大學數學與現代化信息技術融合的探究

朱 立

（上海立信會計金融學院，上海 200000）

0 引言

高校數學課程的教學一直以來都面臨著一個較大的問題：學生因為對所學知識難以理解，認為數學知識沒有實用價值，從而導致對于數學課程的興趣較低，不喜歡上，甚至不愿意上數學課，最終出現大量的缺勤，并導致掛科。事實上，導致該問題的根本原因往往不是學生或者教師在學習或者教學上的不努力，而是因為高校的數學課程本身所具有的較高難度，以及很高的抽象性。這導致很多學生無法真正理解自己所學的知識，也弄不明白自己所學知識的作用，從而導致學習興趣降低，錯誤地認為數學課是一門枯燥、乏味，在實際生活中無用的課程。然而，隨著時代的發展，信息技術越發的成熟，如今，高校開始將現代化的信息技術融入高校的數學課程的教學中，通過利用這種新型的教學模式，可以有效的改變學生對于高校數學課程的錯誤觀念。通過綜合應用各種課程網站、網絡學習平臺，以及數學軟件等技術，可以有效地降低數學課程的抽象性，從而減少理解上的難度。通過利用現代化的網絡通信技術，還可以將數學知識的實際應用直觀地展現給學生，從而改善學生的學習體驗，增強學生學習的興趣和動力，提高教學質量。以下，筆者會針對教師課前的備課，授課以及課后的反思等各個不同環節，提出對現有傳統教育模式的具體改進方案，并且還會對信息技術融入傳統教學的可行性條件做出探討分析。

1 課前備課

在教師備課的階段，相較于傳統的教學模式，融合現代化信息技術，可以極大地擴寬教師備課所需要的素材庫，大大提升教師的備課效率。此外，教師還可以通過信息技術預先了解學生的學情，調整自己的課程內容，做到因材施教。具體來說，在傳統的教學模式下，因為受到空間與時間上的限制，導致教師在上課前，無法對學生的學習情況做出了解。而現在，憑借發達的通信技術，想要在課前了解學生的學習情況就變得容易很多。這對于教師有針對性的調整課程內容是很重要的。比如在新生的第一節高數課之前，筆者都會先通過雨課堂或者學習通等網絡學習平臺，發布一些相關的問卷調查，詢問學生是否在高中就已經接觸過微積分，對于導數、積分等運算是否已經學過等等。通過學生的反饋，可以清楚地知道：學生對這門課所需要的預備知識的掌握情況，對于這門課程感興趣的程度，以及學生想從這門課程的學習中收獲什么等等。在了解了以上這些內容之后，教師就可以調整上課內容使其更有針對性。除此問卷調查之外，對于一些基礎較為薄弱的同學，還可在課前給他們發布一些必要的預備知識，讓他們事先預習準備。而對于特別優秀的學生，可以在課前給他們發布一些合適的延展內容，讓他們進行拓展學習，拓寬自己的視野。除了能夠預先探知學生的學習情況之外，網絡學習平臺更重要的一個作用是可以大大提升教師備課內容的深度與廣度，拓寬教師備課需要的素材庫。在傳統的教學模式下，教師備課往往是單打獨斗，或者課題組集體備課。這就意味著教師只能利用自己找到的或身邊同事找到的例題和案例，這樣的備課資源是非常有限的。但如果利用現有的網絡學習平臺，比如學習通、數苑等，就可以做到匯聚全國所有數學教師的備課資源，來供所有教師一起使用。因為，我們可以將所有教師找到的例題，優秀案例，放置在一個平臺上，匯編成一個巨大的題庫、素材庫。當教師需要備課時，可以從題庫中尋找合適的題目或者素材。而且，隨著越來越多的教師使用這個題庫，這個題庫中的資源也可以不斷得到擴張，并且隨時得到檢查與更新。通過這樣的方式來尋找案例，編寫教案，可以極大地提高教師的備課效率。當然，除了從題庫中選題這種方式外，教師還可以通過網絡獲得許多學科的前沿咨詢，了解當下最前沿的科研進展。在這些科研進展中，往往會包含許多高校教學可用的素材案例。如果可以將這些前沿的素材案例講授給學生，就可以拓寬學生的視野，啟發學生創新的思想。

