现代教育技术融入“离散数学”任务驱动教学探讨

［摘 要］ 基于对“离散数学”教学现状的分析，旨在探讨如何融合现代教育技术，采用任务驱动教学方法改进离散数学的教学。由于“离散数学”是计算机科学和信息技术领域的基础课程，培养学生的逻辑思维和问题解决能力至关重要，因此采用有效的教学方法具有重要的意义。通过相关文献调查，发现任务驱动教学方法在“离散数学”教学中具有潜力和优势。通过介绍任务驱动教学方法的基本概念和原则，并探讨如何利用现代教育技术来支持任务驱动教学在“离散数学”教学中的应用。最后，讨论任务驱动教学方法在“离散数学”教学中的效果和挑战，并提出未来研究的方向和建议。

［关键词］ 任务驱动教学方法；离散数学；现代教育技术；教学改进

［基金项目］ 2023年度浙江理工大学计算机科学与技术学院（人工智能学院）教育教学改革研究项目“面向人工智能的‘离散数学’的课程教学探索与实践”（jsjjg202304）

［作者简介］ 李 娟（1985—），女，山东费县人，博士，浙江理工大学计算机科学与技术学院（人工智能学院）讲师，主要从事传染病建模与仿真研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）06-0133-04 ［收稿日期］ 2023-11-21

引言

离散数学是研究离散结构和对象的数学学科，涉及离散的数学结构，如集合、图论、逻辑、代数和组合数学［1］。它在计算机科学、信息科学、数论、密码学等领域有广泛应用。“离散数学”课程重视理论与实践相结合，通过数学推理和问题解决培养学生的逻辑思维、抽象建模和问题解决能力［2-3］。学习离散数学可以帮助学生掌握一系列基本的数学工具与方法，为进一步学习和研究奠定坚实基础［3］。

离散数学具有丰富的知识体系、灵活的结构、繁多的概念和极高的抽象度，体现强烈的理论性特点［4］。然而，传统的教学方法过于注重理论知识的灌输，导致学生难以理解，缺乏兴趣和主动性，对学习产生不利影响。学生通常表现出相对被动的态度，与培养实际应用能力存在脱节，进一步影响学习成果。随着信息技术的快速发展，学生须要具备解决实际问题的实践能力，而不仅仅是掌握纯理论知识。因此，改进离散数学的教学方法，激发兴趣、增强主动性和培养实践能力成为重要而迫切的任务。

目前，高等教育机构正积极改革离散数学的教学方法，探索适用于实践的多种方式。这些方式包括任务驱动式［3-4］、启发式［5］、问题驱动式［6］和案例式［7］等教学方法，并已在高校广泛实践和验证。然而，随着科技的发展和社会需求的提升，我们需要不断探索更具创造性和互动性的教学方法。其中一种可行方式是让学生积极参与问题解决。因此，本文将探讨如何融合现代教育技术，采用任务驱动教学方法改善离散数学的教学。通过多样的教学方式，旨在提升学生学习效果的同时，激发学生解决问题和创新思维的能力。

一、任务驱动教学方法的理论基础和原则

任务驱动教学方法是一种以任务为核心的教学模式，教师设计任务，学生通过完成任务来实现学习目标［3］。在这种方法中，教师扮演着组织者、指导者和知识意义建构的支持者的角色，通过设计任务来引导学生实现学习目标。学生在任务驱动教学中扮演着主动学习者的角色，通过完成任务来建构知识和意义。教材提供了学习的内容，而媒体则被用于创造学习情境，激发学生的主动学习和合作探索能力，帮助他们建构知识和意义［8］。此方法的实施可基于以下几个基本原则。

1.学习任务的真实性和意义性。任务应与学生的实际生活和职业发展密切相关，具有一定的实际应用场景和意义。例如，在“离散数学”教学中，设计一个涉及网络布线的问题或优化课程表排课方案，能够让学生意识到离散数学知识在实际问题中的应用价值，并增强学习的真实性。通过与真实而有意义的学习任务接触，不仅能够培养学生批判性思维、创新思维和问题解决的能力，还能够提高学生合作与交流的能力。

