一流课程建设视域下“高等数学”全面育人的教学路径与实践研究

刘江蓉

武汉轻工大学数学与计算机学院 湖北武汉 430023

一、概述

《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》中强调:加强学习过程管理。各高校要全面梳理各门课程的教学内容,淘汰“水课”、打造“金课”,合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度,切实提高课程教学质量[1]。“金课”第一次被正式写入了教育部文件。对于什么是“水课”和“金课”,《建设中国“金课”》中指出:“水课”就是低阶性、陈旧性的课,是教师不用心上的课;什么是“金课”?可以归结为“两性一度”:高阶性、创新性和挑战度。并且提出在今后两年到三年时间内,要下大力气建设五大类型“金课”[2]。

几乎在同一时间,国家“万人计划”教学名师,中国高等教育学会工程教育专业委员会秘书长陆国栋教授分析了高校“水课”存在的环境以及基础教育为何没有“水课”的原因,提出“金课”的基本特征,即师生互动、关注过程、严格要求,进一步给出了治理“水课”、打造“金课”若干途径,即以教师为中心到以学生为中心、以考试为中心到以学习为中心、以学科为中心到以专业为中心的转变[3]。从此,教师对于“金课”的探讨进入了一个新时期,在知网,以主题词“金课”检索到534篇教研论文,涉及教学方法、教学评价等教学的各个环节过程。

在“金课”探讨与建设开展得如火如荼之际,2019年,教育部顺势开启了一流课程建设双万计划,提出经过三年左右时间,建成万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程,以此振兴本科教育。作为理工科各专业学生必修课的“高等数学”也不例外,目前的课程建设已经比较成熟,那如何在一流课程建设视域下,开展教学工作,尤其是探索全面育人的教学路径,就是本文接下来要重点探讨的主题。

二、一流课程建设视域下高等数学全面育人的时代要求

《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》提出坚持全员全过程全方位育人(简称“三全育人”)。2021年9月14日,习近平总书记在陕西榆林考察时指出,德智体美劳全面发展,字字千金,都是经过多年总结摸索才得出来的。因此,从“三全育人”出发,全社会所有人、全校所有的教职人员,教师首当其冲是第一位的,都有育人职责,作为专任教师,尤其是高等数学的任课教师更要做到五育并举、全面育人。从教师的角度,要做好全面育人,就要全员、全程、全方位育人,将德智体美劳贯穿于整个教学过程中。

“高等数学”作为理工科各专业学生的一门基础理论课,承前初等教育,启后高等教育,在高等院校各专业的后续学习中起着举足轻重的作用,同时肩负着为社会主义培养建设者和接班人的重任。所以,在《高等数学》的课程教学中,我们不仅要对学生进行知识的传授、技能的培养,更要将德智体美劳贯穿于教学的各个环节,全员、全程、全方位育人,以促进学生全面发展。

三、一流课程建设视域下“高等数学”全面育人的教学路径

在专业培养方案的指导下,结合课程定位,通过分析学生学情、课程特点和学生未来发展趋势等,设定课程的全面育人目标。为了有效达成目标,我们在以下几种教学模式下探讨全面育人的教学路径。

(一)BOPPPS有效教学模式下全面育人的教学路径

BOPPPS教学模式是以建构主义和认知理论为理论依据,是一个以学习目标为导向、强调学生参与和评价反馈的闭环教学过程的教学模型,是北美各国家比较推崇的一种教学模型[4]。近两年,以BOPPPS为核心内容的ISW教师培训和资格认证在国内逐渐被认可,基于BOPPPS模块的教学理念已被广泛应用于课堂教学实践。

BOPPPS模组倡导从多个维度设计丰富的教学活动,充分运用移动化智能工具,用信息技术构建智慧课堂,强调学生的全员参与、全程参与,做到了全方位育人。为此,我们可以通过以下的途径全面育人。

