響著人文科學和社會的進步。在高等教育大眾化的今天，數學它是培養大學生理性思維品格和思辯能力的重要載體，是開發大學生潛在能動性和創造力的重要基礎，學會研究性的學習方法，經過自己火熱思考建立起自己的數學理解力。大學立體化數學教學有助于理解數學知識的內涵，提高學生的數學素質和能力，體驗數學探索的樂趣，學習數學家的科學探索方法，領悟數學的思想和精神。網絡環境下大學數學立體化教學還會緩解教學資源尤其是師資力量相對短缺的矛盾，減少教師授課工作量，減輕教師備課任務，使老師有重點考慮怎樣教？如何教？是順應當前教學改革趨勢的有效方法。實施網絡立體化教學還將推動教學資源和教學環境的建設，有利于教學資源優化配置；也是對傳統教學模式的挑戰和有力的促進，有助于兩者相互補充、相互借鑒、相互滲透、共同發展。

四.網絡環境下立體化教學模式

網絡環境下立體化教學模式可表述為“創設情景棗提出課題棗網上協作棗課題小結棗網上測試棗課題延伸”六個環節，這種模式既發揮了教師的指道作用，又充分體現學生認知主體作用。其特點是：①.真正實現了個性化教學。②.有利于研究性學習的開展，它保留了“傳遞棗接受”教學活動過程，同時吸收以學生為中心的教學設計思想。在“傳遞棗接受”教學活動過程中，通過網絡技術輔助而進行的“人棗機”交互或“人棗人”交互，讓學生自主探索、思考、發現，讓每一位學生實時體驗數學思想方法的發現和“創造”過程。學生的學習結果是學生自己發現或“創造”出來的，不同的學生根據自己原有的數學基礎，不同程度的“創造”出數學方法和能力，從而實現了個性化教學；此外，這種教學設計模式使學生主動的從課堂內的學習延伸到課堂之外，通過訪問相關數學網站，獲取所需數學資料，進行研究性學習，以培養學生的獲取加工處理信息的能力。

網絡環境下立體化教學離不開網上教學平臺，目前網上教學平臺有的是自行開發的，有的是委托專門的技術公司開發的，還有的是聯合開發的。比較全面的網上教學平臺包括教學設計工具、課程設計模板、課程網站搜索引擎、學生個人空間、BBS討論區、內部電子郵件、基于文字的網上討論室、基于視音頻的會議討論、文件共享、電子版、課程單元管理、學習自測管理、作業評分管理、學生網上活動追蹤、安全登錄、技術支持等功能。網上教學平臺不僅能夠提供豐富的網絡學習資源，進行網上學習指導、在線學習數學課程、在線測試、提交作業并進行作業管理，提供網上討論的空間和網上輔導答疑，有效地跟蹤學生學習過程，并包括對學生、教師課程設計等各種管理工具。在立體化大學數學教學中，應該重視如下幾個環節：

①加強立體化教材的建設，將離線資源與網絡資源結合起來，重視網絡教學資源的建設。通過網絡教學平臺學生可以查到教師課堂教學講稿，以彌補多媒體教室授課學生不易記全筆記的缺陷，并且對自學內容可以通過網絡教學資源提出要求，給予指導。還可以通過網絡教學資源補充擴展課堂內容幫助學生消化學習內容。立體化教材的建設內容應該包括這樣幾個都分：教材及電子教案、實驗指導書、試題庫、網絡教學支撐平臺、網絡教學課件、各種參考資料等。

②每章每單元明確學習目標，引導學生圍繞教學目標進行學習，以達到既定的效果，兼顧不同層次學生的學習要求，韋富網絡資源，真正實現個性化教學。

③做好教師網上答疑與輔導，并鼓勵學生間協作學習，實現“人棗機”交流和“人棗人”交流。

④重視學習過程跟蹤與結果評價，保障學習質量。日常作業的檢查與管理，減輕教師教學負擔。

五.結束語

隨著信息化進程的不斷深入，網絡教學和課堂教學正日益互相滲透，開展網絡環境下大學數學立體化教學正是教學改革的一個亮點。建設好網絡教學平臺及網絡資源，實現校與校之間教學資源的共同建設和共享，全面提升大學數學教育品位。創設火熱的激情，優化教學模式和學習方式，提升學生數學文化的內涵和人文精神有著重要積極的作用。

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(作者單位:貴州銅仁學院數學系)