高数模块教学方式构建思索

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高职院校已成为高等教育队伍中的一个重要成员,高等职业教育的健康发展,对相关产业的发展有不可忽视的推动作用。从学校小环境来看,高等职业院校若要创出特色、办出水平、增强社会影响力,科学完善课程和教学建设是关键性的环节;而高等数学是学生入学后首先接触到的基础课程,是理工农等类专业的重要基础课。在高职院校中,打好高等数学基础,不论是对学生后继专业课知识的学习、思维灵活性的培养、还是进一步升学考试,都有非常重要的影响。教师在课堂教学中严谨的教风、敏捷的判断能力和教学问题的灵活处理方式对学生的隐性教育作用,也是值得挖掘的教育因素。应进行必要的探究。对高等数学教学。

一、模块教学的概念

过去几年,一部分理工科学校借鉴发达国家流行的教育理论———CBE理论(“以能力为基础”的理论),对专业课教学模式进行过改革,并且取得了比较理想的结果,积淀了一定的经验。上世纪90年代末,高等数学的教学改革开展得如火如荼:根据不同的目的和要求,模块的划分有多种形式,如郑州电力高等专科学校在高等数学教学改革中取得了一定的经验,他们根据一定的分类标准,把高等数学课程分为三个教学模块,即:数学理论(基本模块)、数学实验(扩展模块)、数学建模(开发模块);把数学建模作为高等数学的重要内容之一,并把高等数学更名为《技术数学》[1]。有的学校打破了原有教材“以元为中心”的内容体系的安排方式,遵循知识体系协调、有机衔接,解题过程向下兼容、学生建构知识的原则,把高等数学设计为:极限模块(一元和多元函数统一定义、极限和连续性统一讲授)、微分模块(一元和多元函数的微分)、积分模块(定积分、重积分、线积分和面积分统一定义)、级数模块、方程模块等[2],并提出了相应的教学实施方法,取得了很好的结果。按照数学模块设置有利于学校灵活安排课程、有利于学生的自主学习、利于教师的合作交流和科研能力成长以及有利于学校特色发展原则,并根据我们学院的实际状况,可把高等数学划分为:一元函数的极限与连续、一元函数的微积分、空间解析几何与多元函数的微积分、级数和常微分方程等模块,分两个学期(一学年)完成。根据高职学生的人数和专业要求,制作多个并行授课计划,实施大课堂多媒体教学,每个计划由两个教师按时间顺序依次交替完成。在讲学期间,每个人的周课时数相当于模块教学实施前的两倍或更多一些,实行教师定点教室教学,一人上课期间(见表1),另一人作简单的辅助工作(比如适当听课、辅助批改作业等),并及时与授课者进行交流;剩余的时间,可集中精力查阅资料,进行相应的科研工作,做到教学科研相辅相成,强化教师队伍建设,促进教师个人和学院的健康发展。在教学实施的过程中总结经验,逐步完善模块教学,形成我院自己具有特色的高等数学模块教学理论与程式。

二、高等数学实施模块教学的必要性

(一)高职院校学制的要求2004年2月28日,在全国高等职业教育第三次产学研结合经验交流会上,国家教育部部长周济明确指出:高职教育主要任务是以相关产业为重点加速培养高技能紧缺人才,高职教育的学制由三年逐步过度到二年。从国家指令性计划方面分析,高职高专教育的学制有进一步缩小的趋势,这对高职教育提出了更高的要求和更艰巨的任务,在既要力保基础文化课教育体系完善和专业课程纵向教学有一定深入的基础上,又要适应学制压缩的要求。因此作为基础课的高等数学教学模式的改革应首当其冲。

(二)高职院校对教师的要求高职院校基础课教师,虽然应把教学放在第一位,但科研活动也是不可缺少的。在课堂教学课时分散充斥整个学年的情况下,在尽职尽责处理教学工作的条件下,很少有足够的精力和时间放在科研上。而实施模块教学之后,有了集中的时间,就可以充分利用学校的教学科研资源,也可以外出学习先进经验,以尽可能快的速度缩小我们与知名院校的差距。所以,从学院大局着想,对相应学科实施模块教学会利大于弊。

