◆黃紹東

基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究

◆黃紹東

隨著時代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，信息技術(shù)在各行各業(yè)得以廣泛地應(yīng)用，特別是在逐步改革的教育行業(yè)。作為一門抽象的學(xué)科，高等數(shù)學(xué)較難理解，怎樣通過當(dāng)今的信息技術(shù)來呈現(xiàn)一些難懂且抽象的理論知識，這是我們需要思考的問題?；诖耍疚恼撌隽嘶谛畔⒓夹g(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

信息技術(shù)；高等數(shù)學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

當(dāng)前，多媒體信息技術(shù)除了改變了以往的學(xué)習(xí)方式以及思維模式，同時也改變了人們的生活方式，在這種情形下，十分有必要在高等數(shù)學(xué)課堂上對信息化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。由于高等數(shù)學(xué)課程有很大的學(xué)習(xí)難度，有非常抽象的理論知識和復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，因此只憑借以往的教學(xué)授課模式很難使學(xué)生的學(xué)習(xí)需求得以滿足，通過應(yīng)用信息技術(shù)，不僅能讓教師更高效地實(shí)施高等數(shù)學(xué)教學(xué)，還能使學(xué)生以及教師的負(fù)擔(dān)得以減輕。

一、高等數(shù)學(xué)課程同信息技術(shù)整合的理論基礎(chǔ)

（一）高等數(shù)學(xué)課程同信息技術(shù)的整合

高等數(shù)學(xué)同信息技術(shù)的融合，除了是利用信息技術(shù)來輔助高等數(shù)學(xué)教學(xué)，更重視的是在教學(xué)過程當(dāng)中有效地融合入信息技術(shù)，對新型教學(xué)環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建[1]。在這一教學(xué)環(huán)境中，能夠有效地實(shí)現(xiàn)資源共享和信息獲取以及情境創(chuàng)設(shè)，與此同時，能使教師的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主觀能動性得以充分發(fā)揮[2]。另外還能夠培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新精神，從而讓學(xué)生更為主動積極地參與到高等數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)當(dāng)中去，提升自身的學(xué)習(xí)能力和數(shù)學(xué)素養(yǎng)[3]。

（二）構(gòu)建主義的學(xué)習(xí)理論

信息技術(shù)同高等數(shù)學(xué)教學(xué)融合的過程當(dāng)中，會隨著高等數(shù)學(xué)理論知識的變化而變化，從而對學(xué)習(xí)理論進(jìn)行構(gòu)建。在整合高等數(shù)學(xué)以及信息技術(shù)的過程中，應(yīng)把高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)理論當(dāng)作基礎(chǔ)，積極地對高等數(shù)學(xué)傳播理論以及數(shù)學(xué)邏輯思維間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行探索[4]。高等數(shù)學(xué)教學(xué)提出的一種新的教育理念就是構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，這種新的教育理念重新設(shè)計(jì)并完善了傳統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，其是以學(xué)生為教學(xué)的核心，使學(xué)生的主觀能動性得以充分發(fā)揮，課堂的主體地位得以充分體現(xiàn)，從而將高等數(shù)學(xué)問題解決[5]。

二、構(gòu)建高等數(shù)學(xué)課程同信息技術(shù)整合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

在信息技術(shù)的背景下，結(jié)合教師的主導(dǎo)性以及學(xué)生的主觀能動性，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目標(biāo)，同學(xué)生的掌握知識的實(shí)際情況相結(jié)合，從科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方式和科學(xué)觀念、科學(xué)技能和科學(xué)知識等多個方面將數(shù)學(xué)課堂教學(xué)目標(biāo)確定下來，讓學(xué)生在掌握一些基本技能和知識的前提下，慢慢形成科學(xué)的方法論以及世界觀，這就是數(shù)學(xué)課程同信息技術(shù)間的整合。

