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浅析大数据背景下微积分课程的教学改革

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  [摘           要]  大数据的兴起为教育提供了开放的教学环境、丰富的教学资源、及时的教学反馈,但它对教育也提出了新的要求。微积分是高校大部分学生的必修基础课,为了适应大数据时代社会经济迅速发展的趋势,微积分课程的教学改革也迫在眉睫。综合分析高校微积分课程教学现状及不足之处,从教学内容、教学方法、课程设置、教学目标等方面提出适应大数据时代的微积分课程教学改革建议。
  [关    键   词]  大数据;微积分;教学改革
  [中图分类号]  G642               [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603(2019)10-0042-02
   大数据是社会高速发展,信息流通、科技发达的时代产物。全球知名公司麦肯锡指出:随着信息技术的高速发展,“数据”已经渗透到当今每一个行业和业务职能领域,成为重要的生产因素。大数据凭借其科学的预测模式,在社会经济、物理学、环境生态学甚至军事等各个领域已有了广泛的应用,并且呈现出逐渐细化的态势[1]。然而,大数据其实并没有那么虚无缥缈,不可掌握,人们大可不必因为其数据量庞大而对其分析结果的科学性产生质疑。大数据技术可以大大促进教育的公平性和个性化发展[1],它不论在理论还是实践层面,给教学带来巨大影响。近年来,随着互联网和信息行业的飞速发展,教育行业也迎来了大数据时代的挑战。能好好把握大数据,掌握大数据技术,才能在未来的竞争中获得更多的主动权。随着大数据时代的到来,我们将比任何时候都更接近学生、发现真正的学生。合理地引进大数据技术,运用新方法、新概念使传统精粹和现代内涵相结合,是高等教育教学革新的重要手段[2]。
   微积分是自然科学的基础学科,是各个学科的理论支撑工具,对刚入学的大学生来说,是一个不小的挑战。微积分应用广泛,自微积分创立以来,数学科学迎来空前发展,微积分为第一第二次工业革命提供了重要的理论工具,推动了工业革命的发展,进一步又推动数学科学向前发展[3]。微积分课程是每个高校必开的公共基础课,主要目的是培养和提高学生的数学思维能力、基本运算能力和数据分析能力,尤其是让学生学会用定性与定量相结合的数学方法解决实际生活中的问题,为学生后续课程的学习及生活工作打下扎实的基础。但随着大数据技术的出现,微积分课程的教学落后于时代要求,适用于大数据时代的微积分教学改革势在必行。
   一、大数据背景下传统的微积分教学中存在的问题
   (一)教学内容不够多样化
   现阶段的微积分教学内容单一并且固定,主要以介绍课本知识为主,已经远远不能满足学生对于知识更新的需求。这种在教学过程中只重视“学术完整性”的教学内容在日后的教学过程中将不利于学生的实践能力增长,严重的还可能与世界发展形势脱节[4]。从教师方面来说,教师备课,只能凭借课本和少有的辅导书来备课,内容固定,并且枯燥乏味。从学生来说,拿到手材料的只有学校发的微积分课本,相关知识的辅导书也少之甚少。教学内容的贫乏,无法引起学生的学习兴趣,严重影响教学质量。
   (二)教学方式与手段单一陈旧
   传统的微积分教学方式主要集中在课堂讲授方面,由微积分教师主导整个的讲课内容和进度,这样“填鸭式”的教学方法只会打击学生的学习兴趣,遏制学生积极探索的能力,也就不能帮助学生培养良好的学习习惯和思维方式。大数据时代下的微积分教学方式应充分考虑到信息技术在课堂当中所扮演的角色,积极运用多媒体,创新讲课形势,提高学生的积极性和课堂参与度。
   (三)教学大纲和教学课时安排不合理
   很多高校安排的微积分总课时量少,课程紧张,教材内容讲解详略不当。微积分内容较多,且理论衔接性较强,教师为了完成教学大纲任务,常常会讲授很多知识点,等下节课已经忘记了前面讲过的知识点,导致学生越来越难以接受传授的教学知识点。且上课时讲了很多知识点,没有时间安排知识点的实际应用讲解,这样学生理解不透彻,容易抓不住要点,出现学生课后死记硬背定义定理的情况,学习效率不高。
   (四)教学目标不明确
   很多专业开设微积分课程主要是让学生为后续所学课程打基础的,让学生掌握用微积分数学思想解决实际问题的方法。目前高校所设专业众多,每个专业微积分课程的教学目标都不一样,而很多高校都是统一规定一个抽象的教学目标。这样微积分教师在授课的时候只讲微积分知识点,不重视微积分思想在各个专业领域的应用,忽略了微积分的应用层面,这种单一讲解理论的教学严重误导学生对微积分课程应用性的理解,作为基础学科,微积分学不扎实会影响到其他专业课的掌握。
   二、大数据背景下微积分课程教学改革策略
   基于大数据背景下社会对数学人才的需求,以提升学生的数学思维能力、培养学生数学应用能力和数学创新意识为教学主线,我们可以发挥大数据技术的优势,从教学内容、教学方法、课程设置、教学目标等方面对微积分课程教学进行改革,具体如下。
   (一)借助大数据技术,积极优化微積分课程教学内容
