泛在学习环境下数学建模课程教学模式研究

代安定 陈暑波 熊佩英 吴承逊

【摘要】随着信息技术的发展，泛在学习模式成为一种可实施的教学模式。本文在明确了泛在学习的基本内涵与相关理论的前提下，给出了一种泛在学习教学模式，阐述学习者、教育者与泛在学习环境下的关系，并在此基础上提出了数学建模课程教学模式改革措施，具有一定的理论和实践意义。

【关键词】泛在学习；数学建模；教学模式；课程改革

随着计算机及互联网技术的发展，学习者的学习方式发生了巨大的变化。近年来，许多高校实现了WiFi信号的全覆盖，使得学生利用手机和电脑等设备进行泛在学习已成为现实，并受到国内外研究者的大量关注和研究。另一方面，手机、iPad等移动设备的娱乐功能也对传统的课堂教学产生严重的干扰和冲击。如何利用现代移动技术，实现泛在学习模式与传统课堂教学模式的有机结合，变手机为有益的教学工具，成为当代老师迫切需要解决的问题。

一、泛在学习概念与特性

关于泛在学习，它有多种名称，如无缝学习、普适学习、无处不在的学习等。国内外对泛在学习的定义众说纷纭，但目前仍没有界定出一个公认的、易于理解的概念。歸纳起来，对泛在学习的定义主要有如下几种观点。

（1）第一种观点认为泛在学习是一种计算机技术条件下的学习环境。如美国教育发展中心的一份报告（2003）指出，泛在学习是在泛在计算技术条件下设计的一种学习环境。Zhang Guozen 等（2006）认为，泛在学习是人们在任何时间、任何地点使用任何终端的智能学习环境，不同于现存的通过网络获得信息的方法，也不同于在学校、图书馆等具体地点进行学习。

（2）第二种观点认为泛在学习是一种学习方式或教学模式。如白娟、鬲淑芳（2003）指出泛在学习是一种学习方式，学习者可以在近乎无限的数据库中摄取知识，也可以与学伴和教师交流。2007 年在《中国电化教育》杂志上两次关于“1∶1数字化学习”的专题中提到泛在学习是普适计算环境下未来的学习方式，为学生提供一个可以在任何地方、隨时使用手边可以取得的科技工具来进行学习活动的3A（Anywhere、Anytime、Anydevice）学习。

（3）第三种观点侧重于学习者，认为泛在学习是一种以人为本的学习环境。如付道明、徐福荫（2007）认为普适计算环境的泛在学习是指在信息空间与物理空间相融合的空间里，学习的发生、学习的需求以及学习资源无处不在，学习者可以得到普适计算环境随时、随地的支持。石慧慧、刘奎（2008）指出无缝学习是真正意义上的以人为本的学习环境。在充满计算和通信能力的环境中，人们可以随时随地，利用任何终端获取所需要的任何信息。梁瑞仪、李康（2009）把泛在学习看成是让学生在基于无缝连接的信息环境中随时随地自由化学习，强调的是一种社会发展到一定程度的个人学习状态。

虽然上述对泛在学习的定义有所不同，但都承认泛在学习具有泛在性、移动性、易获取性、交互性、主动性和即时性等特点。与传统教学模式相比，泛在学习在教学上的优势主要体现在教学资源广、终端形态多样、交流平台多和资源共享等方面。

二、泛在学习模式设计

目前，人人、处处、时时的泛在学习有许多种模式。在文献中依据学习方式、学习的资源基础将泛在学习的模式分为三类，即非正式资源学习、准正式主题学习和正式课程学习。高校课堂教学一般以正式课程学习为主要形式。本文基于正式课程学习形式提出的泛在学习模式如图1所示。该模式主要由教育者（教师）、学习者（学生）和泛在学习环境三部分组成。教育者主要负责课程的设计、制定教学大纲、教学目标、教学内容、学生学习过程的监控及引导、学习评价和泛在学习资源库的建设等。学生的学习的主体，通过自主学习完成课程教学任务，达到教学的目标。

三、基于泛在学习模式的数学建模课程教学改革

结合所给出的泛在学习模式，下面从教学方式、实践教学和考核方式等方面探讨数学建模课程教学改革的相关措施。

（一）改革教学方式，建立自主学习模式

传统课堂教学基本以教师为中心，教材为蓝本，教师以讲授数学建模原理为主，学生理解困难、缺乏实践动手能力。而泛在学习教学侧重于学生的自主学习。在泛在学习环境下，老师可将已有的教学资源，如电子教案、课程PPT、网络学习视频等，构建无所不在的泛在学习资源库。学生通过浏览相关课程内容，实现对数学建模课程无处不在的学习。

教师在实施该泛在学习模式时，应该注意如下几点。

（1）在教学资源库的构建过程中，教师应在课前根据教学重点和学生的实际水平设计出符合其个性化学习需求的电子教学资源。

（2）在学生学习过程中，教师应加强与学生的沟通、指导。该过程可通过聊天平台（如QQ群，微信群）实施。教师通过聊天平台向学生发布问题和学习资源。学生在教师指导下对问题进行分析，并主动查找资料完成自主学习。

（3）教师对学生学习过程的监督。这是学生形成良好的泛在学习观的重要环节，也决定着泛在学习教学质量的好坏。教师可通过如下几点对学生学习进行监督：学生在完成自主学习后，督促其将学习的结果反馈给教师；课堂上对学生自主学习的结果进行点评；学生对学习成果进行汇报等。

（二）加强实践教学，培养创新能力

数学建模课堂教学多以理论讲授为主，如讲解基本的数学模型、初等模型、简单的优化模型、规划模型和微分方程模型等。虽然课堂上会讲解相应的例题，但学生大多是消极地接受，很少参与，缺乏对数学建模的兴趣和实现的动手能力。因此加强实践性教学有利于培养学生的兴趣和实际的动手能力。

基于泛在学习环境下数学建模实践教学可构建两个实践教学环节：基础模型实训和综合实训。基础模型实训以布置任务和问题的形式实现。教师根据授课内容提取适当的任务和问题，通过聊天平台发布，学生利用泛在学习资源进行自主学习。这个环节主要侧重于初等模型和数学建模的基本原理的训练。综合实训是检验和提高学生能力的重要环节。教师布置一些综合性较高的课题（如数学建模竞赛题，或直接组织学生参加数学建模竞赛），学生从中自由选择感兴趣的题目，通过查找资料、自主学习、学生间相互讨论、师生互动等，达到对所学知识综合运用的教学目的。同时，培养学生的团队合作能力和创新精神。