浅析大数据时代高职院校高等数学教学改革

湖南省长沙环境保护职业技术学院 高开颜

数学技术或是数学的思想方法隐含在职业技术之中，数学技术已经参与或融合于职业技术中，高职数学是为学习专业课程提供工具或直接形成职业技术的学科，强调培养应用型人才的基础能力便显得尤为重要。信息化时代的到来正在影响和改变着人类社会的各个方面，也改变着知识的内涵和人们获取知识的方法和手段。我们应当根据《国家中长期教育改革和发展纲要（2010—2020年）》和《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》的精神，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》的指导下，认真研究我国高职数学教学中存在的问题，把提高教学质量与培养大批创新型人才作为今后一段时期高职数学教学改革的根本目标和主攻方向。

一、高职院校高等数学教学现状

1．学生整体基础差, 教学效果不理想

高职学校里学生的来源渠道比较多样，既有普通高考考入的，也有专科生直接升学的，同时也有已参加工作来攻读学位的在职群体。这些学生的特点是初等数学基础参差不齐，且整体基础差，大部分的学生学习动力和兴趣不足，在学习习惯上缺乏好的方法和思路。而作为一门严谨的科学学科，数学课程内容非常抽象，这就使得高职数学出现了学生学不好、老师不好教的现象。

当前，高职数学教育的矛盾主要集中在三点，一是数学知识起点要求高，而学生自身数学知识素质和学习能力低下；二是需要教授的内容多但安排的课时少；三是传授学生理论知识与培养学生实践能力之间的矛盾。由于高职院校的主要培育策略直接指向工作岗位，因而高职院校普遍在课程安排上更侧重实践技能课程，轻视和弱化数学等基础理论课程，这就导致高职数学教学普遍面临课时紧张，教师因赶进度和照顾基础差的学生，不顾对原有知识结构的破坏而对教学内容进行大幅缩减，甚至让学生最需要掌握的基础数学知识都难以传授。

2．教学理念落后, 无法满足职教需求

“以应用为目的, 以必需够用为度, 少而精的原则”，这是高职数学应坚持的基本原则，即要用启发教育法，结合职教特色，帮助学生提高用数学解决实际问题的能力。可是现实情况却是，很多职教老师对高职人才培养的最终目标的深入了解明显不足，同时也难以将人才培养的目标与课程设置设计相结合，对高职教育中公共课设置的意义和作用认识不足，其结果表现在高职数学教学中，高职数学老师为解决内容多课时少的矛盾，就通过整节课的填鸭式教学，一味精讲精练重要理论，和实际应用相契合的内容则往往被轻视。同时，当前很多高职数学教师往往是师范类数学教学专业毕业，教学模式往往比较传统和死板，往往会忽视数学的实际应用教学，导致数学与高职学生的专业和工作实践联系较少，很少能将联系实际、深化概念、注重应用、重视创新、提高素质的职业教育特色体现在具体的教学中。

3．死板单一的教学内容和教学模式

由于高职数学老师往往是数学教学专业出身，虽然有着扎实的数学理论基础，但知识面往往较窄，比如在对工程技术等土木专业进行授课时，往往会因为自己在工程技术知识方面的涉猎不足，导致教学内容容易脱离工程实际或者与学生的专业联系太少。这些数学教学专业的老师在设计课程时，往往一味追求数学课程的严谨，过多安排纯数学理论教学，极少根据学生的专业对课程内容进行调整与整合。在课堂教学中，往往只是以教科书内容为主，向学生传授枯燥的数学理论知识和解题技巧，而且这些知识和计算方法与学生的专业关联性很小，理论和实际之间的距离较大，难以将数学建模思想和现代数学的先进思想理念融入课程教学中。这些老师的课堂教学往往只是传统的粉笔加黑板式的纯粹理论填鸭式传授，很难唤起学生数学学习的兴趣，教学模式多数情况下则仍比较传统和单一，教师在教学中扮演的仅仅是知识的阐述和传递者，学生则是单纯的知识接收者，课堂教学成为教师的个人表演，学生只能作为听众被动接纳知识，被动学习的局面仍然未能改变，个别化教学和交流式教学则较少出现在高职数学课堂上，学生的课堂参与度极其有限。

