淺析大數據時代高職院校高等數學教學改革

湖南省長沙環境保護職業技術學院 高開顏

數學技術或是數學的思想方法隱含在職業技術之中，數學技術已經參與或融合于職業技術中，高職數學是為學習專業課程提供工具或直接形成職業技術的學科，強調培養應用型人才的基礎能力便顯得尤為重要。信息化時代的到來正在影響和改變著人類社會的各個方面，也改變著知識的內涵和人們獲取知識的方法和手段。我們應當根據《國家中長期教育改革和發展綱要（2010—2020年）》和《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》的精神，在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》的指導下，認真研究我國高職數學教學中存在的問題，把提高教學質量與培養大批創新型人才作為今后一段時期高職數學教學改革的根本目標和主攻方向。

一、高職院校高等數學教學現狀

1．學生整體基礎差, 教學效果不理想

高職學校里學生的來源渠道比較多樣，既有普通高考考入的，也有專科生直接升學的，同時也有已參加工作來攻讀學位的在職群體。這些學生的特點是初等數學基礎參差不齊，且整體基礎差，大部分的學生學習動力和興趣不足，在學習習慣上缺乏好的方法和思路。而作為一門嚴謹的科學學科，數學課程內容非常抽象，這就使得高職數學出現了學生學不好、老師不好教的現象。

當前，高職數學教育的矛盾主要集中在三點，一是數學知識起點要求高，而學生自身數學知識素質和學習能力低下；二是需要教授的內容多但安排的課時少；三是傳授學生理論知識與培養學生實踐能力之間的矛盾。由于高職院校的主要培育策略直接指向工作崗位，因而高職院校普遍在課程安排上更側重實踐技能課程，輕視和弱化數學等基礎理論課程，這就導致高職數學教學普遍面臨課時緊張，教師因趕進度和照顧基礎差的學生，不顧對原有知識結構的破壞而對教學內容進行大幅縮減，甚至讓學生最需要掌握的基礎數學知識都難以傳授。

2．教學理念落后, 無法滿足職教需求

“以應用為目的, 以必需夠用為度, 少而精的原則”，這是高職數學應堅持的基本原則，即要用啟發教育法，結合職教特色，幫助學生提高用數學解決實際問題的能力。可是現實情況卻是，很多職教老師對高職人才培養的最終目標的深入了解明顯不足，同時也難以將人才培養的目標與課程設置設計相結合，對高職教育中公共課設置的意義和作用認識不足，其結果表現在高職數學教學中，高職數學老師為解決內容多課時少的矛盾，就通過整節課的填鴨式教學，一味精講精練重要理論，和實際應用相契合的內容則往往被輕視。同時，當前很多高職數學教師往往是師范類數學教學專業畢業，教學模式往往比較傳統和死板，往往會忽視數學的實際應用教學，導致數學與高職學生的專業和工作實踐聯系較少，很少能將聯系實際、深化概念、注重應用、重視創新、提高素質的職業教育特色體現在具體的教學中。

3．死板單一的教學內容和教學模式

由于高職數學老師往往是數學教學專業出身，雖然有著扎實的數學理論基礎，但知識面往往較窄，比如在對工程技術等土木專業進行授課時，往往會因為自己在工程技術知識方面的涉獵不足，導致教學內容容易脫離工程實際或者與學生的專業聯系太少。這些數學教學專業的老師在設計課程時，往往一味追求數學課程的嚴謹，過多安排純數學理論教學，極少根據學生的專業對課程內容進行調整與整合。在課堂教學中，往往只是以教科書內容為主，向學生傳授枯燥的數學理論知識和解題技巧，而且這些知識和計算方法與學生的專業關聯性很小，理論和實際之間的距離較大，難以將數學建模思想和現代數學的先進思想理念融入課程教學中。這些老師的課堂教學往往只是傳統的粉筆加黑板式的純粹理論填鴨式傳授，很難喚起學生數學學習的興趣，教學模式多數情況下則仍比較傳統和單一，教師在教學中扮演的僅僅是知識的闡述和傳遞者，學生則是單純的知識接收者，課堂教學成為教師的個人表演，學生只能作為聽眾被動接納知識，被動學習的局面仍然未能改變，個別化教學和交流式教學則較少出現在高職數學課堂上，學生的課堂參與度極其有限。

