数学教学中计算机及教学软件的应用

2023-04-18王会娟

科学咨询 2023年24期

王会娟

（西安工商学院，陕西西安 710200）

数学教学如何更为直观性表达一直是困扰课堂教学的难题，特别是高等数学，一个课题能够完整地进行教学，要占据课堂中大量板书，但是教学效果较差，学生很难把抽象数学难题具体化表达。而随着计算机技术日益成熟，与课堂教学结合日益紧密，数学教学的表达和表现形式更加多样化，特别是日常教学软件PPT集合数字归类、数字计算，把声光、影视、动画多形式的表达集于一体，深得各位教师与学生的喜爱。当然数学教学中模拟软件、各类仿真等软件也在数学教学领域广泛应用，计算机辅助教学正在成为一种新的趋势。

一、数学教学中计算机及教学软件的作用

（一）采用计算机辅助教学把抽象数学问题形象化

在传统的书本教学中，数学教师在课堂上往往照本宣科，机械式教学，很多抽象的数学问题即使借助图形、数形表达，依然不能表现数学几何中的图形分割、微分与积分等动态表达过程，这让原本不容易具象的教学问题更加难以依赖书本讲解清楚，特别是涉及一些数学中可逆变的公式、方程等需要很多图案、算式解释清楚。计算机辅助教学能够把数学教学中难题通过教学软件呈现出来，甚至可以利用3d模型、数字动画把原本抽象的问题呈现在画面上，学生更为直观学习掌握，减少很多烦琐语言表述，实现数学教学的完美表达。

（二）采用计算机辅助教学实现课堂教学高效化

传统的数学课堂教学需要大量的准备时间，特别是数学教学中的几何图形环节，教师要提前准备多种教学工器具、多个图形和教学方案，才能实现教学过程精细化、精准化。数学公式需要大量地推理演绎教学过程，设计教学课程，给原本就难讲解的数学教学增加不少工作量。计算机辅助教学只需要在教学软件中输入基本参数，图形能够自动生成，甚至能够转化为教学动画，教师结合投影机等教学器具，把教学内容完美地呈现在课堂上，减少很多烦琐的板书过程，节省很多时间，也增加与学生的教学互动频次，活跃课堂教学氛围，使课堂教学趣味性更强。

二、数学教学中计算机及教学软件运用过程中的问题

（一）学校的基础教学设施投入不足

计算机教学要投入大量的基础设施，如电脑、投影仪、屏幕、辅助讲台等，后期的维护、维修、保养产生不少费用，这些基础开支对一所高等学校来说是一笔不小的投入，特别是一些中西部偏远高校，日常基础开支大，不愿意增加教学设备设施的投入，认为学校配备教师和教材书籍已经足够，所以很多高校的计算机课堂教学普及率不高，数学教学中使用计算机设备等少之又少。而一些高校虽然投入计算机辅助教学工器具，但是缺少后期的维护、升级，造成设备老化，软件不兼容，一些设备成了课堂摆设，而有的学校资源有限，做出了不少限制规定，在设备的使用时间长度和使用频次上都进行不利于教学开展的限制，这些充分显示学校对计算机辅助教学的基础投入不足。

（二）教师的计算机水平有待提升

数学教师多是本专业的人才，数学领域问题教师在课堂上能够迎刃而解，但是如何设计一堂优质的数学教学课，并通过计算机等辅助教学工具呈现出来，不少数学教师觉得难度不小。不少教师习惯于传统的教学方式和教学方法，不愿意尝试新的教学方法，特别是上了年纪的教师，不愿意主动改变，觉得老方法更适用自己，也不愿意改变，计算机辅助教学遇到不少阻力。同时一些数学教师从网络上下载一些片段化图片、视频，利用PPT教学，课堂教学的饱和度和融入度与实际有较大偏差。加强数学教学与计算机方法的融合是未来发展的一种趋势，也是广大数学教师必须克服的难点。

