專業認證視角下高等數學課程信息化教學模式研究

楊 弘，李凱旭，李玉紅

（佳木斯大學，黑龍江 佳木斯154007）

一、引言

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，有利于我國提升工科教育質量，優化工科人才培養，加快接軌國際工程教育，實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認。我國從2016 年正式成為《華盛頓協議》的第十八位成員開始，一直貫徹“以學生為中心，以產出為導向，質量持續改進”的三大基本理念，積極探索高校工科各專業的改革建設與發展，更是將工程教育專業認證的相關要求與高等教育內涵式發展相結合，積極促進相關課程的教學質量提升與教學模式改革。

高等數學是高校理、工、經濟、管理類專業必修的公共基礎課，更是工科專業的核心課程，但是該課程學習難度較大，在教學過程中存在著理論抽象、課時較少，學生學習興趣不高等問題，使教學效果深受影響，教學改革勢在必行。根據工程教育專業認證所要求的培養目標、教學內容設計、教學考核標準等，高等數學課程需要對其教學模式、教學內容、教學手段、教學評價等進行更新與改革，以適應工程教育國際化的質量要求，培養出對接產業需求的應用型人才。

與此同時，在“互聯網+”環境下，高校教育教學與現代信息技術深度融合，衍生出了眾多的信息化智慧教學平臺，積累了豐富的網絡教學資源，為高校課程教學模式改革提供了有力的支撐。特別是在疫情期間，各高校綜合運用各種信息化手段，靈活多樣地開展“停課不停學”的線上教學模式，也在一定程度上推動了課程教學與現代信息技術的結合。因此，在工程教育專業認證視角下，依托優質網絡教育平臺與資源，積極探索高等數學課程與現代信息技術的有效結合，變革傳統的教學模式與教學方法，提升高等數學的教學質量，已成為工科基礎課程教學亟需解決的問題。

二、高等數學課程的教學現狀分析

高等數學作為工科專業的一門基礎核心課程，不僅能夠為學生后續課程的學習提供必要的數學知識與方法，還能夠提升學生的邏輯推理能力、應變能力、創新能力等，根據工程教育專業認證所遵循的“以學生為中心，以產出為導向，質量持續改進”三大基本理念，現從學生學習興趣、教師教學設計和課堂教學效果三個方面分析高等數學課程的教學現狀。

（一）學生對高等數學課程的興趣現狀

對于學生而言，高等數學課程的學習難度不可置否，而且學生在學習數學知識的能力、天賦、興趣等方面也存在明顯的個體差異，日常教學中發現對于大多數學生來說，在高等數學課程的學習過程中時常會感到理論知識抽象深奧，與生活實際聯系不緊密，無法做到學以致用，而且數學課程的學習對邏輯思維的要求較高，相關練習題目又較多、解題方法難以掌握，這些問題最終導致學生普遍缺乏對高等數學課程的學習興趣。而學生是整個教學過程的主體與中心，如果學生對高等數學課程缺乏興趣，那么很難保證能夠取得預期的教學效果。為了提高學生對高等數學課程的興趣，在教學過程中也在不斷嘗試對高等數學課程教學體系進行改革，如增加實踐教學環節，引導學生認識到數學知識在生活實際中的具體應用；又如開展數學競賽，通過激發學生的競爭意識帶動對數學知識的學習熱情。這些改革實踐雖然取得一定成效，但總體上學生對高等數學課程缺乏興趣的現狀仍沒有明顯改善。

（二）教師對高等數學課程的教學設計現狀

無論是高等數學課程還是其他課程，教師在教學過程中對教學的整體設計都離不開教學模式的選用、教學內容的安排與考核方式的選擇?，F階段，高等數學課程的教學模式大多數仍然以講授式為主，教師積極主動向學生灌輸數學知識，而學生多是被動接受，雖然信息化教學手段已普遍采用，如多媒體課件、智慧學習平臺、實訓模擬軟件等，但是課堂教學依然是教師的“一言堂”，無法體現出“以學生為中心”，由此產生的問題是學生的學習興趣激發不出來、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，禁錮了學生對高等數學課程學習的積極性與主動性，有悖于高等數學課程的教學目標。同時，高等數學課程是高等院校各專業的基礎必修課，其基本教學內容一般包括函數、極限與連續；導數與微分；中值定理與導數的應用；不定積分與定積分；空間解析幾何與向量代數；多元函數微積分及應用；無窮級數；微分方程等，對于這些教學內容主要安排講授的是其基本概念、特征、性質、公式、計算方法等，使學生學會變量關系，建立函數，計算微積分。這樣的教學內容安排雖然有助于學生學會基礎理論知識，但是不利于培養學生對數學知識的抽象概況能力、空間想象能力、邏輯推理能力，特別是綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，不利于為其他學科的學習奠定良好的數學基礎。此外，高等數學課程的考核現狀是以期末試卷考試考核為主，最終成績認定是卷面成績+平時成績的組合，但實際考核中試卷的難度、題型的選定、考試的時間、平時成績的組成與比例等都明顯存在問題，這既關系著最終考核的全面完整性，又關系考核的科學公平性，所以，高等數學課程的考核須構建一種能同時評價學生數學能力和數學學習潛力的綜合考核系統。

