高數模塊教學方式構建思索

時間:2022-04-10 09:51:00

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高數模塊教學方式構建思索

高職院校已成為高等教育隊伍中的一個重要成員,高等職業教育的健康發展,對相關產業的發展有不可忽視的推動作用。從學校小環境來看,高等職業院校若要創出特色、辦出水平、增強社會影響力,科學完善課程和教學建設是關鍵性的環節;而高等數學是學生入學后首先接觸到的基礎課程,是理工農等類專業的重要基礎課。在高職院校中,打好高等數學基礎,不論是對學生后繼專業課知識的學習、思維靈活性的培養、還是進一步升學考試,都有非常重要的影響。教師在課堂教學中嚴謹的教風、敏捷的判斷能力和教學問題的靈活處理方式對學生的隱性教育作用,也是值得挖掘的教育因素。應進行必要的探究。對高等數學教學。

一、模塊教學的概念

過去幾年,一部分理工科學校借鑒發達國家流行的教育理論———CBE理論(“以能力為基礎”的理論),對專業課教學模式進行過改革,并且取得了比較理想的結果,積淀了一定的經驗。上世紀90年代末,高等數學的教學改革開展得如火如荼:根據不同的目的和要求,模塊的劃分有多種形式,如鄭州電力高等專科學校在高等數學教學改革中取得了一定的經驗,他們根據一定的分類標準,把高等數學課程分為三個教學模塊,即:數學理論(基本模塊)、數學實驗(擴展模塊)、數學建模(開發模塊);把數學建模作為高等數學的重要內容之一,并把高等數學更名為《技術數學》[1]。有的學校打破了原有教材“以元為中心”的內容體系的安排方式,遵循知識體系協調、有機銜接,解題過程向下兼容、學生建構知識的原則,把高等數學設計為:極限模塊(一元和多元函數統一定義、極限和連續性統一講授)、微分模塊(一元和多元函數的微分)、積分模塊(定積分、重積分、線積分和面積分統一定義)、級數模塊、方程模塊等[2],并提出了相應的教學實施方法,取得了很好的結果。按照數學模塊設置有利于學校靈活安排課程、有利于學生的自主學習、利于教師的合作交流和科研能力成長以及有利于學校特色發展原則,并根據我們學院的實際狀況,可把高等數學劃分為:一元函數的極限與連續、一元函數的微積分、空間解析幾何與多元函數的微積分、級數和常微分方程等模塊,分兩個學期(一學年)完成。根據高職學生的人數和專業要求,制作多個并行授課計劃,實施大課堂多媒體教學,每個計劃由兩個教師按時間順序依次交替完成。在講學期間,每個人的周課時數相當于模塊教學實施前的兩倍或更多一些,實行教師定點教室教學,一人上課期間(見表1),另一人作簡單的輔助工作(比如適當聽課、輔助批改作業等),并及時與授課者進行交流;剩余的時間,可集中精力查閱資料,進行相應的科研工作,做到教學科研相輔相成,強化教師隊伍建設,促進教師個人和學院的健康發展。在教學實施的過程中總結經驗,逐步完善模塊教學,形成我院自己具有特色的高等數學模塊教學理論與程式。

二、高等數學實施模塊教學的必要性

(一)高職院校學制的要求2004年2月28日,在全國高等職業教育第三次產學研結合經驗交流會上,國家教育部部長周濟明確指出:高職教育主要任務是以相關產業為重點加速培養高技能緊缺人才,高職教育的學制由三年逐步過度到二年。從國家指令性計劃方面分析,高職高專教育的學制有進一步縮小的趨勢,這對高職教育提出了更高的要求和更艱巨的任務,在既要力保基礎文化課教育體系完善和專業課程縱向教學有一定深入的基礎上,又要適應學制壓縮的要求。因此作為基礎課的高等數學教學模式的改革應首當其沖。

(二)高職院校對教師的要求高職院校基礎課教師,雖然應把教學放在第一位,但科研活動也是不可缺少的。在課堂教學課時分散充斥整個學年的情況下,在盡職盡責處理教學工作的條件下,很少有足夠的精力和時間放在科研上。而實施模塊教學之后,有了集中的時間,就可以充分利用學校的教學科研資源,也可以外出學習先進經驗,以盡可能快的速度縮小我們與知名院校的差距。所以,從學院大局著想,對相應學科實施模塊教學會利大于弊。

