高等数学混合式教学改革研究与实践
发布时间：2019-11-14
【摘要】本文在信息化背景下对高职院校高等数学混合式教学改革问题进行了研究与实践，针对现阶段高等数学教学中存在的问题提出基于混合式教学的解决策略，详细给出了混合教学模式的基本流程及考核方案。最后结合本校具体数据展示了混合教改的实施效果。
【关键词】混合式教学;高等数学;教学改革;实施效果
21世纪是信息化时代，知识经济时代，人力资源作为“第一资源”，在各国经济发展和国际竞争中越来越具有决定性意义。在信息化背景下，各国都在通过大力发展发展职业教育来应对危机、促进就业、迎接信息革命挑战。随着高等职业教育信息化建设与发展，教育界对教育技术与信息技术的深度融合给予了广泛的关注和积极的推广，各种翻转课堂、微课、慕课等教学模式不断涌现，在推动职业教育发展的同时，也对学校的管理模式、教师的教学模式和学生的学习模式提出了新的挑战。
1混合式教学模式及其研究现状
混合教学模式是指为达到“教”与“学”的目标以及获得较好的教学效果，对“教”与“学”中的所有组成要素进行合理选择与优化组合，使“教”与“学”的相关成本达到最优的理论与实践。本文所指的混合式教学模式是利用现代信息教育技术，借助网络共享平台，将传统的面对面教学和网络辅助教学相结合，充分利用线上线下教学资源的教学模式。
混合式教学起源于国外商业服务与大中型企业培训中，而且培训效果显著，取得了很大的收益，最典型的应用是IBM公司的“BasicBlueForManager”课程。随后混合式教学逐渐转向了学校教育，实现了线上与线下的结合。目前混合式教学已经成为了教育领域关注与研究的热点。
2002年，北京师范大学何克抗教授在国内首次正式倡导混合式教学概念，目前我国学者对混合学习的研究正逐渐从定义和策略等层面过渡到应用层面上来，相应的理论体系和操作方法的研究也逐渐成熟。清华大学教育研究院副院长韩锡斌博士，研究方向聚焦于在线教育、混合教学、数字化学习环境的理论、方法与技术，韩教授带领的混合教学专家团队对我国混合教学模式的推广普及工作做出了巨大贡献。山东省内如山东大学、山东师范大学等知名高校以及山东科技职业学院、青岛酒店职业技术学院等众多高职院校也进行了混合教学改革，并取得了很好的教学效果。
2高职院校高等数学教学存在的问题及解决策略
高等数学是高职院校理工科各专业的一门重要的基础课程，肩负着为专业课程服务和素质教育的双重功能。高等数学知识点多、概念多、计算多、证明多，这无疑给高等数学的教学增加了难度系数，教师难教，学生难学。“黑板+PPT”的传统教学模式单调沉闷，无法激发学生的学习积极性，难以解决教学效率低等诸多问题，而如何改变这一现状，成为高等数学教学模式改革亟待解决的主要问题。
2.1现阶段高职院校高等数学课程存在主要问题
(1)因为高职院校的课程设置改革导致高等数学课时数不足，所以教师授课内容进展快，导致学生跟不上进度，影响学生对知识的掌握。
(2)因为高等数学课程概念抽象，所以学生不易理解，导致学生掌握不了基本知识，学习积极性差。
(3)因为班级学生较多，所以老师没法在一堂课内照顾到每一个学生的学习情况，导致学生学习状态自由散漫。
(4)因为学生生源复杂，学生基础参差不齐，所以老师授课进度只能照顾基础一般的学生，导致基础好的吃不饱，基础差的消化不了。
(5)传统高等数学教学过程重视定理和公式的证明、推导，过分强调数学的系统性和严密的逻辑性，使学生觉得数学课抽象、枯燥、缺乏应用，造成学生对数学课不感兴趣，严重影响学生学习的积极性。教学过程中停留在一支粉笔、一块黑板、单调的PPT阶段，教师认为高等数学的学习就是讲和练，忽视学生自我学习、自我探讨的精神，不能适应信息时代教学形式的变革。
2.2现阶段高等数学课程存在问题的初步解决方案
研究表明，混合教学模式有效整合传统授课和在线学习的双重优势，学习资源丰富多样，学习时间和空间得以拓展，学习方式既有利于学生个性化学习，又使得师生互动交流更加便捷，从而最大程度地调动学生学习兴趣，提高课堂教学质量。
(1)对于课时数不足的问题，我们可以将学习内容移动到线上，由学生提前学习从而减少课堂授课内容，以解决课时不足的问题。
(2)对于课程难度大，学生学习积极性不高的问题，我们可以将抽象的概念事先通过微视频、动画等方式移动到线上，学生自主学习后，通过课前答疑、课堂讨论、教师讲授点评等方式改进。
(3)对于如何及时了解每一个学生的学习状况问题，我们可以通过课前导学，学生学习情况反馈，能更好的掌握每个学生的具体情况，便于因材施教，个别辅导，让每一个学生都能体验到老师的关爱，提高学习的参与度和积极性。
(4)对于生源较多、差异性大的问题，我们可以通过细致的教学设计，分层次提出学习内容和掌握的程度，通过线上导学，让学生根据自己的基础，选择合适的层次，达到都能学有所成，都能有成就感，而不是提到高数就头疼而放弃学习。
(5)对于其他几个方面的问题，也均可以通过混合课程的设计与建设，充分利用利用现代信息教育技术，借助网络共享平台，将传统的面对面教学和网络辅助教学相结合，充分利用线上线下教学资源的移动式教学模式，有效整合传统授课和在线学习的双重优势，学习资源丰富多样，学习时间和空间得以拓展，学习方式既有利于学生个性化学习，又使得师生互动交流更加便捷，从而最大程度地调动学生学习兴趣，提高课堂教学质量。