(1)在某一模组中融入育人元素。比如导入中可以通过名人名言、热点新闻等引入主题,从一开始就给学生传达积极的价值导向;参与式学习中可以通过引导启发,组织学生讨论,让学生切身参与学习活动,通过情景式的情感体验,在潜移默化中融入人文素质教育和做人做事的道理,从而给予其正确的行动指引,使其产生情感的共鸣;在课堂上让学生总结学习要点,谈情感体验,谈学后的认识,升华主题。

(2)在多个模组中自然融入教书育人的内容。比如导入先引起学生兴趣、产生学习动机,然后通过前测初步了解学生的认知,在参与式学习中指引学生,使其认识逐渐深刻,后测中观察学生与进课堂时,认知或情感或行动上是不是发生了改变。

(3)用一个案例贯穿始终,在所有的模块中全部体现育人功能,全程关注学生的发展。BOPPPS教学模式是以学生为中心,紧扣学习目标,关注全体学生的学习、学生的发展和学生的学习效果,在各个模组都可以融入人文素质教育,传达给学生积极的人生态度和正确的行动指引,实现对学生的思想政治教育,做到全程育人。

(二)主题词教学法下全面育人的教学路径

“主题词教学法”是以教学内容中能够实现“掌握知识与技能,培养提出问题、发现问题、解决问题及创新等综合能力,陶冶情操,树立正确的人生观、价值观和世界观”目标的“关键词”为“主题词”,即主要教学线索,从感性认识到理性认识完成教学全过程的教学方法[5]。

1.讲授式

教师展示主题词,并以此为线索开展教学,学生参与教学活动,激活学习;学生再用主题词总结、梳理所学内容,以此锻炼学生的总结归纳能力。

2.翻转课堂模式

课前学生自学或预习;上课学生头脑风暴,各自分别列出主题词并汇总,然后分组合作,讨论分析所学是否涵盖了所有的主题词,补充完善,并将主题词与知识点对应;最后教师回馈总结。

3.对分课堂模式

2014年复旦大学张学新教授提出了对分课堂,其核心理念是把一半课堂时间分配给教师进行讲授,另一半分配给学生以讨论的形式进行交互式学习。类似传统课堂,对分课堂强调先教后学,教师讲授在先,学生学习在后。类似讨论式课堂,对分课堂强调生生、师生互动,鼓励自主性学习[6]。当然,对分课堂不是传统课堂,也不是单纯的讨论式教学,强调以学生为中心。近年来,随着研究和实践的深入,对分课堂把教学分为三个分离的过程:教师精讲、学生内化吸收和讨论。为此要做到全面育人,课堂第一阶段,教师展示部分核心主题词;第二阶段,以主题词为线索,学生根据材料独立学习,发现新的主题词(培养学生的创新思维能力);同伴讨论互学,补充修订主题词,并分析知识点对应的主题词(促进学生合作学习、分析问题的能力和意识);第三阶段,小组代表发言,组员补充(培养学生表达能力,增强学生的主体责任感),教师点评完善,学生通过“亮考帮”总结完善(培养学生的分析归纳能力、评价能力)。

(三)五星教学法下全面育人的教学路径

五星教学法是当代国际著名教育技术理论家和教育心理学家梅瑞尔教授一直倡导的教学方法,围绕聚焦解决问题,经过激活旧知、示证新知、尝试应用和融会贯通四个阶段以达到培养学生问题解决的能力,而每一个阶段都是全面育人的有效路径。

1.聚焦解决问题

对新的概念、新的方法,以问题开始,终于问题的解决。问题来源于实际生活和生产实践,通过问题导向,培养学生善于发现问题、分析问题,进而解决问题的思维和能力。

2.激活旧知

在新知与旧知之间建立联结,为学生搭脚手架,引导学生获取新知,这是学生主动对所学知识进行解构和重构的过程,是贴近学生内在需求的,从而可以有效培养学生的学习能力,让学习真正发生。

3.示证新知

紧扣学习目标,教师启发引导,或教师提供学习资源,通过各种教学方法和手段,将学习的主动权交给学生,促进学生主动学习,从而获得新知。

4.尝试应用

给学生实操实作的机会,让学生亲身验证所学知识与技能。如若只是学了,没有习,则不可能谈到学通学透学深,而输出、讲给(教给)别人更是天方夜谭,因此,尝试应用一定是学生在尝试、学生在用所学新知解决问题,回应现实世界的需求。

