大數據時代信息技術在大學數學教學中的應用

張亞敏 劉菁怡 高蕊

摘?要：大數據時代，在大學生學習受到各種電子產品干擾的情況下，教師要合理地引導學生，將信息技術具體應用到大學數學教學的課前、課上、課后環節中，并列舉出一些案例，體現出通過信息技術可以激發學生學習數學的興趣，從而使得抽象、邏輯性強、難理解的大學數學學習變得容易。

關鍵詞：信息技術；大數據；大學數學；數學軟件；數學模型

中圖分類號：G434??文獻標識碼：A

Application?of?Information?Technology

in?College?Mathematics?Teaching?in?the?Era?of?Big?Data

Zhang?Yamin?Liu?Jingyi?Gao?Rui

Baoji?University?of?Arts?and?Sciences?ShaanxiBaoji?721013

Abstract：In?the?era?of?big?data，under?the?circumstances?that?college?students?are?tempted?and?interfered?with?by?various?electronic?products，teachers?reasonably?guide?students?to?apply?information?technology?to?the?preclass，inclass?and?afterclass?aspects?of?college?mathematics?teaching，and?cite?some?cases?to?demonstrate?that?information?technology?can?stimulate?students'?interest?in?learning，thus?making?the?abstract，logical?and?difficult?mathematics?easier.

Keywords：Information?Technology；Big?Data，University?mathematics；Mathematical?software；Mathematical?models

1?概述

在當今科技飛速發展的大數據時代，各種電子產品層出不窮，大學校園里大學生每人一部智能手機、筆記本電腦等，這些電子產品給大學生正常學習帶來很大的干擾，尤其對一些自制力差的學生，直接影響他們的學習，但是高校也不能完全杜絕電子產品的應用，只能正確引導學生合理地使用，那么如何引導學生有效地應用這些電子品，這是我們教師深思的問題，教師的思維要與時俱進，不斷地創新教學方法，順應時代的發展，將信息化技術應用到教學中，并要在教學中采用多樣的教學方式，豐富教學活動，激發學生學習興趣，同時將理論學習與實踐相結合，使學生更深刻理解并掌握知識，這樣可以培養學生勤于思考的好習慣，同時也增強學生自主學習的能力與勇于挑戰的開拓創新精神。而大學數學課程具有抽象、邏輯性強、難理解等特點，一些數學基礎薄弱的學生掌握是非常困難的，教師更需要在教學方式及方法上創新，尤其是將信息技術合理地應用到大學數學教學中，這樣可以提高教學效果，激發學生學習數學的興趣。

2?現代教學中需要信息技術的混合應用

在科技日新月異快速發展的過程中，學生的思維、學習方法也要緊跟時代的步伐，僅僅依靠教師的講述及有限的教材已經不能激發出學生的學習興趣，不能把它們作為獲得學習資料的唯一資源，再加上教學科目的增多，隨之帶來大學數學課程教學內容沒減少，而教學課時減少的實際情況，因此教師需要借助于多媒體現代化教學工具，創設更好的教學設計，一方面為了滿足大容量的課堂教學的需求，調動學生的多個感官，提高課堂教學效果，另一方面大學數學有計算量大、邏輯性強、推理過程長等特點，有時需要和傳統板書教學相結合，發揮各自的優勢，才能更好地提高教學效果。借助信息技術可以在講課中出現文字、圖像、視頻、聲音等，能將抽象、難以描述的問題形象化、具體化，使學生容易理解，便于掌握。但是教學中現代信息技術的過渡應用，會使學生感到視覺疲憊，容易走神，大的課堂容量使學生難以抓住教學的重點，導致有些學生在學習中迷失方向，又由于在當今各種自媒體、主流媒體盛行的時代，不受時間、地點限制，獲取知識的途徑非常廣泛且便捷，學生接受信息方便，但是內容魚龍混雜，學生不易分辨，因此教師要合理運用信息技術進行教學，堅持以學生為教學主體，激發學生的學習興趣，培養學生自主學習的熱情，教師永遠是教學的引導者，合理地引導學生在學習過程中應用信息技術，讓信息技術更好地服務于我們教學活動，不能讓學生在信息化學習的過程中不分辨好壞、不分辨優劣，從而迷失自我。

