《數值分析》線上教學的實踐與思考

王培珍

【摘要】隨著現代信息技術的不斷進步，在線教育作為一種新的學習模式已走入人們的生活，改變了原有的學習方式，但對于數值分析這種具有高度抽象性和理論嚴密性的理工科專業課，如何在保證教學質量的前提下，借助線上教學的形式開展工作，是一個值得探索和研究的課題.本文以實踐為基礎，在數值分析線上教學過程中，強調以學生為中心，教師為引導，創新教學模式.

【關鍵詞】數值分析;線上教學;課程改革

【基金項目】華北水利水電大學2019年教育教學研究與改革項目（56號）

諾貝爾獎獲得者威爾遜曾指出現代科學研究的三大支柱：理論研究、科學實驗和科學計算.數值分析作為科學計算的重要理論支撐，主要研究利用計算機求解各種數學問題，其目的是培養學生應用基本理論解決實際問題的能力.隨著通信技術的發展以及互聯網在教育領域的應用，清華在線、中國大學MOOC、精品課程等線上教學資源日益豐富，釘釘、騰訊會議、學習通等線上教學軟件也逐漸成熟，課堂講授已不再是學生獲取知識的唯一途徑.2020年春季，新冠肺炎疫情期間，為響應教育部、省教育廳的“推遲開學不停課，遠程教學保質量”的號召，筆者所在學院迅速組建了數值分析線上教學團隊，積極地解決將傳統課堂轉化為線上教學帶來的各種困難，為保證線上教學效果，教師進行了大量的探索與實踐.下面以數值分析線上教學過程為例進行分析.

一、數值分析課程線上教學平臺的選擇

現在教師可采用的線上教學平臺主要有：釘釘直播、騰訊會議、學習通、微信，這四種網絡平臺的功能均能滿足線上教學的需求.釘釘是一款傾向于企業辦公的軟件，但它的直播功能很好地滿足了線上教學的各種需求，它可以視頻回放和統計在線時長，還可以看到未觀看學生名單，能很好地監控學生的學習情況;騰訊會議與釘釘的功能類似，該軟件提供實時共享屏幕，可以進行課堂直播，缺點是課后無法觀看回放進行復習;學習通是基于微服務架構打造的課程學習、知識傳播與管理分享的平臺，集知識管理、課程學習為一體，其功能緊密結合教學的各個環節，對整個教學過程均給出了專門的管理模塊;微信的特點是溝通簡單快捷，適合建立微信群以便學生交流.

以上四款軟件，經過實踐應用發現：上課采用釘釘直播或騰訊會議，課前任務發布、考勤、作業及測驗采用學習通，課后答疑采用微信群，綜合利用各種平臺，授課效果會更好.

二、數值分析教學過程的設計

由于線上教學“時空隔離”的特點，因此課堂管理是一個難題，特別是像數值分析這樣具有高度抽象性和理論嚴密性的課程，需要嚴格的理論推導，即使線下學習，學生也不容易掌握.在此種情況下，最合適的授課方式是傳統課堂的面授形式，比如現場講解、板書、PPT演示等.而線上教學形式比較單一，最突出的缺點是無法將板書與講授同步進行，如果教師授課時，學生無法集中精力，那么課堂紀律、學生的學習積極性等很難保證，進而導致他們跟不上課堂節奏，對教學內容的理解出現延遲和偏差，此時如何通過教學設計來保證教學質量就顯得尤為重要.

為了讓學生在線上學習過程中能獲得良好的效果，數值分析課程團隊對線上教學過程進行了積極的探索與改進，主要從教學理念、教學方法、教學過程、教學評價四個方面進行闡述.

（一）教學理念

教學過程要堅持以學生為主導、教師為引導，培養學生的自主學習精神的教學理念.線上授課要有儀式感，要讓學生有身臨課堂的感覺，因此教師要充分關心學生的學習狀態，設身處地地理解學生線上學習的種種困難，并積極主動地解決學生學習中遇到的實際問題，教師可通過連麥或微信等線上交流方式和學生溝通，及時掌握學生的思想動態.同時，線上教學要全程融入思政元素，授課教師可在學習交流平臺言傳身教，教育學生勇于擔當、樂于奉獻，增強其個人責任感、使命感.

（二）教學方法

數值分析課程采用“直播+錄播”混合式線上教學方案，依托“超星學習通”已建設的線上課程，不斷豐富學習資源，采用啟發式、提問式、探究式的教學方法，通過在線互動，有效調動學生積極性，給學生提供深度學習的機會，幫助學生構建自己的理解，使其學會運用數學知識解決實際問題.教師可通過課前任務、隨堂測驗、課后作業等來評價學生對教學目標的達成度，并及時優化教學方法.

