数学类课程使用多媒体教学的研究与实践

袁学刚,孟佳娜,牛大田

(大连民族学院 理学院,辽宁 大连 116605)

数学类课程使用多媒体教学的研究与实践

袁学刚,孟佳娜,牛大田

(大连民族学院 理学院,辽宁 大连 116605)

针对民族高校学生的特点,以数值分析课程为例阐述了数学类课程采用多媒体教学的必要性;在优化多媒体教学手段和传统教学手段之间关系的原则下,介绍了课件制作、课堂教学和网络教学方面的一些研究与实践。

传统教学;多媒体教学;数学类课程;数值分析

基于计算机技术、多媒体技术和网络技术的多媒体教学在高等教育中的运用越来越广泛,不仅代表了现代教育教学的一个新的发展方向,同时也是大学课堂教学改革的一项重要内容。

近些年来,各高等院校都在不同程度地使用多媒体进行教学。多媒体技术的使用作为一种必备的教学手段,已经纳入到各种评估和各项评比活动中,多媒体教学设备的配备、多媒体教室的建设已成为评估一所学校办学能力的重要依据。

为了提高多媒体教学的质量,许多专家和学者针对各高校在多媒体教学过程中出现的问题进行了有益的探索和实践[1-5]。但是对于不同层次的学校乃至不同学科的学生,即使存在很多共性问题,多媒体教学的使用方式也应不尽相同。本文针对民族高校学生的特点和数学类课程的特点,对数学类课程使用多媒体进行了研究与实践。

1 数学类课程特点及难点分析

数学类课程的涵盖面非常广,该课程的主要特点是课程中的一些内容,如概念、定理、公式等,具有高度的抽象性和概括性,对刚迈入大学校门的学生来说是一个难点;而对这些内容的理解和掌握又是学会数学的关键。此外,数学类课程中定理的证明过程和公式的推导过程更是印证了数学的严密性和逻辑性,因此要努力引导学生,使他们的数学思维方式尽快从初等数学阶段跨越到高等数学阶段。以学生普遍反映比较难学的数学类专业基础课程“数值分析”为例,难学的主要原因是:(1)该课程对前期的理论基础 (数学分析、高等代数、常微分方程)的要求非常高;(2)课程本身具有非常强的应用性和复杂性,课程中各种算法多数是根据具体问题构造出来的,公式冗长,不易记牢,并且还要对算法的收敛性、稳定性等方面进行抽象的理论分析。在数学类课程的课堂教学方面,目前课程学时的压缩与课堂容量增大之间的矛盾以及数学类课程的内容抽象且直观性差等诸多劣势是教学过程中不容忽视的问题。在数学教学的培养目标方面,其中之一就是培养学生的抽象思维能力以及分析问题和解决问题的能力。

多媒体教学形式的出现,对数学教学产生了深刻而广泛的影响,同时引发了教学方法、教学模式、教学观念等一系列的变革。多媒体教学可以通过文字、图形、图像、动画等方式与教学内容有机地结合起来,创建图文并茂、动静结合、声情融合的教学环境,扩大学生的认知空间和认知时间,使学生处于思维活动的积极状态,提高学习兴趣,激发求知欲望,从被动的学习接受者成为主动的知识猎取者。另一方面,对于民族高校,其最大特点是少数民族学生居多,学生的文化素质差异较大,呈现两极分化状态。在数学类课程采用分层次教学[6]的同时,使用多媒体进行教学更是必不可少,因为这样可以省去书写定义、定理、画图所占用的大量时间,集中精力把这些内容的来龙去脉讲透。

2 教学过程中的做法

2.1 课件的制作

授课教师在使用多媒体进行教学之前,应充分熟悉所授课程的特点,因课制宜,优化教学内容,认真制作适合课程本身和授课对象的多媒体课件。以“数值分析”课程为例,针对该课程具有较强的理论性、应用性和复杂性等特点,在制作课件时,充分考虑到以下几点:

(1) 主题突出、效果简捷。努力做到课程内容精练,突出每节课的主题,在重点定义、公式和定理后面适当添加评注和适用范围。鉴于数学类课程知识的严谨性和思维的连贯性,制作课件时特别注意前景和背景对比鲜明、色彩柔和,避免由于光线太强带来的麻烦;放映效果不宜花样太多,避免使学生的注意力分散。

(2) 内容直观化、图形化、动画化。利用多媒体技术中图文并茂、综合处理功能,制作直观化、图形化、动画化的课件。由于“数值分析”课程中同一个数学问题通常有多种不同算法,在制作课件时注重对不同算法的收敛性、稳定性进行比较;演示数值计算的实验过程;演绎每步算法动态的变化过程。这样可以让学生多方位、多角度进行比较,直观地通过图形分析各种方法的优点和缺点,使抽象的算法形象化,便于学生理解和接受,有助于培养学生的形象思维能力。