3?在大學數學教學的各個環節中信息技術的應用

大學數學是公共基礎課程，大一新生開始學習，幾乎都是大合班上課，且學生從中學學習過渡到大學學習，還沒有適應大學的學習方式，只是被動地接受知識，同一個班級的學生數學基礎參差不齊，并且自學能力也存在很大的差異。大學數學課程具有抽象、邏輯性強、難理解等特點，是學生后續學習工科專業課程的基礎科目，而大學數學的教學主要圍繞著基礎理論知識的學習，這與工科專業的應用實踐聯系不緊密，很難激發學生的學習興趣，因此這就需要大學數學教師對學生從教學的各個環節抓起，引導學生利用信息技術進行自學，對于基礎薄弱的學生可以強化基礎，對基礎好的學生可以把視野變得更開闊，完成更有挑戰的學習任務。同時利用所學的數學知識，嘗試分析專業課程的一些簡單問題，讓學生感受數學課程對于后面專業課程學習的重要性。這樣在教師的合理引導下，學生可以借助于網絡平臺充分發揮自己的電子產品工具的優勢，將信息技術應用到數學教學的課前、課堂上、課后環節中。

3.1?課前信息技術的應用

隨著科技的發展，信息化教學已經普遍出現［15］，教師要在教學的各個環節中調動學生學習的積極性，教師在上課前讓學生建立學習討論小組，讓他們利用網絡查閱一些相關的資料、文獻，并熟悉一些數學計算常用軟件，如Matlab、Mathematica、Maple及幾何畫板等，通過網絡平臺布置一些課前預習作業，讓學生帶著疑問去在網絡上查閱整理一些問題的背景資料。例如數學建模課，在講傳染病模型［3］前，讓學生分組查閱常見的傳染病名稱及傳染病的一些影響因素及治療方案等，這樣一方面學生對傳染病基本知識可以有個大體的了解，另一方面學生就能理解傳染病的影響因素的確定，為后面數學模型的建立奠定了基礎，利用數學軟件對數學模型進行求解，并對結果進行合理化分析，同時引導學生從思想哲學高度體會只有全面地了解事物，才有可能抓住事物的本質，考慮主要問題，忽略次要問題，才有可能正確分析問題，解決問題。又例如解析幾何課程，課前讓學生提前自學畫幾何圖形的軟件，并布置畫一些課堂上要用的圖形，如橢球面、拋物面、圓錐面、雙曲面、馬鞍面等，這樣一方面培養學生自學能力，另一方面學生可以直觀地理解這些復雜曲面的形成，使學生對所畫圖形有更深刻的了解，也便于理解圖形的性質。再例如概率課，在講授拋硬幣或者摸球等簡單實驗時，鼓勵學生自學軟件，提前編寫程序進行實驗，激發學生勇于自學，增強學生學習興趣與自信心。總之，課前要引導學生在網絡平臺上利用信息技術做一些與課程知識相關的作業，這樣可以讓學生將時間、精力盡可能運用到學習中，從而將學習由被動變為主動，培養學生自學能力，激發學生學習的興趣。

3.2?課堂上信息技術的應用

課堂上教師在信息化授課［47］過程中，將繁多的課程內容，一方面利用精美PPT條理清晰地列出，另一方面根據有些課程內容插入一些相關圖片、視頻等，補充相關內容，增加學生的視野，以便學生更好地理解相關知識，同時也積極響應國家立德樹人的育人的號召。例如，高等數學課在講利用三重積分時，學生很難想象體積元素，借助于數學軟件將體積元素形象、直觀地畫出來，課堂上學生就容易理解三重積分的計算公式，尤其是利用柱面坐標、球面坐標計算三重積分的體積元素，從中體現出數學上的分割思想及分析問題時抓主要部分，忽略次要部分的哲學思想。例如在講授傳染病模型時，讓學生嘗試用數學計算軟件求解，并將圖像畫出來，分析解釋，同時將播放一段相關案例，祖國人民共同渡過難關，這樣可以增強學生的團結愛國情懷，引導學生心中要有大愛，只有祖國強大了，人民才能過上幸福的生活。又例如在講授火箭發射模型時，讓學生嘗試用數學計算軟件求解，同時播放相關視頻，給學生講述我國在一窮二白時，是一些科學家們心中只有國家，用夜以繼日、不畏艱難險阻、付出生命的精神，研制出第一顆原子彈，科學家們的科研精神值得我們學習。如在計算人造衛星的最小速度時，播放人造衛星發射的視頻及結構圖，和學生一起進行分析，建立數學模型并求解，讓學生體會我們所學知識的實用性與重要性，感受知識的力量。然后給學生介紹我國在吃不飽、穿不暖、科技非常落后的基礎上研究原子彈、氫彈、人造衛星，科學家們靠的是堅定的信念、驚人的毅力，克服重重困難，取得了完滿的成功，震驚了其他國家，直到現在人造衛星、火箭的發射等技術也遙遙領先許多國家，讓學生課后去觀看相關的影片或視頻，增加學生民族自信心，鼓勵學生要干好一件事情就要有不怕吃苦的精神，想辦法克服重重困難，堅持努力，最終將會成功。再例如，在雨課堂或翻轉課堂中，學生可以直接用手機參與到教學中，每人用手機參與課堂練習，引導學生對網絡、手機等應用合理將有助于學習，應用不合理將消磨時間。

