基于STC教学的医科高等数学智慧课堂建设路径研究

孙江洁，郑治波，陈姚，杜亚楠，王平

基于STC教学的医科高等数学智慧课堂建设路径研究

孙江洁1，5，郑治波2，陈姚3，杜亚楠1，王平4

（1. 安徽医科大学 卫生管理学院，安徽 合肥 230032；2. 保山学院 数学系，云南 保山 678000；3. 九姑中学，安徽 安庆 246525；4. 安徽医科大学 创新创业学院，安徽 合肥 230032；5. 安徽省高等医学教育合作委员会，安徽 合肥 230032）

在信息化和网络化的背景下，分析在线教育现状及存在的主要问题，结合自主开发的医科数学STC教学模式，提出“微课程资源的设计与开发+微课程资源的制作+基于STC教学的医科数学智慧课堂构建+课堂建设评价与反馈”的医科高等数学智慧课堂建设路径．以医科高等数学教学实践探索为例，展示医科高等数学STC教学智慧课堂在创新思维培育中的实践意义．

STC教学；医科高等数学；智慧课堂；建设路径

美国新媒体联盟发布“地平线报告”称：线上教学资源为学生自育提供新的范式[1-2]．2020年以来，受到COVID-19侵扰，国内学校全部进入线上教学．疫情期间，高校在线教学全区域、全覆盖、全方位展开，实现了“停课不停教、停课不停学”．截至2020年5月8日，全国1 454所高校103万教师在线开出了107万门课程，合计1 226万门次．参加在线学习的大学生共计1 775万，合计23亿人次．高校复学后，在线教学或将成常态．在常态化的在线教育过程中，如何保证教育教学质量当属头等大事．如何利用在线教育资源，挖掘学生创新思维能力是我们目前必须面对的课题．本文以医科高等数学教学为例，立足STC教学模式视角，探究利用在线教育资源建设医科高等数学智慧课堂路径，深层次挖掘学生创新思维能力，提升医学人才培养质量．

1　在线教育现状及主要问题

在COVID-19病毒肆虐之际，国内外线上教育彻底颠覆了传统教育模式，全部由线下转为线上，开展停课不停学的教学策略．但大规模的线上教育带来了教与学的实时学情管控、网络不稳定、学生互动不及时等问题，导致教育质量下滑．

医科高等数学是卫生统计学与流行病学课程中的基础内容，是生物医学工程专业的重要基础课程之一．医科高等数学教学对临床医学、流行病学、卫生管理和信息科学等专业学科的教学工作具有重要的指导意义．因此，医学院校学生学好医科高等数学，不仅为其将来从事相关研究工作奠定必备的理论基础，同时也是21世纪高等医学院校培养高素质医学人才最基本的要求．以医科高等数学为例，结合智慧课堂建设的现状，指出当前医科高等数学教学存在的５个主要问题．

1.1　课堂知识构建理念较弱

传统教学基本上都是在课本内容基础上进行讲授，缺乏知识构建和主题设计等理念，无法有效激发学生的学习兴趣．

1.2　教学互动率较低

据不完全统计，2019—2020学年第２学期我校医科高等数学第15周答疑课中，４位教师在答疑过程中，基本上均以教师习题辅导的形式完成答疑课时教学，学生主动提问呈现互动少、频率低等特点．

1.3　教学数据的挖掘程度较低

当前在线教学工具包含雨课堂、钉钉、腾讯课堂、QQ等．尽管这些软件有一定的数据实时反馈功能，如教学评价、上课人数等信息，但对这些系列数据进行深入分析的教师极少，很难形成教学成果，用于教学改进的教师更是少之又少．因此，在教学数据挖掘方面，仅比传统教学略有改进，但仍有很大提升空间．

1.4　个性化教学难以保障

当前的在线课堂不管是采用录课发布还是直播教学，基于“网络流量的挤兑”，教学及时互动存在一定困难，个性化教学更是一种奢望．再加上学生的自控能力差异，成绩优异的学生个性化辅导在一定程度相对容易实现，而相对于成绩一般或是学业困难的学生，个性化辅导实施起来极为困难，学生的求知意愿成为第一障碍．因此，师生合作方面是存在局限的．