4．教材難以適應專業和學生需要

教材是落實教育思想、實現教學目標的依據, 是教學內容的細化,是教法和學法的載體。近年來,由于高等職業教育超常規快速發展,在教材建設上并沒有形成一套完整規范、適應高等職業教育的高等數學教材。在這些教材和參考讀物中，教學內容和要求雷同的多，不同品種、不同風格和適用于不同層次教學要求的較少；用于理工管類的多，適應于其他專業大類的少；用于提高學生解題能力和技巧考研類的多，用于培養學生數學思想和應用能力，提高學生素質的教材少。高職高專高等數學規劃教材依然沒有形成一綱多本、優化配套的教材體系，在實際教學中,用同一本教材在不同的專業進行教學,專業對接性不強。加之近年高職大量擴招, 生源質量下滑, 數學基礎水平差異性較大，反觀當前的教材內容比較單一，缺乏個性化教學的空間，同時教材中的很多知識層次較高，致使很多本就基礎差的高職學生學習起來更加吃力。

5．不健全的教學評價體系

作為評價學生教學成果的標準，教學考核評價體系既決定了學生對學習內容和方法的選擇，也對教師教學方式方法的選擇起著極為重要的作用。很長一段時間以來，高等數學教學考核評價都采用限時筆試的方法來對學生進行測評，且考試的題目也僅僅是教科書中例題的翻版，幾乎全是純理論題目。這一考評體系導致教師所有的教學過程和學生所有的學習過程都會以考試成績為最終目的，致使該體系很難對高職學生的數學學習質量和教師的教學成果進行綜合評價，同時，這一體系也和高職教育以實踐為準繩的人才培養目標相背離。高職數學考試功能片面化、重分數輕綜合素質、考試方式單一及內容不合理在很大程度上制約了高職數學對人才的培養。另外，偏重理論死記硬背的考試和較難的數學內容，導致很多本就基礎薄弱的高職學生成績不理想，加深了他們對數學學習的恐懼和排斥心理，甚至進而影響到他們對其他課程的學習及將數學知識運用到專業課的學習過程中。由于絕大部分高職院校高數課程的考核評價都是以期末考試為主，平時的學習情況為輔，很多學生往往輕視平時的學習，只在最后臨時抱佛腳，突擊學習數學知識，甚至用對例題死記硬背的方法來應付考試。而鑒于高職院校擴招所導致的生源質量偏低，學生數學基礎和學習能力較差的特點，高職數學老師往往會在考試前突擊對學生進行有針對性的解題復習，期末考試前學生的突擊復習和老師的突擊教學，其最終結果雖然顯著提高了期末考試成績，但卻致使學生和老師對平時的教學都會存在懈怠心理，完全依賴最后的突擊復習和突擊學習。

二、大數據時代背景對高職院校高等數學教學提出的新要求

數據的傳播和深度挖掘深刻影響了教育事業的發展，隨著計算機信息技術的高速發展及大數據時代的到來，都使教育面臨一場新的革命，誰能更好地把握大數據，誰就將在未來的競爭中獲得更多主動權。大數據時代對高職院校高等數學教學提出了新要求：

1．教育在線化

學習是一種自組織行為，那么教師和教學機構的作用便要重新定位。互聯網的不斷普及使網絡資源進一步開放，在線教育就不能僅僅是把傳統的課堂搬到網絡上，這樣的做法也許更加違背學習規律。在大數據時代，開放的社會和資源將進一步解放人們的學習，越來越多的人不用待在學校里被動地接受學習，他們會把自組織學習發揮得淋漓盡致。

比爾·蓋茨聲稱，“五年以后，你將可以在網上免費獲取世界上最好的課程，而且這些課程比任何一個單獨的大學提供的課程都要好。”信息化革新教育模式，教育數據更易獲得和整合，處于信息化時代，我們獲取知識的途徑不再只是課堂，線上學習越來越成為學習知識的主要途徑，課堂將會成為交流學習成果，答疑解惑的場所。如此一來，學習行為的數據將自動留存，更易于后期的學習行為評價和評估，教師不再基于自己的教學經驗來分析學生的學習偏好、難點以及共同點等，只要通過分析整合學習的行為記錄，就能輕而易舉地得到學習規律，這樣對教師制定下一步的工作重點有指導意義。

2．教學軟件化

淡化嚴密形式，以人為本，以高職學生的基礎狀況和實際需要為依據，調整和控制數學知識傳授中的嚴密程度，營造適度的數學環境，不追求每個細節的嚴格表述。 大數據是教育未來的根基，數據量大、類型繁多、價值密度低、速度快、時效高是其主要特征。海量的原始數據只有經過分類、加工、整理、分析才能滿足不同的要求，而要處理海量的數據，就需要大數據技術的支持。利用數學軟件提高教學效率, 才能把學生從抽象的概念和繁雜的計算技巧中解放出來。