2 授課中

相比傳統的教學模式，將現代信息技術融入授課過程中能得到的最大優勢是使課堂不再受到時間與地點上的限制。現如今，通過利用各種網絡教學平臺，教師和學生可以在任何時間、任何地點進行教學與學習。這一點在如今這個疫情時代體現得尤為重要。如果僅利用傳統的面授教學模式，那么在疫情嚴重的地區，教師是無法開展教學工作的。但現在，通過網絡授課的技術，教師得以在疫情期間依舊正常有序地進行教學工作。此外，利用網絡授課的技術，還能在很大程度上改善教學資源整合分配的問題。眾所周知，教育資源分配不均一直都是我國面臨的重大問題。在傳統的教育模式下，如果一個孩子成長在教育資源稀缺的地區，那么他往往只能接受最為基礎的教育。對于一些前沿的課程或是一些名師的精品課程，他們很可能接觸不到。然而，如果利用現代的網絡授課技術，那么即使是在教師資源相對稀缺的地區，學生也可以通過慕課等網絡課程平臺，獲取到許多國家級的優秀教師帶來的精品課程，這可以為一些相對落后地區的教育情況帶來很大的改善。

除了上述這些優點之外，針對大學數學課程，將現代信息技術融入課程教學中可以有效地解決課程內容過于抽象的問題。比如，在傳統教學模式中，當想講授函數圖像的問題時，教師只能自己手畫一些簡單的二維平面圖形。而現在，通過利用Matlab，Mathematics等大型的數學計算軟件，教師可以精確的畫出幾乎所有的函數圖像，并且能從各個角度，直觀地展示給學生看。事實上，不僅僅是圖像，利用現代的動畫引擎Manim，配合Python編程，甚至可以制作出精彩的數學動畫，讓各種數學函數做到視覺意義上的動起來。通過這樣將抽象的知識點轉化成生動具體的圖像，動畫和實際案例展示給學生，可以讓學生對所學的知識獲得更加直觀的感受與理解。這樣可以增加課程的趣味性，同時增加學生學習的興趣。

3 課后的反思

傳統教學模式下，教師想要課后進行教學反思，復盤一天的教學內容，往往只能依靠自己上課時的記憶，回看自己的教案等方式來回顧課程中有哪些地方需要修改。如果學生想要復習課堂上的內容，也只能依靠上課的筆記來回顧。這樣的回顧方式對時間有比較苛刻的要求。因為如果距離上課時間太長，那么回顧復習的時候，很有可能會忘記上課時的一些細節和重點，從而造成疏漏。

可是，如果利用現代化的信息技術，就能很好地改善這一問題。現如今，教師完全可以通過錄像的方式將一節課的內容完整地記錄下來。這樣，在進行教學反思的時候，教師就可以通過反復地觀看上課錄像，來發現自己的不足，進而做出調整。不僅如此，教師還可以通過互相觀看同事的上課錄像，來進行相互的學習與探討，取長補短，從而提高教學水平。對于學生也是一樣，因為有了完整的課程記錄，所以，學生復習的時候就可以更加全面，細致，不會再遺漏重點內容。此外，學生上課時，也不再需要花費大量的精力來記筆記，而是可以把所有的精力都用于理解和思考教師所講授的內容。這樣做可以提升學生課堂上的學習效率。另外，課后的答疑作為課后反思的重要環節，也因為加入了現代化的信息技術得到了改善。首先，通過利用網絡通信技術，可以將答疑時間進行延長。在以前，學生往往只能在固定的時間里找教師進行面授答疑，一旦教師下班離開，或是有事外出，答疑就無法進行。現如今，隨著網絡通信技術的發展，學生可以在任何時間、任何地點，向教師請教問題。像這樣利用碎片化的時間進行答疑和補充教學，能夠極大地提高課堂的教學效率。其次，除了答疑時間得到了延長之外，網絡通信技術的使用也使答疑對象得到了擴充。當學生遇到問題時，不僅可以向任課教師請教，更可以向各個領域的專家請教。事實上，伴隨著越來越多的前沿課程進入了高校課堂，很多時候，對于一些特別前沿的數學難題，任課教師也很可能無法給出完美的答案。當遇到這類問題時，就需要學生利用網絡來進行答疑。通過利用各種學術交流網站，學生可以向各個領域的專家，教授請教問題，以此來獲得自己需要的答案。這種通過網絡搜索進行答疑的方式，不僅能讓學生獲得課堂上學不到的知識，還能培養學生對問題進行研究與探索的能力。

