一流課程建設視域下“高等數學”全面育人的教學路徑與實踐研究

劉江蓉

武漢輕工大學數學與計算機學院 湖北武漢 430023

一、概述

《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》中強調:加強學習過程管理。各高校要全面梳理各門課程的教學內容,淘汰“水課”、打造“金課”,合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度,切實提高課程教學質量[1]?！敖鹫n”第一次被正式寫入了教育部文件。對于什么是“水課”和“金課”,《建設中國“金課”》中指出:“水課”就是低階性、陳舊性的課,是教師不用心上的課;什么是“金課”?可以歸結為“兩性一度”:高階性、創新性和挑戰度。并且提出在今后兩年到三年時間內,要下大力氣建設五大類型“金課”[2]。

幾乎在同一時間,國家“萬人計劃”教學名師,中國高等教育學會工程教育專業委員會秘書長陸國棟教授分析了高?！八n”存在的環境以及基礎教育為何沒有“水課”的原因,提出“金課”的基本特征,即師生互動、關注過程、嚴格要求,進一步給出了治理“水課”、打造“金課”若干途徑,即以教師為中心到以學生為中心、以考試為中心到以學習為中心、以學科為中心到以專業為中心的轉變[3]。從此,教師對于“金課”的探討進入了一個新時期,在知網,以主題詞“金課”檢索到534篇教研論文,涉及教學方法、教學評價等教學的各個環節過程。

在“金課”探討與建設開展得如火如荼之際,2019年,教育部順勢開啟了一流課程建設雙萬計劃,提出經過三年左右時間,建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程,以此振興本科教育。作為理工科各專業學生必修課的“高等數學”也不例外,目前的課程建設已經比較成熟,那如何在一流課程建設視域下,開展教學工作,尤其是探索全面育人的教學路徑,就是本文接下來要重點探討的主題。

二、一流課程建設視域下高等數學全面育人的時代要求

《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》提出堅持全員全過程全方位育人(簡稱“三全育人”)。2021年9月14日,習近平總書記在陜西榆林考察時指出,德智體美勞全面發展,字字千金,都是經過多年總結摸索才得出來的。因此,從“三全育人”出發,全社會所有人、全校所有的教職人員,教師首當其沖是第一位的,都有育人職責,作為專任教師,尤其是高等數學的任課教師更要做到五育并舉、全面育人。從教師的角度,要做好全面育人,就要全員、全程、全方位育人,將德智體美勞貫穿于整個教學過程中。

“高等數學”作為理工科各專業學生的一門基礎理論課,承前初等教育,啟后高等教育,在高等院校各專業的后續學習中起著舉足輕重的作用,同時肩負著為社會主義培養建設者和接班人的重任。所以,在《高等數學》的課程教學中,我們不僅要對學生進行知識的傳授、技能的培養,更要將德智體美勞貫穿于教學的各個環節,全員、全程、全方位育人,以促進學生全面發展。

三、一流課程建設視域下“高等數學”全面育人的教學路徑

在專業培養方案的指導下,結合課程定位,通過分析學生學情、課程特點和學生未來發展趨勢等,設定課程的全面育人目標。為了有效達成目標,我們在以下幾種教學模式下探討全面育人的教學路徑。

(一)BOPPPS有效教學模式下全面育人的教學路徑

BOPPPS教學模式是以建構主義和認知理論為理論依據,是一個以學習目標為導向、強調學生參與和評價反饋的閉環教學過程的教學模型,是北美各國家比較推崇的一種教學模型[4]。近兩年,以BOPPPS為核心內容的ISW教師培訓和資格認證在國內逐漸被認可,基于BOPPPS模塊的教學理念已被廣泛應用于課堂教學實踐。

BOPPPS模組倡導從多個維度設計豐富的教學活動,充分運用移動化智能工具,用信息技術構建智慧課堂,強調學生的全員參與、全程參與,做到了全方位育人。為此,我們可以通過以下的途徑全面育人。

