基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

蔡敏

摘要：信息技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，使目前我國(guó)乃至世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都趨向于全面的信息化，在此背景下，本文針對(duì)基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行研究。本文首先研究了基于信息技術(shù)的高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的相關(guān)概念，基于對(duì)高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念，信息技術(shù)與高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的理論研究，探索基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義，然后分別闡述信息技術(shù)從教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法、教學(xué)方式與考試方法等方面對(duì)高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；高等數(shù)學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-7164（2020）48-0114-03

基金項(xiàng)目院江蘇省教育科學(xué)研究院現(xiàn)代教育技術(shù)研究所資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018-R-64241）。

信息化時(shí)代多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大力發(fā)展，使當(dāng)代人類的思考方式和學(xué)習(xí)方式隨之發(fā)生了顯著改變。在這樣的大背景下，學(xué)校的教育教學(xué)也逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)性化等多方面改革發(fā)展，面臨著極大的挑戰(zhàn)。高等數(shù)學(xué)課程，一直是大學(xué)時(shí)期的公共基礎(chǔ)課程，它給予學(xué)生的不光是理論知識(shí)、思維方法，更是對(duì)學(xué)生的邏輯能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)操能力的培養(yǎng)[1]。高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的提出和實(shí)踐應(yīng)用探討的情形，是隨著信息化時(shí)代的到來(lái)而興起的，通過(guò)“高等數(shù)學(xué)+信息技術(shù)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”的融合發(fā)展，可以改善現(xiàn)今教育界對(duì)于高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)于偏理論教學(xué)，忽略培養(yǎng)大學(xué)生獨(dú)立思考，提高自主創(chuàng)新技能的問(wèn)題，使高等數(shù)學(xué)的“教”與“學(xué)”發(fā)生沖突。如何有效地利用信息技術(shù)，對(duì)高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和學(xué)生需求，成為教學(xué)改革的難點(diǎn)。

一、基于信息技術(shù)高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的相關(guān)概念研究

（一）高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念分析

高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是近年來(lái)在原有高數(shù)教學(xué)基礎(chǔ)上推出的一種新型教學(xué)模式，在高等數(shù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中嵌入實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，它的概念界定的核心在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)[2]。高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指高數(shù)教師引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)，與現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題相結(jié)合，運(yùn)用高等數(shù)學(xué)建造模型，分析和解決現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題，是一種學(xué)生參與度極高的教學(xué)形式。相比于從前的教學(xué)模式，高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更易讓學(xué)生生動(dòng)認(rèn)識(shí)和理解高數(shù)這一復(fù)雜學(xué)科。

（二）信息技術(shù)與高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的理論研究

將信息技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)與高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合，是指在當(dāng)代信息技術(shù)環(huán)境的加持下，使學(xué)生和教師角色定位發(fā)生變換。當(dāng)然，在將信息技術(shù)與高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相融合時(shí)，應(yīng)堅(jiān)定合理分?jǐn)偅茖W(xué)配置的原則，不應(yīng)該只把信息技術(shù)看作是單純的教學(xué)輔具，應(yīng)更加注重信息技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用，應(yīng)以提高與課學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為重心，營(yíng)造一種新型的教學(xué)環(huán)境，綜合考慮學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和已有的知識(shí)架構(gòu)和綜合能力根基，創(chuàng)設(shè)多元化、包容性廣的教學(xué)環(huán)境。這一環(huán)境可以包含資源共享、情境創(chuàng)設(shè)、自主探索、頭腦風(fēng)暴、信息采集等多方面元素，滿足高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求和學(xué)生學(xué)習(xí)要求[3]。然后制定高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，以科學(xué)的態(tài)度和方法，借助信息技術(shù)的先進(jìn)性確立高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。最后通過(guò)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的素養(yǎng)，提升高數(shù)教師教學(xué)的效率。因此信息化技術(shù)與高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合，是高數(shù)教師主導(dǎo)作用的具體實(shí)現(xiàn)，亦是學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體自主探索知識(shí)的過(guò)程，激發(fā)教師統(tǒng)籌管理能力和學(xué)生主觀學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造能力。

