學(xué)科教育論文-教育技術(shù)在工科數(shù)學(xué)教學(xué)中的意義與實踐.doc

學(xué)科教育論文-教育技術(shù)在工科數(shù)學(xué)教學(xué)中的意義與實踐【摘要】數(shù)學(xué)教育技術(shù)集數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與計算機技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨厚的土壤，而且與二十一世紀的教育發(fā)展相吻合，對工科數(shù)學(xué)教學(xué)具有極其重要的意義。將數(shù)學(xué)教育技術(shù)與課堂教學(xué)相結(jié)合，能夠改變傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)方法，改變課堂教學(xué)中存在的種種弊端，真正把因材施教整合到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中。【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)教育技術(shù)個性化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)鄧小平同志指出：“教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來?！睌?shù)學(xué)教育技術(shù)集數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與計算機技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨厚的“土壤”，而且與二十一世紀教育發(fā)展相吻合，對工科數(shù)學(xué)教學(xué)具有極其重要的意義。一、數(shù)學(xué)應(yīng)用的日益社會化進入上個世紀九十年代以來，越來越多的人認識到數(shù)學(xué)科學(xué)在當(dāng)今高科技領(lǐng)域中的重大作用，我國數(shù)學(xué)家錢學(xué)森院士曾指出，我國的科學(xué)應(yīng)劃分為三類：即社會科學(xué)、自然科學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)。數(shù)學(xué)的應(yīng)用不再僅限于傳統(tǒng)學(xué)科物理、力學(xué)、電磁學(xué)，在其他領(lǐng)域也都有廣泛而深刻的應(yīng)用。例如，在工程設(shè)計與制造工藝方面，通過建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型可以代替許多實驗。在醫(yī)學(xué)方面，本世紀最偉大的創(chuàng)造X射線計算機懸折攝影儀，即通常所說的CT,其理論核心就是數(shù)學(xué)上的Radon變換。生物學(xué)中遺傳信息的攜帶者是DNA鏈，它具有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，正是數(shù)學(xué)中扭結(jié)理論的研究對象。此外，流行病（艾茲病）的發(fā)生率、輻射率、傳染率、傳播方式以及控制方法都要用到生物統(tǒng)計學(xué)及反卷積問題。在經(jīng)濟領(lǐng)域，利用最優(yōu)控制理論和共軛梯度法，可以建立經(jīng)濟最優(yōu)化模型。在微觀經(jīng)濟中，數(shù)理統(tǒng)計中的實驗設(shè)計、質(zhì)量控制（QC）、多元分析等對提高產(chǎn)品質(zhì)量起到重大作用。與此同時，與數(shù)學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了許多新學(xué)科，例如，數(shù)學(xué)化學(xué)，數(shù)學(xué)生物學(xué)，數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)，數(shù)學(xué)心理學(xué)，數(shù)學(xué)語言學(xué)，數(shù)學(xué)社會學(xué)等。大量的事實證明，數(shù)學(xué)科學(xué)的成就已成為當(dāng)今高科技賴以發(fā)展的重要基礎(chǔ)和支柱。社會的發(fā)展，高科技成果的不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)并且正在很大程度上改變了科技人員的思考和處理問題的方式。這就迫使人們?nèi)ニ伎迹烤箲?yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才，才能適應(yīng)社會的發(fā)展。什么樣的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，才能全面提高工科數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出高素質(zhì)、多樣化的人才。這一切必然推動基礎(chǔ)學(xué)科，包括數(shù)學(xué)教育的改革。二、工科數(shù)學(xué)所面臨的問題在我國，高等工科院校的數(shù)學(xué)課程盡管經(jīng)過多次改革，但是它的體系、內(nèi)容、甚至講課方式，本質(zhì)上還是建國初期形成的原蘇聯(lián)模式，這種四十年一貫制的做法已遠遠落后于時代的進程，甚至影響了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，徹底改革工科數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法已勢在必行。那么，我國工科數(shù)學(xué)教育存在的主要問題是什么？1.在教學(xué)內(nèi)容方面，一些課程內(nèi)容長期沒有更新，基本上還是19世紀的內(nèi)容，20世紀以來的新成果很少進入課堂，知識的老化，已不能滿足高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)的需要。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森在給數(shù)學(xué)家楊樂教授的信中指出：“老的大學(xué)數(shù)學(xué)課程是本世紀初設(shè)置的，那時沒有電子計算機，所以數(shù)學(xué)教學(xué)的重點在求解，也可以說是微觀的，今天是電子計算機時代了，老一套當(dāng)然遠離實際?！彼J為今天的大學(xué)數(shù)學(xué)教育要教會學(xué)生學(xué)會兩條：一是要會用計算機，二是能理解計算機給出的答案。