（三）数学教学中计算机及教学软件使用重视度不够

不少学校领导认为，学校已经开设计算机课程专业教学，其他学科没有必要再开展计算机教学，所以在教学计划和课程设定上未安排相关的计划和考评。不少教师也为了省事，照本宣科地开展数学教学活动，学生不理解课堂中相关知识点，可以通过自学或者后期答疑等方式弥补。上行下效，各级人员都没有开展计算机辅助教学的意识，学校也没有形成计算机辅助教学的氛围。培养的学生自然也缺乏利用计算机软件学习数学的能力和习惯，这不利于学生学习提升和未来发展。

三、完善数学教学中计算机及教学软件应用思路

数学教学中计算机及辅助教学软件起到举足轻重的作用，在关键点知识上能够达到事半功倍的效果，提高计算机及辅助软件在数学课堂教学效率是未来发展的一个方向和趋势，需要学校领导、教师、学生等共同推动完成。

（一）加大教学设施基础投入，鼓励教学创新

1.加大信息化教学资金投入，完善信息化设备设施

不少数学教师有利用计算机软件、多媒体工器具开展课堂教学的想法，但是不少学校在多媒体教室的配置量上不足，多数是常规教室，由于每学期课程使用教室基本固定，数学教师无法临时选择教室，所以不少学校的数学课很少开展多媒体教学。有的学校基本的投影仪、大屏幕、音响等装置很少，多媒体教学无法开展。学生也失去利用计算机辅助加强数学学习的机会，所以学校要做好资金预算，加强多媒体教室的设计和多媒体教学的资金投入，加强设备设施的建设。同时对已经配置好的多媒体设备设施等做好软硬件升级改造。多媒体技术更新的速度比较快，如果跟不上时代发展，那些硬件可能与快速更新的软件不匹配，造成设施成摆设，所以日常要做好设备设施的完好性维护，发现问题及时维修、维护，让其总处在一个完好的状态。

2.进行计算机使用方法培训，营造良好学习氛围

不少教师存在使用计算机及软件不熟练，甚至不会用的情况。有的属于历史原因，之前没有系统地学习，不愿意尝试，有的嫌麻烦。一堂多媒体教学需要课前做大量的准备工作，不少教师为了省事，不愿意提前收集一些教学资料，也不愿意做相关准备工作，以至于数学课程多媒体教学使用率不高，不少多媒体教室成为摆设。所以学校，应该制定相关计划，聘请一些有相关经验的教师，开展数学教学过程中如何使用和如何融入计算机教学软件，相关方法应用的培训。教师掌握方法，下一步开展课堂教学方法设计比赛，利用“优质课教学”“精品课堂”“观摩课”等方式，营造多样化的教学氛围，教师掌握方法利于采用新的教学辅助软件，利于计算机软件教学的推广。

3.做好课程教学规划，实施绩效奖惩

一堂优质数学教学需要教师提前查阅相关资料，特别是一些复杂的数学几何图形，需要教师利用软件输入无数次的模拟，一篇优秀的PPT教学课件，需要从排版、字体、布局、声音、图像等多个方面进行精心设计，耗费大量时间和精力。所以学校应该根据学科特点和教学内容认真规划，哪些章节需要采用计算机辅助教学，哪些章节没必要采用计算机教学，分清必要性和主次性，以便于节省教学资源，减少时间和精力投入。另外，教师的计算机操作能力也参差不齐，有的可能对计算机熟悉，对计算机操作有一定敏感性，利用计算机提升课堂效率。而一些教师使用计算机可能会慢很多，不熟悉，不会软件创作也不会灵活操作，甚至部分教师有畏难情绪、抵制情绪，校方要做好宣传教育，对于有能力做又有必要开展相关课题教学的教师，要下达相关任务。在必要时采取绩效考评机制，对做得比较好的教师，给予表扬、表彰等，对做得差的教师鼓励、帮扶，以及绩效减分手段，在校园中营造良好的氛围。

