OBE理念与翻转课堂结合下的高等数学实验课教学的初探

盛璐

【摘要】在国家信息化发展的战略中，教育信息化不断被强调，如何利用信息化手段扩大优质教育资源有效覆盖，增强学生创新精神和实践能力，为我们教学改革指明了一个方向.“翻转课堂”改变了以往传统的课堂教学模式，传递“以学生为中心”的教育理念.OBE理念则是以提高学生解决问题能力为导向的先进教育模式.这两种教学模式的结合，对教学评价是重大转变，满足了新时代发展的各种需求.本文以高等数学实验课教学模式的改革为案例，将教学过程分为课前知识学习阶段、课中知识内化阶段和课后巩固阶段，分别对这三个阶段进行了课程设计，重新定义了教学过程的各个环节.

【关键词】OBE理念；翻转课堂；改革；数学实验课

一、选题背景

OBE是成果导向教育（Outcome Based Education）的简称，也称能力、目标、需求导向教育，是一种以学生取得的学习成果为导向的先进教育理念.这种教育模式认为，学生最终所取得的学习成果，是整个教学设计和实施的目标.目前，国内已有很多高校将这种教育模式用于人才培养建设中.

随着平板电脑、智能手机等不断推出各式各样的应用，人们逐渐认识到不断革新的信息技术与现代教育模式之间的关系，以此为契机，“翻转课堂”这一教学新形式应运而生.它颠覆了传统的以课堂教学模式为主的教学形式，主导知识传授通过现代互联网技术在课后完成，而知识的内化则通过教师在课堂上的讲授，并通过和同学之间的相互协助最终完成.近年来，随着开放教育资源（OER）运动，微课在教育界的崛起，大量优质的教学资源为翻转课堂的实现提供了有力支撑.

数学实验课作为大学生参加数学建模竞赛的基础学习课程，将OBE理念融入其课程教学的研究在国内尚处于起步阶段，而翻转课堂的教学模式能将这种理念更好的体现，我们应加快研究的步伐，从各方面进行研究探索，让学生能够收获高标准、高品质的学习成果.

二、OBE理念与翻转课堂的意义

目前，在全国范围内，各高校的高等数学实验课开设处于“精英教育”阶段，授课的对象主要是数学基础较好，且对数学建模有兴趣的学生，在该课程的教学设计中，利用OBE理念有利于学生形成自我学习、合作学习、反思学习的能力，教学设计更注重专业的需求，通过選择与学生专业相关的教学内容，做到有的放矢，便于突出重点和难点，有助于学生更有效的掌握与专业相关的知识，真正做到学以致用.

“翻转课堂”的推行首先需要教师建立合适的教学视频，随着互联网的普及和发展，教师建立视频更加便利.教师在进行统一组织课堂活动的过程中，要求学生自行构建所需学习的相关内容，自己去解决各种问题，这也就意味着对学生各方面的要求更高.此外，这一教学策略的实行，给予了学生在实际情况下运用所学知识的机会.有助于传递“以学生为中心”的教育理念，提高学生自主学习的能力，减少教师的讲授时间，留给学生更多的学习活动时间.

三、OBE理念与翻转课堂结合下的高等数学实验课教学模式的探讨

为了充分发挥OBE理念以及“翻转课堂”两者存在的优点，根据后者的实行过程，对平时的教学过程加以划分，主要分成两个环节，即课前学习环节以及课中知识内化环节，课前的学习依靠学生的自觉性主动学习，而课中的学习需要教师在一旁加以指导.遵循OBE理念，以问题解决为主要目的，并将学生作为一切活动开展的中心，从而实现课中知识内化的目标，增强学生自我学习的能力.因此，将OBE理念与翻转课堂结合，探讨高等数学实验课的开设，具体运用如下：

