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《黑龙江教育(高教研究与评估)》杂志

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基于现代信息技术的工科数学教学质量提升策略
发布时间:2018-03-12        浏览次数:27        返回列表

孟桂芝,赵 辉,王树忠

(哈尔滨理工大学,黑龙江 哈尔滨 150080)

摘 要:在信息化教育的背景下, 利用现代信息技术开展工科数学教学具有重要的现实意义。文章提出了在工科数学教学过程中结合现代信息技术,更新教师教学观念,优化教学模式,改进教学手段,完善考核方式等提升工科数学教学质量的策略,并进一步指出在工科数学教学中运用现代教育技术应注意的问题。实践表明,这些措施均有利于提高工科数学的教学质量。

关键词:信息技术;工科数学;教学质量

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)06-0008-02

教育技术经历了传统技术(黑板、粉笔、图片、模型和实物)、媒体技术(幻灯、投影仪、录音及语言实验室等),现已进入以计算机技术以及网络通讯技术为基础的现代信息技术阶段。随着社会的进步和科学技术的迅猛发展,这种现代教育技术在教育教学上的应用日益加强。它不仅改变教育技术如计算机、网络、通信技术等,而且也能促进教师教育观念的改变,提高教学的活力。在教育教学上若以信息技术为突破口,将信息技术变成学生手中的认知工具,则可以真正增强学生终身学习和可持续性发展的能力。因此,如何将教育信息技术更好地融入到数学教学中,使得数学教学在研究方式和应用范畴等方面得到全新的拓展,从而使得工科数学教学质量得到有效提高已成为急需解决的问题。

一、更新教学观念,重视现代教育技术的应用

数学教育的目的是思维训练的实施、实用知识的获取、文化素养的提升。工科数学作为理工科学生的必修课程,具有教学内容多、课时少、难度大等特点。目前,哈尔滨理工大学数学工科教学,既有“学”的问题,如数学的高度抽象性问题与中学的衔接、学生能力、学习态度等问题,导致相当一部分学生学习困难较大,也有“教”的问题,即教学模式始终是黑板+粉笔,教师在课堂上讲授,学生在课下被动地听,通过课堂练习,标准化作业和考试等反馈学生掌握知识的能力。这种以灌输知识为主的教学模式,过多地注重理论推导和运算技能,忽视创新力的培养和实际背景以及文化素养的提升。在如今高度发展的信息社会里,教师应更新教学观念,不能一成不变,要有效利用现代教育技术,以完成具体的教学任务为目的,引入问题实际背景和数学史介绍,积极引导学生发现问题、分析问题、解决问题,提升学生地能动性的发挥。例如教师在讲授“高等数学”中微积分基本公式时,可以利用多媒体教学,引入动画案例:一辆车在高速公路上飞速行驶,[本文来自于WWw.ekXX.coM]突然在前方约70米处出现一个行人,司机紧急刹车,问是否会发生事故?该案例可以归结为变速直线运动中物体走过的路程问题,从而引入微积分基本公式的学习,同时在该教学过程中可以链接牛顿和莱布尼茨的生平简介,这一方面丰富教学内容,提升学生的文化素养;另一方面提高学生学习数学的兴趣。

  二、优化教学模式,加强信息化教学

在现在的信息社会里,现代信息技术手段为学生实现自主学习提供了便利的数字化学习环境。无论是学生获取知识的速度还是获取知识的总量,都比过去快了许多。教师可对部分选修内容研究引入网络教学方式,通过反馈式教学,提高教学质量。可以引导学生自主学习,在自主学习模式下,学生根据自身发展需要来选择课程,通过有计划地观看课程视频、参与课程讨论、习题测试等环节来完成学习。特别是在MOOCs(Massive online Open Courses,大规模在线开放课程,简称MOOCs)不断渗透高等教育的情况下,MOOCs不仅具有开放共享性、可扩容性、互动性强的优点,而且具有学习进程的可控度和自由度更高,学习者的上课地点不受限制等优势,教师在教学过程中可以尝试将现代技术信息和工科数学教学结合起来,优化现有的教学模式,引导学生以自学模式为主,自学→解疑→练习→自评→反馈,这种交互性的学习环境和教师意见的及时反馈能提高学生的学习热情和持久性,调动学生的学习主动性。例如,在哈尔滨理工大学进行“线性代数(二)(少学时)”课程教学中,由于课时限制,一些教学内容如相似矩阵及二次型,线性空间和线性变换只能作为选修内容,但这些教学内容对学生后继专业的学习起着非常重要的作用。因此,教师可以在课下,以任务驱动式教学模式为主,精选教学内容和教学例题,贯彻“少而精”的原则,设计学习目标和学习任务,引导学生通过在线学习与考试测试进行讨论式、参与式和探究式的学习与实践,提高学生学习相关知识的兴趣与动力,使其养成自主学习的习惯,培养其独立学习新知识的能力。

