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大班教学和在线教育背景基础上地方高校大学数学课程混合式教学模式的应用分析

2020-08-06 186 上传者：管理员

摘要：基于大班教学和在线教育背景,重构大学数学课程的混合式教学模式,旨在打造适合地方高校学生特点的大学数学线上线下混合“金课”,全面提高课程教学质量.历经三个完整教学环节的实践,教学效果表明,在大班教学环境下大学数学课程采用混合式教学模式可行、有效,在促进学生学习能力的提升、学习习惯的培养、学科思想的引领等方面均具有显著效果.

关键词：
在线教育
地方高校大学数学课程
大学数学
大班教学
混合式教学模式
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1、引言

2018年8月,教育部文件(教高函[2018]8号)明确指出:“各高校要全面梳理各门课程的教学内容,淘汰‘水课’、打造‘金课’,合理提升课程挑战度和高阶性,切实提高课程教学质量”.当前,一方面,地方高校的大班制教学普遍存在,特别是作为公共基础课的大学数学课程,班额一般在120人左右甚至更多,而且学生的数学基础参差不齐,学习习惯和接受能力差别较大;另一方面,随着教育信息进程的快速推进,多样化的知识获取渠道对课堂教学起到了强有力的补充和推动作用.

上述大班制教学和在线教育背景对传统教学模式提出了前所未有的挑战,近年来,行内不少学者对翻转课堂等混合式教学模式进行了一些有益的探索[1,2,3,4],但在地方高校大学数学课程的大班教学背景下进行混合式教学的研究尚不多见.我们立足地方高校,基于以上背景,重构大学数学课程的混合式教学模式,并在我校“概率论与数理统计”课程的大班教学中进行了三个完整教学环节的实践.实践表明,该模式可行、有效,在促进学生学习能力的提升、学习习惯的培养以及学科思想的引领以及教学效果的提高等方面效果显著.

2、混合式教学过程重构的实践

多年来,大学数学课堂大多遵从传统教学模式(如图1),整个教学过程中,教师灌输较多,学生主动思考较少.针对地方高校学生现状,重构的混合式教学模式与单一的传统教学模式相比,融入了更多元素(如图2),并对传统教学流程做了相应的调整.

图1传统教学模式流程

图2混合式教学模式的实践路径

2.1 教学过程要体现立德树人

2018年9月,习总书记在全国教育大会上指出:要全面加强党对教育工作的领导,坚持立德树人.我们认为,作为大学数学老师,立德树人更多的应该是体现育人意识,体现学科的文化魅力,教学中不仅要传授经典的数学知识,更要传递数学思想和科学精神、传递正确的世界观、人生观和价值观,培养新时代大学生的家国情怀,增强凝聚力与责任感.为此,教师需要不断积累与课程相关的素材,教学中注意言行举止,无形中影响学生的认知和思维习惯,引领学生的思想和行为.

结合我校学生实际情况,教学中尝试了诸多做法.比如,把大班的学生分组,以小组为单位收集与课程内容相关的数学家的典型事例并择时分享,通过分享,学生可以学到数学大师严谨的治学态度和追求真理的科学精神.再如,在讲贝叶斯公式时,通过寓言故事“狼来了”,引发学生思考:村民对小孩的可信度是怎样一步步下降的?通过这个案例教学,除巩固所学知识外,更让学生意识到“诚信”的重要性.在收交作业方面,为培养学生的学习习惯,要求必须在正课之前交作业(避免课前不做而在课上赶作业现象),否则下次课才能再次提交,这种看似简单又苛刻的要求在培养学生的规矩意识和纠正不良学习习惯等方面效果显著;而在批改时,教师每次都详细记录每一位学生的作业情况,并通过个别谈话等方式与学生沟通交流反馈,这种对待工作认真的态度,也会潜移默化地影响和改变学生对待学习的态度.教学中还可穿插与课程相关的新闻时事,比如徐宗本院士2019年题为《AI与数学:融通共进》报告中有一句话:“人工智能的基础是数学,没有数学基础科学的支持,人工智能很难行稳至远.”大班教学中,组织学生分组讨论大数据时代数学与国家的强大、民族未来的关系等,课间按组分享感悟等,可有效激发学生的学习热情和责任感.

2.2 教学过程的设计要体现信息时代特征

借助信息技术进行创新实践,让大班制、理论性较强的数学课堂充满活力和时代感.

2.2.1 引入智慧教学工具

近年来,随着物联网、云计算、教育大数据等新技术的兴起,智慧教学成为教育信息化的新趋势.“雨课堂”、“学习通”、腾讯课堂、钉钉等各种智慧教学平台和智慧教学工具如雨后春笋、层出不穷.在教学实践中,将智慧教学工具“雨课堂”[5]融入课堂教学,让手机和课本一样成为课堂上必备的学习用品,从扫码签到随机点名,从课前小测到课堂练习,从投稿弹幕到课下反馈,以及课前预习、课后作业的安排等,教师非常方便地全程引导学生的学习.智慧教学工具的引进,不仅很好地体现了信息时代的教学特征,更能帮助教师在在大班制教学中对学生的过程性学习行为精确量化,及时有效、省时省力,彻底做到“有据可依”,有效避免了传统大班制教学过程中教师泛泛教,无法精准照顾不同层次学生的弊端,也使得大班翻转课堂等混合式教学模式的实施更加顺畅.另外,雨课堂的随机点名功能可以使每个学生都真正有效地参与教学,展示自我.教师还可将每个教学活动的信息数据适时展示,学生则可快速找到自己在全班所处位置,有利于对自己的学习状态进行及时调整.雨课堂融入课堂教学的基本流程如图3所示.