2.学习任务的挑战和启发。挑战性的任务让学生反思自己的不足，激发他们对问题的好奇心和求知欲，从而主动进行深入学习。太简单的任务容易使学生失去兴趣。面对困难的问题，学生经历思考、推理和创造性解决问题的过程，培养创新思维能力。启发性的任务引导学生积极思考问题的解决方向，避免因难以解决问题而失去学习兴趣。此外，任务应具有开放性、多样性和多元化，满足不同学生的需求和兴趣，激发学生的学习动力，提高学习效果。

3.学习任务的合作和互动。合作性任务促进学生间开展合作与协作，共同探讨问题、分享观点和解决挑战。互动性任务促进学生间及师生间的积极互动，激发思想碰撞和知识交流。在“离散数学”教学中，通过小组讨论、课堂展示等方式设置激发学生积极思辨和交流的任务，学生能充分展示思维，通过交流与对话扩展思维边界、加深对知识的理解，并从中获得启发与激励。

4.反馈和评估的及时性和重要性。任务驱动教学方法高度重视反馈和评估的及时性和重要性。教师可通过多种方式观察和评估学生学习，包括观察任务表现和与学生交流，结合个人作业和多学科融合教学等方法，全面了解学生的学习进展和思维过程。这种信息能帮助教师及时发现学生的学习困难和问题，并提供针对性的反馈和指导，帮助学生克服障碍，提高学习效果。及时的反馈和指导有助于调整教学策略，促进学生学习动力的提升和自主学习能力的培养。

在“离散数学”教学中，任务驱动的教学方法以设计实际问题和项目为手段，旨在使学生将所学知识应用于实践。这一方法不仅能够点燃学生的求知热情和动力，更能够推动他们自主学习和团队合作能力的发展。通过解决实际问题和完成任务，学生能够将所学知识变现。

二、现代教育技术在“离散数学”教学中的应用

现代教育技术在教学中扮演着越来越重要的角色。随着科技的不断发展，教育技术已成为教育领域不可或缺的一部分，对教学方式和学习体验产生了深远的影响［9-10］。现代教育技术的应用为教师和学生提供了全新的可能性，具体内容如下。

1.交互式学习平台。教育技术可以提供交互式学习平台，让学生通过在线模拟实验、游戏和练习来掌握离散数学的概念和技巧。这些平台可以提供实时反馈和个性化学习路径，帮助学生更好地理解和应用离散数学的知识，激发学习兴趣，提高学习效果。

2.虚拟实验室。虚拟实验室和模拟仿真技术为离散数学中抽象概念的教学提供了有力支持。通过虚拟实验室，学生可以进行离散数学的实践操作，如图论的可视化分析、布尔代数的逻辑运算等。这样的实验室可以帮助学生更好地理解和应用离散数学的概念，同时提供一个安全和可控的学习环境。

3.在线讨论和合作。教育技术可以提供在线讨论和合作的平台，让学生在离散数学的学习过程中展示学习成果，进行互动和合作。学生可以通过在线论坛、协作文档等工具，与同学和教师一起解决问题、分享思路和讨论学习内容，促进了生生之间以及师生之间的互动和交流。

4.数据分析和个性化学习。教育技术可以收集学生在学习过程中的数据，如答题情况、学习进度等，通过数据分析和机器学习算法，为学生提供个性化的学习建议和反馈。这样的个性化学习方式可以帮助学生更有效地学习离散数学，并根据学生的需求和进展进行调整。

5.在线资源和学习工具。教育技术可以提供大量的在线资源和学习工具，如教学视频、交互式教材、练习题库等，帮助学生在离散数学的学习过程中获取更多的学习材料和辅助工具。这些资源和工具可以提供多样化的学习方式，满足不同学生的学习需求。