1.5　教学效率不高

在线教学应充分利用网络教学资源和自创微课等资源进行，同时将自身教学进行共享，免费在线开放，从而使得互联网资源得到进一步丰富，为学生自学提供素材，形成教学效应辐射．然而，当下的在线课堂，所完成的仅是课程的教学，缺少及时推送、二次推送、“云+端”的应用，降低了智慧课堂应有的教学效率．

综上所述，相对于智慧课堂建设来说，当下的在线教学存在诸多缺陷和不足，有待开发和建设．

2　STC教学视角下医科高等数学智慧课堂建设的对策

由于医科高等数学这门学科的内容复杂性（知识点背景实际变化的复杂性和特殊性，学生完全理解数学问题机理较为困难）与课时有限性（教学内容多），课堂上教师虽然利用大量图片放映、动画播映、模型展示等直观手段进行讲解，但仍存在部分学生感觉在课堂上难以掌握、课后巩固效果差的问题．如何提高医科高等数学课程的教学质量，改善教学效果，合理有效地展现这门学科的生动性、直观性、系统性、连续性、动态性及各系统的相关性，使学生真正乐于学习，易于掌握这门课程，是当下亟待解决的问题．因此，在原有STC教学模式基础上，充分利用微课程的优势，提出医科高等数学智慧课堂建设路径建议．

医科高等数学智慧课堂建设流程见图１．

图 1 医科高等数学智慧课堂建设流程

2.1 微课程资源的设计与开发

根据医科高等数学理论授课和实验授课内容要求，将传统的依据章节进行教学的思路分解成一个个独立的节点，根据医科高等数学已确定的重难点，制作便于视频、动画或仿真进行直观演示的学习内容或者知识点微视频教学，作为微课程资源进行设计；将分解的内容要点与课题组相关成员共享，采用集体讨论的方式确定合理的教学思路和教学手段；根据教学需要选取知识点或学习专题，对每个具体的微课程进行教学策略设计，通过微课程对理论与实验课堂教学进行再创造．

2.2　微课程资源的制作

根据设计的微课程脚本，制作包括音视频资源、三维动画资源、数学模型资源等形式的微课程教学视频．邀请国家级、省级教学名师、教坛新秀以及有丰富教学经验的教师，分别进行医科高等数学理论课程授课和实验授课，每个节点授课控制在15 min以内；选择合适的拍摄方式，主要采用摄像机拍摄的外拍式进行近景拍摄，达到声像俱佳的效果，充分展示教学环节和教学内容，制作成FLV格式，以便于上传网络，每个视频大小压缩在15 MB左右，并对其进行相应的命名．

2.2.1 理论部分微课程制作根据医科高等数学重难点产生章节的先后顺序进行教学，教师以讲授类形式为主，辅以演示类、实验类等形式进行视频授课，以精炼、直观、形象、生动有趣的系列微课展现课程节点内容．

2.2.2 实验部分微课程制作全程应用数学软件，结合数学模型分析、Flash动画、数据仿真等教学资源，制作教师对具体知识点的授课视频．结合动画和数学模型进行实验过程教学演示，制作PPTX后再转化成视频文件，也可应用APP学习软件制备视听一体化的微课程．

2.3 基于STC教学的医科高等数学智慧课堂建设

在微课程教学设计的指导下，将开发出来的医科高等数学微课程教学资源，从系统到部分、从理论到实验、从静态到动态、从片段到连续、从基础到前沿进行组合或整合；利用校园网络平台和无线网络环境，以视频、动画、仿真等展示形式，安装数字网络教学系统软件DES和APP系统，制作供本科生使用的电子课堂，构建一个移动学习、开放学习和泛在学习的网络平台；将医科高等数学微课程发布于校园网服务器，与其他各医学院校网络中心建立网络共享平台，进而实现安徽省各医学院校医科高等数学微课程网络教学资源的开放与共享，真正达到科学合理整合微课程资源并加以应用，形成合力．也只有如此，才能发挥医科高等数学智慧课堂辐射效应．

2.4 医科高等数学智慧课堂建设的评价与反馈

医科高等数学智慧课堂建设和投入使用后，需要对智慧课堂进行教学评价，建立学生反馈机制、教学反思机制以及相互间的批判和探讨机制，总结不足，及时改进，为后续改善课堂建设效能提供参考意见，为推广医科高等数学智慧课堂提供数据支持．