图3雨课堂融入教学的基本流程

特别是在2020年2月疫情期间,通过雨课堂的语音直播,在线解决学生反映集中的问题或者进行习题课教学,授课课件和语音同步传到学生手机并自动保存,加上限时练习、课堂测试的推送,投稿弹幕等功能的合理利用,有效缩短了师生之间的时空距离,学生反映良好.

2.2.2 穿插优质教学视频片段

将优质教学视频片段(5分钟以内)融入课堂教学或者通过班级微信群或QQ群进行发布,如在线开放课程上的微课视频[7]或全国大学数学微课程设计竞赛中一等奖以上的作品等.这些都是经过反复打磨,全国多名行内专家公认的优秀作品,不仅可以让学生看到名师名家的授课风采,对提升教学效果更是功不可没.

2.2.3 翻转课堂教学形式的实施

教育部高等教育司吴岩司长2018年11月在“建设中国金课”报告中提到:“翻转课堂”是线上线下混合教学的有效策略和方式,要大力推广这种线上线下混合式的“金课”,打造适合本校学生特点和培养目标的“金课”.

图4翻转课堂的教学流程

小班教学(60人以下)由于学生人数较少,翻转课堂等教学活动容易实现.相比较而言,地方高校的大学数学课程班额大、学生基础和能力差异性较大,加上课程本身理论性强,因而翻转课堂不易操作,相关的文献研究也不多见.幸而,在线开放课程等线上资源以及智慧教学工具为大班翻转课堂的成功实施和顺利进行提供了有力保障和支撑.

大班进行“翻转课堂”教学的基本流程如图4所示.其教学设计主要从以下几个方面进行考虑.首先,教学设计理念上一定要清楚,“翻转”不是哗众取宠,要不忘初心,以提高教学质量、提升学生综合能力为目标,教师对教学过程的每个环节的考虑要详尽、周密,最重要的是,一定要引导学生认同这种教学模式.其次,结合我校学生实际状况,采用的是“传统教学+翻转课堂”的模式,即对课程的部分教学内容进行“翻转”,甚至将一次课(2学时)的教学内容切分成不同层次,进行“部分翻转”,有的知识点安排在课前预习,有的在课上讨论或重点讲授,有的则引导学生在课下进一步探索.这种分层次设计,学生可根据自己的具体情况完成不同层次的预习任务,每个学生在学习过程中都能获得成就感.整个学习过程,教师借助于智慧教学平台数据,特别是通过关注一些极端数据,可精准引导学生学习.第三,学习任务单的设计要精细、合理,目标(知识、能力等)明确,包括线上线下资源的选取,每个任务、每个问题的设置等.第四,课堂上要把学生从线上吸引到线下,既要让学生充分表现,又不能偏离主题,通过智慧教学工具的投稿、弹幕、随机选组、自愿分享等方式组织学生参与课堂,由于“有据可依”,所以教师可更有针对性地因材施教,使不同能力水平的学生都能学有所获,从而达到与小班教学相当的教学效果.

2.3 教学环节的设计要加强实践教学

加强实践教学环节,在大班理论教学中融入实验教学,通过形象演示,使学生更加直观地发现和总结数学规律,进而加深对数学理论的理解,掌握数学的基本思想和方法,培养学生应用软件解决数据计算的能力.“概率论与数理统计”课程中的实验内容包括随机试验的演示、抽象定理的验证、统计数据的分析等.例如,通过模拟掷硬币的试验,学生很容易总结出频率的稳定性,接着再引出概率的定义便顺利成章.另外,在教学课件中嵌入动态Excel教学模板,课堂上有了信息技术和实践元素的融入,可极大促进学生创新意识和综合能力的提高.例如,利用Excel验证泊松定理、验证二项分布的正态近似[6]等,只须在课件播放过程中点击教学模板,然后直接改变参数取值,计算结果和图形随之相应变化,二项分布逼近泊松分布和正态分布的动态过程可直观呈现,事半功倍.再如,可以利用Excel教学模板进行统计数据分析,方便快捷,直观明了.课下可布置相应的实践作业,借助智慧教学工具把学生随机分组,小组学生自行练习、实践、讨论和探究,下一课上或课间通过随机点名的方式,抽取学生来代表小组进行现场演示,一方面每个学生都有机会代表小组展示自己学习成果,另一方面可有效督促每个学生的学习,还可培养学生的团队协作能力.