(1)在某一模組中融入育人元素。比如導入中可以通過名人名言、熱點新聞等引入主題,從一開始就給學生傳達積極的價值導向;參與式學習中可以通過引導啟發,組織學生討論,讓學生切身參與學習活動,通過情景式的情感體驗,在潛移默化中融入人文素質教育和做人做事的道理,從而給予其正確的行動指引,使其產生情感的共鳴;在課堂上讓學生總結學習要點,談情感體驗,談學后的認識,升華主題。

(2)在多個模組中自然融入教書育人的內容。比如導入先引起學生興趣、產生學習動機,然后通過前測初步了解學生的認知,在參與式學習中指引學生,使其認識逐漸深刻,后測中觀察學生與進課堂時,認知或情感或行動上是不是發生了改變。

(3)用一個案例貫穿始終,在所有的模塊中全部體現育人功能,全程關注學生的發展。BOPPPS教學模式是以學生為中心,緊扣學習目標,關注全體學生的學習、學生的發展和學生的學習效果,在各個模組都可以融入人文素質教育,傳達給學生積極的人生態度和正確的行動指引,實現對學生的思想政治教育,做到全程育人。

(二)主題詞教學法下全面育人的教學路徑

“主題詞教學法”是以教學內容中能夠實現“掌握知識與技能,培養提出問題、發現問題、解決問題及創新等綜合能力,陶冶情操,樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀”目標的“關鍵詞”為“主題詞”,即主要教學線索,從感性認識到理性認識完成教學全過程的教學方法[5]。

1.講授式

教師展示主題詞,并以此為線索開展教學,學生參與教學活動,激活學習;學生再用主題詞總結、梳理所學內容,以此鍛煉學生的總結歸納能力。

2.翻轉課堂模式

課前學生自學或預習;上課學生頭腦風暴,各自分別列出主題詞并匯總,然后分組合作,討論分析所學是否涵蓋了所有的主題詞,補充完善,并將主題詞與知識點對應;最后教師回饋總結。

3.對分課堂模式

2014年復旦大學張學新教授提出了對分課堂,其核心理念是把一半課堂時間分配給教師進行講授,另一半分配給學生以討論的形式進行交互式學習。類似傳統課堂,對分課堂強調先教后學,教師講授在先,學生學習在后。類似討論式課堂,對分課堂強調生生、師生互動,鼓勵自主性學習[6]。當然,對分課堂不是傳統課堂,也不是單純的討論式教學,強調以學生為中心。近年來,隨著研究和實踐的深入,對分課堂把教學分為三個分離的過程:教師精講、學生內化吸收和討論。為此要做到全面育人,課堂第一階段,教師展示部分核心主題詞;第二階段,以主題詞為線索,學生根據材料獨立學習,發現新的主題詞(培養學生的創新思維能力);同伴討論互學,補充修訂主題詞,并分析知識點對應的主題詞(促進學生合作學習、分析問題的能力和意識);第三階段,小組代表發言,組員補充(培養學生表達能力,增強學生的主體責任感),教師點評完善,學生通過“亮考幫”總結完善(培養學生的分析歸納能力、評價能力)。

(三)五星教學法下全面育人的教學路徑

五星教學法是當代國際著名教育技術理論家和教育心理學家梅瑞爾教授一直倡導的教學方法,圍繞聚焦解決問題,經過激活舊知、示證新知、嘗試應用和融會貫通四個階段以達到培養學生問題解決的能力,而每一個階段都是全面育人的有效路徑。

1.聚焦解決問題

對新的概念、新的方法,以問題開始,終于問題的解決。問題來源于實際生活和生產實踐,通過問題導向,培養學生善于發現問題、分析問題,進而解決問題的思維和能力。

2.激活舊知

在新知與舊知之間建立聯結,為學生搭腳手架,引導學生獲取新知,這是學生主動對所學知識進行解構和重構的過程,是貼近學生內在需求的,從而可以有效培養學生的學習能力,讓學習真正發生。

3.示證新知

緊扣學習目標,教師啟發引導,或教師提供學習資源,通過各種教學方法和手段,將學習的主動權交給學生,促進學生主動學習,從而獲得新知。

4.嘗試應用

給學生實操實作的機會,讓學生親身驗證所學知識與技能。如若只是學了,沒有習,則不可能談到學通學透學深,而輸出、講給(教給)別人更是天方夜譚,因此,嘗試應用一定是學生在嘗試、學生在用所學新知解決問題,回應現實世界的需求。

