智能自适应学习在高等数学教学中的应用策略研究

杨月梅，石 琦

(哈尔滨金融学院 基础部，哈尔滨 150030)

在“互联网+教育”背景下，智能自适应学习是教师通过智能网络教学平台利用数字化教育教学资源等对学生的学习情况进行检测评估，为教师提供个性化的教学方案，为学生量身定制自适应学习计划的一种新型教学方式[1]。

当前国内各高校在传统的课堂教学中逐渐引入了 “翻转课堂”“慕课”“微课”等互联网教学方式,同时也引入了“雨课堂”等较为先进的教育教学管理平台，为高等院校的教育教学改革提供教学网络平台及数字化资源的支撑[2]。利用清华大学在线教育办公室与学堂在线合作研发的“雨课堂”智慧化网络教学工具，教师可以将多媒体数字化课前预习资料推送给学生终端，为自适应学习提供智能化的学习环境与课程资源。“雨课堂”智慧平台全面完整地覆盖了“课前—课中—课后”的每一个教学环节，提供了智慧高效的教师评价、学生自我评价及下一步学习计划，为学生的个性化培养、创新性学习提供了一个高效的智慧化网络自适应学习环境。

一、智慧化自适应学习应用的必要性

通过高等数学的学习，培养学生数学思维，提高学生分析问题、解决问题的能力。高等数学课程既晦涩难懂，又纷繁复杂，在有限的课堂时间里,教师面对层次、水平不同的几十名学生，往往没有足够的时间、精力来满足学生个性化学习，激发不了学生主观能动性，学生的自主学习能力与创新学习能力得不到提高。传统的教学模式不能满足当前高等数学教学的需要，对传统高等数学的教学模式进行改革势在必行[3]。利用现代信息技术支持下的智慧自适应学习这种教学方式恰好满足了对学生进行个性化教学的需求，通过教师自适应的“教”，学生自适应的“学”，满足了不同层次学生对不同层次知识的需求。

二、智慧化自适应学习的实施策略

1. 网络学习与课堂教学高效融合，实现智慧化自适应学习

自适应的“教”与自适应的“学”是通过智慧化教学平台实现个性化学习的一种新型泛在学习方式。智能互联网学习平台会为学生提供适合自己的课程资源，通过网络学习、智能评价，为学生提供最合适的学习进度、最佳的学习难度、最适应自己的学习方案。教师使用智能互联网教学平台评价学生的学习效果，与学生互动答疑，个性化辅导。当前国内智能自适应教学平台的建设科目门类不全，不够完善，但“慕课”“微课”等互联网教学资源已经非常丰富，将这些网络教学资源、智慧化教学平台与传统的课堂教学创新高效融合，建构当前的智慧化自适应学习方式。

2. 常规教育教学与翻转课堂创新融合，实现智慧化自适应学习

传统的教学方式以教师为主导，学生被动地接受。“翻转课堂”则是按照教学的流程顺序进行有序的翻转(详见表1)。学生在网络平台上通过“微课”“慕课”等网络自学形式进行自主学习后在课堂上进行分组讲解、讨论，老师只作为组织者对学生的讲解进行总结并解决学生存在的问题[4]。让学生参与到课堂教学中，既提高了学生学习的积极性，也提高了学生的学习效果。对不同层次学生讲解不同难度、不同类别的问题实现学生的自适应学习，实现由原来的被动听课变为主动学习。“翻转课堂”与传统课堂相比，要求教师具有更高的指导能力，要求学生具有更强的解决问题及分析问题的能力。

表1 传统课堂与翻转课堂比较

3. 课堂教学中引入“雨课堂”等线上教学管理方式，实现智慧化自适应教学

随着信息技术的发展和智能化网络教学平台的开发应用，大量的现代教学方式应运而生。“雨课堂”就是一种基于互联网的智慧化教育教学平台。教师可以通过“雨课堂”教学平台进行课堂提问，学生通过平板电脑、手机等终端提交答案，教师通过智慧化“雨课堂”教学平台实现汇总、评价、适时调整教学进度。通过自适应的智能“教”与“学”引导学生积极思考主动参与到教学过程中，实现智慧化自适应学习[5]。

三、智慧化自适应学习的实施过程

按照智慧化自适应学习设计的教学理念(详见图1)，在试点学校选择有高等数学授课任务的班级进行试点教学,完成智慧化自适应学习项目的研究。

1. 实施教学改革的前期准备

项目组选择五个高等数学授课教师作为研究人员成立研究小组。根据当前高等院校教学改革的指导思想，对本项目的研究方向进行研讨。设计发放问卷调查，根据调查的结果确立教学研究方案、选择合适的教材、选择合适的网络教学资源与智能化教学平台等。