4．教材难以适应专业和学生需要

教材是落实教育思想、实现教学目标的依据, 是教学内容的细化,是教法和学法的载体。近年来,由于高等职业教育超常规快速发展,在教材建设上并没有形成一套完整规范、适应高等职业教育的高等数学教材。在这些教材和参考读物中，教学内容和要求雷同的多，不同品种、不同风格和适用于不同层次教学要求的较少；用于理工管类的多，适应于其他专业大类的少；用于提高学生解题能力和技巧考研类的多，用于培养学生数学思想和应用能力，提高学生素质的教材少。高职高专高等数学规划教材依然没有形成一纲多本、优化配套的教材体系，在实际教学中,用同一本教材在不同的专业进行教学,专业对接性不强。加之近年高职大量扩招, 生源质量下滑, 数学基础水平差异性较大，反观当前的教材内容比较单一，缺乏个性化教学的空间，同时教材中的很多知识层次较高，致使很多本就基础差的高职学生学习起来更加吃力。

5．不健全的教学评价体系

作为评价学生教学成果的标准，教学考核评价体系既决定了学生对学习内容和方法的选择，也对教师教学方式方法的选择起着极为重要的作用。很长一段时间以来，高等数学教学考核评价都采用限时笔试的方法来对学生进行测评，且考试的题目也仅仅是教科书中例题的翻版，几乎全是纯理论题目。这一考评体系导致教师所有的教学过程和学生所有的学习过程都会以考试成绩为最终目的，致使该体系很难对高职学生的数学学习质量和教师的教学成果进行综合评价，同时，这一体系也和高职教育以实践为准绳的人才培养目标相背离。高职数学考试功能片面化、重分数轻综合素质、考试方式单一及内容不合理在很大程度上制约了高职数学对人才的培养。另外，偏重理论死记硬背的考试和较难的数学内容，导致很多本就基础薄弱的高职学生成绩不理想，加深了他们对数学学习的恐惧和排斥心理，甚至进而影响到他们对其他课程的学习及将数学知识运用到专业课的学习过程中。由于绝大部分高职院校高数课程的考核评价都是以期末考试为主，平时的学习情况为辅，很多学生往往轻视平时的学习，只在最后临时抱佛脚，突击学习数学知识，甚至用对例题死记硬背的方法来应付考试。而鉴于高职院校扩招所导致的生源质量偏低，学生数学基础和学习能力较差的特点，高职数学老师往往会在考试前突击对学生进行有针对性的解题复习，期末考试前学生的突击复习和老师的突击教学，其最终结果虽然显著提高了期末考试成绩，但却致使学生和老师对平时的教学都会存在懈怠心理，完全依赖最后的突击复习和突击学习。

二、大数据时代背景对高职院校高等数学教学提出的新要求

数据的传播和深度挖掘深刻影响了教育事业的发展，随着计算机信息技术的高速发展及大数据时代的到来，都使教育面临一场新的革命，谁能更好地把握大数据，谁就将在未来的竞争中获得更多主动权。大数据时代对高职院校高等数学教学提出了新要求：

1．教育在线化

学习是一种自组织行为，那么教师和教学机构的作用便要重新定位。互联网的不断普及使网络资源进一步开放，在线教育就不能仅仅是把传统的课堂搬到网络上，这样的做法也许更加违背学习规律。在大数据时代，开放的社会和资源将进一步解放人们的学习，越来越多的人不用待在学校里被动地接受学习，他们会把自组织学习发挥得淋漓尽致。

比尔·盖茨声称，“五年以后，你将可以在网上免费获取世界上最好的课程，而且这些课程比任何一个单独的大学提供的课程都要好。”信息化革新教育模式，教育数据更易获得和整合，处于信息化时代，我们获取知识的途径不再只是课堂，线上学习越来越成为学习知识的主要途径，课堂将会成为交流学习成果，答疑解惑的场所。如此一来，学习行为的数据将自动留存，更易于后期的学习行为评价和评估，教师不再基于自己的教学经验来分析学生的学习偏好、难点以及共同点等，只要通过分析整合学习的行为记录，就能轻而易举地得到学习规律，这样对教师制定下一步的工作重点有指导意义。

2．教学软件化

淡化严密形式，以人为本，以高职学生的基础状况和实际需要为依据，调整和控制数学知识传授中的严密程度，营造适度的数学环境，不追求每个细节的严格表述。 大数据是教育未来的根基，数据量大、类型繁多、价值密度低、速度快、时效高是其主要特征。海量的原始数据只有经过分类、加工、整理、分析才能满足不同的要求，而要处理海量的数据，就需要大数据技术的支持。利用数学软件提高教学效率, 才能把学生从抽象的概念和繁杂的计算技巧中解放出来。