二、基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的意義探索

基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是非常重要且有必要的。利用信息技術(shù)對(duì)高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，有利于提高高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。信息技術(shù)發(fā)展與新型課程改革工作的開(kāi)展，改變了現(xiàn)代人們?cè)械慕虒W(xué)觀念與教學(xué)方法，通過(guò)有效使用信息技術(shù)，建立綜合適配型高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)下全新的課程體系。這種層面的改革升級(jí)了原有高數(shù)教學(xué)方式與教學(xué)手段，在實(shí)踐意義上幫助學(xué)生全面認(rèn)知高等數(shù)學(xué)知識(shí)，提升其在學(xué)生心目中的價(jià)值，而不是單一地把它作為學(xué)習(xí)任務(wù)。此外，它能幫助學(xué)生樹(shù)立科學(xué)正確的高等數(shù)學(xué)觀念，提高學(xué)生對(duì)于高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)能力、理解能力、吸收能力、創(chuàng)造能力，促進(jìn)學(xué)生提高數(shù)學(xué)素養(yǎng)，逐步形成科學(xué)的世界觀和方法論，把學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)真正落到實(shí)處。從宏觀角度來(lái)看，基于信息技術(shù)對(duì)高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，是時(shí)代和社會(huì)共同進(jìn)步發(fā)展的需要，是先進(jìn)技術(shù)與高級(jí)理論相結(jié)合的必然結(jié)果，有利于促進(jìn)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步成長(zhǎng)[4]。基于信息技術(shù)的高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生高數(shù)應(yīng)用能力與綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，激發(fā)人才創(chuàng)新意識(shí)和思維邏輯，故其在對(duì)專業(yè)高等數(shù)學(xué)人才的培養(yǎng)和輸送上，將會(huì)貢獻(xiàn)很大一部分力量。

三、信息技術(shù)應(yīng)用于高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的途徑

（一）教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)的改革

信息技術(shù)應(yīng)用于高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，首先要對(duì)于高數(shù)實(shí)驗(yàn)課程的教師，在教學(xué)理念和教學(xué)目標(biāo)上進(jìn)行改革研究。第一，在教學(xué)理念上，高等數(shù)學(xué)教師應(yīng)注重遵循新型教育理念，重視高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革工作。信息化時(shí)代背景下，要求教師對(duì)待高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的態(tài)度和觀念進(jìn)行改變，與時(shí)俱進(jìn)地調(diào)整教學(xué)理念，以此適應(yīng)社會(huì)和教育事業(yè)發(fā)展的新要求[5]。第二，從教學(xué)目標(biāo)上，運(yùn)用信息技術(shù)的思維方式，對(duì)現(xiàn)實(shí)情況的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，比如學(xué)生日常學(xué)習(xí)情況，學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)等方面進(jìn)行科學(xué)研究，依據(jù)數(shù)據(jù)和具體情況進(jìn)行探討，改革高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，動(dòng)手實(shí)踐能力與高數(shù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力等方面著手，尋找合理的教師自我定位，制定新的教學(xué)目標(biāo)，指明日后工作重點(diǎn)和方向。

