基于信息技术的高等数学实验教学改革研究

蔡敏

摘要：信息技术的不断发展与进步，使目前我国乃至世界的经济发展都趋向于全面的信息化，在此背景下，本文针对基于信息技术的高等数学实验教学改革进行研究。本文首先研究了基于信息技术的高数实验教学改革的相关概念，基于对高数实验教学概念，信息技术与高数实验教学相结合的理论研究，探索基于信息技术的高等数学实验教学改革的意义，然后分别阐述信息技术从教学理念与教学目标、教学内容与教学方法、教学方式与考试方法等方面对高数实验教学的改革进行研究。

关键词：信息技术；高等数学；实验教学；教学改革

中圖分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673-7164（2020）48-0114-03

基金项目院江苏省教育科学研究院现代教育技术研究所资助项目（项目编号：2018-R-64241）。

信息化时代多媒体和网络技术的大力发展，使当代人类的思考方式和学习方式随之发生了显著改变。在这样的大背景下，学校的教育教学也逐渐朝着网络化和个性化等多方面改革发展，面临着极大的挑战。高等数学课程，一直是大学时期的公共基础课程，它给予学生的不光是理论知识、思维方法，更是对学生的逻辑能力、创新能力、动手实操能力的培养[1]。高等数学实验教学研究的提出和实践应用探讨的情形，是随着信息化时代的到来而兴起的，通过“高等数学+信息技术+实验教学”的融合发展，可以改善现今教育界对于高等数学实验教学过于偏理论教学，忽略培养大学生独立思考，提高自主创新技能的问题，使高等数学的“教”与“学”发生冲突。如何有效地利用信息技术，对高等数学实验教学进行改革，以适应时代发展和学生需求，成为教学改革的难点。

一、基于信息技术高数实验教学改革的相关概念研究

（一）高数实验教学概念分析

高等数学实验教学是近年来在原有高数教学基础上推出的一种新型教学模式，在高等数学教学环节中嵌入实验教学方式，它的概念界定的核心在于实验教学[2]。高等数学实验教学是指高数教师引导学生利用数学知识基础理论与计算机技术，与现实中存在的问题相结合，运用高等数学建造模型，分析和解决现实中存在的问题，是一种学生参与度极高的教学形式。相比于从前的教学模式，高等数学实验教学更易让学生生动认识和理解高数这一复杂学科。

（二）信息技术与高数实验教学相结合的理论研究

将信息技术的发展优势与高等数学实验教学相融合，是指在当代信息技术环境的加持下，使学生和教师角色定位发生变换。当然，在将信息技术与高数实验教学相融合时，应坚定合理分摊，科学配置的原则，不应该只把信息技术看作是单纯的教学辅具，应更加注重信息技术的科学有效应用，应以提高与课学生的科学素质为重心，营造一种新型的教学环境，综合考虑学生的知识储备和已有的知识架构和综合能力根基，创设多元化、包容性广的教学环境。这一环境可以包含资源共享、情境创设、自主探索、头脑风暴、信息采集等多方面元素，满足高数实验教学需求和学生学习要求[3]。然后制定高等数学实验教学目标，以科学的态度和方法，借助信息技术的先进性确立高数实验教学目标。最后通过数学实验，提升学生进行科学研究的素养，提升高数教师教学的效率。因此信息化技术与高数实验教学融合，是高数教师主导作用的具体实现，亦是学生作为学习主体自主探索知识的过程，激发教师统筹管理能力和学生主观学习热情和创造能力。

二、基于信息技术的高等数学实验教学改革的意义探索

基于信息技术的高等数学实验教学改革是非常重要且有必要的。利用信息技术对高等数学实验教学进行改革，有利于提高高等数学实验教学质量。信息技术发展与新型课程改革工作的开展，改变了现代人们原有的教学观念与教学方法，通过有效使用信息技术，建立综合适配型高等数学实验教学下全新的课程体系。这种层面的改革升级了原有高数教学方式与教学手段，在实践意义上帮助学生全面认知高等数学知识，提升其在学生心目中的价值，而不是单一地把它作为学习任务。此外，它能帮助学生树立科学正确的高等数学观念，提高学生对于高等数学的学习能力、理解能力、吸收能力、创造能力，促进学生提高数学素养，逐步形成科学的世界观和方法论，把学生的创新精神和实践能力的培养真正落到实处。从宏观角度来看，基于信息技术对高等数学实验教学进行改革，是时代和社会共同进步发展的需要，是先进技术与高级理论相结合的必然结果，有利于促进整个社会的进步成长[4]。基于信息技术的高数实验教学改革，促进学生高数应用能力与综合素养的培养，激发人才创新意识和思维逻辑，故其在对专业高等数学人才的培养和输送上，将会贡献很大一部分力量。