（一）整合課程的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法更利于高等數(shù)學(xué)課程同信息技術(shù)的整合，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是基于建構(gòu)主義的教學(xué)理論而建立的以任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)方法。學(xué)習(xí)參與的學(xué)習(xí)活動應(yīng)結(jié)合相關(guān)問題以及任務(wù)，以學(xué)生任務(wù)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生帶著問題以及任務(wù)進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，在這個過程中教師應(yīng)給學(xué)生足夠的學(xué)習(xí)自主權(quán)，同時教師應(yīng)不斷地激勵以及引導(dǎo)學(xué)生。另外，在應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的過程中，教師要按照教學(xué)主題，并同教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合對具體任務(wù)進(jìn)行分解，與此同時教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組協(xié)作以及自主探索，對問題進(jìn)行分析，找出解決問題的步驟以及方法。學(xué)生完成任務(wù)這個過程，本身就是一個分析問題以及發(fā)現(xiàn)問題的過程，在這一過程學(xué)生不僅掌握了更多的解題技巧，同時也能夠使其主體地位得以充分體現(xiàn)，另外還能夠保障課堂的整體效率。

（二）信息技術(shù)同高等數(shù)學(xué)的融合應(yīng)遵循的原則

第一，教師要細(xì)致地對高等數(shù)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行分析，同學(xué)生的具體情況相結(jié)合，科學(xué)地對多媒體信息技術(shù)教學(xué)進(jìn)行應(yīng)用。假如學(xué)生沒有一定的學(xué)習(xí)能力，那么為了能讓學(xué)生充分地理解理論知識，教師應(yīng)多對一些教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。假如學(xué)生有足夠的學(xué)習(xí)能力，那么對理論知識可不作過多的分析以及介紹，而是多對一些能提升學(xué)生水平以及能力的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

第二，教師應(yīng)正確認(rèn)識多媒體信息技術(shù)這一教學(xué)手段，它只是輔助教學(xué)的工具，還不能完全代替以往的教學(xué)模式。因此在教學(xué)的過程中，教師應(yīng)對其不斷改進(jìn)以及完善，同時在教學(xué)設(shè)計(jì)上不應(yīng)舍本逐末。

第三，教師應(yīng)將多媒體背景下的師生關(guān)系處理好，轉(zhuǎn)變以往的教學(xué)理念，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，而自己應(yīng)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用以及輔導(dǎo)作用。在講解知識的過程中，教師要重視應(yīng)用通俗的語言，而不應(yīng)用高深的語言來幫學(xué)生分析數(shù)學(xué)理論知識。另外可鼓勵學(xué)生使用多媒體對問題進(jìn)行講解，這樣能夠有效地鍛煉學(xué)生的反應(yīng)能力，使師生間的差距得以縮短，還能強(qiáng)化學(xué)生的自信心，提升學(xué)生的語言表達(dá)能力。

（三）在信息技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

以往教學(xué)時，教師占據(jù)課堂絕對的主導(dǎo)地位，而在信息技術(shù)背景下，教學(xué)和學(xué)生可以共同學(xué)習(xí)，同時能夠更為生動形象的呈現(xiàn)出較為抽象的高等數(shù)學(xué)知識。比方說，教師在對函數(shù)極限性質(zhì)這一內(nèi)容進(jìn)行講解的時候，教師可借助信息技術(shù)來描述函數(shù)的極限性質(zhì)特點(diǎn)，這樣能夠讓學(xué)生加深對函數(shù)極限性質(zhì)的理解。在應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的過程當(dāng)中，通過引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，能夠給高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)注入非常新鮮的活力。在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生創(chuàng)造以及探索的欲望，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程變成動腦設(shè)計(jì)和動手實(shí)驗(yàn)、推理和觀察發(fā)現(xiàn)以及猜想驗(yàn)證的過程。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式涵蓋五個環(huán)節(jié)：第一，情境創(chuàng)設(shè)；第二，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；第三，猜想歸納；第四，推理論證；第五，交流成果。而這要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題以及解決問題，并且創(chuàng)新反思。可以說通過數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建，更助于對學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力進(jìn)行培養(yǎng)。

三、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)

