“新农科”背景下的高等数学课程教学改革探索与实践

夏云青 屠克

摘要：结合新发展格局下“三农”工作面临的新形势、新任务、“四新”教育理念以及新冠疫情冲击下“互联网+教育”的教学需求，以高等农业院校“新农科”数学教育教学改革为切入，借助MOOC、雨课堂与实体课堂，探索和实践了线上线下相结合的混合式教学模式，线上提前学习、线下重点解决和辅助的精准施教，使得线上线下教育深度融合，学习过程清晰可见，教学效果显著提升，为培育新时代农业专业化技术人才提供了有效借鉴。

关键词：“三农”工作;农业高等院校;新农科;混合式教学

数学作为农业高等院校“新农科”的基础性、支撑性学科，在新的历史条件下，特别是受新冠疫情持续反复冲击影响，教育教学也呈现出网络化、混合式等新的特点趋势，要求广大教育工作者必须以“四新”建设教育理念为引领，在教育模式改革上做出相应的改革探索。

混合式教学作为“互联网十教育”的一个新兴产物，对传统意义上的高等院校数学教育带来了以下四方面的显著影响。一是学习环境的变化。传统的高等院校数学课堂教育，学生获得知识的主要渠道是教师十书本，场所是教室。伴随着互联网的快速发展，再加上疫情的冲击，学习环境由传统的教师+课堂转移到了互联网。互联网打破了传统学习方式对时间和空间上的限制。二是学习行为的变化。学生从传统模式的你讲我听、你说我记，变成提前接触海量信息，预先甄别消化，然后在课堂上学习交流和转化吸收。三是教学模式的变化。教师从面对面授课方式，变为更多地运用新模式、新载体，比如MOOC、翻转课堂等。四是教学理念的变化。这也是一个根本性的变化。以落实教育部明确提出的新时期“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的育人理念为导向，准确把握“四新”建设要点，即新专业、专业新要求、交叉融合再出新[1]。

一、当前数学教学存在的主要问题

首先，学生对数学学习态度不够端正。学生对数学学习不够重视，放松自我或者躺平，没有从根本上认识到“新农科”与“新工科”有着异曲同工之处。其次，教师对数学学习方法没有正确的教育引导。教师没有科学设计课堂内容和教学进程，不能有效激发学生兴趣，没有实施过程监督评价。最后，教师没有及时转变教学理念。部分农业高等院校数学教师继续秉持传统的“我讲你听”自嗨式讲授，没有扎实落实教学改革要求，没有关注学生现状和心理诉求，没有通过协同互动提升教学质量[2]。

二、提升数学教学质量的实践方法

（一）采用混合式教学这种新的教学模式，搭好学习的梯子，实现不同起点同步到达

1、课前：以PPT的形式在班级微信群中发布学习指南，做好目标引导，让学生各取所需，把差异化补齐，做到有备而来。内容包括：（1）本节知识点及教学目标要求。（2）设计雨课堂一键可达链接，学生点击链接完成教师布置的以下问题：根据本节基础知识，設计若干客观题;根据本节要点，设计1-2道主观题;学生疑问反馈表。（3）明确完成课前预习所需时间。如有问题，参考MOOC视频。

老师在上课前通过雨课堂查看预习数据，掌握学习情况。以此为基础，做好课堂教学组织。对学生反馈的问题细致分析，进而完成教学的精准设计。

2、课堂：课堂与课前呼应，给出课前思考问题的答案。（1）重点知识强化。将学生在雨课堂提交的主客观作业题出现的错误汇总整理，设置成错题，以共同改错形式重点强化，达到线上线下有机融合。（2）教师讲授。对学生提出的难点共性问题，课堂重点讲解答疑。（3）分组完成任务，点评督促。教师课堂讲授中，进一步提出深化问题，引导学生思考，分组讨论完成，现场点评。（4）高光时刻。展示优秀同学作业，让学生产生自豪感，激发其他学生的进取热情。（5）课堂检测。适时通过雨课堂发布1-2道题，检查教学效果。