(三)高职学生的特点大学生生理基本成熟,心理状况比较稳定,具有相对稳定的价值观和一定的审美能力。他们只身在外,学习、生活等方面需要有归属感和安全感,由于需要、动机、情感、态度、信念等方面的一致性,学生会自愿结成一定群体,这种集体没有定员、无固定组织形式,群体的凝聚力靠成员间的志趣相投、心理相容,其中的成员会相互对比,发现自己的缺点、促成自己的优点。因此,采取适当的教学方式,克服其消极面,正确引导这一群体向着教育预定的方向发展。在一定程度上,教师严谨的态度、科学教学设计的模块教学可以促进学习群体的形成、引导学生向积极方面发展。

三、高等数学实施模块教学的理论依据

没有理论的实践是盲目的实践,没有实践的理论是空洞的理论。“真理哪怕是再向前多走一步便是谬误”,任何事情走向了极端都终会走到它的反面。所以,模块教学模式离不开科学的现代教育教学理论的指导。

(一)高等数学的特点“数是一切事物的本质”。恩格斯也说过:“任何一门科学,只有成功地应用了数学,才能达到真正完善的地步。”学生只有真正领悟到数学的特点,才能对数学产生间接兴趣。从应用性角度看,高等数学作为一门重要的基础课,至少有三个方面的特性:工具性、逻辑性和思辨性,学习高等数学是学生对后继专业课学习、思维灵活性的培养、升学考试的必修课。从高等数学内容的逻辑结构方面分析,它虽然有一定的严谨性,但它的知识体系并不是绝对的线形结构,每一个知识单元又具有相对独立性。例如高等数学可分为极限与连续、微积分、级数、常微分方程以及线性代数和概率统计等。在保证高等数学基本逻辑结构完整的基础上,可以从知识体系的纵向或横向进行整合,对高等数学实施模块教学,这一点已经在一些学校得到了初步验证。

(二)集体动力理论大学学习氛围需要学习群体的带动、教师的维护指导和学校的支持。集体动力理论是指来自这种群体内部的一种“能源”,即具有不同的智慧水平、知识结构、思维方式和认知风格的成员之间可以相互启发,实现思维、智慧上的碰撞,从而产生创新思维,使学生体会到一个人总不如集体更优,个体在集体中才能找到自尊、自重和发展动力。心理学家史穆克对课堂集体动力学作过分析,他依据学生自尊、自重的态度和学业成绩变量关系所取得的大量数据总结指出,学生的学业成绩跟他们的自尊、自重存在一定的关系。

(三)合作学习理论心理学研究表明,大学生的抽象思维能力已达到甚至高于一般成人的思维水平,范畴思辨性是大学生学习活动的重要特征之一。范畴是指一门学科的基本概念体系或称概念群,思辨是指大学生在学习中的辩证思维,即大学生在学习过程中不仅要回答“是什么”、还要探索“为什么”以及事物之间有什么既定关系等;另一方面,大学生学习活动不但受外部环境的影响,更重要的是,他还会用自己的行为影响他人甚至整个环境,科学的教学模式对大学生的学习会起到事半功倍的作用。从心理学上看,这符合马斯洛的需要层次说:人们不仅有生理的、安全的需要,还应有更高层次的需要,如缺失的需要、尊重需要、自我实现的需要。人在社会中就一定相互影响、相互作用,个体之间是相互依赖的。

(四)建构主义理论建构主义理论认为知识不是通过教师传授所得到的,而是学习者在一定的情景下,即一定的社会文化背景下,借助于他人(如教师和学习伙伴)的帮助、利用一定的学习材料,通过学习主体的“意义建构”而获得,同时又不能忽视教师的指导和影响。这一理论认为教师是学生进行“意义建构”的帮助者和促进者,情景、协作、会话和意义建构是学习的四大要素。其基本观点从微观的角度为我们的教学理论和实践指明了方向。

1.知识观:知识不是主观的,也不是客观的;知识是一种解释、一种假设,而不是问题最后的答案,它会随着人类的进步将不断地得到修正、完善,并随之出现新的假设[3],这种解释或假设依赖于具体的情景以及学习主体的原有认知结构。知识包括结构性知识与非结构性知识,非结构性知识是指个体在具体情境中形成的、不规范的、非正式的知识或经验。