制作动画仿真、挖掘医学素材等知识构建理念有利于挖掘学习兴趣，培育学生创新思维；课堂设计知识点网络教学时长每节15 min，关注了学生专注力和用眼疲惫等要素；STC教学模式的引入、重点、难点内容微视频的制作与分享等体现了智慧课堂的高效特点；反馈机制的建立，凸显了师生的合作．综上剖析，可以发现本研究提出的医科高等数学智慧课堂建设路径是科学有效的．

3 教学范式交流

为了更好地诠释医科高等数学智慧课堂STC教学模式，提供2个教学范式以供参考．

智慧课堂STC教学设计：

（1）课前推送．可以合理构建情景化教学，贯穿人文素质教育理念，具体为：借用大诗人李白“只要功夫深，铁杵磨成针”的故事开场（这里可以先制作一个国学素质教育小视频并引出主题，课前发送到学生账号，用于学生预习）．

教学的最后，引入孔子画面，感情朗诵“勿以恶小而为之，勿以善小而不为”，使人文素质教育贯穿于医科高等数学案例教学的全过程．

（3）课后评估．本课程的设计，增加了知识构建，在教学模式方面进行了革新，并增加教学情境设计，实现课前素材分享，彻底改变传统教学“知识灌输思维，缺乏情境创设，学生协作的机会不多，课后交流更是难得”的困境．由教学案例可以看出，基于STC教学的智慧课堂建设路径可实现“课前、课中、课后”的知识构建螺旋式上升的培养理念，让教学资源效能价值尽情发挥，教学模式得到最大范围的推广．

传统教学以解决问题为目的，先入为主，灌输式教学将利用对称性，将椭圆面积转换成4倍的第一象限面积，然后利用定积分结合三角变换的思想求解，完成教学．其缺点“课堂知识构建理念较弱，教学互动率较低，教学数据的挖掘程度较低，个性化教学难以保障，教学效率不高”无一不展现出来．

智慧课堂STC教学设计：

（1）知识构建．针对教学对象实际，基于知识构建主义理论，结合STC教学模式，融合主题教学法、RBL教学法的优势，开展教学设计，挖掘学生创新思维能力和解决问题能力，并以历史成效展示，诱发学生学习潜能．具体教学设计框架见图２．

图2　教学设计框架

（2）课前推送．构建知识点主题情景宣传片，贯穿课程思政理念，具体为：借用近年来大学生宿舍使用大功率电器导致的火灾为背景，开展人员伤亡急救过程中的“植皮”决策，引发学生思考问题解决的原理．微视频环节展见图3．

（3）课中教学．先再次播放小视频，给出医学“植皮”原则及“个体手掌投影面积为躯体表面的1%”之后，抛出问题“如何求解手掌的投影面积”．为了讲述这一问题，提出微元法和平面面积积分公式，并实现“手掌”在平面中的投影及数学模型转化（见图４）．

图3　微视频环节展图

图4　“手掌”在平面中的投影近似算法

在此基础上，开展问题解决演示过程（参照传统教学部分）．这样不仅可以结合教学对象的专业实际，同时可以拓宽学生的知识视野，提升学生解决实际问题的能力．

教学的最后，告诫学生“校园防火、生命至上”．进一步说明：学校规定，严禁违规使用大功率电器是科学的管理决策，要互相监督，严格遵守校纪校规．实现课程思政的有机结合．举例说明师生互动的重要性，并列举学生参与科研，发表SCI，EI论文，并因为论文的发表获得了名校攻读研究生的机会等，诱发学生的学习激情．

（4）课后评估．本课程的设计，增加了知识构建，强化了教学互动，采用的教学工具包含雨课堂、钉钉、腾讯课堂、微信、QQ等．针对个性化教学方面，结合教学成效拓宽学生个性化培养渠道．通过资源的多维度共享，提升教学效率和学生参与度．

