“新農科”背景下的高等數學課程教學改革探索與實踐

夏云青 屠克

摘要：結合新發展格局下“三農”工作面臨的新形勢、新任務、“四新”教育理念以及新冠疫情沖擊下“互聯網+教育”的教學需求，以高等農業院校“新農科”數學教育教學改革為切入，借助MOOC、雨課堂與實體課堂，探索和實踐了線上線下相結合的混合式教學模式，線上提前學習、線下重點解決和輔助的精準施教，使得線上線下教育深度融合，學習過程清晰可見，教學效果顯著提升，為培育新時代農業專業化技術人才提供了有效借鑒。

關鍵詞：“三農”工作;農業高等院校;新農科;混合式教學

數學作為農業高等院校“新農科”的基礎性、支撐性學科，在新的歷史條件下，特別是受新冠疫情持續反復沖擊影響，教育教學也呈現出網絡化、混合式等新的特點趨勢，要求廣大教育工作者必須以“四新”建設教育理念為引領，在教育模式改革上做出相應的改革探索。

混合式教學作為“互聯網十教育”的一個新興產物，對傳統意義上的高等院校數學教育帶來了以下四方面的顯著影響。一是學習環境的變化。傳統的高等院校數學課堂教育，學生獲得知識的主要渠道是教師十書本，場所是教室。伴隨著互聯網的快速發展，再加上疫情的沖擊，學習環境由傳統的教師+課堂轉移到了互聯網。互聯網打破了傳統學習方式對時間和空間上的限制。二是學習行為的變化。學生從傳統模式的你講我聽、你說我記，變成提前接觸海量信息，預先甄別消化，然后在課堂上學習交流和轉化吸收。三是教學模式的變化。教師從面對面授課方式，變為更多地運用新模式、新載體，比如MOOC、翻轉課堂等。四是教學理念的變化。這也是一個根本性的變化。以落實教育部明確提出的新時期“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的育人理念為導向，準確把握“四新”建設要點，即新專業、專業新要求、交叉融合再出新[1]。

一、當前數學教學存在的主要問題

首先，學生對數學學習態度不夠端正。學生對數學學習不夠重視，放松自我或者躺平，沒有從根本上認識到“新農科”與“新工科”有著異曲同工之處。其次，教師對數學學習方法沒有正確的教育引導。教師沒有科學設計課堂內容和教學進程，不能有效激發學生興趣，沒有實施過程監督評價。最后，教師沒有及時轉變教學理念。部分農業高等院校數學教師繼續秉持傳統的“我講你聽”自嗨式講授，沒有扎實落實教學改革要求，沒有關注學生現狀和心理訴求，沒有通過協同互動提升教學質量[2]。

二、提升數學教學質量的實踐方法

（一）采用混合式教學這種新的教學模式，搭好學習的梯子，實現不同起點同步到達

1、課前：以PPT的形式在班級微信群中發布學習指南，做好目標引導，讓學生各取所需，把差異化補齊，做到有備而來。內容包括：（1）本節知識點及教學目標要求。（2）設計雨課堂一鍵可達鏈接，學生點擊鏈接完成教師布置的以下問題：根據本節基礎知識，設計若干客觀題;根據本節要點，設計1-2道主觀題;學生疑問反饋表。（3）明確完成課前預習所需時間。如有問題，參考MOOC視頻。

老師在上課前通過雨課堂查看預習數據，掌握學習情況。以此為基礎，做好課堂教學組織。對學生反饋的問題細致分析，進而完成教學的精準設計。

2、課堂：課堂與課前呼應，給出課前思考問題的答案。（1）重點知識強化。將學生在雨課堂提交的主客觀作業題出現的錯誤匯總整理，設置成錯題，以共同改錯形式重點強化，達到線上線下有機融合。（2）教師講授。對學生提出的難點共性問題，課堂重點講解答疑。（3）分組完成任務，點評督促。教師課堂講授中，進一步提出深化問題，引導學生思考，分組討論完成，現場點評。（4）高光時刻。展示優秀同學作業，讓學生產生自豪感，激發其他學生的進取熱情。（5）課堂檢測。適時通過雨課堂發布1-2道題，檢查教學效果。

