2021-4-10 | 學科教育
在計算機輔助教學蓬勃發展的今天,一個問題是如何更好地讓計算機在數學教學中發揮其應有的作用。近一兩年,隨著計算機技術的突飛猛進,加上高專由過去的三年制改為二年的日趨臨近,教學內容與課時的矛盾加劇,這個問題更加突出了。計算機的廣泛使用,數學軟件的開發,高職教育的興起和不斷完善,對高等教育中公共基礎課—高等數學的教學提出了全新的要求。數學課程是非數學專業的重要基礎課程,對各專業人材的素質培養關系重大。各校都在探索高等數學教學改革,開設數學實驗課已成共識,一方面數學實驗可以幫助學生更好地理解數學的基本知識,掌握數學基本概念;另一方面可以將數學教學與計算機應用結合起來,培養學生的數值計算和數據處理能力;同時還激發學生學習數學的興趣。盡管計算機在教學上的優勢非常明顯,盡管計算機教育軟件的智能化程度也有了非常的進步,然而一個不容回避的事實是,計算機對數學教育的影響并不大,計算機教育與數學教育還是嚴重脫節。數學教師的教學活動和使用計算機之間仍存在著難以跨越的鴻溝,絕大多數的數學課依舊是粉筆加黑板的傳統教學模式。為什么計算機進入數學課的步履如此艱難呢?我們認為原因有兩個:一個是受傳統的教學理念束縛太久,對計算機技術和數學教學的學科特點結合的認識不夠;一個是在強調教育技術的同時沒有充分考慮發揮教師的作用,這樣就難以把計算機技術和數學教學完美地結合起來。
本文結合數學教學實驗,談談怎樣充分發揮計算機技術的優勢,解決數學教學中的一些問題和矛盾。
1.充分發揮教師的積極性、挖掘計算機在數學教學的潛力
我校成立了數學課程開發課題組,針對高專各專業的特點,我們自行制定各專業的教學大綱,針對課時與教學內容的矛盾,增加了數學實驗課,大量繁瑣的計算得到了迅速快捷的解決。我們的做法是:
1)、課堂講解:基本概念、基本計算法則、基本公式、基本的應用方法。要力求學生理解概念、記憶法則及相關公式。2)、上機實驗:Mathematica軟件基本功能;函數值、定義域的求法,函數的極限的計算,導數與微分的計算,不定積分、定積分的計算,常微分方程的解析解和數值解。多元函數的函數值、偏導數、全微分、二重積分的計算。數項級數審斂、冪級數的求和、函數的冪級數的展開。矩陣與行列式的計算,矩陣求逆,線性方程組的解法。3)、作業及考試:充分利用校園網進行作業的布置和評判及網上考試。
我們的體會是計算機進人數學課是需要一個過程的,這個過程就是數學教師走進教育技術、發現和挖掘計算機在數學教學的潛力的過程,計算機進人數學教育必須考慮數學教育的學科特點,滿足數學教育的特殊要求。數學是集嚴密性、邏輯性、精確性和創造性與想象力于一身的科學,數學教學則要求學生在教師設計的教學活動或提供的環境中通過積極的思維不斷了解、理解和掌握這門科學,于是揭示思維過程、促進學生思考就成為數學教育的特殊要求。計算機是信息處理的有效工具,但它在數學教育的優勢卻不是自然就有的,這也是許多教師對“課本搬家”和“題庫”式的數學教育軟件不能認可的原因。教師們認為這類軟件的作用無異于課本和習題集,與傳統的數學教學相比,計算機表現的不是優勢而是劣勢。如果計算機不能促進學生思考,它在數學教育中的意義就不大。隨著自動求解、機器證明一類智能化軟件的出現,教師們問:如果這些思維活動都讓計算機代替了,那么學生們還干什么?教師還干什么?可見,計算機進人數學教育并不是一件簡單的事。
我們在編寫大綱和教學過程中努力做到以下幾點:1)、突出圖形功能和計算功能,以動畫作輔助手段,積極引導學生直觀地理解數學的基本概念。2)、突出學生為主體、教師為指導,每次實驗有針對性地完成相關教學內容。3)、以數學應用為目的,有意識地強化學生應用數學能力的訓練。4)、在學生掌握使用數學軟件、解決數學相關問題的同時,加深對數學概念、思想與方法重要性的認識,培養學生的數學思維能力。為了體現數學課程本身的特點,在編寫大綱和講義過程中,突出培養學生的六種能力:數學軟件的應用能力;數學思想與方法的應用能力;數據處理與數值計算能力;直觀思維、推理、判斷能力;空間想象能力;抽象思維能力。
2.正確看待計算機在數學教學中的作用
計算機技術在數學教學中發揮了特殊的功能:直觀,形象,快捷。如在微元法求曲邊梯形的面積、旋轉體的體積的教學中,利用計算機我們可以創設遠比傳統教學更賦啟發性的教學情境,很容易讓學生明白從有限到無限的轉化過程。并能啟發學生自己設計創作數學實驗環境。在解題教學中,利用計算機能更有效地使學生領悟數學思想和數學方法,啟發學生更積極的思維活動,引導學生自己發現和探索。例如在極限的計算中我們運用了動畫對所求極限的函數進行變化趨勢的描述,生動而有啟發性;在空間解析幾何的學習中,讓學生利用計算機畫出一些柱面和旋轉曲面,并通過動畫加深對截痕法的理解,對空間圖形有一個直觀、深刻的理解。
計算機與數學教學的整合過程中,經常遇到的問題是如何看待計算機和教師的作用,如何評價計算機輔助教學和傳統教學。有兩種極端的意見:一種是過分夸大計算機技術與計算機輔助教學的作用,有人提出信息時代的教學應該與粉筆與黑板說聲“再見”了!持相反意見的人則認為傳統教學培養了一代又一代人,實踐已經證明了這種教學是成功的,為什么要否定行之有效的傳統教學呢?特別是數學教學是訓練人的抽象思維和邏輯思維能力的,他們擔心計算機的引人可能要帶來負面的影響。其實以上兩種意見都有一定的片面性,實踐證明:數學教育需要計算機技術,但是任何先進的技術都不能取代教師。至于計算機輔助教學與傳統教學,也不是非此即彼,為什么不能來個優勢互補呢?所以需要對問題作具體的分析。
在實踐中,我們在把計算機引人數學教學的過程中,我們首先關注的是教師數學修養、教學經驗、教育理論水平的提高,要求教師在備課中認真考慮課堂的理論教學、實踐課的創意和教學設計到各環節的銜接。抓住重點、分析難點、強化應用。在這里教師是策劃者、組織者、引導者。這是任何先進的計算機無法代替的。當然,不能低估計算機在數學教學中的作用,它在輔助學生認知的功能要勝過以往的任何技術手段。與課本和數學詞典不同,計算機不是簡單的表述數學知識,利用它可以揭示數學知識形成的來龍去脈,而且表述的方式很靈活,可以以文字、圖形、動畫、圖表等多種方式多窗口呈現,如果說使用印刷技術呈現的信息是線性的,那么利用超文本技術就能夠以網絡狀數形結構的方式一步一步地呈現信息。