工科數學教學質量提升策略

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摘要：在信息化教育的背景下，利用現代信息技術開展工科數學教學具有重要的現實意義。文章提出了在工科數學教學過程中結合現代信息技術，更新教師教學觀念，優化教學模式，改進教學手段，完善考核方式等提升工科數學教學質量的策略，并進一步指出在工科數學教學中運用現代教育技術應注意的問題。實踐表明，這些措施均有利于提高工科數學的教學質量。

關鍵詞：信息技術；工科數學；教學質量

教育技術經歷了傳統技術（黑板、粉筆、圖片、模型和實物）、媒體技術（幻燈、投影儀、錄音及語言實驗室等），現已進入以計算機技術以及網絡通訊技術為基礎的現代信息技術階段。隨著社會的進步和科學技術的迅猛發展，這種現代教育技術在教育教學上的應用日益加強。它不僅改變教育技術如計算機、網絡、通信技術等，而且也能促進教師教育觀念的改變，提高教學的活力。在教育教學上若以信息技術為突破口，將信息技術變成學生手中的認知工具，則可以真正增強學生終身學習和可持續性發展的能力。因此，如何將教育信息技術更好地融入到數學教學中，使得數學教學在研究方式和應用范疇等方面得到全新的拓展，從而使得工科數學教學質量得到有效提高已成為急需解決的問題。

一、更新教學觀念，重視現代教育技術的應用

數學教育的目的是思維訓練的實施、實用知識的獲取、文化素養的提升。工科數學作為理工科學生的必修課程，具有教學內容多、課時少、難度大等特點。目前，哈爾濱理工大學數學工科教學，既有“學”的問題，如數學的高度抽象性問題與中學的銜接、學生能力、學習態度等問題，導致相當一部分學生學習困難較大，也有“教”的問題，即教學模式始終是黑板+粉筆，教師在課堂上講授，學生在課下被動地聽，通過課堂練習，標準化作業和考試等反饋學生掌握知識的能力。這種以灌輸知識為主的教學模式，過多地注重理論推導和運算技能，忽視創新力的培養和實際背景以及文化素養的提升。在如今高度發展的信息社會里，教師應更新教學觀念，不能一成不變，要有效利用現代教育技術，以完成具體的教學任務為目的，引入問題實際背景和數學史介紹，積極引導學生發現問題、分析問題、解決問題，提升學生地能動性的發揮。例如教師在講授“高等數學”中微積分基本公式時，可以利用多媒體教學，引入動畫案例：一輛車在高速公路上飛速行駛，突然在前方約70米處出現一個行人，司機緊急剎車，問是否會發生事故？該案例可以歸結為變速直線運動中物體走過的路程問題，從而引入微積分基本公式的學習，同時在該教學過程中可以鏈接牛頓和萊布尼茨的生平簡介，這一方面豐富教學內容，提升學生的文化素養；另一方面提高學生學習數學的興趣。

二、優化教學模式，加強信息化教學

在現在的信息社會里，現代信息技術手段為學生實現自主學習提供了便利的數字化學習環境。無論是學生獲取知識的速度還是獲取知識的總量，都比過去快了許多。教師可對部分選修內容研究引入網絡教學方式，通過反饋式教學，提高教學質量。可以引導學生自主學習，在自主學習模式下，學生根據自身發展需要來選擇課程，通過有計劃地觀看課程視頻、參與課程討論、習題測試等環節來完成學習。特別是在MOOCs（MassiveOnlineOpenCourses，大規模在線開放課程，簡稱MOOCs）不斷滲透高等教育的情況下，MOOCs不僅具有開放共享性,可擴容性、互動性強的優點，而且具有學習進程的可控度和自由度更高，學習者的上課地點不受限制等優勢，教師在教學過程中可以嘗試將現代技術信息和工科數學教學結合起來，優化現有的教學模式，引導學生以自學模式為主，自學→解疑→練習→自評→反饋，這種交互性的學習環境和教師意見的及時反饋能提高學生的學習熱情和持久性，調動學生的學習主動性。例如，在哈爾濱理工大學進行“線性代數（二）（少學時）”課程教學中，由于課時限制，一些教學內容如相似矩陣及二次型，線性空間和線性變換只能作為選修內容，但這些教學內容對學生后繼專業的學習起著非常重要的作用。因此，教師可以在課下，以任務驅動式教學模式為主，精選教學內容和教學例題，貫徹“少而精”的原則，設計學習目標和學習任務，引導學生通過在線學習與考試測試進行討論式、參與式和探究式的學習與實踐，提高學生學習相關知識的興趣與動力，使其養成自主學習的習慣，培養其獨立學習新知識的能力。

