现代教育信息技术与高校数学教育的整合

所谓信息技术与课程整合就是运用信息技术手段的优势, 整合优秀教师和专家的智慧, 传承优秀的教学模式、实现资源共享;营造教与学的环境, 改善教与学的过程和方式、解决学科教与学过程中所存在的传统手段难以解决的各种各样困难, 提高教与学的质量和效果, 其最终目的是追求教学效果的最优化, 有利于培养学生的创新精神, 提高学生的能力。

1 高校数学教育应用现代教育信息技术的现状与分析

传统的教学系统是由教师、学生和教材三个要素构成的。教师是整个教学过程的主宰, 教师通过讲授、板书以及教学媒体的辅助, 把教学内容传递给学生或者灌输给学生。教师的任务只是提供外部刺激, 即向学生灌输知识。学生的任务就是接受外界刺激, 即消化、理解和吸收教师传授的知识。传统教学模式有利于教师主导作用的发挥, 有利于教师对课堂教学的组织、管理与控制;但是它存在一个很大的缺陷, 就是忽视学生的主动性、创造性, 不能把学生的主体作用很好地体现出来。因此, 如何加强现代教育技术与高校数学教育的融合, 如何运用现代教育技术改变学生的学习方式, 这是我们当前高校数学教育现代化的重要内容之一。

2 现代教育信息技术对高校数学教育的影响

现代教育信息技术的发展已经深刻地改变了数学世界。数学技术的发展使得图形计算器、数学软件的功能增长, 用于计算、解方程、绘图像、解微积分方程、因式分解、数据统计, 数值计算、符号演算、机器证明、图形演示以及进行思维实验都能以更加简洁快捷的方式进行, 而且使得计算机的验证功能、编程功能、联网功能更加强大;而信息技术使数学变得更加现实了:精深的高等数学概念、推导过程可以得到模拟;再难的计算、再复杂的方程, 只要给出了相应的算法就能得到解决;复杂多变的几何关系, 利用计算机动态的显示功能可以得到形象的表示。现代教育技术在高等数学领域的应用, 必将导致高校数学教育的内容、教育模式和教学方法的深刻变革。

现代教育信息技术的使用不是要替代传统的教学工作, 而是要发挥信息技术的力量, 做过去不能做或做得不太好的工作以更好地组织和管理教学资源, 构建交互式、多样性的学习环境, 更好地引导学生学习, 加强对于数学的基本理解和直觉。信息技术可以使教师与学生之间在教学中以一种互助友好的方式呈现, 教师可以根据学生反馈的情况来调整教学, 教学可以进行异步的交流与学习, 学生可以根据教师的安排和自己的实际情况进行学习, 克服了传统教学中的“一刀切”的人为现象。学生和教师之间通过信息技术, 在学习的进行中就能及时了解到自己的进步与不足, 及时地按要求调整学习, 从而实现真正的个别化教学。

3 现代教育信息技术与高校数学教育整合的内容

3.1 信息技术与数学课程内容选取的整合

增设了系列课, 开设全院性的《数学建模》和《数学实验》课, 形成了理论、实验、综合应用为一体的教学模式, 使学生接受全方位的学习和训练。

(1) 根据教学大纲的要求, 《高等数学》开设10学时与教学内容紧密结合的数学实验课。数学实验的开设对提高学生学习高等数学的兴趣以及促进学生对高等数学课中的某些抽象内容的理解起到了较大作用, 极大地提高了学生的独立工作能力和创新能力, 同时也让学生充分感受到了数学实验的重要性和优越性, 体验到了软件的突出的符号运算功能、强大的绘图功能、精确的数值计算功能和简单的命令操作功能, 认识到当今如此称颂的“高技术”本质上是一种数学技术。数学向一切应用领域渗透, 当今社会正在日益数学化, 数学的直接应用离不开计算机作为工具, 对于工科学生最重要的是学会如何应用数学原理和方法, 从问题出发, 借助数学软件, 通过亲自设计和动手, 体验解决问题的过程, 从实验中去学习、探索和发现数学规律。

(2) 作为《高等数学》的后续课开设了28学时的《数学建模》课, 出版了《数学建模》教材。编写了《数学建模》电子教案一部。通过这门课程的学习, 同学们开阔了视野, 增强了创新能力和实践能力。“数学建模”和“数学实验”课的开设为学生参加“全国大学生数学建模竞赛”奠定了坚实的基础。

为充分提高教学效果, 课程组的几位教师编写了与教材相配套的《微积分习题课教程》, 集体制作了多媒体课件, 修订了教学大纲, 制作了电子教案, 编写了同步练习题集。为适应现代化教育的需要, 为学生提供开放自主学习的条件, 于2006年9月建立了《高等数学》网页。《高等数学》教学大纲、教案、习题、多媒体课件、试题库、教学录像等内容均已上网, 并设有数学园地, 有专门教师负责更新内容、负责网上答疑。逐步实现了教学的层次化, 立体化, 并向精品化迈进。

3.2 整合教学模式

整合后的数学教学模式应当保证学生有足够的自主数学活动空间和主动能动的数学活动时间, 保证有必要的师生互动活动、生生互动活动以及学生与数学媒体的交互活动, 通过数学课程中内在活动性的张扬而促进学生真正的数学理解, 推进数学学习任务的进展。整合的过程一方面是对既有许多教学模式 (如知识强化模式、自我测评模式、练习反馈模式、复习阅览模式、合作交流模式、问题解决模式、自主探究模式等) 的反思和运用过程, 另一方面又是对传统 (特别是有意义讲授模式、启发发现模式) 与现代两类教学模式的互补与辩证施用过程。

3.3 整合认知工具

数学课程中的信息化认知工具主要可分为两类:数学型认知工具和教学型认知工具。前者如Mathematica, Maple, Graphic Calculus等, 这些专业型数学软件增加了数学内容多重联系表示法的潜力, 特有的形象化能力又增强了数学学习过程中的信息传递通道, 使“做数学”更具有了现实基础。特别重要的是, 借助直观形象充分表现了数学的动态性, 使得图像化的信息方式不但使数学中的图形表示法成为可能, 而且使得这种表示法在许多推理和学习活动中明显地优于文字的、符号的表示法。教学型的认知工具包含电子数学课本、数学题库系统、数学课件、数学教学包、数学积件、互联网技术等学习工具或环境, 目前的主流是基于网络环境的多媒体辅助数学教学系统。与数学型的认知工具是不同的, 它在设计的时候必须考虑到学习者认知水平的增长, 它通常提供准备好的数学活动资料, 通过交互式的画面表达更深层次的数学信息, 在实际教学中可以充当小助教的角色。

总之, 数学课程与信息技术的整合, 改变了我们传统的数学教育思想与教学模式。信息技术作为认知工具的数学课程整合, 无疑将是信息时代中占主导地位的数学课程学习方式, 必将成为21世纪学校数学教育教学的主要方法。因此, 在当前我国积极推进教育现代化、信息化的大背景下, 倡导和探索信息技术和数学课程的整合, 将复杂抽象的数学概念变得形象生动, 提高了同学们学习数学的兴趣;对于发展学生的“信息素养”, 培养学生的创新精神和实践能力, 有着十分重要的现实意义。

摘要：现代教育信息技术应用于高校数学教育宗旨和任务就是促进高校数学教育的现代化, 促使学生利用现代教育信息技术进行主动、有效的数学学习, 利用信息技术优化数学课堂教学、提高教学质量, 实现高校数学教学方式的改变。

关键词：现代教育信息技术,高校数学教育,整合