运用信息技术改进高等数学实践教学的研究
【摘要】在信息时代，数学已经不仅仅是一种基础理论，而且也是一种可以直接产生经济效益的数学技术。目前，在高校的教学改革大潮中，尤其在非数学专业课程设置中，高等数学课程的地位遭遇危机。本文从教学改革实践出发，针对学生的数学知识水平，对高等数学的内容进行了整合、教学方式进行了改革，运用信息技术和数学软件的进行高等教学，对激发学生的学习兴趣，提高参与度，培养学生主动学习的能力及创新能力有很大促进作用。并对几年的考试成绩进行统计分析，改革后的学习成绩有显著提高。
【关键词】信息技术；数学软件；教学改革
一、教学改革的必要性
2001年，教育部颁发的《基础教育课程改革纲要（试行）》中进一步明确提出：大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合；《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》中明确提出：改革教学内容，创新教育教学方法，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习。激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索、勇于创新。
20世纪90年代以来，随着科学技术的迅猛发展，特别是计算机应用及信息科学中广泛使用数学方法，人们普遍认识到，数学与其他学科、数学与技术的结合更紧密，使数学的使用价值大大提高，而数学教育现状却是已难以适应时代的发展，在教学思想、内容、方法，教学理论方面迫切需要改革，以提高高等数学教学的质量，培养现代化社会所需要的新型人才。21世纪的今天，高等数学教育实践活动在一个更为广阔的时代背景下展开，高等数学教育改革已经是一股不可阻挡的各高校潮流。
二、教学改革实验
（一）教学改革历程
1.2008-2009学年，依据专业需求，对数学授课内容进行了删减，减少理论证明和推导，并将分成五个模块：函数与图像、极限与导数、积分、线性代数、图论。每一个模块包含数学基础知识、数学软件知识和应用案例等内容，体现数学、数学软件和专业应用案例相结合的课程内容。
2.2009-2010学年，以我院工商管理系物流专业两个班进行实验，运用现代信息技术将以上模块内容依据数学知识的自然形成过程进行演示、分析，学生通过数学实验，对数学概念等理论有直观、深刻的认识与理解，降低学习数学的难度，提高学生学习数学的兴趣，培养学生的数学思维与应用能力。
3.2009至今，在全院各专业进行推广，并开设数学建模选修课，为数学爱好者提供施展才能的舞台。
（二）教学内容的有效整合及改进教学方法（见表1）
（三）学生的学习成效
1.2008-2012各学年第一学期物流专业、信息系各专业全体学生数学成绩汇总
由表2可看出，改革后的学习成绩有显著提高。
2.2010-2011学年第一学期四个班级的期末考试及总评成绩及格率（见表3）
3.数学建模班学生参加全国大学生数学建模竞赛获得优异成绩
对高等数学有一定喜爱的学生，动员其参加数学建模班学习，通过一年的高等数学及数学的软件学习，学生在分析问题、建立模型、借助软件解决问题上有了明显的进步。从2009年以来，我院学生参加全国大学生数学建模竞赛，共获得国家一等奖1项、国家二等奖3项，海南省一等奖5项、二等奖2项、三等奖7项。
三、教学改革实验总结
（一）信息技术与教育技术的整合，激发学生学习兴趣，提高参与度。
“兴趣是学生最好的老师”。人机交互是计算机的显著特点，可以立即反馈学生习作的结果。这种交互方式对于数学教与学的过程具有重要意义，它能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望。学生之所以对数学感到枯燥、无味、怕学，其原因之一是由于数学知识本身的抽象性和严谨性所决定的，再者就是受传统教学手段和方法的局限，不能有效激发学生的学习兴趣。
例如，在学习函数表达式与曲线（直线）的关系时，学习画图命令plot、comet的实训。基础好的学生可通过改变参数得到各种各样的图形；基础差的画不出图，就会主动问老师或找同学，比对自己的编程与他人的区别，找原因。通过实训学生可总结出：函数表达式与函数曲线的关系是一一对应，图形的精细与的取值有关。
（二）信息技术学习及使用，有利于揭示数学知识的内在规律，降低学习难度，提高学生信心。