3、課后：利用雨課堂發布作業，拓展學習廣度，幫助學生完成思維拓展提升[3]。

（二）塑造“個性化、全過程可評估測量”的混合式教學模式

引入動態數據分析，通過掌握學生課前預習情況、課堂表現情況、課后作業完成情況以及期末考試情況，及時修正教學方向，完善教學管理模式。同時，借助雨課堂，形成完整準確的教學數據，體現學數學用數學的思想，增強高階性，做好價值塑造。采用“個人十團隊、線上十線下、課外+課內”的評價模式，實現過程性、全方位客觀評價。

（三）采用教學管理新模式

采用“教師+助教十組長”三級管理模式，增強師生、生生互動。特別指出的是，由于師資所限，普遍采用大班授課，一般需要為每個班級配備助教以協助任課教師完成過程性考核工作。助教可以從本班優秀學生中遴選，也可以由本院高年級學長擔任，旨在凝聚學習動力，做好協助引導工作。

（四）推行分組協作競爭機制

優化分組模式：針對學生學習基礎參差不齊、知識掌握各有千秋的現實差別，合理分配“學霸”組別，充分發揮這部分學生的引領作用，運用適當方式幫助、鼓勵、帶動組內程度相對較差的同學一起積極學習，分擔任務，共同為小組做貢獻。引入競爭協作：以培養學生的集體榮譽感和自尊心為切入，通過課堂表現、分組發言和教師評講，讓學生樂于參與分組競爭和團體協作學習模式。活用教學管理：把學生分組發言情況計人平時成績，增加學生的參與積極性和創造力。

（五）靈活引入課程思政

發揮數學史的育人功能，注重“數學美”的教育價值，將科學思維融人數學教學，體現數學的辯證唯物思想，彰顯數學的文化教育功能[4]。老師要站在學術前沿，抓住時勢熱點焦點，挖掘數學知識點與農業科技創新發展前沿成果的結合點，應用問題來激發學生的求知欲望，比如我國袁隆平院士的科研攻關事跡和工匠精神等，通過有機融人農業科學家的愛國感人事跡進行價值觀塑造，讓學生知悉苦難的探索發展歷程，感受肩負的中華民族偉大復興重任。

三、混合式數學教學實踐案例——以微積分“導數的概念”為例

（一）課前學習

1、在班級微信群發布課前學習任務。（1）發布微積分發展史小視頻，讓學生了解導數概念產生的背景。（2）利用時事熱點，發布與導數關聯的短視頻，激發學生探索的興趣，并提出關聯問題。例如，復興號高速列車是我國自主創新的標志性產品，也是展示我國高科技成就的重要名片。高鐵沿著平直或者彎曲的軌道，時而高速疾馳，時而蜿蜒前行，既蘊含著無比強大的科技力量，也象征著中華民族實現偉大復興的堅定意志。看完短視頻后，提出兩個問題供大家思考：車箱內的電子屏清晰地顯示出列車在行駛過程中每個時刻的速度，這個瞬時速度是如何計算的？鐵軌彎道彎曲程度的設計對于列車的平穩運行至關重要，這個彎曲程度涉及到求彎道曲線上點的切線斜率問題，這個切線斜率怎樣計算？（3）圍繞解決上述問題，引導學生收看指定的導數概念引例MOOC視頻（在微信群發布鏈接，讓學生可以輕松一鍵到達），體會前輩數學家解決問題的思路方法（體現在局部的“以直代曲”的微分思想、極限思想）。

2、在雨課堂發布預習課件，提出問題，檢測預習效果。第一個問題：MOOC視頻告訴你，已知曲線的方程y=，（x）及曲線上一點的坐標P（x0，yo），問曲線在該點處的切線斜率等于什么？第二個問題：MOOC視頻告訴你，已知物體做變速直線運動，它的運動方程s=s（f），則物體在某一時刻t。的速度等于什么？第三個問題：從切線的斜率和瞬時速度的計算結果的表達式中，看到兩者表達式的共同點是什么？

3、課前學情分析及教學組織設計。根據學生完成任務情況，動態調整授課知識;對學生反饋的問題進行梳理分析，精準設計教學內容。

（二）課堂學習

1、掃碼簽到。

2、課前課上強呼應。（1）匯總整理學生在雨課堂提交的自學作業出現的問題，設置成錯題。落實“以學生為中心的教學理念”，從學生中來到學生中去，在課堂上以共同改錯的形式對錯題現場糾錯，達到線上線下有機融合的效果。（2）把優秀學生的答案作為案例剪貼下來貼在課件上，現場展示給全班同學，以鼓勵先進，讓這些學生獲得自豪感、成就感，上課更加積極;同時也給其他同學指明學習方向，激發學習熱情，爭取下次表揚。（3）如果時間不允許或者其他原因，可以直接公布答案。

