融合現(xiàn)代教育技術(shù)的工科數(shù)理類基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革

胡秀珍 龐晶 斯日古楞

[摘 要] 數(shù)理類基礎(chǔ)課是工科院校各專業(yè)的重要公共基礎(chǔ)課，其特點是學(xué)時數(shù)多、授課面廣，是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。由于學(xué)生對這些課程的認(rèn)識不夠，導(dǎo)致其對課程學(xué)習(xí)的動力不足、興趣不高，學(xué)習(xí)效果不佳。鑒于此，以“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”為切入點，深度融合基礎(chǔ)課和專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容;以“混合式教學(xué)模式”為抓手，深度融合基礎(chǔ)課和現(xiàn)代教育技術(shù);以“成績統(tǒng)計分析”為反饋，構(gòu)建基礎(chǔ)教學(xué)與學(xué)生管理相結(jié)合的溝通平臺。通過上述基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容、方法手段的改革，以達(dá)到滿足學(xué)生個性化、多元化學(xué)習(xí)的需求，引導(dǎo)學(xué)生對基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)重要性的認(rèn)識，進(jìn)而提高數(shù)理基礎(chǔ)課的教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 現(xiàn)代教育技術(shù);教學(xué)模式;數(shù)理基礎(chǔ)課

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）04-0060-04? ? [收稿日期] 2020-07-27

一、引言

本校的數(shù)理基礎(chǔ)課包括“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)物理”“工程力學(xué)”等，這些課程一直是學(xué)校各專業(yè)的重要公共基礎(chǔ)課，是學(xué)校重點建設(shè)的課程，還是內(nèi)蒙古自治區(qū)的示范課、一類課及精品課。為了提高基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量，這些課程一直進(jìn)行著卓有成效的教學(xué)改革，學(xué)校也一直非常重視這些課程的建設(shè)和發(fā)展。這些課程的特點是學(xué)時數(shù)多、授課面廣。

數(shù)理基礎(chǔ)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)，也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)必備的數(shù)理基本知識。由于學(xué)生對這些課程的認(rèn)識不夠，導(dǎo)致其對課程學(xué)習(xí)的動力不足，也是導(dǎo)致不及格率偏高的重要原因。為了扭轉(zhuǎn)這種狀況，以“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”為切入點，深度融合基礎(chǔ)課和專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生開設(shè)了“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”課程。

二、深度融合基礎(chǔ)課和專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”課

從近幾年的實際教學(xué)中我們了解到，學(xué)生對這些基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)沒有一個清晰的概念，對知識體系的理解并不深刻，將基礎(chǔ)知識應(yīng)用于后續(xù)課程的能力較差，覺得專業(yè)課有用，喜歡學(xué)習(xí)專業(yè)課知識，而對數(shù)理基礎(chǔ)課在專業(yè)課學(xué)習(xí)中的重要性認(rèn)識不足，學(xué)習(xí)效果也在相對地下降。針對這些情況，我們認(rèn)為有必要在開設(shè)基礎(chǔ)課程之前對學(xué)生進(jìn)行一系列基礎(chǔ)課概論的通識教育，幫助學(xué)生更好地了解和掌握課程內(nèi)容及各門課程之間的相關(guān)性，尤其是基礎(chǔ)課與專業(yè)課的關(guān)系，使學(xué)生對數(shù)理基礎(chǔ)課的知識結(jié)構(gòu)體系有一個比較全面的認(rèn)識，使學(xué)生在從事自己專業(yè)時，具備一定的基礎(chǔ)知識和科學(xué)素質(zhì)。同時以系列基礎(chǔ)課程的最優(yōu)化概論的內(nèi)容研究為契機，提高基礎(chǔ)課教學(xué)團(tuán)隊的整體教學(xué)質(zhì)量，具有一定的推廣價值。在開設(shè)“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”之前我們也進(jìn)行了不同層次的調(diào)研，效仿和完全拿來其他學(xué)校開設(shè)“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”課程的可能性幾乎沒有。

“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”以公共選修課的形式在全校一年級開設(shè)，總學(xué)時為16學(xué)時1個學(xué)分。該課程由來自不同基礎(chǔ)課的8位專家（教授）通過講座式授課，每位專家講授2課時，由此每個班級的每個課題都有不同的教師講授，給學(xué)生以新鮮感。