4 達成新型教育模式的條件

除了針對以上這幾個環節進行的分析之外，筆者還對現代化的信息技術融入傳統教育模式的可行性條件做了思考分析。筆者發現：雖然將現代化的信息技術融入傳統教育模式中能夠對現代教育做出很多改善，但要達成這一結果是需要教師為之付出巨大努力的。近年來，很多高校已經開始重視現代化教學設施的建設，投入了許多人力、物力來促進教學與現代化信息技術的融合。然而，有部分一線的教師卻沒有認識到這一點。比如，有些高校教師仍然只愿意通過最傳統的黑板加粉筆的方式來呈現自己的課程內容。在課余時間里，他們往往只愿意研究自己專業課的內容，也不愿意學習一些現代化的信息技術。這樣的教學方式對于信息化資源的建設無疑是一種浪費。為了改變這種現狀，達成信息技術與教學的結合，教師首先應該在心態上有一種轉變。應該認識到：在如今這個信息時代，教師僅僅掌握一門課程的專業知識是遠遠不夠的，充分地利用現有的信息技術資源也是教師的一種責任。因為只有利用好這類信息技術，才能最大限度地提升自身的教學質量。當教師能夠接受這樣的一種教育理念之后，為了能切實地掌握現代化的信息技術，我們需要不斷地學習與研究。比如，為了熟練掌握Matlab、Mathematics等大型數學軟件的使用，教師首先需要學習一些相關的編程知識，此外，教師還需要付出很多的時間去學習研究這些數學軟件本身的操作環境。顯然，要想掌握這些內容，對于非計算數學專業的教師來說是不容易的。除了學習應用大型數學軟件之外，對于大型題庫的使用，教師也需要花費不少的精力。雖然利用大型題庫可以幫助教師獲取海量的教學案例、教學素材，但這也意味著，教師需要花費更多的時間去篩選，審核自己挑選的例題。因為只有通過這樣地精挑細選，才能確保這些選出的例題能夠最大限度地幫助學生理解教師想表達的意思，從而起到最好的教學效果。當然，除了教師個人的努力與付出之外，學校也應該給予教師相應的鼓勵與支持。除了提供完整的設備之外，學校應該更多的組織相關方面的培訓，幫助更多的教師獲得信息技術這方面的技能，同時也能促進教師之間關于新型教學模式的探討和研究。

5 結語

隨著時代的發展，將現代化的信息技術融入教育中是一種必然的趨勢。為了達成這一目標，學校和教師都應為此付出努力。對于傳統的教學模式，應該取其精華，去其糟粕，并且以此為基礎，積極地將現代化的信息技術應用于我教學中，以此來改善傳統的教學方法，努力提高大學生對于數學學習的興趣和對于數學知識的理解能力和應用能力，同時也提高教師自身的綜合素養以及教學水平。筆者相信，只要朝著這個方向不斷努力，高校是可以通過這種新型的教育模式，提高教學質量，為社會培養出符合時代要求的人才。