2. 实施教学改革，拟定教学方案

为了对比项目小组，分为传统教学和智慧化自适应教学两个部分，讨论整体思路、拟定教学改革方案、分配布置任务、制订研究计划。课前学习部分：(1) 观看“雨课堂”自适应教学平台上的视频课程，回答视频中自带的嵌入式问题；(2) 阅读“雨课堂”自适应教学平台上的电子资料；(3)回答“雨课堂”自适应教学平台上自动评分课程练习题；(4)完成“雨课堂”自适应教学平台上每周线上虚拟实验室的自动评分实验项目；(5)观看“雨课堂”自适应教学课程和主讲教师针对问题解法的讨论视频；(6) 鼓励学生在网络平台进行互动讨论；(7)填写评估问卷，考察学生在智慧化网络自适应学习过程中的自主学习能力、创新学习能力、学习兴趣以及学习效率情况。

3. 实施教学改革

选择参加自适应学习实践教学的学生，按照不同层次、不同专业分成不同的班级，将教学过程分成线上学习与线下学习两个部分。课堂面授(详见图2)：(1) 预热和导入——教师问一些与课前学习相关的问题以起到检验学习、激活知识的作用；(2)重、难点知识讲解——教师对课前调查中学生反馈的难点进行讲解,并对网络学习部分进行总结；(3) 小组测验及讲解——学生以三人小组为单位，在教师的引导下探索解决不同类型问题的方法和策略；(4) 个人测验及讲解——学生以个人为单位进行测验；(5) 下节课内容安排——教师介绍下节课的主要内容,包括在课前学生要学习的MOOC、微课课程资料。其余时间采用翻转课堂的教学方式，对学生反馈的重点、难点、疑点问题进行讨论答疑，教师利用“雨课堂”自适应题库对所学的知识进行强化训练。课后活动：教师邮件告知缺席学生本周的课程内容,并鼓励这部分学生在接下来积极参与课堂活动。每周有两小时的答疑时间，学生将在学习中遇到的疑问、难点在交流平台上和同学、老师进行积极的探讨、分享课程资源、交流经验。教师通过智慧化自适应教学平台自动推送的问题进行汇总，对集中的问题进行重点讲析，调整自己的教学进度，制定自适应学习的下一阶段教学方案。

4. 教学实践总结

在第一轮实践教学结束后，对智慧化自适应实践教学进行经验总结，找出优势和不足，对不足的地方进行改进，为下一轮实验教学提供有效方案。

传统高等数学课堂教学主要以教师讲解为主,延续了高中阶段学习方式，学生创新性学习、自主学习能力得不到提高。对比智慧化自适应教学方式的班级和传统教学的班级发现，自适应学习的班级中，各个层次学生的学习兴趣显著改善，主观能动性有较大的提高，自主学习能力普遍得到加强，教学效率有很大的提升。

四、智慧化自适应学习教学改革的意义

当前，有些高等院校利用在线方式对高等数学进行了分级教学的尝试，但还没有触及高等数学教学的实质性变革。本文的研究则是在运用现代信息技术和智慧化网络教学平台改善“教”与“学”环境和方式基础上实现网络教学与课堂教学的创新融合[6]。

在高等数学的课堂教育教学过程中，智慧化自适应学习方式的成功使用，以及衍生的智慧化自适应网络学习平台和互联网信息技术，全面提高了高等数学课堂教学效率以及学生自主学习的能力和学习的兴趣，使传统的规制性教育向个性化、分众化教育积极转变。

在智慧化自适应学习方式运用于高等数学课堂教学过程中，通过互联网信息技术、智慧化网络教学平台、数字化课程资源与传统课堂的创新融合[7]，有利于弥补学生在学习时间及空间上的限制，实现处处可学、时时可学；有利于学生根据自身基础和学习能力定制学习难度、进度，实现分层教学、个性化自适应学习；有利于提高教学效率，提高学生的主观能动性；有利于提高学生自主学习与创新学习能力。虽然，智慧化自适应教学方式不会完全取代当前传统的教育模式，但可以将智慧化自适应的教学方式深度融入传统的高等教育教学中，将二者进行有效融合，使传统的高等教育模式焕发出新的活力。