基于“數智技術+”智慧學習平臺的高等數學課堂教學改革研究與實踐

楊 鵬

西安財經大學數學學院 陜西西安 710100

高等數學是大學里一門十分重要的基礎課程,在諸多領域都發揮著重要的應用,而且是大學很多后續課程的基礎。目前,很多學校的課堂教學模式主要采用“粉筆+板書”的形式。由于高等數學內容抽象難懂、枯燥乏味,學生學習興趣不高。因此,高等數學的課堂教學改革勢在必行。

1 “數智技術”背景下高等數學課堂教學改革的重要意義

隨著高等教育的不斷深化改革和“數智技術”的到來,慕課、微課、智慧課堂、翻轉課堂等教學模式不斷興起,傳統“填鴨式”的教學模式已經不符合當前高等教育改革的要求。2018年和2019年《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》和《國家職業教育改革實施方案》都提出了將現代化的教育技術運用到教學中,推廣形式多樣的智慧課堂、微課、翻轉課堂、慕課、線上線下相結合等教學模式。這些教學模式都注重培養學生的動手動腦能力、參與教學過程的自主學習能力,貫徹“學生為主、教師為輔”的教育理念。這些教學模式在今后的高等數學課堂教學中將發揮重要的作用。

2 高等數學課堂教學改革研究現狀分析

由于傳統高等數學課堂教學中存在一些弊端,近年來很多學者研究了高等數學的課堂教學改革。李建龍等[1]探討了微課教學在高等數學教學改革中的應用,提出了高等數學微課教學的應用要點與優化策略。張永華[2]探討了混合式教學模式在高等數學教學中應用的要求,提出了教學體系重構的思路。王光生等[3]詳細介紹了翻轉課堂的由來、發展、實施策略等,并給出了數學課中使用翻轉課堂設計的核心要素與需要注意的問題。吳建功[4]以“導數的概念”為例,分析了線上線下混合教學模式下高等數學課程翻轉課堂的設計。楊磊[5]研究了新文科背景下智慧課堂教學模式的探索,提出“智慧課堂”建設的核心是將信息技術融入傳統課堂教學中,打造線上與線下相融合的智能化、數字化、個性化的教學模式。劉明術[6]研究了“互聯網+”智慧課堂教學模式在高等數學教學中的應用。雖然很多學者研究了利用“數智技術”推動高等數學的課堂教學改革,但是研究不夠系統。

課程思政教育是新時期我國高校思想政治工作的國家戰略部署,是高校立德樹人、三全育人的創新指導。2016年,習近平總書記在全國高校思想政治教育工作會議指出“要堅持把立德樹人作為中心環節,把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現全程育人、全方位育人,努力開創我國高等教育的新局面”。2020年教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》,這為高校開展課程思政教育指明了方向。黨的二十大報告指出,“用社會主義核心價值觀鑄魂育人,完善思想政治工作體系,推進大中小學思想政治教育一體化建設”。最近,一些學者研究了高等數學的課程思政教育。王岳[7]基于案例,研究了“高等數學”課程思政建設。劉麗芳[8]從數學家的故事、數學發展史、解題過程中蘊含的人生哲理、解決實際問題等方面挖掘思政元素,研究了“高等數學”課程思政改革問題。雖然已有一些學者研究了“高等數學”的思政教育,但是實踐效果不夠顯著。

OBE(Outcome-Based Education),即成果導向教育,是一種先進的教育理念,由美國學者Spady提出。OBE理念的核心是成果導向、以學生為中心、持續改進。OBE理念已成為歐美很多國家教育改革的主流理念。用OBE理念引導我國教育與課程教學改革,對于保障和提高人才培養質量具有重要的現實意義。江郁[9]探討了OBE理念下高等數學教學改革的路徑。章慶勇等[10]研究了基于OBE理念的高等數學考核指標體系的構建。在OBE教育理念下,研究高等數學的課堂教學改革,尚處于起步階段。

3 “數智技術+”智慧學習平臺的高等數學課堂教學改革的有效途徑和建議

3.1 建設網絡課程資源

隨著“數智技術”的發展,市面上已有很多智慧學習平臺,如學堂云、學習通、智慧樹、九竹課程平臺等,眾多高校自己也建設了智慧學習平臺。在智慧學習平臺上,基于“數智技術”建設高等數學課程,對于推廣高等數學教學經驗十分重要。我們認為,可以從以下三個方面建設高等數學的網絡課程資源。

3.1.1 課前網絡資源建設

我們建議可以從以下方面進行課前網絡資源建設:(1)挖掘課程思政元素。把思政教育融入高等教學中,對于樹立學生正確的人生觀、價值觀和世界觀非常重要。在教師授課前,可以在智慧學習平臺通過視頻、課件等形式把思政教育融入學生將要學習的內容。比如:在講定積分的元素法時,可以把紅軍長征、學習如逆水行舟,不進則退等思想以視頻的形式進行展示,讓學生體會轉化和量變到質變的思想。(2)重難點講解。在學生預習內容時,把重難點做成微課。這樣學生在課前就了解了本節內容的重點和難點,上課時,學生就能帶著問題進行有針對性的聽講。(3)課前習題。建設過關練習題通過學生學習本節的重難點,對本節內容有了一些初步的了解。通過做練習題,教師在講課前就了解了學生對重難點掌握的情況,課堂授課更有針對性。