5.融會貫通

給學生充分的時間和足夠的信任,學生一定能融會貫通。能力是在一次次學與用的碰撞中獲得提升的,學以致用,知用并進。

四、一流課程建設視域下“高等數學”全面育人的教學實踐與效果

(一)BOPPPS有效教學模式在實際教學中的應用

以《零點定理》為例,導言B中,以交通信號燈引導學生善于觀察思考生活中常見的問題:為什么紅綠燈中間要有一個黃燈?從慣性的角度,綠燈直接跳到紅燈,車不能立即停下來,這是以人為本的設計;哲學上,事物從一種狀態變化到另一種狀態,肯定有一個中間狀態;其實從數學上,我們也有理論可以解釋這一現象,由此引入零點定理,并提醒學生遵守交通安全。

學習目標O:能用零點定理證明方程根的存在性;能體會零點定理中蘊含的人生哲理:事物從一種狀態進入另一種狀態,需要一個長期的過程,能深刻體會“千里之行,始于足下;不積跬步,無以至千里”的道理。

前測P1:檢測學生對函數連續性的概念和初等函數的連續性的認知深度,以了解學生學習本節課的學情。

參與式學習P2:接續前測中涉及的連續函數,畫圖,請學生觀察思考:曲線有什么特點?能得到什么結論?然后師生共同歸納總結得到零點定理,這是直觀現象,理論上成立嗎?介紹證明方法。最后的落腳點肯定是應用:證明方程根的存在性。那如何分析思考呢?構造函數、找區間,練習示證。最后,讓學生體會信號燈的設計理念,并引導學生思考生活中還有哪些現象運用了零點定理中蘊含的哲學思想。

后測P3:學生自主或同伴合作證明方程根的存在性的實際問題。

總結S:老師搭表格框架,學生總結本節課內容要點,最后再延伸拓展到更具一般性的介值定理,并布置小任務:體會并闡釋王國維的人生三境界之說。

(二)主題詞教學法在實際教學中的應用

以《零點定理》為例,老師在黑板上寫出主題詞:連續、函數值、零點、中值點、存在、方程根、零點定理、最大值、最小值、介值定理;然后設定學習目標;再以學生為中心、依據教學設計組織教學;最后讓學生再用主題詞穿起本節課的知識點和方法。另外,課前教師提供教學資源,學生提前預習;課堂上學生分組討論寫出主題詞,小組代表分享,互相補充完善主題詞;學生根據主題詞和學習資源同伴學習,并分享學習的成果;學生互評,老師再做點評回饋。

(三)五星教學法在實際教學中的應用

以《零點定理》為例,聚焦問題:小明說任給他一張紙,他可以畫一條線把紙分成面積相等的兩部分。你覺得可能嗎?紙可不可以等分?激活舊知:將問題轉化為方程根的存在性問題,或者轉化為曲線與直線有交點的問題,引導學生觀察并思考討論:曲線應滿足什么條件?示證新知:將討論的結果歸納整理,得到零點定理,并進一步分析討論怎么用零點定理證明方程根的存在性問題。嘗試應用:給學生先提供一個具體的方程,讓其嘗試證明根的存在性;然后給抽象方程討論根的存在性。融會貫通:解決開始的小明問題,總結歸納零點定理應用的要點,并挑戰讓一組學生出題,另一組學生答題、解決問題。

針對同一個主題,我們從不同的教學路徑出發,設計了多套教學方案。在實際教學過程中,根據專業和學生的學情,采用不同的教學方案,但均是從學習目標出發,以學生為中心,各環節圍繞學習目標展開教學,不僅教會學生知識和技能,更是在培養學生解決復雜問題和綜合問題的能力,不是告訴學生什么是對的,什么是錯的,而是放手讓學生主動去學習,培養學生探究問題的能力。通過多輪課堂教學實踐,全面育人教學成效顯著:課堂上學生學習的主動性、高階思維和綜合能力的培養得到了有效鍛煉,課后參加相關學科競賽活動的學生人數逐年增加,優秀作品不斷涌現。