2.学习观:知识“是个体在与环境交互作用的过程中逐渐建构的结果”。学习是同化顺应的过程,是一个动态的平衡过程。学习是个体在情景化的学习过程中发挥其主动性和能动性,以长时记忆中的内容和倾向力为依据,对信息进行主动判断、选择和处理,从而建构起关于事物及其过程的表征。学习是一个多向建构的过程。

3.教学观:在主客体相互作用中,由于外部环境和教育的不断刺激而向个体提出的新要求,从而引起的个体新需要与其已有的心理发展水平或心理状态之间不一致所导致的不平衡(认知冲突),这是人心理发展的内在原因。教学就是教师探讨如何制造这种“不平衡”,并设法帮助学习者达到暂时平衡,以求得受教育者心智的不断发展。

四、高等数学模块教学的优缺点

(一)为教师合作提供更多时空条件

模块教学要求先后任课教师的教学要具有连续性,实施不同教学计划的教师之间需要横向沟通,教师在教学关系上相互制约、互为条件,因此具有共同的成功机会。教师以共同的课程教学要求为中心,促成集体备课、展开课题讨论,为教师的教学与科研提供了时空条件(如模块教学的概念部分所述)。

(二)强化教师纵向深加工教材以及对多媒体技术的使用CAI进入课堂,计算机快速运算和灵活输出的功能,使得复杂的问题可以适当简化,抽象的问题可以适当具体化。根据教育理论,只要建立起相应的数学模型,使抽象的概念基于具体的几何形象,就可以帮助学生深入浅出地领悟所学内容,并且能促使学生把所学知识与具体形象的信息结合,快速进入长时记忆系统。例如,利用PPT进行文字和静态图像的传输、利用FLASH对切线等动态概念的演示、以及利用Maple的二维和三维Graphic功能对空间图形的多角度动态观察……多种媒体软件的结合会在课堂教学中收到非常理想的效果。实施模块教学,教师有较充足的时间和精力进行多媒体教学设计,可以充分合理利用学校的教学设备,发挥先进教学工具的巨大作用,不会因时间紧、机器资源少而发生冲突,也能为教师的精心备课、优秀课件制作相对减少工作量。因此,高等数学模块教学与CAI的结合,可以有效地解决常规教具所不能完成的复杂教学任务,揭示问题的本质和内在联系,优化课程结构,提高教学质量。

(三)为教师更好地交流创造机会相互听课有利于教师之间相互学习、取长补短。但是,目前教师课时多而分散,课外时间还要处理备课、改作业等其他教学环节,这样教师们在时间上总会有所冲突,因而教师之间相互学习、集体备课的机会少的可怜。实施模块教学,会使教师之间的教学时间相对分散,教师可以相互配合、相互学习、共同处理学生作业问题和学生学习问题。当然模块教学也存在缺点:模块教学缩小了教师教学内容的范围,如果教师之间配合默契程度不高(如集体备课不充分)、教师的专修能力不强或缺乏上进心,高等数学的模块教学模式就会窄化教师的知识结构,对师资队伍建设起消极作用。

五、结语

目前,高等数学模块教学与CAI结合在我国尚处于起步和探索阶段,高等数学的CAI还有比较大的探索空间,我们借模块教学机会,花大力气在教学实践中逐步完善高等数学CAI教学材料,对不断提高我院高等数学的教学质量有诸多益处。在高等数学教学改革和课程研究中,我们取得了一些经验,但也存在不少认识问题。如在过分强调“为专业服务”以及数学的工具理性的观点中,忽视了数学的思维训练对培养学生的智力和悟性的作用,往往造成学生的逻辑思维能力弱的后果;教学中很少合理地利用多媒体技术进行教学,课堂教学也不能摆脱“以讲例题为主”的教学模式,仍带有“应试教育”的痕迹。若要改变这种现状,就需要进一步理清思路,防止空谈,掌握改革的方向,把课程与教学改革落到实际教学工作中、落实到具体行动中。