农科数学课堂教学方案设计的研究与实践

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  [摘 要]当前高等农业院校的农科数学课堂教学仍然存在着“教师满堂灌,学生被动学习”、“师生交流少,学情分析不足”以及“重理论轻应用”等问题,因此我们应创新农科数学课堂方案设计,以学情为依据,结合农科专业特色,贯穿“问题驱动课堂”的教学方法,活化课堂教学内容,通过精准的课堂习题以练促学,以练促分析,最终达到在数学课堂教学中给学生渗透数学思想,提高学生学习数学课程的兴趣,以及培养学生数学素养的教育目的。
  [关键词]课堂教学;课堂教学方案;农业学科特色;问题驱动课堂
  [中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)12-0030-03
  数学课在大学教育阶段是必不可少的课程内容,在高等农业院校,农科学生一般都有至少一年的数学课程学习。然而,有些人认为学好专业知识就可以了,数学课可有可无。笔者认为数学修养的程度将决定一个大学生未来的思维深度和发展高度,因为从方法论意义上说,任何科学研究都有其共性,而数学是这些共性的集中体现;从功能上说,数学是一切科学研究中普遍使用的框架,几乎称得上是“万能”的工具;从教育意义上说,数学是培养人的科学思维能力的一种最好的训练,数学教育的质量将决定大学整体教育的质量。[1]众所周知,农业是国民经济中最基本最重要的物质生产部门,农业的可持续发展必须要有高水平的人力资源作为后盾,高等农业院校正是培养这样的高水平农业人才的摇篮。因而,高等农业院校要坚守教育质量,培养推广型、管理型和复合型人才就必须重视数学教育。数学课堂教学是数学教育的一个载体和渠道,如何结合农科专业的培养目标制订数学课堂教学方案,以提高高等农业院校数学课堂教学的效率和质量,正是本文主要研究和探讨的内容。
  一、数学课堂教学方案设计的概念和意义
  (一)数学课堂教学方案设计的概念
  课堂教学方案设计就是在课堂教学工作进行之前, 以现代教育理论为基础, 应用系统科学方法分析研究课堂教学的问题, 确定解决问题的方法和步骤, 并对课堂教学活动进行系统安排的过程。数学课堂教学设计是根据数学学习论、数学教学论、数学课程论、数学教学评价理论和数学方法论等的基本观点与主张, 依据课程目标要求, 运用系统科学的方法, 对教学中的要素进行分析, 从而确定数学教学目标, 设计解决数学教学问题的教学活动模式与工作流程, 提出教学策略方案和评价办法, 并最后形成设计方案的过程。[2]
  (二)数学课堂教学方案设计的意义
  数学课堂教学方案设计的意义主要体现在:第一,为数学课堂教学活动提供教学规范和具体的教学操作方案。第二,可使数学课堂教学更具有科学性。第三,可以实现数学课堂教学过程的最优化, 提高教学效率和教学质量。[3]
  二、当前农科数学课堂教学存在的问题
  新世纪,数学已成为人类文化的核心部分,数学的应用已经遍及自然科学和社会科学。在传统数学教学中,学生习得数学知识的模式单一刻板,教师满堂灌,学生被动接受知识,导致学生学习积极性不高,甚至出现厌学的情况,最终致使数学教学效果欠佳。中小学数学教学是如此,大学数学教学更加如此。总体来看,大学数学教学存在的问题主要表现在:第一,生本思想体现不足,教师满堂灌,学生的学习热情和学习欲望不高,学生主动思考、积极反馈的主体地位并未充分体现。第二,师生互动较少,学情分析不充分,从而形成教师不知道学生学得怎样,学生不知道该如何学好的“双盲”境地。第三,重知识理论传授,轻实际应用。传统的农科数学教学始终是“概念-定理-例题”+“教师讲、学生听”的教学模式,缺乏对学生数学思想的渗透和实际应用能力的培养,最终使学生学习数学的目的都是为了应付考试。
  三、结合农科特色,创新数学课堂教学方案设计
  课堂教学方案是教师对课堂教学授课内容和方法的设计,方案中要明确教师要教什么、学生要学什么、运用什么样的教学方法和手段以及要达到什么样的教学目的和效果。然而,不同专业的学生培养目标不同,所要学习的专业知识也有所区别,这就要求教师在教学的时候要区别对待。[4]因而针对农科专业的数学课教学方案就必然要体现农科专业的专业特色。正如大家所知,课堂教学方案应该从教学对象、教學方法、教学内容和教学分析等方面来设计[5],那么针对农科数学教学中存在的问题,结合农科专业特色,创新数学课堂教学方案设计正是本文要研究的问题。笔者结合自己多年的教学经验和体会,以及在教学中的心得,认为具体可以从以下几个方面去设计。