(三)高職學生的特點大學生生理基本成熟,心理狀況比較穩定,具有相對穩定的價值觀和一定的審美能力。他們只身在外,學習、生活等方面需要有歸屬感和安全感,由于需要、動機、情感、態度、信念等方面的一致性,學生會自愿結成一定群體,這種集體沒有定員、無固定組織形式,群體的凝聚力靠成員間的志趣相投、心理相容,其中的成員會相互對比,發現自己的缺點、促成自己的優點。因此,采取適當的教學方式,克服其消極面,正確引導這一群體向著教育預定的方向發展。在一定程度上,教師嚴謹的態度、科學教學設計的模塊教學可以促進學習群體的形成、引導學生向積極方面發展。

三、高等數學實施模塊教學的理論依據

沒有理論的實踐是盲目的實踐,沒有實踐的理論是空洞的理論。“真理哪怕是再向前多走一步便是謬誤”,任何事情走向了極端都終會走到它的反面。所以,模塊教學模式離不開科學的現代教育教學理論的指導。

(一)高等數學的特點“數是一切事物的本質”。恩格斯也說過:“任何一門科學,只有成功地應用了數學,才能達到真正完善的地步。”學生只有真正領悟到數學的特點,才能對數學產生間接興趣。從應用性角度看,高等數學作為一門重要的基礎課,至少有三個方面的特性:工具性、邏輯性和思辨性,學習高等數學是學生對后繼專業課學習、思維靈活性的培養、升學考試的必修課。從高等數學內容的邏輯結構方面分析,它雖然有一定的嚴謹性,但它的知識體系并不是絕對的線形結構,每一個知識單元又具有相對獨立性。例如高等數學可分為極限與連續、微積分、級數、常微分方程以及線性代數和概率統計等。在保證高等數學基本邏輯結構完整的基礎上,可以從知識體系的縱向或橫向進行整合,對高等數學實施模塊教學,這一點已經在一些學校得到了初步驗證。

(二)集體動力理論大學學習氛圍需要學習群體的帶動、教師的維護指導和學校的支持。集體動力理論是指來自這種群體內部的一種“能源”,即具有不同的智慧水平、知識結構、思維方式和認知風格的成員之間可以相互啟發,實現思維、智慧上的碰撞,從而產生創新思維,使學生體會到一個人總不如集體更優,個體在集體中才能找到自尊、自重和發展動力。心理學家史穆克對課堂集體動力學作過分析,他依據學生自尊、自重的態度和學業成績變量關系所取得的大量數據總結指出,學生的學業成績跟他們的自尊、自重存在一定的關系。

(三)合作學習理論心理學研究表明,大學生的抽象思維能力已達到甚至高于一般成人的思維水平,范疇思辨性是大學生學習活動的重要特征之一。范疇是指一門學科的基本概念體系或稱概念群,思辨是指大學生在學習中的辯證思維,即大學生在學習過程中不僅要回答“是什么”、還要探索“為什么”以及事物之間有什么既定關系等;另一方面,大學生學習活動不但受外部環境的影響,更重要的是,他還會用自己的行為影響他人甚至整個環境,科學的教學模式對大學生的學習會起到事半功倍的作用。從心理學上看,這符合馬斯洛的需要層次說:人們不僅有生理的、安全的需要,還應有更高層次的需要,如缺失的需要、尊重需要、自我實現的需要。人在社會中就一定相互影響、相互作用,個體之間是相互依賴的。

(四)建構主義理論建構主義理論認為知識不是通過教師傳授所得到的,而是學習者在一定的情景下,即一定的社會文化背景下,借助于他人(如教師和學習伙伴)的幫助、利用一定的學習材料,通過學習主體的“意義建構”而獲得,同時又不能忽視教師的指導和影響。這一理論認為教師是學生進行“意義建構”的幫助者和促進者,情景、協作、會話和意義建構是學習的四大要素。其基本觀點從微觀的角度為我們的教學理論和實踐指明了方向。