４　结语

医科高等数学学科理论为交叉应用型学科，是成就医学专家、医药专家的基础性工具．这与《里约热内卢宣言》中提到的理论“纯粹数学与应用数学是理解世界及其发展的一把主要钥匙”[3]思想一致．在智慧课堂STC教学过程中，更多地体现了兴趣挖掘、软件辅助、互联网平台和网络资源的开放与共享等特点，通过教学实践，培育了大批优秀学生，取得了一系列的骄人成绩．如教学比赛获得了国家级奖项、省级特等奖等，学生参与发表SCI，CSSCI等系列论文，获批了省级教改重点项目、国家级和省级大创项目数项，这些成绩表明，智慧课堂STC教学在培养医学专业学生的创新思维能力和提升医学人才教育质量方面的有效性[4-8]．通过智慧课堂建设和STC教学模式的有机结合，使医科高等数学重难点教学具备教学内容独立、教学时间较短、资源容量较小、资源构成情景化和资源可重复利用等优点，完全可以激发学生的学习动力，培育学生的创新思维．

[1] 姜玉莲．微课程研究与发展趋势系统化分析[J]．中国远程教育，2013（12）：64-73

[2] 孙江洁，夏云，杨优，等．人才自育视野下的教务管理新模式[J]．辽宁医学院学报：社会科学版，2016，14（4）：88-91

[3] 孙江洁，陈姚，高健，等．基于“互联网+”的医科数学STC教学新模式研究[J]．安徽广播电视大学学报，2016（3）：78-82

[4] 孙江洁，郑治波，袁敏，等．医科高等数学STC教学成效研究[J]．合肥师范学院学报，2019，37（3）：70-73

[5] Sun Jiangjie，Wang Ping，Du Yanan，et al．Analysising the influence factors of single task pricing based on public packet system：An Empirical Study in China[J]．J Phys Conf Ser，2020：1088/1742-6596/1437/2/012100

[6] Sun J，Sun R，Jiang Y，et al．The relationship between psychological health and social support：Evidence from physicians in China[J]．PLoS ONE，2020，15（1）：1-19

[7] Zheng zhibo，Zhang liping，Hao xiaohong，et al．The global attractors for the Navier-stokes equations with nonlinear perturbation in R2[J]．Chin Quart J of Math，2020，35（1）：93-110

[8] Zheng Zhibo，Zhao Wenyan，Liu Guoqi，et al．Research on the results of the advanced mathematics teaching of college students of science: the effect of STC teaching mode based on“Internet +”[J]．J Phys Conf Ser，2020：1088/1742-6596/1592/1/012080

Research on the construction path of intelligent classroom of medical advanced mathematics based on STC teaching

SUN Jiangjie1，5，ZHENG Zhibo2，CHENG Yao3，DU Yanan1，WANG Ping4

（1. School of Health Management，Anhui Medical University，Hefei 230032，China；2. Department of Mathematics，Baoshan University，Baoshan 678000，China；3. Jiu-Gu Middle School，Anqing 246525，China；4. School of Innovation and Entrepreneurship，Anhui Medical University，Hefei 230032，China；5. Anhui Higher Medical Education Cooperation Committee，Hefei 230032，China）

Under the background of informatization and network，the current situation and main problems of online education was analyzed，the construction path of medical advanced mathematics intelligent classroom was put forward，which is design and development of micro curriculum resources + production of micro course resources + construction of medical mathematics intelligent classroom based on STC teaching + evaluation and feedback of classroom construction．Taking the teaching practice of medical advanced mathematics as an example， the practical significance of the intelligent classroom of medical advanced mathematics STC teaching in the cultivation of innovative thinking was demonstrated．

STC teaching；medical advanced mathematics；intelligent classroom；construction path

O13∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.10.015

1007-9831（2020）10-0068-05

2020-06-28

安徽省质量工程项目（2018zhkt180）；安徽省自然科学基金面上项目（1908085MG233）；安徽省教育厅自然科学重点研究项目（KJ2019A0945）；安徽省哲学社会科学规划项目（AHSKF2019D014）；安徽医科大学新型冠状病毒感染的肺炎疫情应急科研攻关项目（YJGG202004）

孙江洁（1983-），男，安徽宿松人，副教授，硕士，从事应用统计与风险决策研究．E-mail：xyjy07331@126.com

王平（1972-），男，安徽马鞍山人，副教授，博士，从事创新教育研究．E-mail：wangp13@139.com