課程內(nèi)容的設(shè)計：①以“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)物理”和“工程力學(xué)”這些課程為研究對象，研究每門課程的知識體系（含與中學(xué)內(nèi)容的比較）、主要知識點的整體概述[1];②研究各門課程之間的聯(lián)系與知識相關(guān)性，研究如何介紹這幾門課程與后續(xù)專業(yè)課程、社會生產(chǎn)實踐的聯(lián)系等。隨著社會的進(jìn)步、科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基礎(chǔ)課程內(nèi)容的拓展是概論課必不可少的內(nèi)容，將物理模型、數(shù)學(xué)方法、力學(xué)分析等應(yīng)用于工程學(xué)研究已經(jīng)取得了很多成績，把一些成熟的易接受的相關(guān)案例展示給學(xué)生[2，3]。

為了保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，給師生一個充分交流的空間，建立了一個App交流平臺。一方面方便師生互動交流，另一方面充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”的現(xiàn)代化手段對教學(xué)的輔助作用，將系列“基礎(chǔ)課程概論”的相關(guān)內(nèi)容放在平臺上共享，既便于學(xué)生隨時觀看，也便于學(xué)生與教師、學(xué)生之間及教師之間交流。

課程以論文形式結(jié)業(yè)。為了規(guī)范論文寫作，我們給出結(jié)課論文寫作模板。每位專家授課結(jié)束時要留給學(xué)生論文思考題至少4個，即結(jié)課論文的題目供學(xué)生選擇，思考題必須與講授內(nèi)容密切相關(guān)。課程結(jié)束后，學(xué)生有30多個題目可以選擇，根據(jù)自己的興趣選擇題目撰寫論文，并且由相應(yīng)的出題教師閱判。

授課期間，我們設(shè)計了調(diào)查問卷，問卷共設(shè)置14個問題，每個問題至少有四種答案供選擇（單選），共發(fā)放516份問卷，收回480份。對收回的問卷做了統(tǒng)計分析，從問卷結(jié)果看，“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”課還是很受歡迎的，授課方式也易被學(xué)生接受，設(shè)計的授課內(nèi)容基本達(dá)到授課目的并能引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識，互動的App平臺充分發(fā)揮了交流作用。課程的開設(shè)確實使學(xué)生受益，收到了一些好的教學(xué)效果。如，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、發(fā)現(xiàn)一些創(chuàng)新人才等。同時，團(tuán)隊教師進(jìn)一步挖掘了基礎(chǔ)課與專業(yè)課及社會生產(chǎn)實踐的聯(lián)系，因此課程的開設(shè)對教師的教學(xué)水平提高起到了促進(jìn)作用。

三、深度融合基礎(chǔ)課和現(xiàn)代教育技術(shù)，開展現(xiàn)代技術(shù)輔助基礎(chǔ)課教學(xué)的混合式教學(xué)

數(shù)理基礎(chǔ)課具有高度的抽象性、嚴(yán)密的邏輯性和廣泛的應(yīng)用性，是工科各專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。但是由于教學(xué)內(nèi)容枯燥，傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)模式使學(xué)生對數(shù)理基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難和懼怕心理，甚至失去學(xué)習(xí)興趣。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在教學(xué)中的應(yīng)用，微課、慕課等教學(xué)悄然進(jìn)入教學(xué)手段設(shè)計，成為教學(xué)改革熱點[5，6]。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講學(xué)生聽，然后學(xué)生按照教師的課堂講解及課本復(fù)習(xí)消化。隨著教育信息化的深入，混合式教學(xué)模式受到了普遍的關(guān)注。混合式教學(xué)模式是把傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢和數(shù)字化教學(xué)（目前基本指微課）的優(yōu)勢結(jié)合起來，二者優(yōu)勢互補，從而獲得更佳的教學(xué)效果，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[6]。

基礎(chǔ)課一般涉及的學(xué)生人數(shù)多、面廣，開展個性化、多元化的混合式教學(xué)最有利，但由于擔(dān)任同一門課的教師多，開展混合式教學(xué)需要教師的共同努力，否則同一門課會參差不齊，無法對學(xué)生的成績給出合理評價。針對這個問題我們鼓勵年輕人做引領(lǐng)，讓年輕教師先動起來，以年輕教師帶動年長教師;以競賽活動為推進(jìn)手段，采取跟進(jìn)式、分階段的競賽;以教改課題的方式輔助引領(lǐng)，以漸進(jìn)滲透式方法實現(xiàn)基于微課的混合式教學(xué)模式。