3、講授導數的概念。（1）探索兩個問題的共性，引出導數概念，進而引入微分思想。函數增量與自變量增量之比，當自變量改變量趨于0時的極限。（2）講解導數的本質。即撇開自變量和因變量所代表的特殊意義，純粹從數量方面刻畫變化率，它反映函數相對于自變量的瞬時變化率。（3）會學活用，提出問題。怎么用導數表示瞬時速度和切線的斜率？（4）通過導數的學習和高鐵相關問題的解決，歸納總結并讓學生了解導數所蘊含的數學思想（微分思想、極限思想），進而結合綠色生態農業發展需求態勢，闡明導數對于農業科技創新的重要價值和支撐意義。

（三）課后鞏固練習，創新提升

利用雨課堂發布作業，推送拓展學習資源，幫助學生完成思維提升。設置課后思考題。第一，以色列是現代農業發達國家，利用舉世聞名的滴灌技術，在戈壁荒灘上制造了農業綠洲的“沙漠神話”。請問，滴灌技術的運用與微分方程有什么聯系？第二，環保部門對農業企業的污水排放下達了限期達標的通告，為督促企業切實有效地治理污染，對企業的排放物進行連續檢測，結果如圖1所示，其中w1（t），w2（t）分別是甲乙兩家企業的排放量。考慮在污水量下降的過程中，哪家企業減排的效果好一些，如何來衡量企業的減排效果呢？

四、混合式教學的應用效果

（一）學生滿意度明顯提高

從2020級、2021級抽取的10個教學班級作為對照，混合式教學改變了傳統課堂固有的沉悶氛圍，豐富了學生的學習方法，實現了多元化、過程式的考核評價，學生學習數學的熱情和興趣顯著提高，課前課后參與答疑活動日益活躍，分析解決問題的能力明顯提升，學生成績也有大幅提升。同時，學生在課程總體評價、先進教學手段應用及推動實踐發展等方面都給出了滿意的評價。

（二）創新拓展能力得以提升

學生們參與社會實踐活動成效顯著改善;第二課堂上，組織參加全國大學生數學建模競賽，獲獎人數逐年遞增。

（三）教師教學能力得到加強

項目組老師結合教學改革實踐活動，提升了教學成效，總結了教育經驗成果，發表教育教學改革論文4篇，出版著作2部。

（四）課程建設成績得到肯定

立項建設河南省線上線下混合式一流課程2項，校級線上線下混合式一流課程3項，校級線下一流課程1項。

五、總結與展望

理想的混合式數學教學是一個系統性新課題，既需要農業高等院校教師主動適應新時期教育教學的特點需求做出改革創新，打破傳統教學思路，熟練掌握運用互聯網時代新的教學技術和應用手段;也需要引導學生切實認清數學知識對于“新農科”建設的基礎性支撐作用，樹立正確學習態度，積極融入課堂互動，提升實踐應用價值;同時，也需要結合新時代“三農”工作形勢任務，有效引進課堂思政，激發學生的愛國奉獻熱情和科技創新興趣，引導學生更好地投身“鄉村振興”戰略。此外，農業高等院校的教學管理部門也需要及時出臺相應的支持政策，從軟件輔助、硬件設施等方面給予關注傾斜。唯有如此，才能夠讓混合式教學達到完美的教學效果[5]。

參考文獻：

[1]陳曼，基于SPOC的“辦公自動化”翻轉課堂教學設計[J]河南工程學院學報（社會科學版），2017，32（03）：81-84.

[2]姬五勝，李春華，何謹，等，二本院校本科生學風狀況及應對措施[J]教育教學論壇，2017（28）：67-68.

[3]夏云青.基于雨課堂的過程性評價與終結性評價相結合的學習評價探索與實踐——以大學數學混合式教學為例[J]河南農業，2021（30）：28-29.

[4]方國敏，朱谷生，謝蔚，高等數學的思政教育因素及教學策略分析[J].曲靖師范學院學報，2021，40（03）：88-93.

[5]彭小誠，胡曉容.智慧教育背景下的混合式教學模式[J]福建電腦，2021，37（06）：96-99.