3.3?課后信息技術的應用

課后對學生進行分組，根據實際問題利用信息技術讓學生建立數學模型、數據模擬等，并利用數學軟件進行求解，組內學生可以分工協作去完成，并將結果分享給大家，鼓勵學生參加全國大學生數學建模比賽，這樣不僅培養學生學習的興趣，還增強學生團隊協作精神及集體意識。也可以通過網絡查閱一些數學史、數學文化、有關數學家的小故事等知識，了解一些數學思維、數學方法的形成與發展，同時擴充學生的視野，增加學生學習數學的興趣。另外建立學習QQ群或微信群，如果學生在學習中遇到疑問時，將問題發到學習群中，會的學生可以回答，或者相互可以交流討論，教師也可以在學習群里引導學生分析，或者將解題過程拍成圖片，或者錄成視頻發到學習群中，及時解決學生在學習中存在的問題。鼓勵學生也可以在群中交流一些數學軟件的具體使用等，激發學生學習的興趣，培養學生自主學習的能力。教師課前將課件、梳理的知識框架等及時傳到群里，共享交流學習，同時在群里可以發一些勵志的、積極向上的一些文章、圖片、視頻等。借助于網絡平臺，通過慕課等學習新知識，利用信息化技術數學課程建立練習冊，將學生平時容易出錯的題目收藏起來，并將一些典型習題錄入編制成試題冊，放在群文件中，學生隨時可以翻閱。數學師范生也通過軟件可以錄制說課、講課、微課等，進行講課比賽，相互學習。總之在課后想法設計也充分地調動學生學習的積極性，讓他們參與到數學學習中，只要學生建立了濃厚的學習興趣，學習就變成主動了，從而抽象的、邏輯性強的數學學習也就變得容易了。

4?結合信息技術對學生做出綜合評價

大數據時代數學教學中，信息化技術的應用是非常重要的，尤其是大學數學具有抽象、邏輯性強、難理解等特點，要將課程中的基礎知識、基本方法、思維邏輯、數學思想等傳授給學生，而且要將課程中蘊含的人生哲理、科學精神、愛國情懷等思想潤物細無聲地自然融入教學的環節中，信息化技術發揮著非常重要的作用，不僅僅是傳授知識，在育人方面也發揮著重要的作用。因此，在數學課程的期末綜合考核中，要將學生平時利用信息化技術完成課前、課堂上、課后作業情況、資料查閱、分組討論參與的情況、在學習的QQ群及微信群中幫助學生分析問題并解答問題、發布一些正能量的信息等全面考慮進去，占總評成績的30%左右。這樣就可以對學生關于數學課程學習做出較為客觀的評價，一方面反映出學生數學知識的掌握情況，另一方面反映出大學數學課程思想教學的效果。另外，針對信息化授課方式與方法和學生進行交談，聽取學生的感受，也與其他教師們相互交流，學習優點，及時改進不足，在學期末對所有學生發放調查問卷，并對收到的問卷進行分析，了解學生對教學中信息化技術應用現狀的意見與建議，根據建議與意見不斷完善與改進信息化技術的應用，使學生喜歡并熱愛信息技術教學的應用，同時使學生通過應用信息技術學到更多的知識。

結語

在大學數學教學中合理地應用信息技術，不僅能將數學基礎知識、基本方法、邏輯思維、數學思想等較為全面、直觀、形象地傳授給學生，而且能將課程中蘊含的人生哲理、科學精神、愛國情懷等思想潤物細無聲地自然融入教學的環節中，達到育人的目的。在教學的過程中始終將學生看成學習的主體，引導學生利用網絡平臺，借助信息化技術學會自主學習，在遇到困難時要有吃苦耐勞、堅韌不拔的精神，學會科學地發現問題、分析問題、解決問題的方法，從而引導學生合理地運用自己的電子產品到學習中發揮優勢，讓他們盡快地適應當前快速社會發展的需求，這樣為學生在未來奠定了堅實基礎。

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基金項目：陜西省高等教育教學改革研究項目（21BY143）；寶雞文理學院第十六批本科教學改革研究項目（21JGYB07）；第十六批校級教學改革研究項目（21JGZD15）

作者簡介：張亞敏（1978—?），女，漢族，陜西咸陽人，碩士研究生，副教授，數學系教研室副主任，研究生導師，從事數學教學研究。