2.傳統(tǒng)的教學(xué)方法大多是單一的、灌輸式的，過于微觀、精雕細刻，具體的知識和細節(jié)展開講授，不利于學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，而國外的教學(xué)內(nèi)容容量很大，他們注重介紹方法，不刻意追求理論上的嚴謹。3.教學(xué)手段落后于時代。我國目前工科數(shù)學(xué)的教學(xué)手段主要是單向傳授、粉筆黑板式教學(xué)模式?？茖W(xué)家錢學(xué)森呼吁：“中國的數(shù)學(xué)家在研究中不能只限于紙加筆，老不用計算機，那恐怕還是十九世紀的數(shù)學(xué)，稱不上現(xiàn)代數(shù)學(xué)科學(xué)，更不是二十一世紀的數(shù)學(xué)科學(xué)?！笔聦嵣希娮佑嬎銠C的出現(xiàn)，增加了數(shù)學(xué)中觀察和實踐的可能性。它不僅使數(shù)學(xué)計算而且使表達式的處理變?yōu)榭赡?。在表達式的處理中，可以直接用符號計算不定積分、行列式、因式分解等，另外，計算機還為數(shù)學(xué)教育提供了直觀的方法，他可以簡便的用圖像顯示函數(shù)、解微分方程?？梢姡嬎銠C是一種非常好的教學(xué)輔助手段。目前，數(shù)學(xué)的CAI已進入實用階段，數(shù)學(xué)教育技術(shù)正在形成。三、數(shù)學(xué)教育技術(shù)在工科數(shù)學(xué)教學(xué)中的意義與實踐根據(jù)1999年在廣州召開的亞洲第四屆數(shù)學(xué)技術(shù)大會ATCM99,數(shù)學(xué)技術(shù)，一般指實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算、推理、應(yīng)用的信息技術(shù)。美國面向二十一世紀數(shù)學(xué)課程標(biāo)準：“數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)使用技術(shù)幫助所有學(xué)生理解數(shù)學(xué)，并為越來越科技化的社會中應(yīng)用數(shù)學(xué)做好準備。”英國國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準建議，給學(xué)生“提供適當(dāng)機會來發(fā)展數(shù)學(xué)技術(shù)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力?！眹H數(shù)學(xué)教育委員會程序委員、新加坡數(shù)學(xué)家李秉彝先生預(yù)言，二十一世紀最大的變化是數(shù)學(xué)技術(shù)引入到數(shù)學(xué)教育，數(shù)學(xué)技術(shù)是二十一世紀數(shù)學(xué)教育的里程碑。為了適應(yīng)高等教育改革與發(fā)展的需要，調(diào)動廣大教師開展教育技術(shù)研究工作的積極性，我校于2002年11月開展了第一次教育技術(shù)課題立項工作。我們申報了題為高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計全程導(dǎo)學(xué)（網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件）三項課題,并于2003年3月批準立項，2004年3月完成。作為課堂教學(xué)的輔助手段，軟件在設(shè)計上充分利用了web技術(shù)，為數(shù)學(xué)教學(xué)提供了一個方便、適用、快捷的教與學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺。該軟件是一組網(wǎng)頁，目前已放在校園網(wǎng)上，供學(xué)生自由訪問。該教學(xué)軟件具有以下特點：1.該教學(xué)軟件的編排順序，與教材內(nèi)容、結(jié)構(gòu)相吻合，涵蓋了教學(xué)過程中的各項基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，包括課程要求、基礎(chǔ)知識、典型例題、精選習(xí)題、在線練習(xí)、習(xí)題解答、在線測試、留言板等功能。2.頁面設(shè)置合理，導(dǎo)航清晰明了，各種鏈接及返回功能的設(shè)置適用、快捷，使用方便，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段的特點與先進性。3.軟件的使用將改變教師的教學(xué)方法，緩解由于繁重的教學(xué)工作給教師帶來的壓力，教師可以把更多的時間和精力放在教學(xué)研究和科研方面，有利于提高教師隊伍的素質(zhì)。這種數(shù)學(xué)教育技術(shù)集數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與計算機技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨厚的土壤，而且，與二十一世紀的教育發(fā)展相吻合，對工科數(shù)學(xué)教學(xué)具有極其重要的意義。首先，數(shù)學(xué)教育技術(shù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的有力工具，在其應(yīng)用過程中，會潛移默化地滲透自我學(xué)習(xí)的理念，培養(yǎng)學(xué)生探索的興趣，增強他們應(yīng)用數(shù)學(xué)的信心。當(dāng)他們走出校門以后，這種學(xué)習(xí)理念、探索興趣、應(yīng)用數(shù)學(xué)的自信心，將使他們繼續(xù)堅持自學(xué)之路，自動探索，自我創(chuàng)造，自我發(fā)展。此外，數(shù)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是課堂教學(xué)與多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的結(jié)合，將使數(shù)學(xué)教學(xué)不局限于課堂、課時，學(xué)生可以根據(jù)教學(xué)進度，根據(jù)自己的實際情況，制定學(xué)習(xí)計劃。這種交互式、遠程式、虛擬式教學(xué)方法，是對傳統(tǒng)的單項傳授、粉筆黑板式教學(xué)模式的不可阻擋的沖擊，改變課堂教學(xué)中存在的種種弊端，真正把因材施教整合到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中。第三，數(shù)學(xué)技術(shù)