信息化背景下高等数学教学改革的研究与实践*

王秀梅 ，陈 静

（河南机电高等专科学校，河南 新乡 453000）

1 引言

信息化背景下高等教育的本质要求是创新性教育。随着信息技术的迅猛发展，校园网络建设和多媒体教学设备不断完善。在新的条件下，如何充分把握信息技术所带来的机遇，在大学数学教学过程中综合利用网络、多媒体等资源改革教学内容、教学手段和方法，积极探索在创新人才培养工作中数学课程教学改革的新思路、新方法，成为广大高校数学教师关注的重要内容。

高等数学课是一门涉及面广、服务于各专业的重要基础课，也是培养学生整体素质不可或缺的一门重要的基础课程。近几年来，我们开展了高等数学教学内容、教学方法、教学手段和教学模式的改革，探索在现代信息技术条件下，更新相应的课程内容体系、探索实验性的教学模式、完善配套的课程资源、丰富师生互动方式，进而提高人才培养的质量［1］。

2 信息化背景下，教育理念的改革

要实现信息技术与数学教学的整合，教师的教育理念必须要与时俱进，深刻理解现代教育技术的内涵，在教学中全面落实“知识传授，能力培养，素质提高”三位一体的教育理念。我们教学生不仅只是在校学习，而且要树立终身学习的意识，要不断对自身的知识体系、知识内容进行更新以适应信息化社会的要求;在教学过程中将“教”转变为“导”，使教师由原先的课堂主导者转变为学生学习的服务者;将传统的视学生为“知识容器”转变为视学生为“学习主体”，使学生在主观能动性的驱使下进行自主学习，而不是无奈地接受知识灌输［2］。

3 信息化背景下，构建新的高等数学教学内容体系

当前，高等数学课程的教学内容普遍存在着下列问题:教学内容未能及时反映数学发展的最新成果、缺少以现实问题为背景的实例、很少将现代信息技术发展带来的成果融入教学内容，没能很好体现现代教育的教学理念。为改变这种现状，我们依据学校人才培养的任务，由经验丰富的老师编写了全校各专业适用的《高等数学》教材，在高等数学教学内容方面做了以下尝试。

3.1 从专业需求出发，修订教学内容

针对专科教育的实际，淡化严格的数学论证，删除不必要的逻辑推导;强化几何说明，重视直观形象的理解;深入专业院系调研，与专业课教师交流，了解不同专业对高等数学知识的内容需求及程度。根据调研结果，相应地修订教学内容。

3.2 增加数学软件matlab的内容，将数学建模、数学实验的思想和方法融入教材

在教材最后一章，介绍了数学软件matlab的操作，将数学软件的学习和使用穿插在教学内容中，提高学生的数学素质和应用能力。根据教学内容选编一些应用问题，结合学生熟悉的生活、生产、科技中的一些实际问题引入数学建模的初步思想，培养学生分析问题、解决问题的能力。同时在理论讲述的基础上，加入一些利用Matlab软件进行数学实验的内容，如割圆术与极限、变化率与导数概念的引出、局部线性化与微分的讨论、积分概念的引出和级数的讨论等，并且在每节内容后面都配置了专门的数学实验问题。这样一方面能使学生更易理解所学知识，打好基础;另一方面，提高了学生在教学过程中的参与程度，能够调动学生学习数学的兴趣和积极性，培养学生应用数学知识解决实际问题的能力和创新能力［1］［3］。

3.3 划分模块，分层施教

我们把高等数学课程划分为三个模块，即:基础模块、实验模块、创新模块。基础模块是高等数学中最基本最核心的内容，在教学中做到精讲多练，使学生彻底弄懂。实验模块选择目前常用的Matlab数学软件为教学内容，采用开放性实验的教学方式，以培养学生应用数学的能力与实践操作能力。创新模块是为继续深造和对数学有浓厚兴趣的学生而设定的，针对学生专升本和参加全国大学生数学建模竞赛的需要，通过选修课和竞赛训练的方式来完成。

4 信息化背景下，教学手段、教学方法的改革

4.1 利用多媒体辅助教学，创设情境，激发学生的学习兴趣

根据高等数学各章节的内容与教学要求的不同，适时选择是否使用多媒体教学，将传统教学和多媒体教学结合起来。对涉及三维空间问题、动态过程问题、复杂计算问题等，利用黑板很难将这种复杂的情景展示出来，更不用说借助情景来分析。而用PowerPoint制作的电子教案界面丰富，通用性强，用MatLab强大的图形处理功能可绘制出精确的二维、三维图形，并能随意地旋转、放大与缩小，使数学教学做到图文并茂，化静为动，化无声为有声，创设出生动有趣的教学情境，使教师课堂上的演示更加直观、生动、形象，充分调动学生的多种感官，吸引学生的注意力。

如讲极限、定积分的概念以及切线的几何意义等，通过计算机在图形上对极限过程的动画演示，学生很容易理解;讲空间解析几何时，课件上绘制的图形生动又形象，学生很容易感兴趣。例如，在《导数的概念》这一内容教学引入时，在课件上加入大量生活中的图片，并安装了一段高铁运行的视频让学生欣赏。色彩绚丽的图片和生动的视频立即吸引了学生，通过学生认真观察和教师的引导，学生发现了它们的共同特点，等教师问及这个问题时就马上得到了正确的答案:导数的本质是速率，即变化率。依据这些演示的实质，通过授课教师的启发和适时适度的讲解，使学生学习抽象化的定义时感觉直观简单，激发学生学习高等数学的兴趣，培养学生的逻辑思维能力和数学语言表达能力［4］。