3．模式多元化

利用数据挖掘的关联分析和演变分析等功能，在学生管理数据库中挖掘有价值的数据，分析学生的日常行为，可得知各种行为活动之间的内在联系，并作出相应的对策。对于教育者来说，这是一个大转变的时代。教学的各种力量在重新洗牌。教学中的各种变化正在逐步推进，单一的教学模式已经走向多元化，且会长期和单一教学模式并存。

或许我们说教育革命言过其实，各种变化是在更迭着逐步推进，多元化教学模式必将会长期并存。科学技术的发展，特别是互联网技术的发展，拓展了学生的学习渠道，给教师增添了新的“竞争对手”，学生可以通过网络环境获取到很多连老师都不知道的知识，可能会影响到老师在教学的中心地位，但挑战和机遇是并存的，与其排斥技术手段，不如借助网络渠道提升自身的知识层次，改善教学方法，采用多种多媒体教学方法吸引学生的兴趣，同时要变传统的老师讲学生听为老师和学生在交流探讨中学习知识，像苏格拉底所倡导的助产士一样，变填鸭式教学为诱导式启发式教学。

4．教育个性化

在当今的信息时代，未来教育在互联网等技术的作用下将变得越来越个性化，大数据技术的应用将有利于个性化教育，标准化的学习内容由学生自组织学习，学校和教师更多的是关注学生的个性化培养，教师由教学者逐渐转变为助学者。线上学习能做到个性化教学，根据个人的学习数据制定相应的学习计划和辅导。在逐渐到来的大数据时代，互联网教育与学校教育将逐渐分离，更多的交往互动、个性化服务和灵活的学制将使学校获得新的生机。

三、大数据时代高职数学课程教学改革的建议

数学不仅是一种科学的语言和工具，是众多科学与技术必备的基础，而且是一门博大精深的科学，更是一种先进的文化，在人类认识世界和改造世界的过程中，一直发挥着重要的作用与影响。

1．编写出版适应多元化教学需要的多层次、多品种的教材

我们应当组织优势力量，在深入进行教学研究和教学改革实践的基础上，对使用教材灵活处理，把数学软件作为新型的数学计算工具纳入传统的数学教学中，例如Maple、Excel、Mathematica等数学软件，Matlab、SPSS的数据计算和处理功能强大，可以进行符号计算、推理和证明，不断改进与更新教学内容。教师如果完全按照教材去教学，往往会同学生的知识水平、学习能力和专业应用相脱节。因而教师应在教学过程中将教材与实际情况相结合，多增添和学生专业相关的应用例题讲解，灵活改进高职数学教材内容，使知识点更容易让学生理解和接受，编写将数学建模的思想和方法、现代计算技术融入高职数学课程的教材；编写有利于培养学生的数学思想、应用能力以及创新思维和能力的教材；编写有利于开展互动式教学、提高学生自主学习能力的教材；研制数字化教学资源以及有利于培养拔尖学生阅读的教学参考资料等。 在教材建设工作中，应当坚决克服为了局部和小团体的利益，不负责任地东拼西凑的行为！

2．建设信息化的高职数学教师队伍

提高教学质量，培养一大批具有创新精神与创新能力的高素质优秀人才，教师队伍的建设是关键，对于作为重要基础课的高职数学课程来说尤其如此。当前，多数高职数学教师面临着科学研究和职称晋升的压力，致使他们在教学上投入不足，对教学内容与教学方法钻研不够，教学水平和能力提高缓慢，课程建设和教学改革的骨干教师严重缺乏，不能适应课程建设和改革的需要。特别是在我国中西部和边远地区，在一般的地方性院校中，上述情况更为严重，不少教师的水平和能力与提高教学质量、培养创新型人才的需要存在较大的差距。我们建议：（1）教育部、地方教育管理部门和高等学校加大投入力度，统筹规划，有计划地开办一些各种类型的师资培训班，大力开展对现有教师，特别是中青年教师的培训；（2）采取有力措施，制订相应的政策，努力提高教师，特别是基础课教师的荣誉感和责任感，使他们感到有奔头，使教师真正成为有吸引力的令人羡慕的职业。应当尽快补充一批水平高、能力强的高职数学课程教师，建成一支能承担建设和改革重任的骨干教师队伍！建议教育部高教司能多方筹集资金（例如与国家基金委联合），或者在国家基金委下，或者单独设立教学研究基金，加大投入力度，提高教学研究的地位，以便激励和提高一些高水平的教师投入教学研究与教学改革的积极性，使重要教改项目的研究能早日出成果、出效益。

