專業(yè)認(rèn)證視角下高等數(shù)學(xué)課程信息化教學(xué)模式研究

楊 弘，李凱旭，李玉紅

（佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯154007）

一、引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，有利于我國提升工科教育質(zhì)量，優(yōu)化工科人才培養(yǎng)，加快接軌國際工程教育，實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)。我國從2016 年正式成為《華盛頓協(xié)議》的第十八位成員開始，一直貫徹“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)”的三大基本理念，積極探索高校工科各專業(yè)的改革建設(shè)與發(fā)展，更是將工程教育專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)要求與高等教育內(nèi)涵式發(fā)展相結(jié)合，積極促進(jìn)相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量提升與教學(xué)模式改革。

高等數(shù)學(xué)是高校理、工、經(jīng)濟(jì)、管理類專業(yè)必修的公共基礎(chǔ)課，更是工科專業(yè)的核心課程，但是該課程學(xué)習(xí)難度較大，在教學(xué)過程中存在著理論抽象、課時(shí)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高等問題，使教學(xué)效果深受影響，教學(xué)改革勢在必行。根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證所要求的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)等，高等數(shù)學(xué)課程需要對(duì)其教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等進(jìn)行更新與改革，以適應(yīng)工程教育國際化的質(zhì)量要求，培養(yǎng)出對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求的應(yīng)用型人才。

與此同時(shí)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，高校教育教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合，衍生出了眾多的信息化智慧教學(xué)平臺(tái)，積累了豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，為高校課程教學(xué)模式改革提供了有力的支撐。特別是在疫情期間，各高校綜合運(yùn)用各種信息化手段，靈活多樣地開展“停課不停學(xué)”的線上教學(xué)模式，也在一定程度上推動(dòng)了課程教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合。因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證視角下，依托優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)與資源，積極探索高等數(shù)學(xué)課程與現(xiàn)代信息技術(shù)的有效結(jié)合，變革傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)方法，提升高等數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，已成為工科基礎(chǔ)課程教學(xué)亟需解決的問題。

二、高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

高等數(shù)學(xué)作為工科專業(yè)的一門基礎(chǔ)核心課程，不僅能夠?yàn)閷W(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要的數(shù)學(xué)知識(shí)與方法，還能夠提升學(xué)生的邏輯推理能力、應(yīng)變能力、創(chuàng)新能力等，根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證所遵循的“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)”三大基本理念，現(xiàn)從學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、教師教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)效果三個(gè)方面分析高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀。

（一）學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程的興趣現(xiàn)狀

對(duì)于學(xué)生而言，高等數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度不可置否，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的能力、天賦、興趣等方面也存在明顯的個(gè)體差異，日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來說，在高等數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)過程中時(shí)常會(huì)感到理論知識(shí)抽象深?yuàn)W，與生活實(shí)際聯(lián)系不緊密，無法做到學(xué)以致用，而且數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)對(duì)邏輯思維的要求較高，相關(guān)練習(xí)題目又較多、解題方法難以掌握，這些問題最終導(dǎo)致學(xué)生普遍缺乏對(duì)高等數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。而學(xué)生是整個(gè)教學(xué)過程的主體與中心，如果學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程缺乏興趣，那么很難保證能夠取得預(yù)期的教學(xué)效果。為了提高學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程的興趣，在教學(xué)過程中也在不斷嘗試對(duì)高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)體系進(jìn)行改革，如增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)在生活實(shí)際中的具體應(yīng)用；又如開展數(shù)學(xué)競賽，通過激發(fā)學(xué)生的競爭意識(shí)帶動(dòng)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情。這些改革實(shí)踐雖然取得一定成效，但總體上學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程缺乏興趣的現(xiàn)狀仍沒有明顯改善。