2.2 课堂教学

在课堂教学过程中,始终坚持“教师是主导,学生是主体,计算机辅助是手段”的原则,努力克服多媒体教学中的弊端,不断提高教师的教学水平和教学效果[7]。

以“数值分析”课程为例,该课程的教学内容涉及面广且杂、原理抽象且难懂、算法多且实用性强。各种算法多是构造出来的,因此在讲授时不仅需要有理论上的推导还要用一些具体的实例及图示来比较算法的误差限、收敛性、稳定性等情况。“黑板 +粉笔 +书”的传统教学模式虽然有很多优势,但是大量的算法信息和必要的定义、定理、画图等板书占用了课堂的大部分时间,传播的知识量和信息量有限,很难顺利完成教学进度,教学效率低;此外,传统教学模式与学生互动较少,容易使学生失去学习的兴趣和信心。

利用现代多媒体教学方式,将传统的教学方式与现代教育手段相结合,在课堂教学过程中做到巧用、善用多媒体课件,在很大程度上可以提高教学效率和教学效果。教师可以提前精心准备课程中复杂的数学推导过程、计算框图等,这样大大节省在课堂上书写繁琐公式、画图的时间,可以将主要精力集中在讲透问题的实际背景、算法的基本原理、技巧、算法设计与实现等方面。同时,对一些经典算法(如数值逼近部分的各种插值法、数值代数部分的各种迭代法以及微分方程的数值解部分的差分法等)利用多媒体动画进行现场演示。这些动画中不仅有清楚的文字说明和相应算法的数学公式,同时还有与图形变化对应的动态数据显示,使原来抽象、枯燥、难以理解的概念、理论及公式推导变得直观,生动形象,既提高了学生的学习兴趣,又改善了教学效果。在现代教学手段中,还充分利用了数学软件 (如 Matlab、Mathematic等)的理论和数值计算、图形图像的处理和演示等功能,使学生掌握数学软件环境下计算技术和应用数学方法,培养学生使用数学软件进行编程的能力和兴趣。这些内容都是传统教学过程中无法实现的。

2.3 网络教学

建立了课程的学习网站,通过网络进行教学活动,以此弥补由于课时压缩和课程信息量增大之间的矛盾而带来的课堂教学不足、教学效率不高等系列问题,并在课程学习网站上对课堂教学内容进行适当的拓展,同时也是为了让学生系统了解相关课程的具体信息。网站内容除了负责人和主讲教师情况、课程发展规划、教学日历、多媒体课件等一些常规的栏目之外,还专门设置了成果区、图书馆、留言簿和友情链接等栏目。成果区包含了计算方法、例题解析、奇思妙想等子栏目,并且每个子栏目设有基础型、综合型和创新型 3个等级的内容供学生学习和参考;图书馆栏目中罗列了当前已出版的相关课程中外文教材和专著,并且随时进行更新,以便于学生查阅和参考;留言簿是师生间通过网络进行交流的平台,由于学生与教师见面机会不多,学生在相关课程的学习中有什么疑问,随时可以通过留言簿进行交流和沟通,及时解决学生学习中的疑难问题,让学生对教师的授课情况提出意见和建议,以便供教师参考和改进。此外,在友情链接栏目中列出了多所大学的相关课程学习网站的网址,供学生了解各学校的相关信息。

3 结 语

多媒体教学对改进数学教学的手段和方法具有积极的意义,对培养和提高教师的现代教育思想意识,发挥教师的主观能动性、达到预期教学目的和效果具有重要的影响。但如何处理好数学类课程的多媒体教学手段和传统教学手段之间的关系还需深入研究。

[1]刘甘娜,翟华伟,崔立成.多媒体应用基础 [M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]王立冬,袁学刚,刘延涛.计算机辅助数学教学的若干问题[J].数学教育学报,2008,17(2):97-99.

[3]吴巧梅,王轶.数学多媒体教学的调查与分析 [J].北京教育,2009(3):31-33.

[4]霍淑华,武海龙,霍丽峰.强化多媒体教学管理的控制力度[J].中国教育信息化,2009(3):63-65.

[5]郑旭翰,何明珂.高校多媒体教学实证研究 [J].中国大学教学,2008(11):25-27.

[6]张友,王立冬,刘满.民族高校高等数学分层次教学的探索[J].大连民族学院学报,2008,10(3):274-276.

[7]马玉梅,王立冬,刘满,等.函数论课群的动态教学特征与实践[J].大连民族学院学报,2008,10(3):277-279.

Research and Practice ofM ult imedia Teaching forMathematics Courses

YUAN Xue-gang,M ENG Jia-na,NIU Da-tian
(College of Science,Dalian NationalitiesUniversity,Dalian Liaoning 116605,China)

This paper presents the necessity of using mult imedia teaching for mathematics courses,with characteristics of students in universities for nationalities and with Numerical Analysis as an example.Under the principle of optimizing the relationship be tween mult imedia teaching and traditional teaching,it introduces some research and practice of courseware making,classroom teaching and online teaching.

traditional teaching;mult imedia teaching;mathematics course;NumericalAnalysis

G642.0

A

1009-315X(2010)03-0258-03

2009-12-11

大连民族学院教改项目 (09-166)。

袁学刚 (1971-),男,吉林桦甸人,教授,博士,教育部新世纪优秀人才支持计划成员,主要从事非线性微分方程的解析解法和数值解法研究。

(责任编辑 刘敏)