4.2 将数学软件Matlab和数学建模、数学实验结合起来，变“学数学”为“做数学”

现代数学软件技术的发展和学校校园网及上机条件的改善，为高等数学提供了数字化的教学环境和实验环境。而数学建模与数学实验正是数学理论知识与数学应用能力共同提高的最佳结合点。因此在传统教学的基础上，我们增加了实践性教学环节，将数学实验与数学建模有机结合。在课堂教学中，通过演示性的数学实验引导学生理解、应用数学知识与Matlab软件，发现、解决相关专业领域和现实生活中的实际问题。在教学方法上，我们以启发式教学思想为指导，运用发现法、探究法等多种教学方法。教师将更多的探索、分析、思考任务交给学生去完成，学生从“听”数学的学习方式改变成在教师的指导下“做”数学，过去被动接受“现成”的数学知识，而现在可以像“研究者”一样去发现、探索知识［1］。

结合现代信息技术，将高等数学理论教学、实践教学融于一体，采用“模块+案例+实验”的教学模式，探索任务驱动、案例教学、讨论法、对比法等多种教学方法，使学生由原来的“教师讲，学生听”的数学教学课堂模式变为教中学、学中做，不断提高高等数学课程的教学质量。通过教学实践环节，增加在教学过程中学生的参与程度，更好地激发学生的学习兴趣，提高学生应用数学解决实际问题的能力，为他们今后跨出校门打下良好的基础。

4.3 搭建高等数学网络教学平台，增加师生的互动

高等数学作为我校的精品课程，我们建立了精品课程网站。依托学校的网络教学平台，搭建了高等数学的教学资料库(如教学大纲、电子教案、教学素材、参考资料等)、数学工具介绍与下载、数学实践案例与相关专题讲座、在线作业与习题库、数学史料、数学文化等，积极有力地支持着教师教学和学生的自主学习。

高等数学课一般都是大班上课，授课教师单班授课人数大都达到一百以上，只靠教师单一的上课、辅导不能顾及每位学生。学生通过网络进入课程网站或直接打开教学软件进行学习，学习时间和进度可以自己掌握。这不仅是对于课堂教学的有效补充，更能激发学生的学习主动性，培养学生的自主学习能力。但受传统教学模式的影响，学生普遍对教师太过依赖、学习策略贫乏，网络操作能力差，这些因素阻碍了网络自主学习的效果。这就需要教师要学生的网络学习进行必要的指导，让学生明确学习目标和重点，并向学生介绍常用网络搜索工具的使用方法，提供一些学习资源网址，了解、监控学生的学习过程，帮助学生探索如何更有效地学习，鼓励他们对学习进行自我评估和自我指导，以便最终实现自主学习［5］。

依托方便、快捷的校园网络，充分扩展互动式教学范围。我们搭建了互动式教学平台，包括教师个人空间、课程交流论坛、QQ群、电子邮件和实时答疑系统等多种方式，学生学习过程中若有疑难问题，可以通过网络答疑请教老师。学生还可以通过论坛或群交流学习体会和学习资料，同时可以发表自己的学习心得，也是为学生提供了学习交流的平台。这样可以突破时空限制，实现资源共享，实现师生之间与学生之间的互动交流和相关反馈信息的收集［6］。

5 信息化背景下，考核方法的改革

高等数学教育向信息化方向发展，传统的评价方式已经不能满足课程发展的需要，必然需要评价方式的改变。对学生数学能力的评价单靠期末的书面考试肯定是不合适的，如何建立面向学习过程的评价形式来考察学生的数学思维能力、实践能力、创新能力等是亟待解决的问题。

信息化技术、多媒体教育技术的蓬勃发展，使传统的以事实性知识为基础的“分科知识与分离技能”的考核改革为“以知识、能力、素质相结合”的综合性考核成为可能。因此，高等数学课程考核可采用多种灵活的方式，如“专题报告(小论文)+面试”，“知识点测试+能力测试”等。我们将知识评价与能力评价结合，将教学过程评价与期末考试结合，针对学生实际情况，对不同程度的学生实施考核分层，减轻课程对学生的心理压力，力争较为全面地检验学生的综合素质和能力，使学生学有所得、学以致用。

6 结语

总之，将信息化技术与高等数学课程整合，积极进行高等数学教学改革的研究，对于教师、学生的各方面素质的培养和提高，增强教师和学生信息化意识，开发教师和学生信息技术应用创新的能力等各方面都是非常必要的。通过优化的教学内容、实验化的教学过程、丰富的数字化资源和形式多样的互动交流，很好地使理论教学、多媒体辅助教学、网络开放教学、教学实践等环节结合成有机整体，激发学生学习数学的积极性，培养学生理论联系实际的动手能力、计算能力和自主学习能力。

［1］刘雄伟，李建平，朱健民.高等数学现代化教学改革的研究与实践［J］.高等教育研究学报，2011，(3):75 －77.

［2］徐宗本.信息化背景下的大学数学教育［R］.第五届大学数学课程报告论坛上的报告，2009.

［3］曹爱民.高等职业院校高等数学与现代信息技术课程整合改革研究［J］.济南职业学院学报，2011，(5):45－47.

［4］陈铃，王风英，李秀珍.现代教育技术在高等数学教学中的应用［J］.科技信息，2012，(7):43 －44.

［5］郭迎春.信息化条件下数学教育教学新模式探讨［J］.河北师范大学学报(教育科学版)，2008，(4):87 －89.

［6］梁海滨.网络在高等数学教与学中的应用［J］.中国教育技术装备，2009，(8):127 －128.