现代信息技术的使用，能够将教学重点和难点一一呈现出来，向学生展示教学情境、提供丰富感知、呈现思维过程，使学生见其形、入其境，让学生更快、更准、更深地理解数学的重点和难点知识，引导学生寻求“问题解答”的一般方法，逐步培养学生的数学思维能力和解决问题能力。尤其是引导学生对一些抽象的数学知识进行概括的过程中，运用信息技术在课堂教学中进行动态演示，形象揭示知识的生成过程。让学生在主动参与中，借助于观察和比较，逐步探究知识的形成过程，从而更深刻地把握知识的本质。
数学软件（MATLAB）教学，为学生学习数学和解决问题的提供强有力工具，使学生从大量繁杂、重复的运算中解脱出来，将更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去，应用信息技术培养他们的创新精神和实践能力。
（三）信息技术的使用，可以在相同的时间内加大知识容量，保证在课时数减少的情况下完成较系统数学知识学习。如在微积分学的教学中，只讲概念形成的方法和数学思想，对基本运算性质、公式等理论证明删除不讲，大量的变式运算全由计算机编程完成。省出的时间则用来分析现实问题，将其转为数学模型，然后上机编程实验解决。
（四）通过数学教学改革实践，学生学习态度已发生明显变化，班级学风好转，互相讨论、求教求学风气逐步形成。基本实现了：
1.数学教育的个性化、多样化与弹性化
学生的知识基础、数学水平、生活经验等都是教师面对的“现实”，学生的数学学习内容应当是现实的、有趣的、富有挑战性的，学习内容必须有利于学生主动地从事观察、实验、猜测、验证推理、交流与解决问题等活动。内容的呈现应当根据各学段学生不同的知识背景和不同的认知发展水平，采取不同的表达方式，以满足多样化的学习需要。在教学主体上，实现由以教师为主体向以学生为主体的转变.引导学生自主学习和个性化发展.做到因材施教，启发诱导，师生形成良性互动，教学相长。
2.在教学形式上，教师不再是知识的传授者，而是学生学习活动的组织者和促进者
建立“师生共作”的交互式的教学理念，数学教学从学生的生活经验和已有的知识背景出发，向他们提供充分的从事数学活动和交流的机会，帮助他们在自主探索的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能、数学思想和方法，同时获得广泛的数学活动经验。教师是学生数学知识构建活动的深谋远虑的设计者，应当成为学生学习活动的组织者、参与者、促进者。教师的教学活动应当在深入了解学生真实思维活动和认知基础，根据学生原有的知识状况下去进行教学，调动学生的积极性与主动性，给学生的学习活动创造良好的学习环境。
3.信息技术与教育技术的整合
当计算机应用扩展到社会各个领域之后，数字与数值计算同社会生活各方面的联系与转化，使整个社会生活越来越“数字化”。这时，数学教育与其他学科以及生活教育的结合势在必行.我们已经拥有强化训练计算能力的丰富经验，我们更需要探索数学思想、数学方法、数学应用教育的有效方法。加快在学生中普及信息技术教育，使学生形成一定的信息素养和收集、处理信息的能力，具有历史性意义在教学手段上，实现由黑板教学向多种媒介教学的转变。运用现代教育技术和手段，充分利用“数学软件”等资源，以生动的形式来激发学生的学习兴趣，为良好学风的形成提供了新的教学方式和环境。
4.创设协作的学习环境
在这种学习模式中，注重学生与教师、学生与学生之间的相互协作关系，有助于实现高级认知技能、人际交往技能，以及情感态度.合作的意识和能力，是现代人所应具备的基本素质。协作学习模式将会创设有利于人际沟通与合作的教育环境，使学生学会交流和分享研究的信息、创意及成果，发展乐于合作的团队精神。学生学习态度由坐、等、抄变为主动找伴，相互讨论学习。
四、学生评价
2010-2011学年第一学期学期末对10物流1、2班和10网络1班发放调查问卷表127份，收回121份。其中有101份选择喜欢数学课现在的上课方式。
总之，信息技术的运用为数学教学改革提供广阔空间，树立以培养创新精神和实践能力为核心目标的素质教育新理念，为学生探究学习提供有力工具，为“以学生为主体”的教学思想的体现提供条件，使个别化教学成为可能，能使抽象的数学教学内容具体化，有利于激发学生的学习兴趣，提高参与度，培养学生主动学习的能力及创新能力。
参考文献
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基金项目：海南省教育厅科研项目（Hjsk2011-115）。
作者简介：卢惠萍（1963—），女，大学本科，副教授，现供职于海南经贸职业技术学院，研究方向：高等数学教育。
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