（二）教師對(duì)高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

無論是高等數(shù)學(xué)課程還是其他課程，教師在教學(xué)過程中對(duì)教學(xué)的整體設(shè)計(jì)都離不開教學(xué)模式的選用、教學(xué)內(nèi)容的安排與考核方式的選擇?，F(xiàn)階段，高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)模式大多數(shù)仍然以講授式為主，教師積極主動(dòng)向?qū)W生灌輸數(shù)學(xué)知識(shí)，而學(xué)生多是被動(dòng)接受，雖然信息化教學(xué)手段已普遍采用，如多媒體課件、智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)、實(shí)訓(xùn)模擬軟件等，但是課堂教學(xué)依然是教師的“一言堂”，無法體現(xiàn)出“以學(xué)生為中心”，由此產(chǎn)生的問題是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)不出來、課堂的參與熱情釋放不出來、深入鉆研的探索精神挖掘不出來，禁錮了學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，有悖于高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)，高等數(shù)學(xué)課程是高等院校各專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其基本教學(xué)內(nèi)容一般包括函數(shù)、極限與連續(xù)；導(dǎo)數(shù)與微分；中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用；不定積分與定積分；空間解析幾何與向量代數(shù)；多元函數(shù)微積分及應(yīng)用；無窮級(jí)數(shù)；微分方程等，對(duì)于這些教學(xué)內(nèi)容主要安排講授的是其基本概念、特征、性質(zhì)、公式、計(jì)算方法等，使學(xué)生學(xué)會(huì)變量關(guān)系，建立函數(shù)，計(jì)算微積分。這樣的教學(xué)內(nèi)容安排雖然有助于學(xué)生學(xué)會(huì)基礎(chǔ)理論知識(shí)，但是不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的抽象概況能力、空間想象能力、邏輯推理能力，特別是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，不利于為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。此外，高等數(shù)學(xué)課程的考核現(xiàn)狀是以期末試卷考試考核為主，最終成績認(rèn)定是卷面成績+平時(shí)成績的組合，但實(shí)際考核中試卷的難度、題型的選定、考試的時(shí)間、平時(shí)成績的組成與比例等都明顯存在問題，這既關(guān)系著最終考核的全面完整性，又關(guān)系考核的科學(xué)公平性，所以，高等數(shù)學(xué)課程的考核須構(gòu)建一種能同時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生數(shù)學(xué)能力和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)潛力的綜合考核系統(tǒng)。

（三）高等數(shù)學(xué)課程的課堂教學(xué)效果現(xiàn)狀

在日常教學(xué)中，高等數(shù)學(xué)課程的課堂教學(xué)都能夠按照教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃順利展開，基礎(chǔ)理論知識(shí)和練習(xí)題目有序講授，學(xué)生最終的試卷考核成績和實(shí)踐考核成績能夠達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期的基本教學(xué)效果普遍能夠?qū)崿F(xiàn)。但是，教學(xué)效果不只局限于教學(xué)計(jì)劃的實(shí)施與考核成績的達(dá)標(biāo)，還包含著學(xué)生的課堂參與、課堂表現(xiàn)以及其他方面綜合能力的收獲。從此方面考慮，高等數(shù)學(xué)課程的課堂教學(xué)效果現(xiàn)狀是處于不理想狀態(tài)的，特別是多數(shù)學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程缺乏學(xué)習(xí)興趣，使得上課變成了是為考勤、為考試、為及格，高等數(shù)學(xué)課程真實(shí)的課堂教學(xué)現(xiàn)狀是學(xué)生課堂參與不積極、師生互動(dòng)較少、學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情不高、知識(shí)創(chuàng)新能力薄弱，理論聯(lián)系實(shí)際能力不強(qiáng)，這樣的課堂教學(xué)效果既不利于為培養(yǎng)新時(shí)代工科專業(yè)人才奠定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也不利于高等數(shù)學(xué)課程的長遠(yuǎn)發(fā)展。

綜上，高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀并不樂觀，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的推動(dòng)下以及“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的普及帶動(dòng)下，高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)改革勢在必行，特別是與信息化教學(xué)工具與教學(xué)模式的結(jié)合更是時(shí)代發(fā)展的必然要求。

三、高等數(shù)學(xué)課程實(shí)施信息化教學(xué)的必要性

伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的持續(xù)發(fā)展，信息技術(shù)在教育教學(xué)中的作用越來越重要，針對(duì)高等數(shù)學(xué)課程并不理想的教學(xué)現(xiàn)狀，采用信息化教學(xué)模式是順勢而為，能夠有效改善高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)中存在的各種不足。文中所提的信息化教學(xué)模式主要是指在“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)環(huán)境下，將課前準(zhǔn)備、課中講授到課后復(fù)習(xí)、考核、答疑等各個(gè)環(huán)節(jié)都與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)有效融合，使線上教學(xué)與線下教學(xué)產(chǎn)生1+1＞2 的教學(xué)效果，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

高等數(shù)學(xué)課程實(shí)施信息化教學(xué)有利于準(zhǔn)確定位教師與學(xué)生的角色。信息技術(shù)為教師與學(xué)生之間搭建了便利有效的互動(dòng)平臺(tái)，有利于增進(jìn)師生之間的深入了解，也有利于學(xué)生提前預(yù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，為課堂學(xué)習(xí)做好鋪墊，真正實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)中以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，準(zhǔn)確定位師生間的角色，更符合工程教育專業(yè)認(rèn)知所推行的“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)”三大基本理念。

