基于探究式学习的高等数学课程设计与教学实践

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  【摘要】条件极值是《高等数学(下册)》中多元微分学的一小块重要的内容.其解法有降元法(代入降元、参数方程式降元)和一般解法——拉格朗日乘数法.该类问题的实际背景很多,为加深学生对拉格朗日乘数法的理解与运用,笔者将这一小节内容作为教学实践内容,根据学生学习风格的不同类型,选取不同的案例,指导学生查阅相关资源,让学生进行小组讨论,解决各自案例.从学生的课程报告和书面报告中,反映出学生参与学习的热情得到很大提高,学习由被动走向主动,而且,锻炼出学生解决实际问题的能力,使学生认识到书面理论知识与实际生活的联系.
  【关键词】拉格朗日乘数法;探究式教学
  一、传统教授下高等数学的教学现状
  传统的高等数学主要是教师讲授45分钟的整堂课,而学生则被动式地接受新知识,基本上没有足够的时间进行思考、阐述自己的观点.这样,使得高等数学的知识,对学生来说,参与度为零,导致课程本身由于知识点的难度较大,而变得枯燥乏味;出现课堂上学生打瞌睡或迟到等一些不积极学习的现象.而20世纪80年代提出的探究式教学(HIBL),针对这样的现象有较好的尝试性.曾经风靡于中小学的探究式教学,是指学生在学习新概念和原理时,教师只是给他们一些案例和问题,让学生自己通过阅读、观察、实践、思考、讨论、听讲等途径去主动探究,自行发现并掌握相应原理和结论的一种新型教学方法.笔者参与西南交通大学校级教育教学改革项目《基于探究式学习的高等数学课程设计与教学实践》,将探究式的教学应用于《高等数学(下册)》的教学内容条件极值部分,进行了一定的课程设计与实践.
  二、探究式学习的课程设计与实践
  首先,笔者将整个教学班63人,按照Felder-Silverman量表,设计44个问题,通过学生对44个问题的不同回答,将他们的学习风格划分为三大类型:递进型(学习趋向循序渐进类型);感知型(接受知识趋向于图片、文字解释型);探究型(获取知识趋向于从事物本质入手,从不同角度探究,得到结论型).共分成大约10小组,每组人数5~6人.针对不同的小组,笔者收集了案例递进型1个(任意四边形边长确定时,最大面积问题);感知型3个(节约用水问题、渠道设计问题、电视机销售最优方案问题);探究型2个(转运站的设计问题——待定边法和待定角法).教学实施过程为:首先,提前2周将案例发给学生,让学生先自行思考、查閱相关资料;其次,实施教学重点内容的课堂讲解,主要是将知识框架教给学生;然后,进行教学改革重点,组织学生进行课堂小组各自案例的答辩,在课堂答辩环节,设计每组选取1名成员代表做答辩,时间5~8分钟,教师点评10分钟,其他小组提问3分钟;最后,答辩结束大约1周的时间以后,让学生以小组形式呈交课堂实践书面报告.授课教师根据答辩状况和书面报告质量,对学生此环节学习打分.同时,为评价教学效果,进行了课堂的问卷调查.从实践的课后问卷调查统计看:探究式教学还是挺受学生喜爱的.笔者发现:整个教学过程中学生参与的热情很高,其间,还产生了学生异于教师的自己的独到想法,从某种角度说,给授课教师提出了挑战.这便是笔者的探究式教学的效果和意义所在.
  三、教学的意义
  条件极值部分的探究式教学的探索,具有十分现实的意义!学生通过这种探究式教学,非常主动地参与到教学活动中,通过自己主动、大量查阅相关资料,培养了学生利用互联网获取知识的能力,由于不同类型的学生案例不同,针对性的教学设计,使得每一类型的学生都得到相当大的收获,使得他们更加热爱高等数学,增强了学生的学习积极性.同时,这种开放式的教学常常会因学生提出新想法、新解法、新观点,而促使授课教师提高自己的知识阅历和教学水平.
  四、存在的问题
  探究式教学虽然有十分积极的意义,但也存在一些问题:(1)教师课前的准备工作量较大;(2)课时数要求更多;(3)学生学习风格不是一成不变的,因此会增加授课教师的课程设计难度.
  五、结束语
  探究式教学尽管对中小学的教学非常成熟,但应用于大学数学的教学特别是实践部分还算是空白,所以,本文笔者的探索有填补高等数学教学改革的空白的意义,作为教改的一部分得到西南交通大学的专家的认可,并有意向进行全校的适当推广与应用.
  【参考文献】
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