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(shí)踐【摘要】數(shù)學(xué)教育技術(shù)集數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨(dú)厚的土壤，而且與二十一世紀(jì)的教育發(fā)展相吻合，對(duì)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?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)教育技術(shù)個(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨(dú)厚的“土壤”，而且與二十一世紀(jì)教育發(fā)展相吻合，對(duì)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(huì)化進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，越來越多的人認(rèn)識(shí)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(guó)數(shù)學(xué)家錢學(xué)森院士曾指出，我國(guó)的科學(xué)應(yīng)劃分為三類：即社會(huì)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(jì)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(shí)驗(yàn)。在醫(yī)學(xué)方面，本世紀(jì)最偉大的創(chuàng)造X射線計(jì)算機(jī)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(duì)象。此外，流行病（艾茲?。┑陌l(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(jì)學(xué)及反卷積問題。在經(jīng)濟(jì)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(jì)最優(yōu)化模型。在微觀經(jīng)濟(jì)中，數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制（QC）、多元分析等對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量起到重大作用。與此同時(shí)，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(huì)學(xué)等。大量的事實(shí)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(huì)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?，究竟?yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才，才能適應(yīng)社會(huì)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(dòng)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(guó)，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(guó)初期形成的原蘇聯(lián)模式，這種四十年一貫制的做法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的進(jìn)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(shì)在必行。那么，我國(guó)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(zhǎng)期沒有更新，基本上還是19世紀(jì)的內(nèi)容，20世紀(jì)以來的新成果很少進(jìn)入課堂，知識(shí)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(guó)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(jì)初設(shè)置的，那時(shí)沒有電子計(jì)算機(jī)，所以數(shù)學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)在求解，也可以說是微觀的，今天是電子計(jì)算機(jī)時(shí)代了，老一套當(dāng)然遠(yuǎn)離實(shí)際?！彼J(rèn)為今天的大學(xué)數(shù)學(xué)教育要教會(huì)學(xué)生學(xué)會(huì)兩條：一是要會(huì)用計(jì)算機(jī)，二是能理解計(jì)算機(jī)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(xì)刻，具體的知識(shí)和細(xì)節(jié)展開講授，不利于學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，而國(guó)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(yán)謹(jǐn)。3.教學(xué)手段落后于時(shí)代。我國(guó)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(guó)的數(shù)學(xué)家在研究中不能只限于紙加筆，老不用計(jì)算機(jī)，那恐怕還是十九世紀(jì)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(jì)的數(shù)學(xué)科學(xué)?！笔聦?shí)上，電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，增加了數(shù)學(xué)中觀察和實(shí)踐的可能性。它不僅使數(shù)學(xué)計(jì)算而且使表達(dá)式的處理變?yōu)榭赡?。在表達(dá)式的處理中，可以直接用符號(hào)計(jì)算不定積分、行列式、因式分解等，另外，計(jì)算機(jī)還為數(shù)學(xué)教育提供了直觀的方法，他可以簡(jiǎn)便的用圖像顯示函數(shù)、解微分方程?？梢?，計(jì)算機(jī)是一種非常好的教學(xué)輔助手段。目前，數(shù)學(xué)的CAI已進(jìn)入實(shí)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(shí)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(huì)ATCM99,數(shù)學(xué)技術(shù)，一般指實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算、推理、應(yīng)用的信息技術(shù)。美國(guó)面向二十一世紀(jì)數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：“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(huì)中應(yīng)用數(shù)學(xué)做好準(zhǔn)備?！庇?guó)國(guó)家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)建議，給學(xué)生“提供適當(dāng)機(jī)會(huì)來發(fā)展數(shù)學(xué)技術(shù)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力?！眹?guó)際數(shù)學(xué)教育委員會(huì)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(jì)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(jì)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(dòng)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(xiàng)工作。我們申報(bào)了題為高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)全程導(dǎo)學(xué)（網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件）三項(xiàng)課題,并于2003年3月批準(zhǔn)立項(xiàng)，2004年3月完成。作為課堂教學(xué)的輔助手段，軟件在設(shè)計(jì)上充分利用了web技術(shù)，為數(shù)學(xué)教學(xué)提供了一個(gè)方便、適用、快捷的教與學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。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(diǎn)：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(xiàng)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，包括課程要求、基礎(chǔ)知識(shí)、典型例題、精選習(xí)題、在線練習(xí)、習(xí)題解答、在線測(cè)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(diǎn)與先進(jìn)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(shí)間和精力放在教學(xué)研究和科研方面，有利于提高教師隊(duì)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(jì)算機(jī)技術(shù)于一身，為數(shù)學(xué)的教育與傳播提供了得天獨(dú)厚的土壤，而且，與二十一世紀(jì)的教育發(fā)展相吻合，對(duì)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(huì)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(qiáng)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(jiān)持自學(xué)之路，自動(dòng)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(shí)，學(xué)生可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，根據(jù)自己的實(shí)際情況，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。這種交互式、遠(yuǎn)程式、虛擬式教學(xué)方法，是對(duì)傳統(tǒng)的單項(xiàng)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)