2.4 科学设计教学评价方式

针对地方高校部分学生学习被动,期末搞突击等现象,改变教师单纯依靠费时费力的纸质测试或者凭经验等传统评学方式,我们基于在线开放课程和智慧教学工具(雨课堂),科学设计多维度的教学评价方式,更客观公正地评价大班教学中学生的整个过程性学习状态,有效促进学生学习能力提升.学生的课程综合评价比例为过程性评价占最终总评成绩的40%(考查、考试课同等对待),期末考试卷面成绩占总评成绩的60%.其中过程性评价具体构成比例见表1,包括在线开放课程成绩,智慧教学平台(雨课堂)量化成绩等,纸质作业和课堂表现成绩(如通过随机点名、抢答等的表现).

3、教学实践

混合式教学模式需要实践来检验.在充分准备之后,基于我校自建的“概率论与数理统计”省级在线开放课程,在该课程的教学大班共进行了三个学期的试点,每个学期的侧重点有所不同.

3.1 实践方案设计

第一个学期的重点是对重构的混合式教学模式进行初次尝试,由于开课班级较少,选取两个文科教学班进行试点,同一教师授课.第二个学期全校开课班级较多,随机选取两个理科教学班试点,仍为同一教师授课,重点是借助雨课堂的量化数据考查翻转课堂教学的效果.第三个学期全校开课程班级较少,试点班级为基础相对较差的合作办学班级,重点加大了雨课堂量化过程性评价的力度.考试结束后,分别对三次期末的卷面成绩进行对比分析.特别说明,每个学期期末对课程编号和学时相同的课程均采用同一份试卷,不分文理科,不看学生入学时录取批次,且统一流水批卷.

3.2 实践效果分析

通常认为,文科班学生对数学知识的理解和掌握能力可能稍弱一些,但表2表明,试点班级1的卷面平均成绩与全校理科班成绩几乎持平,试点班级2的卷面平均成绩则远高于其余理科班总的平均成绩.

图5按教学进度5次随堂测试成绩对比

由表3可见,两个试点班级的卷面成绩均高于全校平均成绩.为检验翻转课堂的教学效果,特别对本学期两个试点班级同一教学内容进行了过程性评价的比对(借助雨课堂,按照教学进度随机抽取5次随堂测试成绩和5次限时练习各题正确率数据,如图5,图6(1-5)所示).显然,刚开始试点班级1不如试点班级2,但随着翻转课堂教学次数的递增,成绩发生了逆转,试点班级1的成绩逐渐赶超了试点班级2.

图6按教学进度5次限时练习各题正确率对比

第三个学期采用网上阅卷,数据更加全面,除卷面平均成绩外,还统计了班级成绩的标准差、优良率和及格率.合作办学的两个试点班级学生的基础入学时远低于一批录取的学生,但表4表明,他们的卷面平均成绩、优良率和及格率均高于全校的平均成绩,并且标准差也低于全校的标准差.

另外,在期初和期末都设计了不同的调查问卷来收集学生的意见,反馈结果与预期一致.

4、结语

本文立足地方高校,在大班教学和在线教育背景下,重构大学数学课程的混合式教学模式,由重知识传授到重能力培养,由学生被动接受到主动探求,由学习方式的改变带动思维方式的转变,效果显著.但目前在过程性教学评价中,在雨课堂和在线开放课程平台上的练习和测试仅有客观题,以此来衡量学生对数学知识的巩固和掌握是远远不够的,下一步将考虑增加主观题,启动学生对线上主观题作业的互评,加大教学过程中生生之间的互动力度.另外,根据疫情期间在线教学状态来看,一方面,智慧教学势在必行,另一方面,教师一定要对智慧教学工具的应用多做预案.随着网络信息技术的发展和混合式教学模式的不断完善,希望在大班授课环境和在线教育背景下,在大学数学课程大班教学中,能培养每个学生独立思考和主动捕获知识的能力、培养每个学生的学习习惯、终身学习能力,实现教学的知识,能力,情感三大目标,切实实现从“本科教学”向“本科教育”的转变.学无止境,教无定法,混合式教学模式的探索和实践,永远在路上.

参考文献：

[1]方茹,王勇,吴勃英.基于MOOC+SPOC+翻转课堂的概率论与数理统计混合式教学实践[J].大学数学,2018,34(5):23-28.

[2]王琦,温洁嫦,卢振钒.翻转课堂在线性代数教学中的应用[J].大学数学,2019,35(3):38-43.

[3]梁道雷.基于线上+线下融合的离散数学翻转课堂教学实践探究[J].大学数学,2019,35(2):45-49.

[4]郭建鹏.翻转课堂教学模式:变式与统一[J].中国高教研究,2019(6):8-14.

[5]清华大学学堂在线.雨课堂.

[6]徐雅静,段清堂,汪远征,曲双红.概率论与数理统计[M].北京:科学出版社,2015:41-42,127-128.

[7]爱课程平台.概率论与数理统计(郑州轻工业大学).

曲双红,徐英,徐雅静.在大班教学和在线教育背景下,地方高校大学数学课程混合式教学模式的实践[J].大学数学,2020,36(04):37-42.

基金:高等学校大学数学教学研究与发展中心项目(CMC20170205);国家自然科学基金青年基金项目(11801529);河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2019SJGLX329).