3.1.2 課中網絡資源建設

為了配合線下授課,教師可以把本節教學內容的課件、課堂實錄等資料上傳到智慧學習平臺。這樣,學生可以利用這些資源,把上課沒有聽懂的知識點課下繼續學習。教師可以把課程思政內容融入課件,使學生再次進行思政教育。

3.1.3 課后網絡資源建設

課后網絡資源建設主要是習題和教學反思。習題可分為每一節的練習題、章節練習題,以及期末練習題。通過學生做這些練習題,教師可以及時掌握學生對所學內容掌握的程度,及時有針對性地對學生暴露出的問題進行講解。另外,教師也可以把教學反思上傳到智慧學習平臺。學生通過教師的教學反思,可以了解到課上學不到的知識。在教學反思中,教師可以再次把課程思政融入其中,使學生繼續進行課程思政的教育。通過課前、課中和課后,多次對學生進行思政教育,起到較好的育人效果。

3.2 網絡課程資源與課堂教學的有機結合

網絡課程資源與課堂教學不是兩個孤立的部分,而是要做到有機結合。(1)課前,網絡資源與課堂教學的有機結合。通過學生對智慧學習平臺上的課前網絡資源的學習,教師及時掌握學生的薄弱環節,有利于課堂上采取有針對性的教學模式。如果學生普遍對本節內容掌握得不好,課上教師可以采取內容講授與學生練習相結合的模式,以講授為主。如果學生普遍對本節內容掌握得較好,教師可以采取翻轉課堂教學模式,在翻轉課堂中,教師及時發現學生對知識點掌握不準確的地方并進行歸納、總結,學生在掌握知識的同時,可以鍛煉語言表達能力、自主學習的能力,激發學生學習高等數學的興趣,鍛煉學生的自信心。(2)課中,網絡資源與課堂教學的有機結合。針對課堂教學中學生暴露出的問題,教師及時更新課中網絡資源中的習題,學生可以進行有針對性的學習。(3)課后,網絡資源與課堂教學的有機結合。針對課后網絡資源中學生暴露出的問題,教師在下次上課或者課下可以對學生進行集體或個別有針對性的指導。

3.3 建設新的課程評價體系

評價體系的建設對于激發學生學習的積極性、提高教學效果十分重要。我們建議按照“以成果導向、以學生為中心、持續改進”的OBE理念建設課程評價體系,評價體系中要體現過程性考核。根據我們的實際做法,我們建議可以從過程性考核、終結性考核和持續改進三方面建設新的高等數學課程評價體系。具體實施方法如下。

3.3.1 過程性考核

過程性考核可以以平時成績的形式給出,主要包括課堂表現、紙質作業和智慧學習平臺成績,它們的計算依據可以以如下形式給出,見下表。

平時成績的計算依據表

根據上表,平時成績的具體計算方法介紹如下:

(1)課堂表現滿分為100分,包括翻轉課堂主講次數、考勤、課堂反應、課堂提問和學習筆記等。打分原則:曠課1學時扣10分,遲到、早退、請假視情節予以扣分,扣完為止,對于無故曠課累積6學時及以上者,平時成績以0分計;翻轉課堂主講次數、課堂反應、課堂提問、學習筆記,任課教師結合實際情況,酌情給分。

(2)紙質作業滿分為100分,打分原則:單次作業未完成扣20分,扣完為止,未完成作業次數累計三分之一及以上者,平時成績以0分計。

(3)智慧學習平臺成績的總成績,滿分為100分,若為0分者,則平時成績以0分計。

通過上面過程性考核,可以督促學生按時完成智慧學習平臺上的網絡課程資源,上課配合教師進行翻轉課堂,按時上課,及時完成作業。

3.3.2 終結性考核

終結性考核以閉卷考試的形式進行。閉卷考試重點考查學生的以下能力:(1)系統掌握高等數學的基本概念、基本理論和基本方法,并具有將其應用于實際相關問題的能力。(2)掌握高等數學的基本思想和相關方法,培養抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力以及數學運算能力,具有基本的數學素養和豐厚的數學文化底蘊。(3)培養建立數學模型的能力,并具有綜合運用高等數學的方法分析和解決相關實際問題的能力,培養探索精神和創新意識。

3.3.3 持續改進

過程性考核和終結性考核按照30%和70%的權重給出學生的最終成績。對學生的成績按照每個大題的達成度進行分析,持續改進評價體系。達成度為學生得分除以目標分值。達成度又分為過程性考核達成度與終結性考核達成度,它們按照30%和70%的權重給出最終的達成度。通過達成度分析每個學生的情況,持續改進高等數學的課程評價體系。

結語

本文結合筆者的高等數學教學實踐,從“數智技術”背景下高等數學課堂教學改革的重要意義、教學改革的現狀、基于智慧學習平臺的網絡資源建設、課堂教學與網絡資源有機結合、評價體系等方面探討了高等數學課堂教學改革的必要性和途徑,并提出了針對某一教學內容按照課前、課中和課后,多次進行思政教育的理念。高等數學課堂教學改革的路任重而道遠,我們將按照OBE的教育理念以成果導向、以學生為中心、持續改進高等數學的課堂教學。