三、改革教学手段,与多媒体教学有机结合

目前,工科数学类课程传统教学模式普遍存在着概念、定理、结论、论证推理和例题演算的“满堂灌”讲授现象。由于重复性的、机械性的活动多,时而久之,学生对这种教学模式失去兴趣,而兴趣又是学习最好的老师,因此教师在教学中可通过引入信息技术手段,改进教学环节,将传统的黑板教学与现代的多媒体教学方式相结合,化抽象为具体,以黑板教学为主,辅助进行多媒体教学。在课上,教师可以采用启发式或任务驱动式教学,循序渐进,再利用多媒体辅助教学,对一些学生难以理解的概念,可以利用多媒体生动、形象、直观、声文并茂等的特点激发学生的兴趣,增强学生对教学内容的记忆和理解,从而提高教学质量。例如在“复变函数与积分变换”的学习中,利用复球面表示复数的方法,学生理解起来难度大,但是利用多媒体教学就非常直观。又如教师在讲授“高等数学”的二重积分的概念时,利用生活中的实例求曲顶柱体的体积引入二重积分的定义,利用多媒体技术对体积进行分割,近似替代,求和,取极限,整个过程更直观,这种通过学生多感官的感受去学习和理解二重积分的概念使学生更容易掌握。

四、完善考核方式,构建在线考试模式

目前,哈尔滨理工大学的考核方式主要是过程性考核+期末考试。而过程性考核主要是平时成绩,以作业和出勤为主。而一部分学生在完成作业的时候带着应付教师的目的。这样就达不到通过平时成绩了解学生的学习状态的目的。通过利用信息技术,使用软件技术加强学生完成作业的独立性就显得尤为重要,同时,借助工科数学基础课程在线考试系统,教师可以实现在线掌握学生平时作业完成及在线测试情况,及时督促学生学习,发现学生学习的共性问题。通过在线考试和智能评分系统,学生可以打破时间、空间的限制,自由、独立、自主地学习,快速有效地解决疑难问题,构建自己的知识结构。在线考试和智能评分系统一方面为学生的课堂教学、课外自主学习提供了丰富的学习资源;另一方面又节省了他们搜寻查找的时间,使学生的自主学习更有可能、更加高效快捷。目前,哈尔滨理工大学已利用Maple在线考试系统对“高等数学”、“线性代数”和“概率论与数理统计”三门课程对学生进行在线测验,这种测验作为平时成绩的一部分,不仅促进了学生的学习热情,而且加强了学生动手使用计算机的能力。

虽然在教学中有很多可利用的信息技术手段,但是,不能说信息技术手段就能一定替代传统的教学手段,在教学中运用现代教育技术应注意以下问题。

(一)合理吸收传统教学的优势

虽然多媒体教学具有动态性、直观性、信息量大等特点,但是多媒体教学在数学教学中只能作为辅助教学手段,因为过大的信息量使学生抓不住教学内容的主次,过多使用多媒体教学,容易使学生产生视觉疲劳。此外,PPT教学翻页快,学生稍不留神教学内容就过去了。而传统教学主次分明,教学内容在黑板上的停留时间长,学生对教学内容清晰明了。因此在教学中,要注意教学对象的层次,合理吸收传统教学中的优势,选择合适的教学内容使用多媒体技术,协同发挥。

(二)注重师生间的沟通

对学生课后进行网络化教学,学生的学习状态难以控制,无法像传统教学一样和学生在课上沟通,传统教学教师可以通过学生课堂的反应适当调整上课速度,对学生不理解的内容及时适当加以解释、答疑。因此,即使采用信息化教学,仍然需要教师设置网上答疑时间,对学生不懂的地方及时反馈,增强学生和教师的情感交流,这样便于教师了解学生的知识掌握的程度。

总之,在工科数学教学过程中,需要发挥教师的主体作用和学生的自主作用,正确合理地对待信息技术的应用,实现学生学习内容的多元化,兼顾学生的基础、层次等特点,在教学过程中注重传统教学和信息教学的结合以及师生的沟通,贴近学生的距离,这样才能有利于提高工科数学的教学质量。