（一）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的綜合平臺

高校應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的綜合平臺進(jìn)行建立，并應(yīng)涵蓋多項(xiàng)內(nèi)容，包括教師信息和教學(xué)博客、個人資源和教學(xué)郵箱、日程安排和課程列表以及教學(xué)信息等內(nèi)容。在這一系統(tǒng)當(dāng)中，教師可針對自己開設(shè)的課程實(shí)施多種編輯操作，比如材料添加和材料刪除等操作，而學(xué)生也可接著這一平臺上交作業(yè)，另外教師還可對問卷調(diào)查進(jìn)行編寫，了解學(xué)生的評價動態(tài)。

（二）在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上建立的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情景設(shè)計(jì)

可對平臺利用將高等數(shù)學(xué)的教學(xué)資源庫建立起來，對教學(xué)情景進(jìn)行設(shè)計(jì)，比方說可對Authorware、3D技術(shù)等應(yīng)用軟件對高等數(shù)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件進(jìn)行制作，以影視和動畫以及聲音的形式呈現(xiàn)出來。另外，教師可借助多媒體技術(shù)，對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行模擬、對空間圖形進(jìn)行描繪、對公式定理進(jìn)行推證、對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示、對數(shù)量關(guān)系進(jìn)行刻畫。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺能夠?qū)嵤┵Y源共享，因此可對課后學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，來培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中集成一些優(yōu)秀的學(xué)習(xí)軟件，學(xué)生只要使用高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)軟件，就能夠?qū)W習(xí)高等數(shù)學(xué)的相關(guān)課程。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境除了能夠讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，與此同時還能夠利于學(xué)生進(jìn)行協(xié)作性學(xué)習(xí)以及研究性學(xué)習(xí)。比方說，在求解矩陣和微分方程以及級數(shù)時，就可對計(jì)算機(jī)進(jìn)行利用進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，總之在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的背景下學(xué)生能夠更為主動地去探索知識。

（四）擴(kuò)充學(xué)生的數(shù)學(xué)文化知識

借助教學(xué)管理平臺，能夠使學(xué)生的數(shù)學(xué)文化知識得以豐富，這一系統(tǒng)當(dāng)中不僅集成了較多的數(shù)學(xué)軟件，而且還可對數(shù)學(xué)科學(xué)家的一些背景文化知識進(jìn)行介紹。另外可設(shè)立一個《數(shù)學(xué)美拾趣》的專欄，在這個專欄中可介紹等寬曲線和分形世界以及黃金分割。還有，教學(xué)平臺還可提供多類的數(shù)學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生在這一平臺中可獲取來自世界范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)知識，拓寬其數(shù)學(xué)視野，從而提升其數(shù)學(xué)能力。

結(jié)束語

總而言之，在信息技術(shù)的背景下，對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行采用，不僅可突破了高等數(shù)學(xué)的一些重難點(diǎn)知識，對教學(xué)方式起到了一定的改善作用，同時能夠豐富課堂教學(xué)的內(nèi)容，在課堂上營造一種積極向上且輕松的氛圍，保障了高等數(shù)學(xué)的整體教學(xué)質(zhì)量。另外通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，更利于師生之間的信息交流以及討論，可以說有效地使學(xué)生的信息素養(yǎng)得以提升。

[1]辛冬梅,閆志來．基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大學(xué)數(shù)學(xué)課程改革研究--以高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例[J]．廣東第二師范學(xué)院學(xué)報(bào),2016,36(3):96-101．

[2]黃寬娜,劉徽,李木華等．基于信息技術(shù)的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究[J]．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2011,36(2):210-215．

[3]劉建軍,武國寧,陳小民等．基于Matlab的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)式教學(xué)演示設(shè)計(jì)[J]．內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版）,2016,29(4):130-132．

[4]鄭宗劍,劉瀏,張斌儒等．?dāng)?shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革初探[J]．四川文理學(xué)院學(xué)報(bào),2012,22(2):146-149．

[5]嚴(yán)海霞．空間解析幾何實(shí)踐教學(xué)中軌跡方程的計(jì)算[J]．內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版）,2015,28(12):152-154,158．

[6]楊韌,謝海英．基于CDIO教育理念的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,31(4):121-123．

（作者單位：河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院）