总之，现代教育技术为任务驱动的“离散数学”教学注入了新的活力，丰富了教学手段，提升了学生的参与度，进一步提升了教学质量和效果。

三、基于现代教育技术的任务驱动教学方法的应用实例

本节通过图像着色案例展示了如何用任务驱动教学教授离散数学。为了让学生理解图像着色问题的概念和原理，并培养逻辑思维和问题解决技能，我们精心设计了教学环节和方法，包括利用信息技术辅助教学，以促进学生互动和合作。

在教学准备阶段，我们会准备图案涂色问题的简单示例，并了解学生的离散数学基础知识和能力水平。教学步骤包括引入、概念讲解、任务驱动教学方法介绍、任务实践以及讨论和总结。在引入阶段，我们介绍图案涂色问题的背景和应用领域，引导学生思考核心问题。在概念讲解阶段，通过模拟实验、小游戏和实际案例，讲解图案涂色问题的基本概念和规则。在介绍任务驱动教学方法阶段，阐述任务驱动教学方法的原理、步骤以及与传统教学方法的区别和优势。在任务实践阶段，学生根据所学知识解决简单的图案涂色问题，并在平台上提问、讨论和合作。最后，在讨论和总结阶段，学生展示解决方案并进行讨论、比较，总结任务驱动教学方法在图案涂色问题中的应用效果和优势。在教学评估阶段，通过观察学生在任务实践中的表现和问题解决能力，收集他们在学习平台上提交的作业和讨论记录进行评估。在教学延伸阶段，我们鼓励学生进一步探索图案涂色问题的相关研究和应用领域，提供更复杂的任务和在线学习资料，引导学生在离散数学中探索其他实际问题的应用。

通过该案例，学生可以深入理解图案涂色问题的概念和解决方法，激发学习兴趣和主动性，提高学习效果和能力，培养逻辑思维和问题解决能力。借助现代教育技术，离散数学教学更灵活、个性化和互动，帮助学生理解和应用知识。智能化学习系统监控学生学习情况，调整任务设置，提供个性化指导，帮助学生克服困难，实现全面发展。

四、教学效果、挑战及建议

根据文献调查，任务驱动式教学法在“离散数学”教学中展现出卓越的潜力和优势［3-4，8］。首先，它能够唤起学生的学习兴趣和主动性，进一步提升学习动力和积极性。其次，任务驱动教学方法注重实践和应用，能够帮助学生将离散数学的知识与实际问题结合起来，提高问题解决能力。此外，任务驱动教学方法还能培养学生的团队合作和沟通能力。

然而，在“离散数学”教学中，任务驱动教学方法面临一些挑战。在任务设计方面，需要考虑学生的学习水平和背景知识，确保任务的适宜性和可完成性。过于简单或过于复杂的任务都可能影响学生的学习效果。教师需要具备相应的教学技能和离散数学知识，同时还需具备任务设计和指导学生解决问题的能力，以引导学生进行任务驱动的学习。在评价和考核方面，传统的考试形式可能不能全面评价学生在任务驱动学习中的表现，需要探索更综合和多样化的评价方式，以对学生的实际表现进行更准确和全面的评价。

因此，推动“离散数学”教学改革需要进行更多实证研究，探索任务驱动教学法在不同学习环境和学生群体中的应用效果。同时，需要加强整合现代教育技术、个性化学习支持和反馈的研究。还需要加强教师培训，以增强任务驱动教学能力。具体可从以下几个方面展开探讨。

1.探索任务驱动教学法在“离散数学”教学中的具体应用和效果。通过进行不同类型的任务设计，深入研究任务驱动教学方法在实际“离散数学”课程中的应用效果，并研究不同任务类型对学生学习的影响。此外，可以通过实验研究，深入比较任务驱动教学方法与传统教学法在学生学习成果、学习动机以及学习兴趣等方面的差异，以评估任务驱动教学方法的实际效果。

