信息技術與高等數(shù)學教學有效融合的實踐研究

李金珠

摘 要： 隨著計算機及網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的信息技術在學校教學中發(fā)揮著越來越重要的作用，特別是在理科課堂中，課程中數(shù)學軟件實驗、平面圖形、立體圖形的展示對學生掌握知識有很大幫助，所以將信息技術與高等數(shù)學進行有效融合將是未來數(shù)學教學改革的一個重要方面。現(xiàn)在國內(nèi)各大高校的專家和學者都在對如何將信息技術與高等數(shù)學融合的問題進行探討和研究，本文通過闡述現(xiàn)代教育技術在高等數(shù)學教學中的意義，指出如何在高等數(shù)學課堂中實施探究式教學、任務驅(qū)動教學及網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)師生互動等方面的實踐，探索信息技術與高等數(shù)學融合的途徑。

關鍵詞： 信息技術 高等數(shù)學 融合 實踐

引言

信息化是當今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，以計算機和網(wǎng)絡技術為核心的信息技術已成為拓展人類能力的創(chuàng)造性工具。它不僅大大改變了人們的思維方式，還改變了學生的學習方法，促使學校教育向網(wǎng)絡化、虛擬化的方向發(fā)展，對學校的教學提出了前所未有的挑戰(zhàn)，同時也為課程改革提供了有力的支持。鑒于我校是一所文科院校，而且三分之二的學生是來自各個省市的高中文科生，他們中的部分學生理科基礎相對薄弱。大學高等數(shù)學課程具有內(nèi)容抽象、課時少、難度大等特點，學生不僅要掌握學習要點，還要將理論結合實際，解決專業(yè)其他課程的問題（比如國際貿(mào)易、經(jīng)濟管理專業(yè)、會計等專業(yè)）。那么，任課教師僅僅靠“粉筆+黑板+講解”的傳統(tǒng)教學模式是遠遠不夠的，因此充分利用計算機多媒體和網(wǎng)絡平臺的優(yōu)勢，探索將信息技術與高等數(shù)學課程有效進行融合的教學模式勢在必行。

1.信息技術與高等數(shù)學有效融合的背景和意義

1.1信息技術對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響

信息技術從廣義而言是指能充分利用與擴展人類信息器官功能的各種方法、工具與技能的總和。它強調(diào)的是從哲學上闡述信息技術與人的本質(zhì)關系。而從狹義來說，信息技術是指利用計算機、網(wǎng)絡、廣播電視等各種硬件設備及軟件工具與科學方法，對文圖聲像各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與使用的技術之和。它強調(diào)的是信息技術的現(xiàn)代化與高科技含量，如遙感技術、通信技術、計算機技術、光盤技術、各種顯示終端技術等。

信息技術包括信息技術的生產(chǎn)和應用兩個方面。信息技術的生產(chǎn)主要體現(xiàn)在信息技術產(chǎn)業(yè)，包括計算機軟硬件、電信設備、微電子生產(chǎn)等；信息技術的應用則體現(xiàn)在信息技術的擴散上，包括信息服務、管理信息系統(tǒng)等。在信息技術系統(tǒng)中，微電子技術、通信技術、計算機技術和網(wǎng)絡技術可稱為信息技術的核心。它們的發(fā)展進程體現(xiàn)了信息技術的發(fā)展過程。

信息技術代表著當今先進生產(chǎn)力的發(fā)展方向，信息技術的廣泛應用使信息的重要生產(chǎn)要素和戰(zhàn)略資源的作用得以發(fā)揮，使人們能更高效地進行資源優(yōu)化配置，從而提高社會勞動生產(chǎn)率和社會運行效率。隨著信息化在全球的快速進展，世界對信息的需求快速增長，信息產(chǎn)品和信息服務對于各個國家、地區(qū)、企業(yè)、單位、家庭、個人都不可缺少。信息技術已成為支撐當今經(jīng)濟活動和社會生活的基石。多媒體信息與網(wǎng)絡平臺為各種思想文化的傳播，提供了更便捷的渠道，大量信息通過媒體、網(wǎng)絡滲入到社會各個角落，成為當今文化傳播的重要手段。

1.2信息技術對學校教育的影響

信息技術給學校教育注入了新的生機和活力，對教育產(chǎn)生了深刻的影響同時也提出了更高的要求。信息技術的發(fā)展使教育方式發(fā)生重大變化，多媒體、交互式、圖形顯示及音頻、視頻等功能將創(chuàng)造全新的學習環(huán)境，為教師和學生提供最豐富的教學資源。通過網(wǎng)絡學生在家里可接受遠程教育，通過班級QQ群進行討論，請教師解答疑難問題。據(jù)報道，這種教育模式比傳統(tǒng)教育方式可減少40%的時間和30%的費用，學習速度提高30%～50%，并且多學了約30%的課程，信息技術為當代教育提供了許多便捷的途徑，但與此同時，我們不應完全否定傳統(tǒng)課堂教學的長處，學校任課教師應充分發(fā)揮其特有的人文和情感氛圍，注重教學的優(yōu)化設計，尋求課堂教學的最佳結合點，這意味著學校的教育體制、課程設置和教學方法等需要進行全面改革。

