专业认证视角下高等数学课程信息化教学模式研究

杨 弘，李凯旭，李玉红

（佳木斯大学，黑龙江 佳木斯154007）

一、引言

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，有利于我国提升工科教育质量，优化工科人才培养，加快接轨国际工程教育，实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认。我国从2016 年正式成为《华盛顿协议》的第十八位成员开始，一直贯彻“以学生为中心，以产出为导向，质量持续改进”的三大基本理念，积极探索高校工科各专业的改革建设与发展，更是将工程教育专业认证的相关要求与高等教育内涵式发展相结合，积极促进相关课程的教学质量提升与教学模式改革。

高等数学是高校理、工、经济、管理类专业必修的公共基础课，更是工科专业的核心课程，但是该课程学习难度较大，在教学过程中存在着理论抽象、课时较少，学生学习兴趣不高等问题，使教学效果深受影响，教学改革势在必行。根据工程教育专业认证所要求的培养目标、教学内容设计、教学考核标准等，高等数学课程需要对其教学模式、教学内容、教学手段、教学评价等进行更新与改革，以适应工程教育国际化的质量要求，培养出对接产业需求的应用型人才。

与此同时，在“互联网+”环境下，高校教育教学与现代信息技术深度融合，衍生出了众多的信息化智慧教学平台，积累了丰富的网络教学资源，为高校课程教学模式改革提供了有力的支撑。特别是在疫情期间，各高校综合运用各种信息化手段，灵活多样地开展“停课不停学”的线上教学模式，也在一定程度上推动了课程教学与现代信息技术的结合。因此，在工程教育专业认证视角下，依托优质网络教育平台与资源，积极探索高等数学课程与现代信息技术的有效结合，变革传统的教学模式与教学方法，提升高等数学的教学质量，已成为工科基础课程教学亟需解决的问题。

二、高等数学课程的教学现状分析

高等数学作为工科专业的一门基础核心课程，不仅能够为学生后续课程的学习提供必要的数学知识与方法，还能够提升学生的逻辑推理能力、应变能力、创新能力等，根据工程教育专业认证所遵循的“以学生为中心，以产出为导向，质量持续改进”三大基本理念，现从学生学习兴趣、教师教学设计和课堂教学效果三个方面分析高等数学课程的教学现状。

（一）学生对高等数学课程的兴趣现状

对于学生而言，高等数学课程的学习难度不可置否，而且学生在学习数学知识的能力、天赋、兴趣等方面也存在明显的个体差异，日常教学中发现对于大多数学生来说，在高等数学课程的学习过程中时常会感到理论知识抽象深奥，与生活实际联系不紧密，无法做到学以致用，而且数学课程的学习对逻辑思维的要求较高，相关练习题目又较多、解题方法难以掌握，这些问题最终导致学生普遍缺乏对高等数学课程的学习兴趣。而学生是整个教学过程的主体与中心，如果学生对高等数学课程缺乏兴趣，那么很难保证能够取得预期的教学效果。为了提高学生对高等数学课程的兴趣，在教学过程中也在不断尝试对高等数学课程教学体系进行改革，如增加实践教学环节，引导学生认识到数学知识在生活实际中的具体应用；又如开展数学竞赛，通过激发学生的竞争意识带动对数学知识的学习热情。这些改革实践虽然取得一定成效，但总体上学生对高等数学课程缺乏兴趣的现状仍没有明显改善。

（二）教师对高等数学课程的教学设计现状

无论是高等数学课程还是其他课程，教师在教学过程中对教学的整体设计都离不开教学模式的选用、教学内容的安排与考核方式的选择。现阶段，高等数学课程的教学模式大多数仍然以讲授式为主，教师积极主动向学生灌输数学知识，而学生多是被动接受，虽然信息化教学手段已普遍采用，如多媒体课件、智慧学习平台、实训模拟软件等，但是课堂教学依然是教师的“一言堂”，无法体现出“以学生为中心”，由此产生的问题是学生的学习兴趣激发不出来、课堂的参与热情释放不出来、深入钻研的探索精神挖掘不出来，禁锢了学生对高等数学课程学习的积极性与主动性，有悖于高等数学课程的教学目标。同时，高等数学课程是高等院校各专业的基础必修课，其基本教学内容一般包括函数、极限与连续；导数与微分；中值定理与导数的应用；不定积分与定积分；空间解析几何与向量代数；多元函数微积分及应用；无穷级数；微分方程等，对于这些教学内容主要安排讲授的是其基本概念、特征、性质、公式、计算方法等，使学生学会变量关系，建立函数，计算微积分。这样的教学内容安排虽然有助于学生学会基础理论知识，但是不利于培养学生对数学知识的抽象概况能力、空间想象能力、逻辑推理能力，特别是综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，不利于为其他学科的学习奠定良好的数学基础。此外，高等数学课程的考核现状是以期末试卷考试考核为主，最终成绩认定是卷面成绩+平时成绩的组合，但实际考核中试卷的难度、题型的选定、考试的时间、平时成绩的组成与比例等都明显存在问题，这既关系着最终考核的全面完整性，又关系考核的科学公平性，所以，高等数学课程的考核须构建一种能同时评价学生数学能力和数学学习潜力的综合考核系统。

