大数据时代信息技术在大学数学教学中的应用

张亚敏 刘菁怡 高蕊

摘 要：大数据时代，在大学生学习受到各种电子产品干扰的情况下，教师要合理地引导学生，将信息技术具体应用到大学数学教学的课前、课上、课后环节中，并列举出一些案例，体现出通过信息技术可以激发学生学习数学的兴趣，从而使得抽象、逻辑性强、难理解的大学数学学习变得容易。

关键词：信息技术；大数据；大学数学；数学软件；数学模型

中图分类号：G434  文献标识码：A

Application of Information Technology

in College Mathematics Teaching in the Era of Big Data

Zhang Yamin Liu Jingyi Gao Rui

Baoji University of Arts and Sciences ShaanxiBaoji 721013

Abstract：In the era of big data，under the circumstances that college students are tempted and interfered with by various electronic products，teachers reasonably guide students to apply information technology to the preclass，inclass and afterclass aspects of college mathematics teaching，and cite some cases to demonstrate that information technology can stimulate students' interest in learning，thus making the abstract，logical and difficult mathematics easier.

Keywords：Information Technology；Big Data，University mathematics；Mathematical software；Mathematical models

1 概述

在当今科技飞速发展的大数据时代，各种电子产品层出不穷，大学校园里大学生每人一部智能手机、笔记本电脑等，这些电子产品给大学生正常学习带来很大的干扰，尤其对一些自制力差的学生，直接影响他们的学习，但是高校也不能完全杜绝电子产品的应用，只能正确引导学生合理地使用，那么如何引导学生有效地应用这些电子品，这是我们教师深思的问题，教师的思维要与时俱进，不断地创新教学方法，顺应时代的发展，将信息化技术应用到教学中，并要在教学中采用多样的教学方式，丰富教学活动，激发学生学习兴趣，同时将理论学习与实践相结合，使学生更深刻理解并掌握知识，这样可以培养学生勤于思考的好习惯，同时也增强学生自主学习的能力与勇于挑战的开拓创新精神。而大学数学课程具有抽象、逻辑性强、难理解等特点，一些数学基础薄弱的学生掌握是非常困难的，教师更需要在教学方式及方法上创新，尤其是将信息技术合理地应用到大学数学教学中，这样可以提高教学效果，激发学生学习数学的兴趣。

2 现代教学中需要信息技术的混合应用

在科技日新月异快速发展的过程中，学生的思维、学习方法也要紧跟时代的步伐，仅仅依靠教师的讲述及有限的教材已经不能激发出学生的学习兴趣，不能把它们作为获得学习资料的唯一资源，再加上教学科目的增多，随之带来大学数学课程教学内容没减少，而教学课时减少的实际情况，因此教师需要借助于多媒体现代化教学工具，创设更好的教学设计，一方面为了满足大容量的课堂教学的需求，調动学生的多个感官，提高课堂教学效果，另一方面大学数学有计算量大、逻辑性强、推理过程长等特点，有时需要和传统板书教学相结合，发挥各自的优势，才能更好地提高教学效果。借助信息技术可以在讲课中出现文字、图像、视频、声音等，能将抽象、难以描述的问题形象化、具体化，使学生容易理解，便于掌握。但是教学中现代信息技术的过渡应用，会使学生感到视觉疲惫，容易走神，大的课堂容量使学生难以抓住教学的重点，导致有些学生在学习中迷失方向，又由于在当今各种自媒体、主流媒体盛行的时代，不受时间、地点限制，获取知识的途径非常广泛且便捷，学生接受信息方便，但是内容鱼龙混杂，学生不易分辨，因此教师要合理运用信息技术进行教学，坚持以学生为教学主体，激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习的热情，教师永远是教学的引导者，合理地引导学生在学习过程中应用信息技术，让信息技术更好地服务于我们教学活动，不能让学生在信息化学习的过程中不分辨好坏、不分辨优劣，从而迷失自我。

3 在大学数学教学的各个环节中信息技术的应用

大学数学是公共基础课程，大一新生开始学习，几乎都是大合班上课，且学生从中学学习过渡到大学学习，还没有适应大学的学习方式，只是被动地接受知识，同一个班级的学生数学基础参差不齐，并且自学能力也存在很大的差异。大学数学课程具有抽象、逻辑性强、难理解等特点，是学生后续学习工科专业课程的基础科目，而大学数学的教学主要围绕着基础理论知识的学习，这与工科专业的应用实践联系不紧密，很难激发学生的学习兴趣，因此这就需要大学数学教师对学生从教学的各个环节抓起，引导学生利用信息技术进行自学，对于基础薄弱的学生可以强化基础，对基础好的学生可以把视野变得更开阔，完成更有挑战的学习任务。同时利用所学的数学知识，尝试分析专业课程的一些简单问题，让学生感受数学课程对于后面专业课程学习的重要性。这样在教师的合理引导下，学生可以借助于网络平台充分发挥自己的电子产品工具的优势，将信息技术应用到数学教学的课前、课堂上、课后环节中。