（二）做好课堂教学设计，突出学习重难点

1.计算机技术与学科教学融合，抽象的数学概念形象化

学生的学习思维能力需要循序渐进地提升，特别是抽象问题的学习，教师要结合学科教学特点，采用计算机辅助软件把教学过程中的核心要素，利用数形结合、动画、视频回放在线讲解，学生平时不理解、难理解的问题采取形象化的教学模式，学生知道原理、掌握方法，实现数学的情境再现。例如，在讲解数学微分与积分的原理时，很多学生比较茫然，通过计算机软件把立体图形进行分割、微分，实现曲面体、球体的微分与积分，进而对微积分这个数学课题充分理解，通过计算机不同参数设定，实现图形与数字化教学，突破数学教学的难点。

2.利用计算机辅助教学，实现课堂教学互动

传统教学往往是教师一言堂，教师担心知识传授不完，喋喋不休地讲解，苦口婆心地劝导，课前提前到，课后又拖堂，结果学生注意力不集中，全过程认真听课太累，注意力不集中浪费时间，课堂知识吸收效果较差。所以教师要把课堂教学任务、目标与趣味性教学相结合，通过利用计算机辅助教学实现知识点难度大小正态分布，每个学生可以利用计算机实现课堂难点、疑点在线测试，实现教学过程中情境互动，解决难点知识的困扰，学生现场模拟操作计算机，实现课堂教学的互动性。

3.利用计算机辅助教学，增加数学教学的趣味性

传统教学是教师在讲台上填鸭式教学，一堂课时间毕竟是有限的，数学课堂知识点分布广、跨度大，较为零碎，特别是高等数学，知识较难也较深，不少学生学习较为吃力，有的甚至产生厌学情绪。教师在课堂上授课，学生们提不起精神，注意力不集中，而利用计算机教学可以把数学课程按照一条主线模块化教学，特别是一些比较晦涩的数学几何图形，可以制作成动画，通过“点生成线、线生成面、面生成体”的模式循序渐进，数学教学“由浅到深”“由现象到本质”，通过立体几何的“延伸、干涉”等相关知识点学习，掌握数学知识点的规律，特别是学生利用计算机与辅助软件，构建场景模型，动手分析，模拟解题过程，体验计算机在数学学习过程中带来的便捷性，分析数学问题思路以及解题方法都得到新的尝试。互动式教学不仅尝试解决问题，更注重在问题中找到解决问题的办法，让新的工具服务于数学课堂“教与学”的活动中。

（三）落实教学主体，知识服务于未来

1.利用计算机辅助教学，实现学生学习主体责任

教师是教学的主体，学生是学习的主体，在以往的传统数学教学中，教师要不停地画图形，讲解公式，课堂时间毕竟有限，特别是数学图形中线条多，参数复杂，推理演绎需要占据大量的课堂时间，真正新内容讲解时间不宽裕，也很难讲解透。而采用计算机辅助教学可以提前把程序化教学参数输入电脑，计算机快速生成图形，计算过程也快速精准，把节省的时间用于对学生讲授与沟通，学生发现问题、探索问题、解决问题，真正实现以问题为导向，以解决问题为目标，提高学生理论与实践结合能力，实现学生课堂学习主体责任。

2.利用计算机辅助教学，实现数学与生产实践结合

高等数学教学最终目的是为生产服务，不少学生反馈在学校学习数学知识，毕业后在生产中不会用，要么用不着，不会学以致用，严重挫伤学习数学知识积极性和探索精神。而这其中一个重要原因是教学与实践脱钩，不是知识无用，而是数学知识如何用的问题。计算机教学可以把生产中可能遇到需要数学技能解决的问题导入，利用案例讲解法、案例分析法，解决生产实际中面临的问题，特别是一些统计概率计算，人机交互学、人工智能算法领域知识难点，不少学生有兴趣了解，但是不少数学教师在课程设计上未精心安排，造成学和工作中用脱节。数学教师可以利用计算机软件与数学教学紧密结合，把常用数学方法通过计算机表达出来，如当前比较流行的苹果软件“iOS操作系统”，该软件能承载多种手机APP，与日常生活应用紧密相连，数学教师可以生产中的热点应用为突破口，拓宽应用场景，提升高校毕业生的就业率。