1.3信息技術對高等數(shù)學教學影響

以我校為例，傳統(tǒng)的數(shù)學課堂是老師拿只粉筆在黑板上一遍又一遍地演示講解內(nèi)容，適時利用直尺、圓規(guī)等簡單教具輔助作圖；學生課后利用所學定理、定義、公式進行演算解答課后作業(yè)，如果臨時有問題只能遺留到下一次課或自習時間再請教老師。但現(xiàn)在不同了，學校已經(jīng)將網(wǎng)絡全方位覆蓋，信息技術為教師的高等數(shù)學課堂提供了圖文并茂、人機交互、信息反饋等教學環(huán)境，能將原來難以解決的教學設計變成現(xiàn)實。例如，由于現(xiàn)實生活中，學生很少接觸騎馬時用的馬鞍，在數(shù)學課堂教學中如果單純向?qū)W生講解馬鞍面的概念就會顯得蒼白，任課教師就可以利用幾何畫板、MATLAB、Mathematic等數(shù)學軟件制作課件，通過軟件將立體動畫的馬鞍面展示給學生，使得學生充分理解馬鞍面的形成過程。學生除了在課堂上向老師提問外，學生也可以利用現(xiàn)代化的通信設備向老師請教問題，老師也可以線上線下多種渠道給學生做出解答和指導。這樣不僅大大強化了教學效果，還激發(fā)了學生的學習情趣，更培養(yǎng)了學生的數(shù)學素質(zhì)，可謂是一舉多得。

2.信息技術與高等數(shù)學課程的融合實踐探索

2.1多媒體教學提高了學生對高等數(shù)學課程的學習興趣

多媒體信息技術以圖文并茂、聲像并舉、能動會變、形象直觀的特點為學生創(chuàng)設各種情境，可激起學生各種感官的參與，激發(fā)學生強烈的學習欲望，激發(fā)學習動機和興趣。例如在講授導數(shù)的定義時，可以利用求已知函數(shù)在某函數(shù)在定點處的切線斜率，利用探究式教學法和任務驅(qū)動教學法，根據(jù)所設問題抓住學生的興趣點，環(huán)環(huán)緊扣地進行嚴謹邏輯推理得出所要講授的內(nèi)容，然后推廣到一般情況下如何求曲線y=f（x）上一點P（x0，y0）的切線方程，這正是著名數(shù)學家萊布尼茲使用的推導方法。通過已學內(nèi)容循序漸進地學習新的知識，學生更容易接受、記憶猶新，通過多媒體課件闡述了導數(shù)的定義、導數(shù)的幾何意義，向?qū)W生介紹數(shù)學家萊布尼茲的生平逸事等，把數(shù)字化信息技術和教學的特點結合起來，使教學的表現(xiàn)形式更形象化、多樣化、視覺化，使教學收到事半功倍的效果。

2.2“微課”合理設計強化了學生對高等數(shù)學課程的學習效果

“微課”是當前教育領域最時髦的話題之一，也是信息改變教學的一種有效方式。它不僅改變了教師傳統(tǒng)的課堂教學方式，而且改變了學生的學習方式。

傳統(tǒng)的高等數(shù)學課堂中，教學內(nèi)容相對難學，學生對感性材料掌握有限，理性思維相對滯后，傳統(tǒng)數(shù)學課堂是以“粉筆+黑板+講解”的授課模式下實施的，課堂中僅以語言、文字、數(shù)字、圖表、公式、定理、法則等符號體系搭建起來的知識場景枯燥，易使學生在學習時產(chǎn)生疲勞厭倦。傳統(tǒng)教學模式在教學方法上過于注重講授式、接受式、填空式的教學，注重概念講述，定理證明，解題步驟的煩瑣等，而且課堂黑板由于面積有限，很多重要的講解和推理過程都不能很好地保留下來，學生在課下解題需要時不可查詢，而“微課”能夠以音頻或視頻為主要載體，記錄教師在課堂內(nèi)外教育教學過程中圍繞某個知識點（重點、難點、疑點）或教學環(huán)節(jié)而開展的精彩教與學活動全過程，因此“微課”是課堂教學的有效補充形式。此外，課前任課教師可以將制作好的“微課”上傳到班里指定網(wǎng)站，內(nèi)容包括課前預習、新知導入、重點難點、鞏固練習、章節(jié)復習、擴展總結等板塊，供學生課下自主學習之用。同時，“微課”還能促進學生的合作學習、指導學生實驗等，大大強化了學生對高等數(shù)學課程的學習效果。