2.利用人工智能和自适应技术支持任务驱动教学。可以利用人工智能和自适应技术，为学生提供个性化的学习支持和反馈。开发智能教育系统，根据学生的学习状态和需求，自动调整教学内容和学习资源，提供有效的学习路径和反馈。同时，还可以研究如何利用人工智能技术分析学生的学习数据，提供有针对性的学习建议和辅导。

3.提升教师的任务驱动教学能力。开展有针对性的教师培训项目，让教师了解任务驱动教学的理念和方法，并提供实际操作的指导，增强他们运用任务驱动教学法进行课程设计和实施的能力。同时，深入研究教师在任务驱动教学中的作用和所需技能，以评估和提升教师的任务驱动教学能力。

结语

本文讨论了融合现代教育技术的任务驱动教学方法在“离散数学”教学中的应用。强调任务驱动教学方法的重要性，提出了一种创新的教学模式。在“离散数学”教学中，结合现代教育技术的任务驱动教学方法具有巨大潜力。通过引入真实、具有挑战性和合作性的学习任务，借助虚拟实验室、在线学习平台和智能化教学工具等现代教育技术，激发学生学习的动力，提高学生解决问题和团队合作的能力。然而，任务驱动教学方法的实施仍面临挑战，需要进一步研究实践，应加强教师信息技术运用和任务驱动教学能力的培训。同时，还要关注任务驱动教学方法在不同学习群体和环境中的应用效果，并提出教学改进策略，优化教学效果和提高教学质量。

（项目组成员：金耀、曹丽、冯杰、胡洁、冯金旺）

参考文献

［1］屈婉玲，耿素云，张立昂.离散数学［M］.北京：清华大学出版社，2009：I-III.

［2］范馨月.人工智能时代下的离散数学教学探究［J］.教育现代化，2020，7（41）：186-188.

［3］高峻，唐远新，陈德运.基于任务驱动的离散数学教学方法研究［C］//黑龙江省高等教育学会.传承与创新：提升高等教育质量.哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，2014：4.

［4］王会英.离散数学课程的多维任务驱动式教学［J］.计算机教育，2019（3）：48-51.

［5］张悦，严伟榆，白玉艳，等.启发—参与—激励式的《离散数学》教学模式研究与实践［J］.云南民族大学学报（自然科学版），2020，29（5）：514-518.

［6］赵青杉，宗春梅，孟国艳，等.基于问题驱动的离散数学课堂教学效果研究［J］.忻州师范学院学报，2016，32（2）：94-96.

［7］杨洪，张宏礼，朱桂英.离散数学课程案例式教学方法初探［J］.数学学习与研究，2015（5）：30.

［8］李锋，孙莉.任务驱动式方法在离散数学教学中的运用［J］.计算机教育，2006（3）：27-29.

［9］王达光，刘满元，周培春.应用现代教育技术推进教育教学改革［J］.高教论坛，2004（4）：155-158.

［10］马启忠.合理运用现代教育技术深化普通高校体育教学改革［J］.中国科技信息，2005（9B）：239.

Integrating Modern Information Technology into Task-Driven Teaching in Discrete Mathematics

LI Juan

（School of Computer Science and Technology （School of Artificial Intelligence）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Based on the analysis of the current situation of discrete mathematics teaching， this paper aims to explore how to integrate modern education technology and adopt task-driven teaching method to improve the teaching of discrete mathematics. As discrete mathematics is a fundamental course in computer science and information technology， it is crucial to cultivate students’ logical thinking and problem-solving skills. Therefore， applying effective teaching methods is of great significance. Through relevant literature investigation， we found that task-driven teaching method has potential and advantages in the teaching of discrete mathematics. This paper will introduce the basic concepts and principles of task-driven teaching method， and explore how to utilize modern education technology to support the application of task-driven teaching method in discrete mathematics teaching. Finally， we will discuss the effects and challenges of task-driven teaching method in discrete mathematics teaching， and propose directions and suggestions for future research.

Key words： task-driven teaching method; discrete mathematics; modern education technology; teaching improvement