3．融数学建模于数学教学之中，培养学生的数学应用能力

融入建模思想，就是把数学建模思想有机地融入基础性教学之中，包括模块设计的独立化模型化改造、教材编写的数学建模内容加载、课堂教学的数学建模思想渗透。多管齐下，多渠道、全方位地融入建模思想。数学建模是创造性运用数学知识的一种重要运算过程，其可以帮助高职学生掌握建模的知识和方法，增添学生学习数学的兴趣。当然，仅仅靠用理论知识来学习建模未免枯燥，这时数学教师可以引入一些生动的建模案例，并采用比较灵活生动的教学语言来解析建模案例，帮助学生领会高深的抽象的数学建模知识，培养其数学建模思想和能力，使学生能通过数学的实际应用领悟数学和实际生活的密切关联。

4．采用多媒体教学，优化课堂教学

多媒体教学有许多优点，如清晰、直观、形象生动，可以增大课堂信息量，提高教学效率和教学效果。因此，适当引入多媒体教学，要改变传统落后的“粉笔+黑板”模式为“粉笔+黑板+多媒体”教学手段，使现代教育技术与传统的教学手段有机结合起来。随着计算机的日益普及和计算机技术的深入发展，计算机的应用已渗透到国民经济和科学技术的各个领域，高职数学教学也不例外。多媒体计算机技术的出现和发展带来了教学手段的革命，数学教师应充分利用现代教育技术更新教学手段。此外,多媒体技术能辅助创设学习情境,突破教学难点, 渗透数学思想, 丰富和扩展数学学习内容, 给予学生做数学的环境, 提高学生学习兴趣。

5．引入计算机数学实验

传统数学课往往只重视抽象的理论学习和应用，忽视了用实验等方式来让学生更直观地领会抽象理论知识。通过数学实验课帮助学生提高数学建模能力和数据处理能力，培养其对科学计算方法的运用能力，使得学生在反复的数学应用训练中领悟数学和高新技术的完美契合，积累现代科学所必需的数学知识和数学素养。高职教师可以充分利用现代教育技术在计算机或其他多媒体教具上生动演示抽象的数学计算和几何图形的解析，通过数学计算、符号处理的数学实验，把数学应用切入理论教学中，促进对数学规律的理解、认识，使讲授——记忆——作业的传统学习过程变为学生自主探索——思考——解决问题——应用的过程，其意义在于既让学生掌握必要的数学知识和逻辑思维能力，更重要的是能够让学生真正参与到数学解析与运算中，提升学生对数学的兴趣，便于他们能将学到的数学知识融入实际应用中来。引进现代教学手段, 积极探索信息技术与高等数学课程的有机结合, 利用多媒体组织开放式教学, 充分利用网络资源,促进教学手段的不断改革和创新, 加强学生自主学习能力的培养, 激发学习兴趣,提高教学效率, 把学生从抽象的概念和繁杂的计算技巧中解放出来。要注重实践性教学,可以举办数学讲座、开设数学实验课和建模选修课, 注重课堂外教学的监督和跟踪,这个思路符合学生和实际情况,对于调动学生的学习主动性和积极性都能起到很好的作用。深入研究如何逐步实现把数学建模的思想和方法融入高职数学的主干课程。

6．打造高等数学教学数字化网络平台

信息化时代的到来正在影响和改变着人类社会的各个方面，也改变着知识的内涵和人们获取知识的方法和手段。因此，建设优质教学资源共享体系，研制《高等数学》数字化课程是一项具有前瞻性的重要工作。建设精品视频公开课、微课、慕课、精品资源共享课（包括精品课程的转型升级）工作，我们应当组织一支高水平的开发和研制队伍，在不太长的时间内，将它建成具有世界先进水平的大学数学数字化资源共享课程，以更有利于学生的自组织学习。深入探讨如何将教学方法的改革与按层次分流培养结合起来，推行多元化和分层次的教学模式，建立适合不同专业大类的教学组织和管理形式。

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