高等數(shù)學(xué)課程實(shí)施信息化教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。信息技術(shù)除了方便師生之間的互動(dòng)交流，增進(jìn)師生之間的感情，還能夠使教師更好的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與安排，更能夠豐富數(shù)學(xué)知識(shí)的傳播形式，將晦澀難懂的數(shù)學(xué)概念與公式轉(zhuǎn)化為生動(dòng)形象的圖片與動(dòng)畫，帶動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，樂于學(xué)習(xí)。

高等數(shù)學(xué)課程實(shí)施信息化教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與創(chuàng)新思維。信息技術(shù)為學(xué)生延展了對(duì)高等數(shù)學(xué)課程理論知識(shí)學(xué)習(xí)的廣度與深入，無論是課前的預(yù)習(xí)，還是課后的復(fù)習(xí)，無論是理論的講解，還是實(shí)踐的應(yīng)用，只要是學(xué)生有需要隨時(shí)隨地都有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為其提供海量的學(xué)習(xí)資源，輔助學(xué)生更為深入的發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，推動(dòng)學(xué)生形成自己的探索精神與創(chuàng)新思維。

四、信息化教學(xué)模式在高等數(shù)學(xué)課程改革中的應(yīng)用

（一）高等數(shù)學(xué)課前的信息化教學(xué)

信息化教學(xué)在高等數(shù)學(xué)課程的課前環(huán)節(jié)主要起到的是輔助與啟發(fā)作用，授課教師在課前通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（如雨課堂、智慧樹、釘釘、騰訊課堂）向?qū)W生推送相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，這些資源既可以是重難點(diǎn)突出、設(shè)計(jì)精巧的PPT 課件，也可以是形象生動(dòng)的微視頻或動(dòng)畫短片，還可以是知識(shí)點(diǎn)生產(chǎn)生活應(yīng)用的實(shí)例或經(jīng)典案例，以吸引學(xué)生有效預(yù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)布置與此相關(guān)但較為簡答的思考問題，再借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與學(xué)生展開互動(dòng)，收集學(xué)生由此發(fā)現(xiàn)、歸納、總結(jié)的疑難問題，更需要引導(dǎo)學(xué)生之間展開互動(dòng)討論，保證在課程內(nèi)容正式講授之前，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有所了解與認(rèn)知，做好課前的鋪墊工作。

（二）高等數(shù)學(xué)課中的信息化教學(xué)

信息化教學(xué)在高等數(shù)學(xué)課程的課堂講授中主要運(yùn)用的是具體的信息技術(shù)，通過課前充分的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，課堂講授的關(guān)鍵是重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)的精講，是對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的答疑解惑，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生增加對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)深度，整個(gè)過程都需要信息技術(shù)的有效支撐，才能更好的活躍課堂氛圍，帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與課堂，強(qiáng)化師生之間的互動(dòng)交流。以智慧樹（知到）在高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用為例，先利用隨機(jī)點(diǎn)名與簽到功能，通過位置或手勢統(tǒng)計(jì)學(xué)生的出勤情況，在課程講授過程中利用搶答和投票功能掌握學(xué)生對(duì)講授知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)程度，還可以利用頭腦風(fēng)暴功能組織學(xué)生討論課程主題，通過在線下課堂中合理運(yùn)用線上功能，不僅簡化了教師的繁瑣統(tǒng)計(jì)任務(wù)，還能夠豐富課堂講授形式，吸引學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（三）高等數(shù)學(xué)課后的信息化教學(xué)

信息化教學(xué)在高等數(shù)學(xué)課程的課后環(huán)節(jié)主要是對(duì)高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)的進(jìn)一步拓展，如知識(shí)點(diǎn)的梳理與復(fù)習(xí)、相關(guān)練習(xí)題目的布置及作業(yè)收發(fā)與批改、課后興趣小組的組建與討論互動(dòng)等。而最為關(guān)鍵的是利用信息化教學(xué)手段改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)，著重考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，降低期末試卷成績的占比，增加對(duì)學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)中表現(xiàn)情況的考核比重，形成線上線下多維度的教學(xué)評(píng)價(jià)模式，保證既關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的最終理論成績，又注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的參與和互動(dòng)的表現(xiàn)，過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)合理整合。

此外，信息化教學(xué)模式在高等數(shù)學(xué)課程中的應(yīng)用對(duì)授課教師提出了更高更多的要求，不僅是科學(xué)合理的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，而且需要熟悉各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的功能并能夠靈活運(yùn)用，學(xué)會(huì)各類信息技術(shù)手段以制作精美課件與視頻，有效整合高等數(shù)學(xué)教學(xué)資源，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)布置學(xué)習(xí)任務(wù)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)與情感需求達(dá)到更好的互動(dòng)效果，只有這樣才能保證信息化教學(xué)模式在專業(yè)認(rèn)證理念下在高等數(shù)學(xué)課程改革中的應(yīng)用成效。