（三）高等数学课程的课堂教学效果现状

在日常教学中，高等数学课程的课堂教学都能够按照教学大纲和教学计划顺利展开，基础理论知识和练习题目有序讲授，学生最终的试卷考核成绩和实践考核成绩能够达到合格标准，预期的基本教学效果普遍能够实现。但是，教学效果不只局限于教学计划的实施与考核成绩的达标，还包含着学生的课堂参与、课堂表现以及其他方面综合能力的收获。从此方面考虑，高等数学课程的课堂教学效果现状是处于不理想状态的，特别是多数学生对高等数学课程缺乏学习兴趣，使得上课变成了是为考勤、为考试、为及格，高等数学课程真实的课堂教学现状是学生课堂参与不积极、师生互动较少、学生主动学习热情不高、知识创新能力薄弱，理论联系实际能力不强，这样的课堂教学效果既不利于为培养新时代工科专业人才奠定数学基础，也不利于高等数学课程的长远发展。

综上，高等数学课程的教学现状并不乐观，在工程教育专业认证的推动下以及“互联网+教育”的普及带动下，高等数学课程的教学改革势在必行，特别是与信息化教学工具与教学模式的结合更是时代发展的必然要求。

三、高等数学课程实施信息化教学的必要性

伴随着“互联网+”的持续发展，信息技术在教育教学中的作用越来越重要，针对高等数学课程并不理想的教学现状，采用信息化教学模式是顺势而为，能够有效改善高等数学课程教学中存在的各种不足。文中所提的信息化教学模式主要是指在“互联网+”教学环境下，将课前准备、课中讲授到课后复习、考核、答疑等各个环节都与网络教学平台有效融合，使线上教学与线下教学产生1+1＞2 的教学效果，活跃课堂气氛，提高学生学习兴趣。

高等数学课程实施信息化教学有利于准确定位教师与学生的角色。信息技术为教师与学生之间搭建了便利有效的互动平台，有利于增进师生之间的深入了解，也有利于学生提前预习所学知识，为课堂学习做好铺垫，真正实现课堂教学中以学生为中心，以教师为主导，准确定位师生间的角色，更符合工程教育专业认知所推行的“以学生为中心，以产出为导向，质量持续改进”三大基本理念。

高等数学课程实施信息化教学有利于激发学生学习的主动性与积极性。信息技术除了方便师生之间的互动交流，增进师生之间的感情，还能够使教师更好的了解学生的学习动态，适时调整教学内容与安排，更能够丰富数学知识的传播形式，将晦涩难懂的数学概念与公式转化为生动形象的图片与动画，带动学生积极主动的学习，真正实现由被动学习到主动学习，乐于学习。

高等数学课程实施信息化教学有利于培养学生的探索精神与创新思维。信息技术为学生延展了对高等数学课程理论知识学习的广度与深入，无论是课前的预习，还是课后的复习，无论是理论的讲解，还是实践的应用，只要是学生有需要随时随地都有优质的网络教学平台为其提供海量的学习资源，辅助学生更为深入的发现问题、探究问题、解决问题，推动学生形成自己的探索精神与创新思维。

四、信息化教学模式在高等数学课程改革中的应用

（一）高等数学课前的信息化教学

信息化教学在高等数学课程的课前环节主要起到的是辅助与启发作用，授课教师在课前通过网络平台（如雨课堂、智慧树、钉钉、腾讯课堂）向学生推送相关的学习资源，这些资源既可以是重难点突出、设计精巧的PPT 课件，也可以是形象生动的微视频或动画短片，还可以是知识点生产生活应用的实例或经典案例，以吸引学生有效预习相关知识点，同时布置与此相关但较为简答的思考问题，再借助网络教学平台与学生展开互动，收集学生由此发现、归纳、总结的疑难问题，更需要引导学生之间展开互动讨论，保证在课程内容正式讲授之前，学生对理论知识有所了解与认知，做好课前的铺垫工作。

（二）高等数学课中的信息化教学

信息化教学在高等数学课程的课堂讲授中主要运用的是具体的信息技术，通过课前充分的预习和准备，课堂讲授的关键是重点难点知识的精讲，是对学生发现问题的答疑解惑，同时引导学生增加对数学知识的学习深度，整个过程都需要信息技术的有效支撑，才能更好的活跃课堂氛围，带动学生主动参与课堂，强化师生之间的互动交流。以智慧树（知到）在高等数学课堂教学中的应用为例，先利用随机点名与签到功能，通过位置或手势统计学生的出勤情况，在课程讲授过程中利用抢答和投票功能掌握学生对讲授知识点的学习程度，还可以利用头脑风暴功能组织学生讨论课程主题，通过在线下课堂中合理运用线上功能，不仅简化了教师的繁琐统计任务，还能够丰富课堂讲授形式，吸引学生主动参与教学，加深对理论知识的理解。

（三）高等数学课后的信息化教学

信息化教学在高等数学课程的课后环节主要是对高等数学课程教学的进一步拓展，如知识点的梳理与复习、相关练习题目的布置及作业收发与批改、课后兴趣小组的组建与讨论互动等。而最为关键的是利用信息化教学手段改进教学评价，着重考核学生的学习过程，降低期末试卷成绩的占比，增加对学生使用网络教学平台进行学习活动中表现情况的考核比重，形成线上线下多维度的教学评价模式，保证既关注学生学习的最终理论成绩，又注重学生学习过程中的参与和互动的表现，过程评价与结果评价合理整合。

此外，信息化教学模式在高等数学课程中的应用对授课教师提出了更高更多的要求，不仅是科学合理的设计教学内容，而且需要熟悉各种网络教学平台的功能并能够灵活运用，学会各类信息技术手段以制作精美课件与视频，有效整合高等数学教学资源，结合学生特点布置学习任务，了解学生学习与情感需求达到更好的互动效果，只有这样才能保证信息化教学模式在专业认证理念下在高等数学课程改革中的应用成效。