3高等数学混合式教学模式设计
3.1混合课程的基本形式
混合课程的基本形式，从时间的维度上来说，包括课前、课中、课后三个时段，从学习活动参与者的群体来看包括教师群体和学生群体，从行为维度来看教师和学生都包括线上线下两种行为。这样，三个时间维度，两个群体，两个行为维度形成了混合课程的基本形式。我们给出了24步的建议流程。
(1)课前阶段
教师首先通过问卷调查、访谈等形式初步了解教学对象的基本情况;然后根据人才培养方案进行线上线下一体化设计，确定教学目标，构建并发布导学信息，制作讨论活动、在线自测题、教学课件、教学视频等学习资源，并将相关资源上传至在线教育综合平台;学生通过平台上的教学视频、教学课件等资源并结合教材开展自主学习，完成平台上相应的教学任务单、在线测试;最后将自主学习过程中遇到的问题记录下来，可以在平台上和老师同学展开讨论或咨询，也可以在课堂教学中及时反馈并得以解决。教师可以根据情况在线答疑，对在线学习行为评估，通过在线自测题、在线讨论情况了解学生课前自主学习情况，进行课堂教学内容的设计与调整。
(2)课中阶段课中阶段
主要以教师课堂讲授与解疑、师生互动讨论、学生练习为主。首先，教师结合学生的课前线上学习情况，采用信息化手段，对重、难点知识进行讲解、分析、总结;然后发布课堂任务，学生积极参与到教师精心设计的教学活动中，老师进行课堂任务引领，学生在乐中学、学中乐，通过自主研究、团队互助完成课堂任务，提交物化成果;最后师生共同完成课堂学习评价，包括小组评价和成员评价，成绩计入期末课程成绩，激发学生学习的主动性和积极性。
(3)课后阶段
课后学生线上完成并提交作业，老师批阅作业并继续在线解答学生的拓展疑难问题，查看学生在线学习行为指标，教师根据学生课堂表现、线上学习情况、作业完成情况给出总结性评价，给出拓展问题。师生分别完成教学反思与学习反思记录，学生根据个人需要自主拓展训练，对知识进行巩固提高。同时，师生还随时结合教学平台使用中反馈的问题，共同努力完善教学平台混合课程。
3.2混合课程的考核评价方案
考核评价贯穿于教学的全过程，针对课程特点，采取过程性评价和终结性评价相结合的方式进行综合考核。成绩构成及比例如表1。
其中，对于线上行为指标，通过在线平台统计在线学习时长、次数、发帖、回帖、参与活动、学习笔记等关键指标，由平台按相应规则权重赋分，满分10分。对于作业类指标，我们区分完成情况和完成质量分别赋分，期末取均值……每个要素均有规范的评价标准，这样设置综合性考核评价，提高了学生的积极性，将学生的主体性得以发挥，也提高了课堂学习效率，对学习评价更客观、公平，有利于促进学生间团结合作、共同进步。
4高等数学混合教学模式的实施效果
2018年3月至2018年7月，我们选取2017级机电一体化3+2贯通班进行高等数学混合式教学改革实验(以下简称实验班)，基础相当的2017药品生产技术3+2贯通班仍采用传统教学模式(以下简称对照班)作为参照对象。同时，由于是我院首次进行混合式教学模式改革，经验相对欠缺，我们在实验班级中选取总教学内容的1/2进行教改实验，这样也有利于不断及时解决改革中出现的新问题，同时也能做到横向纵向多方位效果比较。一学期结束以后，我们通过在线行为数据、随机访谈、问卷调查、学习成绩横向比较、学习成绩纵向比较等多个方面进行实验效果分析，总结如下：
4.1在线行为数据反应学习积极性的变化
实验班采用混合式教学模式后，在仅一部分单元采用线上线下混合式教学的前提下，在运用混合式教学模式的大约累计9个教学周的时间里，31名学生累计在线时长101935分钟，最高7597分钟，最低1190分钟，平均3288分钟，平均每个学生每周用6个多小时课余时间线上学习高等数学。
可以看出，数字化学习平台的使用率很高，学生会进行自主学习，且学习积极性较高。
4.2课程考试成绩及学生满意度横向比较
我们对上学期高等数学期末考试成绩进行了统计对比，另外采用随机抽样调查的方式，让学生分别从学习效果、教学模式、能力提高等方面对满意度进行评分，相应数据及统计对照分别见表3和图2、图3。
可以看出，实验班学生学习成绩以及学生的满意度均明显优于对照班。
4.3课程考试成绩上下两学期纵向比较
我们把实验班上、下两个学期的期末考试成绩的平均分和及格率统计如下表4：
显然，在第二学期高数课程难度明显增加的情况下，由于采用了混合教学模式，学生成绩的集中指标却具有明显的提高。
4.4参加技能竞赛及获奖情况的横向比较
由表5可以看出，实验班在参加数学类相关竞赛的积极性上明显高于同类班级，且相应的参赛成绩也比较突出。
总之，我院教改实施效果表明，采用混合教学模式班级的数学成绩均比传统教学模式的成绩理想很多。采用混合教学模式的班级学生也普遍认为通过课前、课后任务的学习，提高了自主学习的能力;通过网络学习、在线测试、在线交流等活动，提高了应用现代化信息技术手段的能力;又由于课前准备充分，课堂上也有信心积极主动地表现，学习数学的兴趣也提高了;同时通过同学间的合作，提高了同学间团结合作的能力;通过网络与教师的互动交流，克服了之前胆怯的心理，提高了学习数学的自信心。
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