3．模式多元化

利用數據挖掘的關聯分析和演變分析等功能，在學生管理數據庫中挖掘有價值的數據，分析學生的日常行為，可得知各種行為活動之間的內在聯系，并作出相應的對策。對于教育者來說，這是一個大轉變的時代。教學的各種力量在重新洗牌。教學中的各種變化正在逐步推進，單一的教學模式已經走向多元化，且會長期和單一教學模式并存。

或許我們說教育革命言過其實，各種變化是在更迭著逐步推進，多元化教學模式必將會長期并存。科學技術的發展，特別是互聯網技術的發展，拓展了學生的學習渠道，給教師增添了新的“競爭對手”，學生可以通過網絡環境獲取到很多連老師都不知道的知識，可能會影響到老師在教學的中心地位，但挑戰和機遇是并存的，與其排斥技術手段，不如借助網絡渠道提升自身的知識層次，改善教學方法，采用多種多媒體教學方法吸引學生的興趣，同時要變傳統的老師講學生聽為老師和學生在交流探討中學習知識，像蘇格拉底所倡導的助產士一樣，變填鴨式教學為誘導式啟發式教學。

4．教育個性化

在當今的信息時代，未來教育在互聯網等技術的作用下將變得越來越個性化，大數據技術的應用將有利于個性化教育，標準化的學習內容由學生自組織學習，學校和教師更多的是關注學生的個性化培養，教師由教學者逐漸轉變為助學者。線上學習能做到個性化教學，根據個人的學習數據制定相應的學習計劃和輔導。在逐漸到來的大數據時代，互聯網教育與學校教育將逐漸分離，更多的交往互動、個性化服務和靈活的學制將使學校獲得新的生機。

三、大數據時代高職數學課程教學改革的建議

數學不僅是一種科學的語言和工具，是眾多科學與技術必備的基礎，而且是一門博大精深的科學，更是一種先進的文化，在人類認識世界和改造世界的過程中，一直發揮著重要的作用與影響。

1．編寫出版適應多元化教學需要的多層次、多品種的教材

我們應當組織優勢力量，在深入進行教學研究和教學改革實踐的基礎上，對使用教材靈活處理，把數學軟件作為新型的數學計算工具納入傳統的數學教學中，例如Maple、Excel、Mathematica等數學軟件，Matlab、SPSS的數據計算和處理功能強大，可以進行符號計算、推理和證明，不斷改進與更新教學內容。教師如果完全按照教材去教學，往往會同學生的知識水平、學習能力和專業應用相脫節。因而教師應在教學過程中將教材與實際情況相結合，多增添和學生專業相關的應用例題講解，靈活改進高職數學教材內容，使知識點更容易讓學生理解和接受，編寫將數學建模的思想和方法、現代計算技術融入高職數學課程的教材；編寫有利于培養學生的數學思想、應用能力以及創新思維和能力的教材；編寫有利于開展互動式教學、提高學生自主學習能力的教材；研制數字化教學資源以及有利于培養拔尖學生閱讀的教學參考資料等。 在教材建設工作中，應當堅決克服為了局部和小團體的利益，不負責任地東拼西湊的行為！

2．建設信息化的高職數學教師隊伍

提高教學質量，培養一大批具有創新精神與創新能力的高素質優秀人才，教師隊伍的建設是關鍵，對于作為重要基礎課的高職數學課程來說尤其如此。當前，多數高職數學教師面臨著科學研究和職稱晉升的壓力，致使他們在教學上投入不足，對教學內容與教學方法鉆研不夠，教學水平和能力提高緩慢，課程建設和教學改革的骨干教師嚴重缺乏，不能適應課程建設和改革的需要。特別是在我國中西部和邊遠地區，在一般的地方性院校中，上述情況更為嚴重，不少教師的水平和能力與提高教學質量、培養創新型人才的需要存在較大的差距。我們建議：（1）教育部、地方教育管理部門和高等學校加大投入力度，統籌規劃，有計劃地開辦一些各種類型的師資培訓班，大力開展對現有教師，特別是中青年教師的培訓；（2）采取有力措施，制訂相應的政策，努力提高教師，特別是基礎課教師的榮譽感和責任感，使他們感到有奔頭，使教師真正成為有吸引力的令人羨慕的職業。應當盡快補充一批水平高、能力強的高職數學課程教師，建成一支能承擔建設和改革重任的骨干教師隊伍！建議教育部高教司能多方籌集資金（例如與國家基金委聯合），或者在國家基金委下，或者單獨設立教學研究基金，加大投入力度，提高教學研究的地位，以便激勵和提高一些高水平的教師投入教學研究與教學改革的積極性，使重要教改項目的研究能早日出成果、出效益。