（三）高等數學課程的課堂教學效果現狀

在日常教學中，高等數學課程的課堂教學都能夠按照教學大綱和教學計劃順利展開，基礎理論知識和練習題目有序講授，學生最終的試卷考核成績和實踐考核成績能夠達到合格標準，預期的基本教學效果普遍能夠實現。但是，教學效果不只局限于教學計劃的實施與考核成績的達標，還包含著學生的課堂參與、課堂表現以及其他方面綜合能力的收獲。從此方面考慮，高等數學課程的課堂教學效果現狀是處于不理想狀態的，特別是多數學生對高等數學課程缺乏學習興趣，使得上課變成了是為考勤、為考試、為及格，高等數學課程真實的課堂教學現狀是學生課堂參與不積極、師生互動較少、學生主動學習熱情不高、知識創新能力薄弱，理論聯系實際能力不強，這樣的課堂教學效果既不利于為培養新時代工科專業人才奠定數學基礎，也不利于高等數學課程的長遠發展。

綜上，高等數學課程的教學現狀并不樂觀，在工程教育專業認證的推動下以及“互聯網+教育”的普及帶動下，高等數學課程的教學改革勢在必行，特別是與信息化教學工具與教學模式的結合更是時代發展的必然要求。

三、高等數學課程實施信息化教學的必要性

伴隨著“互聯網+”的持續發展，信息技術在教育教學中的作用越來越重要，針對高等數學課程并不理想的教學現狀，采用信息化教學模式是順勢而為，能夠有效改善高等數學課程教學中存在的各種不足。文中所提的信息化教學模式主要是指在“互聯網+”教學環境下，將課前準備、課中講授到課后復習、考核、答疑等各個環節都與網絡教學平臺有效融合，使線上教學與線下教學產生1+1＞2 的教學效果，活躍課堂氣氛，提高學生學習興趣。

高等數學課程實施信息化教學有利于準確定位教師與學生的角色。信息技術為教師與學生之間搭建了便利有效的互動平臺，有利于增進師生之間的深入了解，也有利于學生提前預習所學知識，為課堂學習做好鋪墊，真正實現課堂教學中以學生為中心，以教師為主導，準確定位師生間的角色，更符合工程教育專業認知所推行的“以學生為中心，以產出為導向，質量持續改進”三大基本理念。

高等數學課程實施信息化教學有利于激發學生學習的主動性與積極性。信息技術除了方便師生之間的互動交流，增進師生之間的感情，還能夠使教師更好的了解學生的學習動態，適時調整教學內容與安排，更能夠豐富數學知識的傳播形式，將晦澀難懂的數學概念與公式轉化為生動形象的圖片與動畫，帶動學生積極主動的學習，真正實現由被動學習到主動學習，樂于學習。

高等數學課程實施信息化教學有利于培養學生的探索精神與創新思維。信息技術為學生延展了對高等數學課程理論知識學習的廣度與深入，無論是課前的預習，還是課后的復習，無論是理論的講解，還是實踐的應用，只要是學生有需要隨時隨地都有優質的網絡教學平臺為其提供海量的學習資源，輔助學生更為深入的發現問題、探究問題、解決問題，推動學生形成自己的探索精神與創新思維。

四、信息化教學模式在高等數學課程改革中的應用

（一）高等數學課前的信息化教學

信息化教學在高等數學課程的課前環節主要起到的是輔助與啟發作用，授課教師在課前通過網絡平臺（如雨課堂、智慧樹、釘釘、騰訊課堂）向學生推送相關的學習資源，這些資源既可以是重難點突出、設計精巧的PPT 課件，也可以是形象生動的微視頻或動畫短片，還可以是知識點生產生活應用的實例或經典案例，以吸引學生有效預習相關知識點，同時布置與此相關但較為簡答的思考問題，再借助網絡教學平臺與學生展開互動，收集學生由此發現、歸納、總結的疑難問題，更需要引導學生之間展開互動討論，保證在課程內容正式講授之前，學生對理論知識有所了解與認知，做好課前的鋪墊工作。

（二）高等數學課中的信息化教學

信息化教學在高等數學課程的課堂講授中主要運用的是具體的信息技術，通過課前充分的預習和準備，課堂講授的關鍵是重點難點知識的精講，是對學生發現問題的答疑解惑，同時引導學生增加對數學知識的學習深度，整個過程都需要信息技術的有效支撐，才能更好的活躍課堂氛圍，帶動學生主動參與課堂，強化師生之間的互動交流。以智慧樹（知到）在高等數學課堂教學中的應用為例，先利用隨機點名與簽到功能，通過位置或手勢統計學生的出勤情況，在課程講授過程中利用搶答和投票功能掌握學生對講授知識點的學習程度，還可以利用頭腦風暴功能組織學生討論課程主題，通過在線下課堂中合理運用線上功能，不僅簡化了教師的繁瑣統計任務，還能夠豐富課堂講授形式，吸引學生主動參與教學，加深對理論知識的理解。

（三）高等數學課后的信息化教學

信息化教學在高等數學課程的課后環節主要是對高等數學課程教學的進一步拓展，如知識點的梳理與復習、相關練習題目的布置及作業收發與批改、課后興趣小組的組建與討論互動等。而最為關鍵的是利用信息化教學手段改進教學評價，著重考核學生的學習過程，降低期末試卷成績的占比，增加對學生使用網絡教學平臺進行學習活動中表現情況的考核比重，形成線上線下多維度的教學評價模式，保證既關注學生學習的最終理論成績，又注重學生學習過程中的參與和互動的表現，過程評價與結果評價合理整合。

此外，信息化教學模式在高等數學課程中的應用對授課教師提出了更高更多的要求，不僅是科學合理的設計教學內容，而且需要熟悉各種網絡教學平臺的功能并能夠靈活運用，學會各類信息技術手段以制作精美課件與視頻，有效整合高等數學教學資源，結合學生特點布置學習任務，了解學生學習與情感需求達到更好的互動效果，只有這樣才能保證信息化教學模式在專業認證理念下在高等數學課程改革中的應用成效。