3、课后：利用雨课堂发布作业，拓展学习广度，帮助学生完成思维拓展提升[3]。

（二）塑造“个性化、全过程可评估测量”的混合式教学模式

引入动态数据分析，通过掌握学生课前预习情况、课堂表现情况、课后作业完成情况以及期末考试情况，及时修正教学方向，完善教学管理模式。同时，借助雨课堂，形成完整准确的教学数据，体现学数学用数学的思想，增强高阶性，做好价值塑造。采用“个人十团队、线上十线下、课外+课内”的评价模式，实现过程性、全方位客观评价。

（三）采用教学管理新模式

采用“教师+助教十组长”三级管理模式，增强师生、生生互动。特别指出的是，由于师资所限，普遍采用大班授课，一般需要为每个班级配备助教以协助任课教师完成过程性考核工作。助教可以从本班优秀学生中遴选，也可以由本院高年级学长担任，旨在凝聚学习动力，做好协助引导工作。

（四）推行分组协作竞争机制

优化分组模式：针对学生学习基础参差不齐、知识掌握各有千秋的现实差别，合理分配“学霸”组别，充分发挥这部分学生的引领作用，运用适当方式帮助、鼓励、带动组内程度相对较差的同学一起积极学习，分担任务，共同为小组做贡献。引入竞争协作：以培养学生的集体荣誉感和自尊心为切入，通过课堂表现、分组发言和教师评讲，让学生乐于参与分组竞争和团体协作学习模式。活用教学管理：把学生分组发言情况计人平时成绩，增加学生的参与积极性和创造力。

（五）灵活引入课程思政

发挥数学史的育人功能，注重“数学美”的教育价值，将科学思维融人数学教学，体现数学的辩证唯物思想，彰显数学的文化教育功能[4]。老师要站在学术前沿，抓住时势热点焦点，挖掘数学知识点与农业科技创新发展前沿成果的结合点，应用问题来激发学生的求知欲望，比如我国袁隆平院士的科研攻关事迹和工匠精神等，通过有机融人农业科学家的爱国感人事迹进行价值观塑造，让学生知悉苦难的探索发展历程，感受肩负的中华民族伟大复兴重任。

三、混合式数学教学实践案例——以微积分“导数的概念”为例

（一）课前学习

1、在班级微信群发布课前学习任务。（1）发布微积分发展史小视频，让学生了解导数概念产生的背景。（2）利用时事热点，发布与导数关联的短视频，激发学生探索的兴趣，并提出关联问题。例如，复兴号高速列车是我国自主创新的标志性产品，也是展示我国高科技成就的重要名片。高铁沿着平直或者弯曲的轨道，时而高速疾驰，时而蜿蜒前行，既蕴含着无比强大的科技力量，也象征着中华民族实现伟大复兴的坚定意志。看完短视频后，提出两个问题供大家思考：车箱内的电子屏清晰地显示出列车在行驶过程中每个时刻的速度，这个瞬时速度是如何计算的？铁轨弯道弯曲程度的设计对于列车的平稳运行至关重要，这个弯曲程度涉及到求弯道曲线上点的切线斜率问题，这个切线斜率怎样计算？（3）围绕解决上述问题，引导学生收看指定的导数概念引例MOOC视频（在微信群发布链接，让学生可以轻松一键到达），体会前辈数学家解决问题的思路方法（体现在局部的“以直代曲”的微分思想、极限思想）。

2、在雨课堂发布预习课件，提出问题，检测预习效果。第一个问题：MOOC视频告诉你，已知曲线的方程y=，（x）及曲线上一点的坐标P（x0，yo），问曲线在该点处的切线斜率等于什么？第二个问题：MOOC视频告诉你，已知物体做变速直线运動，它的运动方程s=s（f），则物体在某一时刻t。的速度等于什么？第三个问题：从切线的斜率和瞬时速度的计算结果的表达式中，看到两者表达式的共同点是什么？

3、课前学情分析及教学组织设计。根据学生完成任务情况，动态调整授课知识;对学生反馈的问题进行梳理分析，精准设计教学内容。

（二）课堂学习

1、扫码签到。

2、课前课上强呼应。（1）汇总整理学生在雨课堂提交的自学作业出现的问题，设置成错题。落实“以学生为中心的教学理念”，从学生中来到学生中去，在课堂上以共同改错的形式对错题现场纠错，达到线上线下有机融合的效果。（2）把优秀学生的答案作为案例剪贴下来贴在课件上，现场展示给全班同学，以鼓励先进，让这些学生获得自豪感、成就感，上课更加积极;同时也给其他同学指明学习方向，激发学习热情，争取下次表扬。（3）如果时间不允许或者其他原因，可以直接公布答案。