三、改革教學手段，與多媒體教學有機結合

目前，工科數學類課程傳統教學模式普遍存在著概念、定理、結論、論證推理和例題演算的“滿堂灌”講授現象。由于重復性的、機械性的活動多，時而久之，學生對這種教學模式失去興趣，而興趣又是學習最好的老師，因此教師在教學中可通過引入信息技術手段，改進教學環節，將傳統的黑板教學與現代的多媒體教學方式相結合，化抽象為具體，以黑板教學為主，輔助進行多媒體教學。在課上，教師可以采用啟發式或任務驅動式教學，循序漸進，再利用多媒體輔助教學，對一些學生難以理解的概念，可以利用多媒體生動、形象、直觀、聲文并茂等的特點激發學生的興趣，增強學生對教學內容的記憶和理解，從而提高教學質量。例如在“復變函數與積分變換”的學習中，利用復球面表示復數的方法，學生理解起來難度大，但是利用多媒體教學就非常直觀。又如教師在講授“高等數學”的二重積分的概念時，利用生活中的實例求曲頂柱體的體積引入二重積分的定義，利用多媒體技術對體積進行分割，近似替代，求和，取極限，整個過程更直觀，這種通過學生多感官的感受去學習和理解二重積分的概念使學生更容易掌握。

四、完善考核方式，構建在線考試模式

目前，哈爾濱理工大學的考核方式主要是過程性考核+期末考試。而過程性考核主要是平時成績，以作業和出勤為主。而一部分學生在完成作業的時候帶著應付教師的目的。這樣就達不到通過平時成績了解學生的學習狀態的目的。通過利用信息技術，使用軟件技術加強學生完成作業的獨立性就顯得尤為重要，同時，借助工科數學基礎課程在線考試系統，教師可以實現在線掌握學生平時作業完成及在線測試情況，及時督促學生學習，發現學生學習的共性問題。通過在線考試和智能評分系統，學生可以打破時間、空間的限制，自由、獨立、自主地學習，快速有效地解決疑難問題，構建自己的知識結構。在線考試和智能評分系統一方面為學生的課堂教學、課外自主學習提供了豐富的學習資源；另一方面又節省了他們搜尋查找的時間，使學生的自主學習更有可能、更加高效快捷。目前，哈爾濱理工大學已利用Maple在線考試系統對“高等數學”、“線性代數”和“概率論與數理統計”三門課程對學生進行在線測驗，這種測驗作為平時成績的一部分，不僅促進了學生的學習熱情，而且加強了學生動手使用計算機的能力。雖然在教學中有很多可利用的信息技術手段，但是，不能說信息技術手段就能一定替代傳統的教學手段，在教學中運用現代教育技術應注意以下問題。

（一）合理吸收傳統教學的優勢

雖然多媒體教學具有動態性、直觀性、信息量大等特點，但是多媒體教學在數學教學中只能作為輔助教學手段，因為過大的信息量使學生抓不住教學內容的主次，過多使用多媒體教學，容易使學生產生視覺疲勞。此外，PPT教學翻頁快，學生稍不留神教學內容就過去了。而傳統教學主次分明，教學內容在黑板上的停留時間長，學生對教學內容清晰明了。因此在教學中，要注意教學對象的層次，合理吸收傳統教學中的優勢，選擇合適的教學內容使用多媒體技術，協同發揮。

（二）注重師生間的溝通

對學生課后進行網絡化教學，學生的學習狀態難以控制，無法像傳統教學一樣和學生在課上溝通，傳統教學教師可以通過學生課堂的反應適當調整上課速度，對學生不理解的內容及時適當加以解釋、答疑。因此，即使采用信息化教學，仍然需要教師設置網上答疑時間，對學生不懂的地方及時反饋，增強學生和教師的情感交流，這樣便于教師了解學生的知識掌握的程度。總之，在工科數學教學過程中，需要發揮教師的主體作用和學生的自主作用，正確合理地對待信息技術的應用，實現學生學習內容的多元化，兼顧學生的基礎、層次等特點，在教學過程中注重傳統教學和信息教學的結合以及師生的溝通，貼近學生的距離，這樣才能有利于提高工科數學的教學質量。

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作者:孟桂芝 趙輝 王樹忠 單位:哈爾濱理工大學