2.3網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)了師生之間便捷、有效、和諧的溝通

人與人之間的交往離不開溝通，教師作為學生成長的“重要的引路人”，有效溝通對教學效果和班級管理顯得尤為重要。在我校網(wǎng)絡全面覆蓋，師生利用無線網(wǎng)絡和現(xiàn)代化的通訊設備進行溝通已經(jīng)相當普遍，手機上有QQ、微信等功能，班級建立QQ群、微信聊天群等進行溝通，班級的各種通知、布置的作業(yè)、標準作業(yè)展、高等數(shù)學課程中的課件、名人逸事等都可以上傳到空間或朋友圈中，供大家查閱。在學生有情感困惑且不愿與老師面對面交流時，師生之間完全可利用QQ或微信等媒介敞開心扉，暢所欲言，幫助學生解答情感問題或幫助學生出謀劃策解決學生的生活中苦難和苦楚。任課老師還可以線上線下對學生進行答疑，學生有問題時可以在課堂上問老師，老師不在身邊時，可以給老師的QQ或微信留言，待老師有時間時給予回復。網(wǎng)絡給我們帶來了便捷、有效的交流渠道，教師能及時與學生做到和諧溝通，掌握學生的動態(tài)，進行班級管理等方面展現(xiàn)了重要作用。

3.信息技術與高等數(shù)學課程融合的總結和思考

3.1教師教學理念需要更新

在第十二屆全國人民代表大會第三次會議中國家總理李克強提出制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。全國人大代表、騰訊董事會主席兼CEO馬化騰解釋說，“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略就是利用互聯(lián)網(wǎng)的平臺，利用信息通信技術，把互聯(lián)網(wǎng)和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)結合起來，在新的領域創(chuàng)造一種新的生態(tài)。教師作為學生學習內(nèi)容的培養(yǎng)者和學生人生的引路人必須做到與時俱進，根據(jù)社會的發(fā)展趨勢，更新教學理念，提高自身素質(zhì)。教師在教學工作中充分利用信息技術和互聯(lián)網(wǎng)立足課堂、革新教學方式，強化教學效果，堅持科學育人，扎實有序地開展數(shù)學教學研修工作，為促進學生的全面發(fā)展，全面提高個人素養(yǎng)，努力服務于教研教學工作而努力。

3.2專業(yè)課程設置需要完善

大學中每一個專業(yè)的課程設置是專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的核心部分，它體現(xiàn)了人才培養(yǎng)方案實施過程。一般情況下，每年新生在入學前各個專業(yè)的人才培養(yǎng)方案已經(jīng)制定，但因社會需求關系，招生情況也會隨之發(fā)生變化，進而課程安排也需隨之調(diào)整。比如2013級我校小學數(shù)學教育專業(yè)只有一個行政班，隨著社會上中小學培訓機構的增加和對數(shù)學教師的需求，2014級我校小學數(shù)學教育專業(yè)就擴大了班級總數(shù)和班額；專業(yè)課程也會根據(jù)合作單位或?qū)嵙晫嵱枂挝坏囊笤黾恿藢嵱栒n程：《數(shù)學課件制作》、《小學數(shù)學思維方法》、《MathType6.8的使用》等課程，使學生在校期間了解用人單位的要求和自身需要達到的能力。通過完善專業(yè)人才培養(yǎng)方案課程設置，使之充分體現(xiàn)課程安排的科學性、準確性和可行性。

3.3多媒體與黑板有機結合

多媒體教學現(xiàn)已成為教師不可缺少的教學方法，特別是對年輕教師來說，傳統(tǒng)的黑板板書教學被他們忽視或弱化，尤其在說課、公開課等比賽型教學中，大有“開講不用多媒體，板書再好也枉然”之勢。但是我們必須用辯證的思維看問題，在高等數(shù)學課堂中學科的特點決定了多媒體教學不能完全取代黑板。因為講授的題目、數(shù)學家簡介、動態(tài)圖形的形成過程都可以用屏幕顯示，但是定理、公式等重要內(nèi)容的演繹推理過程需要老師利用黑板展示給學生。數(shù)學是一門邏輯性較強的學科，板書內(nèi)容前后聯(lián)系緊密，能夠給學生思考的時間和空間，對老師所講授的內(nèi)容理解得更充分、更深刻。因此，教師應該將多媒體教學與傳統(tǒng)板書教學有機結合起來，利用多媒體輔助教學，同時發(fā)揚傳統(tǒng)板書教學的長處，做好優(yōu)勢互補，提高數(shù)學課堂教學質(zhì)量。

結語

信息技術與高等數(shù)學教學有效融合是高等數(shù)學教學改革的首要任務。現(xiàn)代信息技術作為新的教學手段與傳統(tǒng)授課模式有機結合，相互補充，相得益彰。教師應該多讀書、多學習、多嘗試，更新教學理念，掌握現(xiàn)代化的信息技術，提高自身能力，強化教學效果，從而將教學模式逐步加以改進和完善，在教學改革和課程改革中發(fā)揮重要作用。

此文是河北省高等教育學會2015年度，高等教育科學研究課題研究成果，課題編號：GJXH2015--195。