   由于教学设备、师资力量的原因,传统的微积分教学内容长久不变,不免枯燥乏味。针对这一点,每个高校都有不同的专业,随着大数据的发展,我们可以针对高校不同专业学生,设计不同的教学侧重点,这样有利于提高学生学习兴趣。如对会计专业,可结合财政金融方面的相关数据进行教学,对于统计专业,可以重点讲解如何用海量数据进行建模。另外教师可以根据学生对不同教学资源类型的反馈,综合利用各种渠道对课本知识内容加以扩充[5]-[7]。    (二)借助大数据技术,将传统课堂与网络课堂进行有效结合,寻求更丰富的教学方法
   传统的课堂主要是以黑板和PPT来授课,这种授课方法时间久了,学生容易走神,所以我们可以通过大数据教学手段对教学方式进行优化。网络上有海量的教学资源,如网络视频、微视频、慕课等。我们可以在课前安排学生自主学习,然后带着问题来上课,在课堂上师生一起讨论解决,这样可以提高课堂学习效率。也可以在微积分教学过程中,教师可以给学生提前分组,经过小组讨论备课,挑选一位或多位同学来给讲课,这样既可以督促学生自主学习,加深对微积分概念的理解,又可以锻炼学生的讲解能力。对于实操性强的知识点,我们可以结合生产生活中常见的问题,做成一个具体的项目,让学生借助互联网的海量资源经过搜素完成初步的数据收集分析工作,然后团队合作建立问题模型,教师针对其中的数学知识进行讲解引导之后,最后学生给出解决问题的方案和步骤。教师是整个项目的引导者,学生作为项目实施的主体,在项目的完成过程中学习知识、提升能力。经过大数据科学研究表明,在文本、图片、视频等授课方式中,最受学生青睐的是视频授课方式。所以微积分教师可以在网络上及时进行资源统合,将视频作为辅助资源提供给学生,供学生在自主探索时参考学习[8][9]。
   (三)借助大数据,针对不同的专业,安排合理的教学大纲和教学课时或者以大数据为依据弥补课程设置缺陷
   微积分学课程由于其内容难度较高,不易被学生理解,因此 需要充足的课时数来保证基本教学效果的实现。然而,个别高等学校在实际的教学设置中,肆意压缩微积分课程的课时数来扩充专业核心课程,使课程在规定的时间内无法实现相应的教学目标和效果,严重影响教学进度。借助大数据和互联网开放的网络教学资源,老师在课前布置自主学习任务,学生通过观看教学视频完成相关内容的学习和作业,课堂上老师不再讲授新的知识,只针对学生的疑问和作业中的难点进行讲解,鼓励学生之间互相讨论解惑。这样就课堂教学不会感到时间紧张,同时提高课堂教学效率。教师和学生在教与学中轻松自在,不会感到枯燥乏味。
   (四)借助大数据技术针对每个开设专业制定明确的教学目标
   由于各个高校开设专业多,针对每个专业制定微积分教学目标不仅具体制定工作繁琐,而且教师在有限的授课课时中很难实现。随着大数据的迅速发展,我们可以通过大数据提取出微积分在各个专业领域的实际应用。这样在教师明确所教专业的教学目标的前提下,学生通过大数据可自行了解各个微积分知识点在自己所学专业里的具体应用。这样既可以解决课时有限的问题,又提高了学生的专业水平。
   三、结语
   大数据教育是以数据采集分析技术为重要辅助手段的现代化教育变革方法。大数据是时代的发展趋势,高校作为人才培养的基地,更应该抓住大数据的浪潮,开展相应的教育教学改革。而微积分是高校常开的一门必修基础课,掌握好它可以帮助学生用数学思想、数学方法去解决实际生活中的问题。通过探讨分析,微积分课程教学改革可以结合大数据技术对教学内容、教学方法、课程设置、教学目标等方面进行改革,让学生更轻松地理解知识点,并可让学生体会到微积分的趣味性,从而提高学生应用数学思想解决实际问题的能力。這样的教学不仅可利用大数据时代带来的海量信息资源为高校教学服务,为微积分教学服务,同时也培养了学生适应大数据时代需求的数据分析能力,使我们的数学教学进入与时俱进的良性发展轨道。
   参考文献:
   [1]张利.“互联网+”大数据背景下的教育教学改革[J].赤峰学院学报(自然科学版),2018,34(3):67-68.
   [2]贺丹.大数据背景下高校教育教学改革研究[J].教育现代化,2018(49):101-103.
   [3]施开波.《微积分》课程的教学改革探索与实践[J].教育现代化,2018,5(39):103-104.
   [4]路易斯·M·伏利德勒,爱德华·F·沃尔夫.美国微积分教学改革的最新进展[J].高等数学研究,2012(1).
   [5]陈宝琴,李升.大数据时代下数学建模课程教学改革探讨[J].西部素质教育,2018,4(16):186.
   [6]夏飞,贾茗.大数据技术下大学数学改革实践探析[J].文化创新比较研究,2018,2(28):86,88.
   [7]陈许红.大数据背景下经管类高等数学课堂教学改革研究[J].新课程研究(中旬刊),2017(6).
   [8]黄玉兰.大数据背景下的高职数学教学改革初探[J].科技风,2017(9).
   [9]易亚利,胡源艳,欧诗德.大数据背景下对翻转课堂教学模式的探讨:以高等数学为例[J].玉林师范学院学报,2018,39(2):143-147.
  ◎编辑 张 慧
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