  (一)调查教学对象,分析学情
  学生是教学的主体,是课堂教学的主要参与者,要取得好的数学课堂教学效果,教师必须首先了解学生,要知道他们数学基础如何,他们的专业需要是什么。在充分了解学生的数学基础和专业需要的前提下,教师才能准确地把握课堂教学内容的难易程度,合理地设计适合学生理解水平、接受程度和应用方向的课堂教学方案。比如,农科专业的学生通常会有专业实验课程,对于实验数据的处理是他们要面临的一个问题和难题,而这些“难题”却可以用统计学中的方法来处理和分析。那么作为教师,在做统计学的相关内容的教学方案时就可以结合农科学生的专业需要,增加相关的案例,让学生感受到数学的实用性。
  (二)选择“问题驱动课堂”的教学法
  纵观历史,数学理论是在解决一个个实际问题的过程中建立和发展起来的,数学不可能离开问题孤立存在,因而数学课堂教学也应该始终围绕问题进行。张奠宙、张荫南先生首先提出了问题驱动课堂的数学教学方法。[6]杨玉栋、徐文斌也提出了利用“本原性问题”驱动课堂教学的数学教学方法。[7]然而,传统的数学课堂教学始终是“概念-定理-例题”+ “教师讲、学生听”的教学模式,很多时候会出现教师在声情并茂地讲,学生却无动于衷地听这样的尴尬局面。之所以出现这样的现象,主要是因为传统数学课堂教学方式下的数学知识是僵化的,缺少灵魂的,学生不知道学了这些数学知识有何用处。教师如果把问题嵌入数学课堂教学,让学生了解数学理论来自于哪里,如何产生和发展,那么数学知识就会变得生动鲜活。教师给学生呈现数学理论的发展史的过程也是给学生渗透数学思想和提高学生的数学修养的过程。全国教学名师曹广福教授认为知识是思想的载体,老师的任务是透过书本挖掘隐藏在知识背后的思想并展现给学生,这才是真正的教育。[8]美国著名的数学家与数学教育家哈尔莫斯说过:“具备一定的数学修养比具备一定量的数学知识要重要得多。”[9]   在农科专业的数学课堂教学中,如何结合农科特色巧妙地嵌入问题,从而吸引学生的注意力,激发學生的求知欲,并给学生传达数学思想和理念,这是笔者在教学过程中不断探索的核心问题。例如,笔者在给农学专业的学生讲“连续”的概念时,首先抛给他们一个问题:一棵麦苗植株一年、一月、一周、一天、一小时的生长高度分别有多少?由于是农学专业的学生,他们从进入大学开始就不断地和各种植物打交道,所以他们对各种植株的生长规律和变化情况非常熟悉。根据社会心理学的熟悉效应,当这个问题一提出来,学生们的兴趣顿时就被激发。笔者因势利导地阐述了函数“连续”的本质就是自变量趋于无穷小的时候函数的改变量也趋于无穷小,再逐层深入地引出了“连续”的概念。这个课堂教学过程就是从学生熟悉的问题出发,让学生在实例中寻找掩藏在现象背后的规律,再由点到面,由特殊到一般,去逐步探索和获取未知的数学知识。正如北京大学张顺燕先生认为,数学教育的根本目的在于培养你拥有一双敏锐的眼睛,善于从纷乱复杂的自然现象中发现有规律的东西,学会以丰富的科学语言、严谨的思辨头脑和科学的研究模式去探索世界的奥秘,进而做出发明和创造。[10]作为教师,我们有责任去培养学生,使其拥有这样的眼睛和头脑。
  (三)结合农业学科特色,活化课堂教学内容
  《数学教育概论》将数学的教育功能分成了若干类,最重要的三个功能是:培养思维能力、培养应用能力(包括计算能力)和审美能力。[11]因而教师应该以此为风向标,按照教学大纲的要求和学生的实际情况设计和安排数学课堂教学的内容。高等农业院校的数学基础课程讲授的基本都是一些经典的数学原理和方法,教师能在这方面创新和改进的空间是非常有限的,但是农业学科有着广阔的天地和无限的可能,教师如果能将国内外农业技术的新现象、新知识、新成果、新方法与数学课堂教学内容有机结合,那么原本一成不变、看似枯燥的课堂内容将变得有血有肉、栩栩如生,从而让学生真正体会到数学不仅仅是生硬的概念、费解的定理和冰冷的公式,还是能与自己的专业贴合并有助于本专业科学研究的极好的工具。比如在讲“非线性回归”的内容时,笔者从KFC对肉鸡的需求量为切入点,引出了一个肉鸡生长情况的问题,进而建立了Logistic生长模型;再比如由于农科专业的学生对航天育种兴趣浓厚,因而在讲“离散型随机变量的概率计算”时,笔者引入了神舟十号从太空带回的种子成活率的问题。通过将学生感兴趣的或者与专业相关的实际案例和数学理论、数学方法相结合的情境教学方式,活化了教学内容,取得了令人满意的课堂教学效果。