1.知識觀:知識不是主觀的,也不是客觀的;知識是一種解釋、一種假設,而不是問題最后的答案,它會隨著人類的進步將不斷地得到修正、完善,并隨之出現新的假設[3],這種解釋或假設依賴于具體的情景以及學習主體的原有認知結構。知識包括結構性知識與非結構性知識,非結構性知識是指個體在具體情境中形成的、不規范的、非正式的知識或經驗。

2.學習觀:知識“是個體在與環境交互作用的過程中逐漸建構的結果”。學習是同化順應的過程,是一個動態的平衡過程。學習是個體在情景化的學習過程中發揮其主動性和能動性,以長時記憶中的內容和傾向力為依據,對信息進行主動判斷、選擇和處理,從而建構起關于事物及其過程的表征。學習是一個多向建構的過程。

3.教學觀:在主客體相互作用中,由于外部環境和教育的不斷刺激而向個體提出的新要求,從而引起的個體新需要與其已有的心理發展水平或心理狀態之間不一致所導致的不平衡(認知沖突),這是人心理發展的內在原因。教學就是教師探討如何制造這種“不平衡”,并設法幫助學習者達到暫時平衡,以求得受教育者心智的不斷發展。

四、高等數學模塊教學的優缺點

(一)為教師合作提供更多時空條件

模塊教學要求先后任課教師的教學要具有連續性,實施不同教學計劃的教師之間需要橫向溝通,教師在教學關系上相互制約、互為條件,因此具有共同的成功機會。教師以共同的課程教學要求為中心,促成集體備課、展開課題討論,為教師的教學與科研提供了時空條件(如模塊教學的概念部分所述)。

(二)強化教師縱向深加工教材以及對多媒體技術的使用CAI進入課堂,計算機快速運算和靈活輸出的功能,使得復雜的問題可以適當簡化,抽象的問題可以適當具體化。根據教育理論,只要建立起相應的數學模型,使抽象的概念基于具體的幾何形象,就可以幫助學生深入淺出地領悟所學內容,并且能促使學生把所學知識與具體形象的信息結合,快速進入長時記憶系統。例如,利用PPT進行文字和靜態圖像的傳輸、利用FLASH對切線等動態概念的演示、以及利用Maple的二維和三維Graphic功能對空間圖形的多角度動態觀察……多種媒體軟件的結合會在課堂教學中收到非常理想的效果。實施模塊教學,教師有較充足的時間和精力進行多媒體教學設計,可以充分合理利用學校的教學設備,發揮先進教學工具的巨大作用,不會因時間緊、機器資源少而發生沖突,也能為教師的精心備課、優秀課件制作相對減少工作量。因此,高等數學模塊教學與CAI的結合,可以有效地解決常規教具所不能完成的復雜教學任務,揭示問題的本質和內在聯系,優化課程結構,提高教學質量。

(三)為教師更好地交流創造機會相互聽課有利于教師之間相互學習、取長補短。但是,目前教師課時多而分散,課外時間還要處理備課、改作業等其他教學環節,這樣教師們在時間上總會有所沖突,因而教師之間相互學習、集體備課的機會少的可憐。實施模塊教學,會使教師之間的教學時間相對分散,教師可以相互配合、相互學習、共同處理學生作業問題和學生學習問題。當然模塊教學也存在缺點:模塊教學縮小了教師教學內容的范圍,如果教師之間配合默契程度不高(如集體備課不充分)、教師的專修能力不強或缺乏上進心,高等數學的模塊教學模式就會窄化教師的知識結構,對師資隊伍建設起消極作用。

五、結語

目前,高等數學模塊教學與CAI結合在我國尚處于起步和探索階段,高等數學的CAI還有比較大的探索空間,我們借模塊教學機會,花大力氣在教學實踐中逐步完善高等數學CAI教學材料,對不斷提高我院高等數學的教學質量有諸多益處。在高等數學教學改革和課程研究中,我們取得了一些經驗,但也存在不少認識問題。如在過分強調“為專業服務”以及數學的工具理性的觀點中,忽視了數學的思維訓練對培養學生的智力和悟性的作用,往往造成學生的邏輯思維能力弱的后果;教學中很少合理地利用多媒體技術進行教學,課堂教學也不能擺脫“以講例題為主”的教學模式,仍帶有“應試教育”的痕跡。若要改變這種現狀,就需要進一步理清思路,防止空談,掌握改革的方向,把課程與教學改革落到實際教學工作中、落實到具體行動中。