利用网络平台进行数学物理方程课程辅助教学的探讨

凌 智，张群英

利用网络平台进行数学物理方程课程辅助教学的探讨

凌 智，张群英

本文分析了数学物理方程课程传统课堂教学模式在教育信息化的新形势下存在的一些不足，探讨了如何利用网络教学平台对数学物理方程课程实施有效的辅助教学，建立新的课程教学模式以提高学生学习数学物理方程的兴趣，有效激发学生的学习主动性，更好地培养学生的解决实际问题的能力。

数学物理方程；网络平台；辅助教学

凌智/扬州大学数学科学学院副教授，博士（江苏扬州 225002）；张群英/扬州大学数学科学学院讲师，博士（江苏扬州 225002）。

随着Internet技术的广泛应用以及网络基础设施的逐步完善，我国的信息化教育发展迅速，水平也在不断提高[1]。越来越多的学科正在重新思考他们的传统教学理念和技术，以适应新技术和时代的发展。与此同时，随着精品课程建设的大力发展，利用网络教学平台丰富教学资源、辅助教学也越来越受到重视。如何合理地将传统的教学模式与快速、高效的网络教学平台相结合来强化学生的综合运用知识解决实际问题的能力以及培养和提高学生的创新能力，已成为高校教学改革研究需要解决的重要问题之一。本文就如何利用网络平台进行数学物理方程课程辅助教学，培养学生学习数学物理方程的兴趣，有效激发学生的学习主动性，更好地培养学生的解决实际问题的能力做一些探讨。

一、数学物理方程课程的应用背景

目前，许多高等院校理工科都开设了数学物理方程课程。该课程主要研究物理学、生物学以及其它一些自然科学和工程中所产生的一些典型偏微分方程。从课程的结构和特色来看，数学物理方程是最能体现数学素质教育特色的课程。它所涉及的数学问题多样而复杂，并且绝大多数都与自然现象和工程实际问题有关，因此，具有很强的实际应用背景。而现实世界和生产实践活动中又会不断地提出或产生需要解决的新课题。这些问题往往所涉及的数学物理方程多样而复杂,因此它又不断地促进着许多相关数学分支（如泛函分析、复变函数、微分几何、计算数学等)的发展,并从中引进许多的解决问题的有力工具[2]。由此可见,数学物理方程是纯粹数学的许多分支和自然科学及工程技术等领域之间的一个重要桥梁。

二、传统教学模式的不足

数学物理方程课程的传统教学模式往往是一种灌输式的教学模式。该模式以老师课堂讲授为主，而学生处于被动接受的状态，学生只能通过课后再看书进行消化和吸收。再加上学生要面对大量的前期基础课和专业课程，理论性内容较多，因此学生学起该课程来自然会感觉很单调，枯燥无味，很难学好，更谈不上应用所学知识来解决问题。此外，很多高校数学物理课程的考试多采用开卷考试的考核形式，教学效果可见一斑。究其原因，传统的教学模式忽视了学生学习的主动性，在学习过程中学生只是被动地接受知识，缺乏自主探索的机会，不利于培养学生的自学能力，也无法有效地调动学生的学习积极性、主动性和创造性。因此，这种教学模式很难培养出适应新形势的创新型理工科人才。

三、网络教学平台内容体系的构建

构建数学物理方程课程网络教学平台可以为学生的学习提供丰富的教学资源、形成良好的反馈机制、实现高效的互动功能，充分发挥其在课堂教学和课外辅助教学中的作用[3]。在具体的实践中，我们构建了该课程网络教学平台体系的四大功能模块：系统管理功能模块、资源管理功能模块、教学支持功能模块和教务管理功能模块[4]，如图1所示。

图1 网络教学平台模块结构示意图

其中，系统管理模块可以在线对模块组织、用户信息等进行管理。一方面对用户的使用情况进行查看，包括教师在线的活动情况，如，删增教学资源，解答学生问题等以及学生在线学习的情况，另一方面还可以对功能模块进行定义。资源管理模块是对教师提供上传、对学生提供下载教学资源的接口。可以为教师和学生提供大量可供检索的教学素材资源、视频资源以及网络课程。教学支持模块主要是为学生提供网上学习环境。在该模块下，教学文件搭载有教师上课的教学大纲、教学日历、电子讲稿、教案等。此外教学日志、师生互动平台等也搭载在该模块下。教务管理模块主要功能是控制学生通过注册和教师审核以后才能登录数学物理方程课程网络教学平台。在该模块中，教务管理人员除了可以及时发布教学、教务信息，对网络教学平台的使用情况进行观摩和巡视，还可以进行教务管理的查询检索，开展问卷调查等活动。