  (四)设计精准的课堂习题,以练习促分析
  哈尔莫斯说:“学习数学最好的方法是做数学。”[12]笔者认为少而精的课堂习题是数学课堂教学中必不可少的组成部分。俗话说“教学相长”,教师可以根据课堂讲授的内容,设计少量且典型的课堂习题,让学生一边学一边练,这样不仅能调动学生的学习主动性,还能加深学生对新知识、新技巧的印象,从而达到以练促学的效果。另外,教师也可以通过课堂练习快速了解学生对新授内容的理解、掌握程度以及学生存在的迷思和问题,从而灵活处理课堂教学进度,调整课堂教学节奏,充分体现“以学生为本”、“学生是教学的主体”的教学理念,避免了教师唱独角戏的怪象。
  四、创新农科教学方案效果评估
  创新农科教学方案是否取得了令人满意的教学效果,应该用科学客观的方式加以分析和评估。笔者于一年中的两个学期承担了两个教学班的农科数学教学工作,通过问卷调查,了解学生对创新农科课堂教学方案的满意度,同时通过与往年农科专业学生的测评成绩的比较,对创新农科教学方案进行了评估分析。
  (一)以问卷调查评估教学效果
  为了了解学生对农科创新教学方案的认可程度和满意程度,笔者根据实际授课情况设计了调查问卷并在现行教学班级进行调查。两个班共计254人,发出问卷254份,实际回收问卷251份,有效问卷248份,其中92.13%的学生认为农科创新教学方案更能够激发学习兴趣,87.62%的学生认为农科创新教学方案更有助于理解数学概念和理论,83.15%的学生认为农科创新教学方案更有助于提高实际应用能力,89.54%的学生认为农科创新教学方案可以增进师生的交流互动(见图1)。从问卷调查的结果综合评定可知:农科创新教学方案更受学生欢迎和喜爱,其认可程度和满意程度是比较高的。
  (二)以成绩测评评估农科创新教学方案效果
  笔者运用农科创新教学方案进行了8个单元的农科数学课堂教学活动,每两个单元安排1次测验,加上1次期末考试测验,总共得到5组测评数据(总分均为100分),经整理分析后得到如表1所示数据。从数据分析可以看出:采用农科创新教学方案的教学班级比往年教学班级有更好的测试成绩,由此可以看出该创新教学方案对于提高学生的学习效果有较明显的作用。
  通过以上的问卷调查和成绩测评可以看出,农科创新教学方案在增进师生互动,激发学生学习大学数学的兴趣和积极性,帮助学生理解数学概念和理论,以及提高实际应用能力方面有显著的促进作用,并且相较于以往的教学方案下的农科数学教学,创新教学方案下的农科数学教学更能够被学生所喜爱,其认可度和满意度都是比较高的。此外,农科创新教学方案对于提升农科数学的学习效果和学生的学习成绩有显著的作用。
  五、结语
  农科数学课堂教学是一个立体的多维度的教育活动过程,这个过程中教师和学生都是活动的主体,所以老师必须先备学生,了解学生的学情,这样才能在数学课堂教学中有的放矢。利用创新农科课堂教学方案,结合农科专业特色,可以增进师生交流互动,优化教学内容,活化数学知识,使农科数学情境化、生动化,最终达到提高学生的数学思维能力和运用数学的实际应用能力的目的。
  [ 参 考 文 献 ]
  [1] 曹广福.关于数学课堂教育(1)—谈谈课堂教学[J].高等数学研究,2004(2).
  [2] [3] 蒋永晶,王书臣.数学课堂教学设计的概念、内容和意义[J].继续教育研究,2002(3).
  [4] 姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,2001.
  [5] 章新友,张春强,罗山水.大学基础课程实验教学方案设计的研究与实践[J].大学物理实验,2014(2).
  [6] 张奠宙,张荫南.新概念:用问题驱动的数学教学(续)[J].高等数学研究,2004(7).
  [7] 杨玉栋,徐文斌.本原性问题驱动课堂教学:理念、实践与反思[J].教育发展研究,2009(20).
  [8] 曹广福.把教学过程当成科研过程[J].中国大学教学,2015(12).
  [9] [12] P R 哈尔莫斯.希尔伯特空间问题集[M].上海:上海科学技术出版社,1984.
  [10] 张顺燕.关于数学教学的若干认识[J].数学教育学报,2004.
  [11] 张奠宙,宋乃庆.数学教育概论[M].北京:高等教育出版社,2009.
  [责任编辑:钟 岚]
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