3.1 课前信息技术的应用

随着科技的发展，信息化教学已经普遍出现［15］，教师要在教学的各個环节中调动学生学习的积极性，教师在上课前让学生建立学习讨论小组，让他们利用网络查阅一些相关的资料、文献，并熟悉一些数学计算常用软件，如Matlab、Mathematica、Maple及几何画板等，通过网络平台布置一些课前预习作业，让学生带着疑问去在网络上查阅整理一些问题的背景资料。例如数学建模课，在讲传染病模型［3］前，让学生分组查阅常见的传染病名称及传染病的一些影响因素及治疗方案等，这样一方面学生对传染病基本知识可以有个大体的了解，另一方面学生就能理解传染病的影响因素的确定，为后面数学模型的建立奠定了基础，利用数学软件对数学模型进行求解，并对结果进行合理化分析，同时引导学生从思想哲学高度体会只有全面地了解事物，才有可能抓住事物的本质，考虑主要问题，忽略次要问题，才有可能正确分析问题，解决问题。又例如解析几何课程，课前让学生提前自学画几何图形的软件，并布置画一些课堂上要用的图形，如椭球面、抛物面、圆锥面、双曲面、马鞍面等，这样一方面培养学生自学能力，另一方面学生可以直观地理解这些复杂曲面的形成，使学生对所画图形有更深刻的了解，也便于理解图形的性质。再例如概率课，在讲授抛硬币或者摸球等简单实验时，鼓励学生自学软件，提前编写程序进行实验，激发学生勇于自学，增强学生学习兴趣与自信心。总之，课前要引导学生在网络平台上利用信息技术做一些与课程知识相关的作业，这样可以让学生将时间、精力尽可能运用到学习中，从而将学习由被动变为主动，培养学生自学能力，激发学生学习的兴趣。

3.2 课堂上信息技术的应用

课堂上教师在信息化授课［47］过程中，将繁多的课程内容，一方面利用精美PPT条理清晰地列出，另一方面根据有些课程内容插入一些相关图片、视频等，补充相关内容，增加学生的视野，以便学生更好地理解相关知识，同时也积极响应国家立德树人的育人的号召。例如，高等数学课在讲利用三重积分时，学生很难想象体积元素，借助于数学软件将体积元素形象、直观地画出来，课堂上学生就容易理解三重积分的计算公式，尤其是利用柱面坐标、球面坐标计算三重积分的体积元素，从中体现出数学上的分割思想及分析问题时抓主要部分，忽略次要部分的哲学思想。例如在讲授传染病模型时，让学生尝试用数学计算软件求解，并将图像画出来，分析解释，同时将播放一段相关案例，祖国人民共同渡过难关，这样可以增强学生的团结爱国情怀，引导学生心中要有大爱，只有祖国强大了，人民才能过上幸福的生活。又例如在讲授火箭发射模型时，让学生尝试用数学计算软件求解，同时播放相关视频，给学生讲述我国在一穷二白时，是一些科学家们心中只有国家，用夜以继日、不畏艰难险阻、付出生命的精神，研制出第一颗原子弹，科学家们的科研精神值得我们学习。如在计算人造卫星的最小速度时，播放人造卫星发射的视频及结构图，和学生一起进行分析，建立数学模型并求解，让学生体会我们所学知识的实用性与重要性，感受知识的力量。然后给学生介绍我国在吃不饱、穿不暖、科技非常落后的基础上研究原子弹、氢弹、人造卫星，科学家们靠的是坚定的信念、惊人的毅力，克服重重困难，取得了完满的成功，震惊了其他国家，直到现在人造卫星、火箭的发射等技术也遥遥领先许多国家，让学生课后去观看相关的影片或视频，增加学生民族自信心，鼓励学生要干好一件事情就要有不怕吃苦的精神，想办法克服重重困难，坚持努力，最终将会成功。再例如，在雨课堂或翻转课堂中，学生可以直接用手机参与到教学中，每人用手机参与课堂练习，引导学生对网络、手机等应用合理将有助于学习，应用不合理将消磨时间。