四、网络教学平台辅助教学的实施方式

1．修订教学大纲以适应教学的需要。目前，国内大多数数学物理方程课程的教材都是首先介绍具有物理背景的若干经典数学物理方程的推导；然后介绍数学物理方程的分类及定解问题；最后给出定解问题的一些求解方法。这样，学生在开始学习该课程时就会遇到繁琐的方程推导和冗长的求解过程，倍感解决一个数学物理方程定解问题十分困难，往往从一开始就会失去对该门课程的学习兴趣。为此，运用网络进行辅助教学可以使学生从掌握一些简单数学物理方程的求解入手，鼓励学生利用一些软件，如Matlab、Maple等对所学的方程进行可视化的求解[5]，更加直观、形象地了解问题的解的性态。为了从根本上有所改变，我们对原有的数学物理方程课程教学大纲中的各章节理论课时进行了适当的调整，特别补充了一些实验课时，并制定了实验大纲。同时也制作了数学物理方程多媒体课件。我们研究了使用多媒体实施教学的弊端，并提出一些克服办法，尤其是补充了一些直观算例，在此基础上形成了高质量的多媒体教案。

2．基于网络教学平台的教学互动。众所周知，师生交互应贯穿教与学的整个过程，而教学改革最重要的一个环节就是师生交互。网络教学平台的最大优势就在于网络在空间和时间两个方面为实现师生的交互提供了可能。目前，学生借助网络教学平台，可以随时查看教学大纲、电子教案，共享一些方程求解的源程序资源等。借助网络教学平台的讨论区，学生可以上传他们在学习中遇到的问题，在学生与学生之间、学生与教师之间，互相从问题的不同侧面进行探讨与辩论。同时学生也可以对课程的学习提出自己的看法等。这些互动可以使学生对数学问题的来龙去脉进行充分探索，更加全面地认识问题，从而深刻地掌握知识。采用新型的“课堂教学+网络教学互动”教学模式，以课堂讲授为主,教学平台讨论交流为辅可以进一步增强师生之间、同学之间的沟通，从而进一步提高了学生学习数学物理方程课程的兴趣和积极性。在弥补传统课堂教学模式不足的同时,提高了教学效率和质量。

3．以问题驱动培养学生的创新能力。针对课程的应用背景强这一特点，在教改中增设了实验性教学环节。一方面，通过教师在网络教学平台的引导，学生可以在互联网上查阅相关资料、了解相关的学科前沿动态。在此基础上，通过解决一些预设的实际问题，让学生更多地了解该课程知识的背景和实用性。在实际问题的驱动下，学生的求知欲望也更加强烈。另一方面，鼓励学生在各种专业论坛上寻找到许多需要利用数学物理方程知识来解决的一些工程上的具体问题来做。如果他们充分掌握了所学的知识，就敢于介入这些问题的探讨，并大胆提出自己的观点，设计出合理的解决方案，更有甚者还会利用计算机进行仿真，更加直观地了解问题解答的实际状况。学生在解决实际问题中获得的满足感和成就感是不言而喻的，这样既培养了学生的创新能力，又能激发学生更浓的学习兴趣，形成良性循环。从这一点来看，网络教学平台对课堂教学的辅助效果是十分明显的。

五、结语

基于网络学习平台开展的教学，不仅是对传统教学的一种有益补充，而且是一种全新的学习方式，是信息技术、网络计算机和多媒体发展到一定程度的必然产物[6]。基于Internet构建数学物理方程课程网络教学平台开展教学可以激发学生的学习兴趣，使学生在学习活动中发挥更加积极的作用。而其中利用计算机仿真模拟数学的理论结果则是一个有效的学习方法，它可以简化理论的理解，鼓励学生探索和实践，无疑也能让学习过程更加愉快。因此，利用网络教学平台对数学物理方程课程进行辅助教学不仅可以提高教学质量和教学效率，还能充分调动学生的学习积极性，增强学生自主学习的能力。但是我们也应该注意到教师和学生必须在整个教学过程中扮演好各自的角色,既要充分发挥网络优势,又不能过分地依赖网络。只有这样，利用网络教学平台对数学物理方程课程进行辅助教学才能真正有效地提升数学物理方程课程的信息化教学水平。

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[1]李永明．教育信息化的现状与思考[J]．文教资料,2009（17）

[2]白江红．数学物理方程课程教学的实践与体会[J]．长春师范学院学报(自然科学版),2011（3）

[3]刘淳，章强，武齐阳等．交互式网络教学平台的研究与实现[J]．南京大学学报(自然科学版),2006（1）

[4]蔡文青，梁斌．网络教学平台在C++程序设计课程教学改革中的运用[J]．计算机教育，2011（1）

[5]彭芳麟.数学物理方程的MATLAB解法与可视化[M].清华大学出版社,2004

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1671-6531(2013)18-0103-02

责任编辑：姚 旺