（一）课前知识学习

高等数学实验课是计算机技术与高等数学教学相结合的一门课程，教学过程是学生在教师指导下，根据实际问题的特点，建立该问题的数学模型，然后用数学方法进行求解，而专业的数学软件（如，Matlab，Mathematica等）就是连接实际问题和计算机的纽带.那么这些问题如果都集中在课堂上来进行讲授的话，必然会使得课堂效率很低.而“翻转课堂”可以很好地解决这一问题，课前教师会布置相应的学习任务，而视频教学内容一是教师团队自己创建，其次为利用网络上有关的教学资源.例如，在讲解线性规划这一实验时，让学生在课外视频学习线性代数中线性方程组的相关知识；如何求得简单方程最优解相关知识；自学Ligo和Matlab软件.录制教学视频时，内容要深入浅出，重点讲解结题的方法和思路，对于一些难理解的定理尽量弱化，让学生能够自学理解，对解决不了的，把问题记录下来，通过交流平台告诉教师，等到课堂上有针对性地进行讲解.只有在课前做好丰富的准备，学生才能提高注意力，产生学习兴趣，培养学习动机，实现课堂教学的教育目的.

（二）课中知识内化

基于OBE理念与“翻转课堂”的结合，关键是利用学生和教师的协作学习来确立最终的学习目标，并让教师加以引导，帮助学生加快对相关问题的认识.数学实验课的课中知识内化，首先是由教师解决之前课前学习时学生较为关注的问题，这个过程不仅可以答疑解惑，也可以将课前知识进行梳理.其次就是要明确所要教授的内容，数学实验课的每一个教学单元所要讲解的实验都和我们现实生活中的问题息息相关，这和OBE教学模式中的以能力和需求为导向的教育理念相契合.如线性规划实验中生产销售计划问题和运输问题；无约束优化实验中的饮酒驾车血液中酒精含量问题等.在教学的过程中，教师要善于引导学生，鼓励学生积极思考.数学实验课是一门以学生为主，教师为辅的课程，整个课程以建立数学模型和通过编程计算数据的形式展开，学生只有通过自己在计算机上反复地计算，对计算出的数据反复核对、分析，才能逐渐掌握和使用数学软件，通过对不同数学模型、不同的数学方法的分析、比较，才能体会到数学知识本身的“奥妙”.

（三）课后知识巩固

无论是当前“翻转课堂”，还是OBE理念教学模式，都十分注重于评估和总结.OBE理念重视学生结果和能力的培养；“翻转课堂”通常会重视学习效果的具体评价等.数学实验课抛开了传统的数学定理的证明推导，只需要将抽象复杂的公式和方程变为有限的操作程序，得到各种需要的数值结果和数值模拟，而这些结果是往往需要花费比较多的时间才能解决，那么在课堂上，教师将阐述每一个实验的目的和内容，并将数据进行分析，建立相应的数学模型，如何借助数学软件来计算出该模型的解或近似解.课堂上学生多以听为主，那么课后的上机操作就是将课堂内容复习和巩固的过程，学生只有在课后多观察、多动手才能将知识吃透，并探索出规律性的结果.课后知识巩固不仅只针对学生，同时对教师也提出了反思要求，要注意对“翻转课堂”设计的反思，根据学生的反应情况，思考出现问题的深层次原因，避免在下次的翻转课堂学习中再犯类似错误.只有精益求精的态度，“三省吾身”的要求，才能够贯彻OBE理念，促使“翻转课堂”的应用更加完美.

四、结 语

数学实验是一门综合性比较强的课程，不仅要求选修这门课的学生，要具备一定的高等数学、线性代数和概率统计的数学基础.更要求教师有比较全面的数学知识，熟悉各类数学模型的建立，还要有比较熟练的计算机应用能力，掌握常用数学软件的使用和编程，熟悉各种智能算法.该课程的开设不仅为学生的后续学习和能力的提高提供了平台，可以让学生更有信心参加建模竞赛，同时对教师队伍的业务能力提高有显著促进作用.“翻转课堂”对传统课堂而言是一场颠覆性的变革，OBE理念是教育模式改革的重要支撑，基于OBE理念和翻转课堂的高等数学实验课，必让学生能够收获高标准、高品质的学习成果.

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