第一，邀請到了多年來致力于云端教學(xué)及微課程領(lǐng)域教授和專家開設(shè)微課、手機課堂輔導(dǎo)講座。

第二，以基礎(chǔ)課微課程教學(xué)設(shè)計競賽為契機，充分調(diào)動年輕教師積極性、主動性。2016年和2017年先后兩次舉辦了“博學(xué)杯”基礎(chǔ)課微課程教學(xué)設(shè)計競賽，40歲以下的教師全部參與微課制作比賽提交作品。經(jīng)過兩屆競賽，收獲了一大批成果：建設(shè)了高清錄播室;熟悉了各種錄頻軟件，制作了100余項微課視頻;進(jìn)一步精煉了微課制作技術(shù)，收獲一批優(yōu)秀微課視頻。經(jīng)過競賽的歷練，多名教師參加各類微課比賽，獲國家級、省級和賽區(qū)微課比賽獎。

第三，通過漸進(jìn)滲透式的引領(lǐng)，各基礎(chǔ)課重新梳理規(guī)范了知識點，明確了知識體系，統(tǒng)一了微課網(wǎng)絡(luò)平臺，確定了教學(xué)基本內(nèi)容、方式等。以年輕教師帶動年長的教師，共同探討如何將課程知識碎片化（即知識點的確定），再將碎片化的知識整合成課程的知識體系，實現(xiàn)了基于微課的混合式教學(xué)。

第四，通過教育部藍(lán)墨課題及省級、校級微課程立項，“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”等基礎(chǔ)課實現(xiàn)了“小熊課堂”“雨課堂”“手機課堂（藍(lán)墨云班課）”等現(xiàn)代技術(shù)輔助教學(xué)。“工程力學(xué)”基本實現(xiàn)了基于微課程的混合式教學(xué)，“大學(xué)物理”也建立了數(shù)字化微課網(wǎng)絡(luò)平臺。

“小熊課堂”是教師自創(chuàng)的基于微信公眾平臺的輔助教學(xué)，只要打開微信，在搜索欄中輸入小熊微課堂或xxwkt1找到公眾號，點擊關(guān)注就可以收到推送，查看歷史圖文。目前“高等數(shù)學(xué)”板塊有微課、板書、作業(yè)、課件、講稿五個欄目，“線性代數(shù)”板塊有微課展示、精選課件和習(xí)題解答三個欄目。這些欄目中已有大量的微課，完整一學(xué)年的板書，手寫講稿以及大量的習(xí)題解答等資源，這些資源不僅對新生有益，對一些考研的學(xué)生也有一定的幫助。圖1和圖2就是公眾平臺的幾個界面（圖1是2個模塊界面;圖2是2個關(guān)注界面，分別為習(xí)題和學(xué)生提問的解答，閱讀量都超過了千人）。將課件和講稿等教學(xué)材料課前推送給學(xué)生，便于學(xué)生預(yù)習(xí);將高頻的問題課后以微課的形式推送給學(xué)生，既提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也提升了教學(xué)效率。文章的閱讀量平均100次以上，有些文章的閱讀量突破1000次。當(dāng)前學(xué)生的關(guān)注量已經(jīng)達(dá)到3000人左右，校內(nèi)外學(xué)生均可使用。

“雨課堂”是一種智能教學(xué)工具，它將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入PowerPoint軟件和微信，是以教師和學(xué)生最熟悉的PowerPoint軟件和微信為基礎(chǔ)的。教師可以創(chuàng)建、管理班級，制作PPT課件，推送學(xué)習(xí)資料;學(xué)生可以在微信上預(yù)習(xí)、答題?！坝暾n堂”讓師生有更多的互動，讓教學(xué)變得更便捷。使用“雨課堂”，教師不僅可以將帶有慕課視頻、習(xí)題、語音的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機，還可以了解每位學(xué)生的預(yù)習(xí)、答題情況，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)中師生互動的缺乏提供了完美的解決方案。課后學(xué)生可以反饋沒有學(xué)會的內(nèi)容，教師可以針對學(xué)生不懂的內(nèi)容進(jìn)行資料推送和輔導(dǎo)，并對教學(xué)內(nèi)容及時作出調(diào)整。