三、信息技术应用于高等数学实验教学改革的途径

（一）教学理念与教学目标的改革

信息技术应用于高数实验教学改革，首先要对于高数实验课程的教师，在教学理念和教学目标上进行改革研究。第一，在教学理念上，高等数学教师应注重遵循新型教育理念，重视高等数学实验教学的改革工作。信息化时代背景下，要求教师对待高等数学实验教学活动的态度和观念进行改变，与时俱进地调整教学理念，以此适应社会和教育事业发展的新要求[5]。第二，从教学目标上，运用信息技术的思维方式，对现实情况的大数据统计分析，比如学生日常学习情况，学校教学特点等方面进行科学研究，依据数据和具体情况进行探讨，改革高等数学实验教学的目标，从培养学生创新思维，动手实践能力与高数实验应用能力等方面着手，寻找合理的教师自我定位，制定新的教学目标，指明日后工作重点和方向。

（二）教学内容与教学方法的改革

成熟的信息技术的存在，成为高数实验教学中，教学内容和教学方法改革的“主力推手”。高等数学实验教学课程的内容，取决于教学受众学生们的数学基础以及专业应用方向。学生们数学基础的差异化以及专业的差异化，决定了教师教学内容的多样化，因此授课教师须使用信息技术细分学习需求，丰富高数实验教学内容，并利用信息技术对教学内容的难易程度，学生参与程度等做出统筹规划，做好引导和鼓励工作。在教学方法上，充分使用网络平台和多媒体技术，除了用语言输出讲解，借助多媒体课件等辅助教学工具，还要启发并鼓励学生自主动脑思考、动手搭建高数模型，通过小组讨论和任务分配等方法，提高课程参与度，提升高等数学实验课程教学效果，实现教学目的[6]。需要注意的是，高数实验教学的教师在教学内容和教学方法上都要考虑到加强数学理论知识与实际生活之间的联系，从学生已有的数学知识出发，为学生创设一定的问题情境，让学生在实际生活中体验数学教学，使高等数学教学真正服务于社会实践活动。

（三）教学方式与考试方法的改革

从教学方式和考试方法来看，信息技术为高数教师从多方面客观了解学生综合水平和能力提供了科学数据，使教师针对不同水平同学的分层教学更准确有效。信息技术的应用可以完善高等数学实验教学的方式，从实验工具和实验手段上，由于信息技术的高速发展和普及，各种数学软件包的推广，为数学实验课的开设改革提供了强有力的软件及硬件基础。从教学素材上，现在的教材基本延续了过去的内容，现在实验教学更强调的是对于书中的逻辑推理和技巧性训练，重视的是高数完整的基础理论体系。因此，在教学方式上的改革一方面，信息化的时代让学生有独立操作计算机及相关软件，并能充分利用高数相关教学软件，另一方面，适度减少过于烦琐或实用性弱而技巧性強的实验环节，节省时间让学生多次实操熟练高数实验建模，引导并告知学生高数如何应用于实践的联系，让学生意识到高数实验是一个怎样的过程。对于考试方法的改革研究，本文主张在考试题目构建上，无论是理论还是实验都应适当降低难度，偏向于应用实践为主，考试分理论和实验，实验部分需要学生独立思考搭建模型，以其流程完整度，逻辑清晰度，应用实践效能等方面作为评判标准，通过信息化系统设计评分程序，实现考试方法的改革，从而有效提高学生的自信心和创造性，培养创新思维，促进学生对高数实验教学课程的积极性。

四、结语

自2020年疫情暴发以来，通过在多方面运用信息技术进行与新冠肺炎疫情的抗争工作，比如受疫情影响，学生无法去学校进行课堂学习，但有了信息化技术，学生可以在家上网课。很多现象都反映了现代信息技术的重要性，人们在生活教学方面已经形成了对其的依赖性。高数实验教学基于信息技术背景的研究在近几年逐渐出现，如何降低高等数学教学的难度，寻找打破传统教学方式方法，尽量使抽象难懂的高等数学实验教学课程概念通过直观易懂的形式展现出来，是教师仍需努力的目标。

参考文献：

[1]陈小平，史雪莹.应用型本科院校数学实验教学实践与改革———以泰州学院“高等数学”课程为例[J].教育教学论坛，2020（40）：232-233.

[2]刘明芳.基于信息技术的高等数学实验教学模式研究[J].当代教育实践与教学研究，2020（14）：24-25.

[3]张卓.现代信息技术背景下高职院校高等数学实验教学模式探讨[J].数字通信世界，2019（08）：284.

[4]巫小勇，邱建霞，袁欣欣.现代信息技术背景下高职院校高等数学实验教学模式浅探[J].教育现代化，2019，6（17）：98-101.

[5]吴长虎.应用本科高等数学实验教学模式的构建思考[J].才智，2018（26）：176+178.

[6]张会娜，孙新国，许晓婕，孙建国.高等数学数字化教学与实验教学的有效性研究[J].高师理科学刊，2018，38（03）：71-75.

（责任编辑：莫唯然）