3.3 课后信息技术的应用

课后对学生进行分组，根据实际问题利用信息技术让学生建立数学模型、数据模拟等，并利用数学软件进行求解，组内学生可以分工协作去完成，并将结果分享给大家，鼓励学生参加全国大学生数学建模比赛，这样不仅培养学生学习的兴趣，还增强学生团队协作精神及集体意识。也可以通过网络查阅一些数学史、数学文化、有关数学家的小故事等知识，了解一些数学思维、数学方法的形成与发展，同时扩充学生的视野，增加学生学习数学的兴趣。另外建立学习QQ群或微信群，如果学生在学习中遇到疑问时，将问题发到学习群中，会的学生可以回答，或者相互可以交流讨论，教师也可以在学习群里引导学生分析，或者将解题过程拍成图片，或者录成视频发到学习群中，及时解决学生在学习中存在的问题。鼓励学生也可以在群中交流一些数学软件的具体使用等，激发学生学习的兴趣，培养学生自主学习的能力。教师课前将课件、梳理的知识框架等及时传到群里，共享交流学习，同时在群里可以发一些励志的、积极向上的一些文章、图片、视频等。借助于网络平台，通过慕课等学习新知识，利用信息化技术数学课程建立练习册，将学生平时容易出错的题目收藏起来，并将一些典型习题录入编制成试题册，放在群文件中，学生随时可以翻阅。数学师范生也通过软件可以录制说课、讲课、微课等，进行讲课比赛，相互学习。总之在课后想法设计也充分地调动学生学习的积极性，让他们参与到数学学习中，只要学生建立了浓厚的学习兴趣，学习就变成主动了，从而抽象的、逻辑性强的数学学习也就变得容易了。

4 结合信息技术对学生做出综合评价

大数据时代数学教学中，信息化技术的应用是非常重要的，尤其是大学数学具有抽象、逻辑性强、难理解等特点，要将课程中的基础知识、基本方法、思维逻辑、数学思想等传授给学生，而且要将课程中蕴含的人生哲理、科学精神、爱国情怀等思想润物细无声地自然融入教学的环节中，信息化技术发挥着非常重要的作用，不仅仅是传授知识，在育人方面也发挥着重要的作用。因此，在数学课程的期末综合考核中，要将学生平时利用信息化技术完成课前、课堂上、课后作业情况、资料查阅、分组讨论参与的情况、在学习的QQ群及微信群中帮助学生分析问题并解答问题、發布一些正能量的信息等全面考虑进去，占总评成绩的30%左右。这样就可以对学生关于数学课程学习做出较为客观的评价，一方面反映出学生数学知识的掌握情况，另一方面反映出大学数学课程思想教学的效果。另外，针对信息化授课方式与方法和学生进行交谈，听取学生的感受，也与其他教师们相互交流，学习优点，及时改进不足，在学期末对所有学生发放调查问卷，并对收到的问卷进行分析，了解学生对教学中信息化技术应用现状的意见与建议，根据建议与意见不断完善与改进信息化技术的应用，使学生喜欢并热爱信息技术教学的应用，同时使学生通过应用信息技术学到更多的知识。

结语

在大学数学教学中合理地应用信息技术，不仅能将数学基础知识、基本方法、逻辑思维、数学思想等较为全面、直观、形象地传授给学生，而且能将课程中蕴含的人生哲理、科学精神、爱国情怀等思想润物细无声地自然融入教学的环节中，达到育人的目的。在教学的过程中始终将学生看成学习的主体，引导学生利用网络平台，借助信息化技术学会自主学习，在遇到困难时要有吃苦耐劳、坚韧不拔的精神，学会科学地发现问题、分析问题、解决问题的方法，从而引导学生合理地运用自己的电子产品到学习中发挥优势，让他们尽快地适应当前快速社会发展的需求，这样为学生在未来奠定了坚实基础。

参考文献：

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［2］高宏伟，马崛，李晓焱.新工科背景下高等数学的教学改革探索与实践——以榆林学院为例［J］.榆林学院学报，2021，31（04）：7981.

［3］窦霁虹.挖掘常微分方程课程思政教育元素［J］.高教学刊，2021，33（28）：109112.

［4］刘健.现代信息技术在高校教学中的应用探索［J］.教育信息化论坛，2022，4（07）：2729.

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［7］陈成刚.新工科背景下大学数学教学改革的探索［J］.天津城建大学学报，2021，27（4）：295298，304.

基金项目：陕西省高等教育教学改革研究项目（21BY143）；宝鸡文理学院第十六批本科教学改革研究项目（21JGYB07）；第十六批校级教学改革研究项目（21JGZD15）

作者简介：张亚敏（1978— ），女，汉族，陕西咸阳人，硕士研究生，副教授，数学系教研室副主任，研究生导师，从事数学教学研究。