（二）教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

成熟的信息技術(shù)的存在，成為高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革的“主力推手”。高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的內(nèi)容，取決于教學(xué)受眾學(xué)生們的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及專業(yè)應(yīng)用方向。學(xué)生們數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的差異化以及專業(yè)的差異化，決定了教師教學(xué)內(nèi)容的多樣化，因此授課教師須使用信息技術(shù)細(xì)分學(xué)習(xí)需求，豐富高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并利用信息技術(shù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的難易程度，學(xué)生參與程度等做出統(tǒng)籌規(guī)劃，做好引導(dǎo)和鼓勵(lì)工作。在教學(xué)方法上，充分使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和多媒體技術(shù)，除了用語(yǔ)言輸出講解，借助多媒體課件等輔助教學(xué)工具，還要啟發(fā)并鼓勵(lì)學(xué)生自主動(dòng)腦思考、動(dòng)手搭建高數(shù)模型，通過(guò)小組討論和任務(wù)分配等方法，提高課程參與度，提升高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的[6]。需要注意的是，高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上都要考慮到加強(qiáng)數(shù)學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，從學(xué)生已有的數(shù)學(xué)知識(shí)出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定的問(wèn)題情境，讓學(xué)生在實(shí)際生活中體驗(yàn)數(shù)學(xué)教學(xué)，使高等數(shù)學(xué)教學(xué)真正服務(wù)于社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。

（三）教學(xué)方式與考試方法的改革

從教學(xué)方式和考試方法來(lái)看，信息技術(shù)為高數(shù)教師從多方面客觀了解學(xué)生綜合水平和能力提供了科學(xué)數(shù)據(jù)，使教師針對(duì)不同水平同學(xué)的分層教學(xué)更準(zhǔn)確有效。信息技術(shù)的應(yīng)用可以完善高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式，從實(shí)驗(yàn)工具和實(shí)驗(yàn)手段上，由于信息技術(shù)的高速發(fā)展和普及，各種數(shù)學(xué)軟件包的推廣，為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)改革提供了強(qiáng)有力的軟件及硬件基礎(chǔ)。從教學(xué)素材上，現(xiàn)在的教材基本延續(xù)了過(guò)去的內(nèi)容，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)更強(qiáng)調(diào)的是對(duì)于書(shū)中的邏輯推理和技巧性訓(xùn)練，重視的是高數(shù)完整的基礎(chǔ)理論體系。因此，在教學(xué)方式上的改革一方面，信息化的時(shí)代讓學(xué)生有獨(dú)立操作計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件，并能充分利用高數(shù)相關(guān)教學(xué)軟件，另一方面，適度減少過(guò)于煩瑣或?qū)嵱眯匀醵记尚詮?qiáng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，節(jié)省時(shí)間讓學(xué)生多次實(shí)操熟練高數(shù)實(shí)驗(yàn)建模，引導(dǎo)并告知學(xué)生高數(shù)如何應(yīng)用于實(shí)踐的聯(lián)系，讓學(xué)生意識(shí)到高數(shù)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)怎樣的過(guò)程。對(duì)于考試方法的改革研究，本文主張?jiān)诳荚囶}目構(gòu)建上，無(wú)論是理論還是實(shí)驗(yàn)都應(yīng)適當(dāng)降低難度，偏向于應(yīng)用實(shí)踐為主，考試分理論和實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)部分需要學(xué)生獨(dú)立思考搭建模型，以其流程完整度，邏輯清晰度，應(yīng)用實(shí)踐效能等方面作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)分程序，實(shí)現(xiàn)考試方法的改革，從而有效提高學(xué)生的自信心和創(chuàng)造性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生對(duì)高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的積極性。

四、結(jié)語(yǔ)

自2020年疫情暴發(fā)以來(lái)，通過(guò)在多方面運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行與新冠肺炎疫情的抗?fàn)幑ぷ鳎热缡芤咔橛绊懀瑢W(xué)生無(wú)法去學(xué)校進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)，但有了信息化技術(shù)，學(xué)生可以在家上網(wǎng)課。很多現(xiàn)象都反映了現(xiàn)代信息技術(shù)的重要性，人們?cè)谏罱虒W(xué)方面已經(jīng)形成了對(duì)其的依賴性。高數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基于信息技術(shù)背景的研究在近幾年逐漸出現(xiàn)，如何降低高等數(shù)學(xué)教學(xué)的難度，尋找打破傳統(tǒng)教學(xué)方式方法，盡量使抽象難懂的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程概念通過(guò)直觀易懂的形式展現(xiàn)出來(lái)，是教師仍需努力的目標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：莫唯然）