现代教育技术环境下高等数学教学改革的实践与思考

摘 要：随着现代教育技术的不断改革与发展，给高等数学的教学改革带来了挑战与机遇，教学方式也产生了巨大的变革。高等数学是一门应用性较强的基础学科，数学建模更是联系各门学科的纽带，它有效实现了理论与实践的完美融合，也成为了未来数学教学改革的必然趋势。本文就以广东科技学院的计算机专业为研究主体，主要对计算机专业的高等数学的教学改革进行论述與研究，继而探讨出具体的改革内容与目标、可行性的实施方案与对策，以期推进广东科技学院计算机专业的高等数学教学能获得可持续的发展。

关键词：高等数学；现代教育技术；教学改革

作为应用型本科的计算机专业，专业人才的培养目标主要是培养适应建设、生产、管理、服务为一体的德智体综合发展的复合型计算机应用人才。为了适应人才市场以及专业岗位的发展要求，必须要培养学生的全面素质。通过培养学生的数理逻辑、抽象概括、智能运算等数学素养，从而为学生学习计算机专业课程打下坚实的理论基础，并且为以后工作实践中解决实际问题提供有效的途径。

一、高等数学在计算机专业应用的研究与改革内容

（一）培养学生数学建模能力

数学是一门技术已经成为人们的共识。数学技术离不开数学建模，数学建模就是指利用计算结果来解释实际问题，并接受实践的检验，从而建立起数学模型的过程。通过深入调查与研究、了解实际问题的信息，基于假设、分析规律，运用数学语言与符号建立数学模型。数学建模是把数学作为工具，是数学应用的必由之路，是联系数学与实际问题的桥梁，是数学在各个领域广泛应用的媒介。运用数学解决实际问题已经显得越来越重要，数学在人们工作和生活最广泛的应用，莫过于将任务以建立数学模型的方式解决。数学建模思想就显得尤其重要。数学建模是一种具有实践性、应用型的活动，数学建模的过程是一个全面培养学生综合素质、提高学生各种能力的过程，数学建模是培养生产一线应用型人才的一条重要途径。

（二）探索培养新途径，提高学生的数学素养

在现代教育技术环境下，各高校都积极探索新的培养途径，比如校园网的建设以及计算机软件的更新等。让数学教学从传统的教室转移到网络教学、多媒体教学以及MOOC教学等现代教育新技术。我院作为应用型本科院校，计算机专业高等数学课程应注重培养学生应用数学能力，要让学生学好、用好数学，培养其逻辑思维能力。学生具有周密的逻辑思维能力，才有可能更进一步地培养学生敏锐的观察能力、较强的分析能力和预测能力。随着本项目工作的开展，可为我院其他专业的高等数学教学改革和实践提供借鉴，其他专业的高等数学教学也可在分析专业培养学生的知识、能力、综合素质及确定培养目标的基础上，设定高等数学课程应完成的培养目标任务。由此所积累的经验和取得的成果，对其他专业相关工作的开展，必将产生带动作用和引领效应，这对于提高我院人才培养质量将是十分有益的。

（三）基于数学建模视角，探索计算机专业高等数学教学改革

数学建模是一种数学应用型技术，它独具特色地体现出了数学教学的创新性与实用性。通过对数学模型的不断深入研究，使得数学形式化的语言以及抽象化方法都得以尽情展示与发挥，实现了数学建模与实验的完美融合，从而提高了学生数学应用能力。我们一致认为从数学建模视角开展计算机专业高等数学教学改革，将数学建模的思想渗透到高等数学课程的教学中是个很好的切入点，值得我们去认真研究、探索和实践。我院于2016年全国大学生数学建模比赛中共斩获奖项23项，其中获得2项国家二等奖，2项广东省一等奖，1项广东省二等奖，8项广东省三等奖以及10项广东省优胜奖。获奖率高达76.67%。此外，我院还是广东省在此项目上唯一一个获得国家奖的民办本科院校，也是东莞市唯一获得国家奖的高校，获国家奖的数量居省内普通本科院校（包含）公办前列。

二、高等数学在计算机专业领域的应用现状

（一）学生团队合作能力偏低

目前我国当前大学的高等数学教学模式普遍偏于纯讲授与灌输教学的方式，因此很不利于学生的个性化发展需求与学习认知规律，忽视了学生的综合素质的培养，致使课堂教学效率低下，致使计算机专业的学生对于高等数学学习的重要性认识不足。而团队合作能力在高等数学的教学中是十分必要的有效教学方式。大学阶段的高等数学教学区别于高中阶段的数学教学，它更偏向于实践与应用。因此在大学的很多专业都开设了这门基础学科，原因就是数学作为一种专业领域的辅助工具，会有助于对本专业的钻研与应用。因此对于应用性、实践性很强的课程教学，如果不对学生团队合作能力加以培养的话，就很难建立起师生之间的良好互动关系、难以有效的培养学生团队合作意识、创造性与独立性。

（二）学生数学素养不强

大部分高校的高等数学课程内容与教学方式都较为单一，忽视了数学规律与文化价值的作用。教师更加注重解题方法，极少去引导学生进行独立思考，特别是针对数学定理与公式其所蕴含的发展规律以及文化内涵。计算机专业的学生大部分认为高等数学就是锻炼运算能力与解题能力，而对数学思维、数学知识的发展规律、数学的实际应用等都还不完全掌握。以至计算机专业的学生认为数学对于本专业的学习没有实际价值，这也是高等数学教学的一大弊端。