（三）教學過程

數值分析課程教學過程的設計分為以下三個階段：

1.課前導學.教師通過學習通和微信群，向學生發布任務單，讓學生提前觀看慕課視頻、課件等線上資源.在資料設定上，教師應做好充足準備，標注每節課的知識點和關鍵點，通過有趣的形式設計來吸引學生，并設置預習問題與思考，引導學生思考并解決.對于不理解的問題，學生可及時與教師溝通，教師匯總整理后再在課堂上統一為學生解答，進而提高學生學習興趣.對于預習任務，教師可要求學生回復，確保每位學生都能看到通知，并做好上課準備.

2.課堂教學.教師讓學生提前十分鐘在學習通中簽到，利用釘釘直播講授課程內容的重點和難點，針對學生課前預習過程中提出的問題及時進行總結.對于共性問題，教師要專門講解，也可以組織學生分組討論，利用“探究式教學”來提高學生發現問題、分析問題、解決問題的能力.在討論的過程中，教師要加強引導，使學生始終聚焦在課堂內容本身.教師在直播過程中要注意查看在線人數，并通過點名、連麥隨機提問等形式督促學生學習，對于學生課堂上提出的問題，教師要及時解決，盡量不把問題留到課后.對于未參加在線學習的學生，課后教師要及時溝通，落實原因.

3.課后助學.教師每節課后在學習通中發布作業，學生定時提交后，教師批改，并直接在學習通中統計成績，教師還要在釘釘、學習通、微信群中在線答疑，及時得到學生的學習反饋.這樣不僅有利于鞏固學生所學知識，還能讓教師根據學生的反饋進行教學反思，進而改進教學方法，提升教學效果.另外，教師還要對授課過程中容易出現的錯誤進行歸納總結，并發布到微信群中，讓學生有針對性地思考、鞏固、提高，并鼓勵學生分享自己學習的心得體會，這有助于教師對全班學生的學習情況進行把握，進而可以使教師有針對性地對學生進行引導和督促.

（四）教學評價

教師可從過程和結果兩個方面來評價學生對課程目標的達成度.過程評價包括考勤（10%）、在線學習時間（10%）、作業（10%）、測驗（10%）、章節總結（10%）;結果評價是考試（50%）.通過兩個方面的評定，既可以讓學生重視學習的過程，又可以達到學懂、弄通、會用的教學目標，有力地保證了線上教學的質量.

三、線上教學的意義與思考

（一）傳統線下教學的不足

傳統線下教學主要是“以教師講授為主、學生被動接受”的模式，這種“填鴨式”的教學模式導致教師決定了教學活動的進展，而學生更多的是被動參與，在這個過程中，學生缺少個人的思考與個性的釋放.這種教學模式導致師生之間的溝通不充分，學生會產生依賴心理，使其即使接受了相關知識的灌輸，但仍缺乏探究精神，當學生的想法不被重視時，其學習的興趣也會隨之下降，對于數值分析這種需要培養學生分析、解決問題能力的課程，這種教學模式便很難達到滿意的教學效果.

（二）線上教學的優勢

線上教學本身具有時空的自由性和信息交互的靈活性，學生既可以參加直播，也可以利用閑暇時間完成對這些線上資料的學習，還可以隨時和教師互動交流，這在大學生的個體性越來越強的背景下，能很好地激發起學生的學習熱情，調動學生的好奇心和參與心理.同時，當前通信技術的發展為線上教學提供了技術幫助，也讓大規模的線上教學成為可能.

通過數值分析課程線上教學的實踐，發現線上教學提高了學生與教師的互動頻次，提高了學生的參與感和成就感，這有助于提升學生的求知欲和探索欲，激發了他們的學習積極性.同時，由于缺少有效監管，對如課堂紀律、學生的注意力等，教師不能及時得到反饋，所以線上教學對學生的自控力和自主學習能力要求較高，因此教學評價顯得尤為重要，評價過程一定要家長、教師、學生多方參與，通過及時準確的點評、互評、自評，充分激發學生的學習熱情.

（三）線上教學的效果

數值分析課程線上教學采用釘釘、學習通、微信群和慕課多個平臺相結合的方式.在學習通中簽到、發布學習任務及課后作業，在慕課上觀看教學視頻.釘釘、學習通、微信群、慕課相結合的方式，有效地提高了學生的學習積極性，并且能更好地監控學生的學習過程.從教學實踐和學生作業、測驗情況來看，線上教學的互動頻次高于課堂教學，效果良好.但對于數值分析課程而言，采用線上線下的混合式教學模式，效果應該會更好.

四、結束語

經過實踐發現雖然全程線上教學是今年疫情期間的一種應急措施，卻給大部分教師帶來了一定的困難，比如教師或學生使用設備的硬件出現問題，或者網絡出現故障等，但它在提升學生學習的參與感與積極性上具有無可比擬的優勢.今后，在大中專院校的教學過程中，一定要將線上教學融入數值分析的課堂中，這可以加強師生之間的互動與交流，并能通過教師及時準確的點評、鼓勵，增強學生學習的興趣與自信.將傳統教學手段與新技術相結合，創新教學方法，可以提升教學質量，進而達到更好的教學效果.

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