3．融數學建模于數學教學之中，培養學生的數學應用能力

融入建模思想，就是把數學建模思想有機地融入基礎性教學之中，包括模塊設計的獨立化模型化改造、教材編寫的數學建模內容加載、課堂教學的數學建模思想滲透。多管齊下，多渠道、全方位地融入建模思想。數學建模是創造性運用數學知識的一種重要運算過程，其可以幫助高職學生掌握建模的知識和方法，增添學生學習數學的興趣。當然，僅僅靠用理論知識來學習建模未免枯燥，這時數學教師可以引入一些生動的建模案例，并采用比較靈活生動的教學語言來解析建模案例，幫助學生領會高深的抽象的數學建模知識，培養其數學建模思想和能力，使學生能通過數學的實際應用領悟數學和實際生活的密切關聯。

4．采用多媒體教學，優化課堂教學

多媒體教學有許多優點，如清晰、直觀、形象生動，可以增大課堂信息量，提高教學效率和教學效果。因此，適當引入多媒體教學，要改變傳統落后的“粉筆+黑板”模式為“粉筆+黑板+多媒體”教學手段，使現代教育技術與傳統的教學手段有機結合起來。隨著計算機的日益普及和計算機技術的深入發展，計算機的應用已滲透到國民經濟和科學技術的各個領域，高職數學教學也不例外。多媒體計算機技術的出現和發展帶來了教學手段的革命，數學教師應充分利用現代教育技術更新教學手段。此外,多媒體技術能輔助創設學習情境,突破教學難點, 滲透數學思想, 豐富和擴展數學學習內容, 給予學生做數學的環境, 提高學生學習興趣。

5．引入計算機數學實驗

傳統數學課往往只重視抽象的理論學習和應用，忽視了用實驗等方式來讓學生更直觀地領會抽象理論知識。通過數學實驗課幫助學生提高數學建模能力和數據處理能力，培養其對科學計算方法的運用能力，使得學生在反復的數學應用訓練中領悟數學和高新技術的完美契合，積累現代科學所必需的數學知識和數學素養。高職教師可以充分利用現代教育技術在計算機或其他多媒體教具上生動演示抽象的數學計算和幾何圖形的解析，通過數學計算、符號處理的數學實驗，把數學應用切入理論教學中，促進對數學規律的理解、認識，使講授——記憶——作業的傳統學習過程變為學生自主探索——思考——解決問題——應用的過程，其意義在于既讓學生掌握必要的數學知識和邏輯思維能力，更重要的是能夠讓學生真正參與到數學解析與運算中，提升學生對數學的興趣，便于他們能將學到的數學知識融入實際應用中來。引進現代教學手段, 積極探索信息技術與高等數學課程的有機結合, 利用多媒體組織開放式教學, 充分利用網絡資源,促進教學手段的不斷改革和創新, 加強學生自主學習能力的培養, 激發學習興趣,提高教學效率, 把學生從抽象的概念和繁雜的計算技巧中解放出來。要注重實踐性教學,可以舉辦數學講座、開設數學實驗課和建模選修課, 注重課堂外教學的監督和跟蹤,這個思路符合學生和實際情況,對于調動學生的學習主動性和積極性都能起到很好的作用。深入研究如何逐步實現把數學建模的思想和方法融入高職數學的主干課程。

6．打造高等數學教學數字化網絡平臺

信息化時代的到來正在影響和改變著人類社會的各個方面，也改變著知識的內涵和人們獲取知識的方法和手段。因此，建設優質教學資源共享體系，研制《高等數學》數字化課程是一項具有前瞻性的重要工作。建設精品視頻公開課、微課、慕課、精品資源共享課（包括精品課程的轉型升級）工作，我們應當組織一支高水平的開發和研制隊伍，在不太長的時間內，將它建成具有世界先進水平的大學數學數字化資源共享課程，以更有利于學生的自組織學習。深入探討如何將教學方法的改革與按層次分流培養結合起來，推行多元化和分層次的教學模式，建立適合不同專業大類的教學組織和管理形式。

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