（三）学生数学实践与建模能力有待加强

高等数学教学偏重与形式化教学使得很多学生的数学实验与建模能力低下，难以与本学科进行有机的联系运用。高等数学的形式化教学就是指抽象的数学概念以及复杂的数学结构就简单的数学符号表示出来，继而来反映出其中的数量关系以及数学本质。而真正关于数学实验的教学很少，很多大学的一些专业高等数学课程甚至是没有，因此这对学生的动手实践能力以及数学建模能力的培养是有制约的，直接影响到学生的思维能力、创新与发展能力。继而难以体现出为何本专业要设置高等数学课程的重要性，也无法激发起学生学习高等数学的自发性与主动探究性。

三、现代教育背景下计算机专业的高等数学教学改革策略

（一）培养计算机专业学生的团队合作精神

培养学生团队合作学习的宗旨在于建立团队成员之间的一种平等、互助、民主的关系，除了要让学生掌握数学的应用技能，合作意识与能力的培养也是至关重要的。高等数学中有很多问题都是与实际联系较为紧密的，比如学到“方向导数与梯度”一课中，就自然联系到生活實际中：泥石流与水流的方向原理、莫比乌斯带的单侧曲面等，如果进行团队讨论合作，就会扩大学生思维，拓展视野。具体的做法：科学分组，对部分教学内容，采取一个知识内容作为一个单元来学习。教师在课堂教学中先布置教学目标，再由团队学员制定个人目标，通过自主学习与集中讨论，然后向教师提出问题，按照规定时间提交问题，再通过学员的展示与教师的讲解与归纳，最后进入课后作业与辅导答疑阶段。而对于重难点知识教学，更应采取团队合作学习。比如说对于连续函数的学习，有不同的分类，因此对于不同连续函数的图像以及导数的结果，教师可以组织学生进行团队讨论，从而从讨论中独立发现问题，解决问题。

（二）培养计算机专业学生的创新能力

高等数学教学过于注重运算技巧与证明，往往忽视了现代数学特性与内涵，缺乏概括具体问题的能力，更匮乏对计算机算法思想蕴含在高等数学思维里的分析与阐述。而对同一个知识点，教师只是单纯的从高等数学角度分析，学生就很难将其运用到实际运算中去。致使计算机专业的教师又要对设计数学概念的知识点重新阐述，不仅造成了高等数学与计算机专业相脱节的现象，而且导致学生的数学思维得不到有效的发散，缺乏数学创新意识。此外根据很多高校教学实践表明，数学实验与建模也是培养学生发散思维与应用数学工具解决实际问题的创新能力与应用能力的有效途径。

（三）培养计算机专业学生的动手操作能力和实践能力

数学家华罗庚曾说过：“人们对数学产生神秘难懂、枯燥乏味的印象，其中一个成因就是脱离实际”。很多计算机专业的学生认为计算机程序员就掌握高级语言编写程序的能力就可以了，平时接触的也是读写文件、TCP/IP、网络组成等库函数，找不到一点数学的影子。其实不然，计算机专业的学生不仅要掌握编写程序的能力，还要懂得数学矩阵运算、逻辑推理、关系运算，也就是高等数学、线性代数、算法设计、离散数学等内容。此外对于数学的认知水平还要依靠实践活动来完成，使数学成为有本之木，有源之水。数学实验就是借助计算机来对各种数学信息进行加工，注重将实际问题转变为数学问题，也就是指培养学生数学建模的能力。我们在高等数学教学时，可以将Mathematica软件应用进来；线性代数教学时，可以讲解计算机专业的MATLAB软件；概率论教学时，可以对SAS软件进行讲解。通过学生的实际动手操作与设计，从解决实际问题的过程中发现数学的规律，掌握数学建模的能力。

（四）进行计算机专业学生自学能力培养

随着现代教育技术的不断创新与改革，使得高等院校的教学趋于信息化，对教学设备与教学手段的革新起着至关重要的推动作用，也给学生的学习提供了全方位的体验，为高等院校的教育事业提供了先进的技术与教学资源的支持。通过利用现代化的教育手段：网络教学、多媒体教学、微课、云空间教学平台等技术手段，可以弥补传统的教学模式，以适应现代教育技术的变化发展需求，拓展学生的学习空间。随着校园网络的的推广，有利于学生互相交流计算机软件的使用，而网上课件资源可以利于学生进行自主学习，通过资源共享，培养学生自主检索课件资源，探索问题的答案。可以通过课程教学网站设立的自测系统、电子教案、典型习题解答、在线论坛支持学生进行自主学习。学生可以按照自己喜好与学习需求自主选择学习内容，自由控制学习与进度。通过教师检查对学生网络自主学习的成果，继而对学习难点进行有针对性的讲解，便于学生了解自主学习方法中的不足，做出相应的调整。

四、结束语

广东科技学院是从高职院校升格为应用性本科院校的，因此要体现出社会发展与时代精神的人才要求。在现代教育技术的环境下，要注重对学生应用实践能力的培养。通过创新教学将计算机专业与数学实验与数学素养有机结合为一体，培养学生的各方面的综合能力与素质，为以后的专业学习与就业打下坚实的基础。

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本文系2016年广东省教育科研项目《应用型本科高等数学课程和教学改革研究与实践》的成果之一

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