5.融会贯通

给学生充分的时间和足够的信任,学生一定能融会贯通。能力是在一次次学与用的碰撞中获得提升的,学以致用,知用并进。

四、一流课程建设视域下“高等数学”全面育人的教学实践与效果

(一)BOPPPS有效教学模式在实际教学中的应用

以《零点定理》为例,导言B中,以交通信号灯引导学生善于观察思考生活中常见的问题:为什么红绿灯中间要有一个黄灯?从惯性的角度,绿灯直接跳到红灯,车不能立即停下来,这是以人为本的设计;哲学上,事物从一种状态变化到另一种状态,肯定有一个中间状态;其实从数学上,我们也有理论可以解释这一现象,由此引入零点定理,并提醒学生遵守交通安全。

学习目标O:能用零点定理证明方程根的存在性;能体会零点定理中蕴含的人生哲理:事物从一种状态进入另一种状态,需要一个长期的过程,能深刻体会“千里之行,始于足下;不积跬步,无以至千里”的道理。

前测P1:检测学生对函数连续性的概念和初等函数的连续性的认知深度,以了解学生学习本节课的学情。

参与式学习P2:接续前测中涉及的连续函数,画图,请学生观察思考:曲线有什么特点?能得到什么结论?然后师生共同归纳总结得到零点定理,这是直观现象,理论上成立吗?介绍证明方法。最后的落脚点肯定是应用:证明方程根的存在性。那如何分析思考呢?构造函数、找区间,练习示证。最后,让学生体会信号灯的设计理念,并引导学生思考生活中还有哪些现象运用了零点定理中蕴含的哲学思想。

后测P3:学生自主或同伴合作证明方程根的存在性的实际问题。

总结S:老师搭表格框架,学生总结本节课内容要点,最后再延伸拓展到更具一般性的介值定理,并布置小任务:体会并阐释王国维的人生三境界之说。

(二)主题词教学法在实际教学中的应用

以《零点定理》为例,老师在黑板上写出主题词:连续、函数值、零点、中值点、存在、方程根、零点定理、最大值、最小值、介值定理;然后设定学习目标;再以学生为中心、依据教学设计组织教学;最后让学生再用主题词穿起本节课的知识点和方法。另外,课前教师提供教学资源,学生提前预习;课堂上学生分组讨论写出主题词,小组代表分享,互相补充完善主题词;学生根据主题词和学习资源同伴学习,并分享学习的成果;学生互评,老师再做点评回馈。

(三)五星教学法在实际教学中的应用

以《零点定理》为例,聚焦问题:小明说任给他一张纸,他可以画一条线把纸分成面积相等的两部分。你觉得可能吗?纸可不可以等分?激活旧知:将问题转化为方程根的存在性问题,或者转化为曲线与直线有交点的问题,引导学生观察并思考讨论:曲线应满足什么条件?示证新知:将讨论的结果归纳整理,得到零点定理,并进一步分析讨论怎么用零点定理证明方程根的存在性问题。尝试应用:给学生先提供一个具体的方程,让其尝试证明根的存在性;然后给抽象方程讨论根的存在性。融会贯通:解决开始的小明问题,总结归纳零点定理应用的要点,并挑战让一组学生出题,另一组学生答题、解决问题。

针对同一个主题,我们从不同的教学路径出发,设计了多套教学方案。在实际教学过程中,根据专业和学生的学情,采用不同的教学方案,但均是从学习目标出发,以学生为中心,各环节围绕学习目标展开教学,不仅教会学生知识和技能,更是在培养学生解决复杂问题和综合问题的能力,不是告诉学生什么是对的,什么是错的,而是放手让学生主动去学习,培养学生探究问题的能力。通过多轮课堂教学实践,全面育人教学成效显著:课堂上学生学习的主动性、高阶思维和综合能力的培养得到了有效锻炼,课后参加相关学科竞赛活动的学生人数逐年增加,优秀作品不断涌现。