3、讲授导数的概念。（1）探索两个问题的共性，引出导数概念，进而引入微分思想。函数增量与自变量增量之比，当自变量改变量趋于0时的极限。（2）讲解导数的本质。即撇开自变量和因变量所代表的特殊意义，纯粹从数量方面刻画变化率，它反映函数相对于自变量的瞬时变化率。（3）会学活用，提出问题。怎么用导数表示瞬时速度和切线的斜率？（4）通过导数的学习和高铁相关问题的解决，归纳总结并让学生了解导数所蕴含的数学思想（微分思想、极限思想），进而结合绿色生态农业发展需求态势，阐明导数对于农业科技创新的重要价值和支撑意义。

（三）课后巩固练习，创新提升

利用雨课堂发布作业，推送拓展学习资源，帮助学生完成思维提升。设置课后思考题。第一，以色列是现代农业发达国家，利用举世闻名的滴灌技术，在戈壁荒滩上制造了农业绿洲的“沙漠神话”。请问，滴灌技术的运用与微分方程有什么联系？第二，环保部门对农业企业的污水排放下达了限期达标的通告，为督促企业切实有效地治理污染，对企业的排放物进行连续检测，结果如图1所示，其中w1（t），w2（t）分别是甲乙两家企业的排放量。考虑在污水量下降的过程中，哪家企业减排的效果好一些，如何来衡量企业的减排效果呢？

四、混合式教学的应用效果

（一）学生满意度明显提高

从2020级、2021级抽取的10个教学班级作为对照，混合式教学改变了传统课堂固有的沉闷氛围，丰富了学生的学习方法，实现了多元化、过程式的考核评价，学生学习数学的热情和兴趣显著提高，课前课后参与答疑活动日益活跃，分析解决问题的能力明显提升，学生成绩也有大幅提升。同时，学生在课程总体评价、先进教学手段应用及推动实践发展等方面都给出了满意的评价。

（二）创新拓展能力得以提升

学生们参与社会实践活动成效显著改善;第二课堂上，组织参加全国大学生数学建模竞赛，获奖人数逐年递增。

（三）教师教学能力得到加强

项目组老师结合教学改革实践活动，提升了教学成效，总结了教育经验成果，发表教育教学改革论文4篇，出版著作2部。

（四）课程建设成绩得到肯定

立项建设河南省线上线下混合式一流课程2项，校级线上线下混合式一流课程3项，校级线下一流课程1项。

五、总结与展望

理想的混合式数学教学是一个系统性新课题，既需要农业高等院校教师主动适应新时期教育教学的特点需求做出改革创新，打破传统教学思路，熟练掌握运用互联网时代新的教学技术和应用手段;也需要引导学生切实认清数学知识对于“新农科”建设的基础性支撑作用，树立正确学习态度，积极融入课堂互动，提升实践应用价值;同时，也需要结合新时代“三农”工作形势任务，有效引进课堂思政，激发学生的爱国奉献热情和科技创新兴趣，引导学生更好地投身“乡村振兴”战略。此外，农业高等院校的教学管理部门也需要及时出台相应的支持政策，从软件辅助、硬件设施等方面给予关注倾斜。唯有如此，才能够让混合式教学达到完美的教学效果[5]。

参考文献：

[1]陈曼，基于SPOC的“办公自动化”翻转课堂教学设计[J]河南工程学院学报（社会科学版），2017，32（03）：81-84.

[2]姬五胜，李春华，何谨，等，二本院校本科生学风状况及应对措施[J]教育教学论坛，2017（28）：67-68.

[3]夏云青.基于雨课堂的过程性评价与终结性评价相结合的学习评价探索与实践——以大学数学混合式教学为例[J]河南农业，2021（30）：28-29.

[4]方国敏，朱谷生，谢蔚，高等数学的思政教育因素及教学策略分析[J].曲靖师范学院学报，2021，40（03）：88-93.

[5]彭小诚，胡晓容.智慧教育背景下的混合式教学模式[J]福建电脑，2021，37（06）：96-99.