“手機課堂（藍(lán)墨云班課）”是一種基于集團(tuán)開發(fā)的App平臺的另一種智能教學(xué)工具，與“雨課堂”相比其優(yōu)勢是：①可以通過鏈接共享外部資源;②具有任意符號下的簽到功能;③可以通過手機的“搖一搖”功能實現(xiàn)隨機點名。另外，它具備作業(yè)、投票問卷、頭腦風(fēng)暴、答題討論及測試等模塊，還有每周的教學(xué)歸納總結(jié)。圖3為幾幅代表性的截圖（（a）是微課界面、（b）是測試結(jié)果分析、（c）是測試題用時、（d）是作業(yè)）。

通過這些現(xiàn)代化教學(xué)手段及時向?qū)W生推送重點、難點內(nèi)容的課件或微課教學(xué)視頻，以及每章小結(jié)和復(fù)習(xí)題，幫助學(xué)生更好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)輔助手段從課上延續(xù)到課下，使得學(xué)生們真正地和教師一起參與到教學(xué)活動中，體驗、感受、領(lǐng)悟和思考，成為課程的創(chuàng)造者和主體。

四、構(gòu)建基礎(chǔ)教學(xué)與學(xué)生管理相結(jié)合的平臺，及時反饋學(xué)生的成績統(tǒng)計分析結(jié)果

長期以來，本校數(shù)理公共基礎(chǔ)課都是由理學(xué)院為全校各二級學(xué)院的學(xué)生開設(shè)，學(xué)生的學(xué)風(fēng)及管理與二級學(xué)院溝通銜接嚴(yán)重脫節(jié)。主要體現(xiàn)在教學(xué)行政管理部門、二級學(xué)院與教學(xué)實施部門的溝通不足，不能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)校在課程設(shè)置、課程實施以及課程評價等方面存在的問題，不能根據(jù)學(xué)校、學(xué)生的實際情況，積極尋求提高駕馭課程問題能力的途徑、主動解決課程問題等，導(dǎo)致數(shù)理公共基礎(chǔ)課程管理意識淡漠，教師在教學(xué)中對學(xué)生的管理缺乏足夠的權(quán)威性和責(zé)任感。

教學(xué)反饋是教學(xué)監(jiān)督和管理的重要環(huán)節(jié)，每學(xué)期教學(xué)任務(wù)結(jié)束后，我們及時對本學(xué)期的教學(xué)情況進(jìn)行統(tǒng)計分析總結(jié)，以便下學(xué)期更好地工作。

1.統(tǒng)計分析每門基礎(chǔ)課全校學(xué)生的平均成績;每個學(xué)院學(xué)生的平均成績及在全校中的學(xué)習(xí)狀況;每個專業(yè)、班級的成績狀況。

2.將統(tǒng)計分析結(jié)果反饋給學(xué)校管理部門、各學(xué)院管理部門，并設(shè)置各部門對結(jié)果的反饋，包括學(xué)生對教學(xué)的要求、教學(xué)改進(jìn)建議等。

3.教師對學(xué)生成績的分析，如不同專業(yè)招生分?jǐn)?shù)的差別、學(xué)生管理與教學(xué)的配合情況等。

從圖4可以清楚地看到，成績較好的是管理學(xué)院，較低的是化工學(xué)院。

學(xué)科拓展平臺建設(shè)，旨在打破學(xué)科壁壘、學(xué)院壁壘，搭建與各二級學(xué)院聯(lián)系的渠道和窗口，以期改變沒有學(xué)科專業(yè)歸屬的基礎(chǔ)課教學(xué)管理常常處于力不從心的尷尬局面。

五、總結(jié)

首次開設(shè)“數(shù)理基礎(chǔ)課概論”公共選修課完全是摸著石頭過河，無任何前人的經(jīng)驗可循，無論在教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)方法、手段上我們采用的都是混合式教學(xué)設(shè)計，設(shè)計宗旨是盡可能采用較先進(jìn)的、新鮮的方式讓學(xué)生對課程感興趣。

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