基于學生核心素養提升的高等數學信息化教材開發研究

孫少平 羅慶麗 張娟

摘 要：高職院校的高等數學課程是機電一體化技術專業必修的核心素養提升領域課程之一，為提升工作崗位核心能力和適應新世紀對人才素質全面發展的要求，本文闡述了信息化教材開發的設計理念，并針對機電一體化技術專業的課程改革現狀，從高等數學信息化教材設計研究方面提出了一些可行性策略。

關鍵詞：核心素養 高等數學 信息化教材開發

課 題：本文系2018年度山東勞動職業技術學院人文社科類立項課題《基于學生核心素養提升的高等數學課程設計與信息化教材開發研究》（編號：2018RW02，主持人：孫少平）的階段性研究成果。

一、調查高職機電一體化技術專業教學現狀，形成調研報告

本課題組設計了《高職高等數學教學調研問卷（數學課教師）》《高職高等數學教學調研問卷（在校學生）》《高職高等數學教學調研問卷（專業課教師）》3調查問卷，通過對回收到的860余份調查問卷的分析研究，基本掌握了高職機電一體化技術專業的高等數學課堂教學現狀，特別是對信息化的課程開發與教學設計進行了深入研究。在調研過程中，通過統計分析發現高等數學課程的開設學時、教學內容、教學模式（方法）、教材選編等方面存在不合理。由于學時的限制，高職高等數學知識點的深度和廣度還不夠，無法學以致用。高職數學教師對機電一體化技術專業的了解情況不容樂觀，該專業學生普遍反映所學的數學知識太難，學習數學自信心不強。

基于調查研究和分析，針對高職數學教學在教學標準、課程設置、教學內容、教學方法以及教材選編等方面需要改進的地方，結合在實踐中的經驗，我們制定了科學的研究思路和目標，研究制定高職高等數學課程標準。課程標準的界定是在相關的課程采取信息化的設計，與信息化開發過程中課程自身需要達到的具體規范和要求。課程標準的確立有助于建立課程與學科教育目的之間的銜接，更有助于課程內容的模塊化選擇和分層化組織，并可以作為課程具體化實施的依據和進行課程詳細評價的準則，是課程及其教學的核心和關鍵。根據專業確定教學內容，在高職院校，高等數學作為一門基礎學科，重在為專業課服務，需要根據機電一體化技術專業的需求設置教學模塊，根據生源狀況確定教學模式（方法）。根據學生自身存在的差異性，在遵循學生認知發展規律和教學規律的基礎上，依據課程標準的要求，針對不同層次的學生因材施教，讓學生在數學學習上都能有所提高。

根據學期確定考核評價機制。學期考核評價機制對于高等數學的教與學有著明確的導向作用，目的是為了考察教學結果的詳細完成情況，更重要的是能夠準確地、及時地向師生反饋詳細的信息，更有效地促進教學相長，提高教師的教學成效，提升學生的學習效率，激發學生的學習熱情，促進學生的持續性發展。例如，按百分制計算最終成績，學生最終成績=平時成績×40%+期末卷面成績×60%。其中，期末考試采用限時閉卷筆試形式，命題依據高職數學課程標準所提出的教學內容和教學要求，試題題型包括填空題、選擇題、計算題、證明題、應用題，具體參照學院有關理論課筆試考試的有關規定執行。在期末考試部分試題中設置二選一題目，難度大者分值較高，可以讓學生根據自己的學習情況，選擇其中一題作答（超過100分按100分計算）。這樣，可以讓不同層次的學生都嘗到成功的喜悅，激發學習興趣。

高職高等數學教材選編。結合教學需要優先選用國家級獲獎教材或高質量的國家級規劃教材。以課程標準為基本依據編選教材，鼓勵教師結合教學改革，編寫補充教材，提高所選教材的適用性，教師可以依據本課程標準結合專業人才培養目標以及后續各專業課的需求對現有教材進行二次信息化開發設計，要注意以下原則。

一是內容結構的建立要合理化，構建整合項目導向式實用型內容模塊。二是教學素材的選擇要典型化，體現出典型性、容易接受性、專業性、應用性。三是知識的發展過程要可視化，教材模塊知識的呈現，從實例考察出發，需要創設情景，展現數學知識的發生、發展過程，使學生在使用教材時，先發現、提出問題，再分析、解決問題，全身心地經歷創新的創造過程。四是符合培養目標，高職教育的培養目標是：培養適應一線需求的高技術和高技能人才，應堅持“以培養素質為目標，以應用為重點，以能力培養為主線”的基本原則。五是積極運用現代信息技術，實施信息化教學，逐步推進教學環境的生態化、智能化、網絡化，教學內容的數字化，教學方法的現代化;將復雜的數學理論用數學軟件編程設計交互動畫，讓學生直觀理解;將繁冗的數學推導和計算公式，讓學生借助數學軟件進行解決，因材施教，徹底地將高職學生從學習數學理論的困境中解放出來，贏得更多的時間和精力訓練職業技能;注意開發多媒體教材、網絡教材、微課程等信息化教學資源，實現教材的立體化，提供給學生混合式的自主學習、積極探索開放式教學平臺，提升學生的個性化發展，提高教學效率。

二、基于學生專業核心素養提升的課程改革

高等職業教育主要是采用以能力培養為核心的教學模式，高職教育教學改革之路主要就是提升學生專業核心素養，利用現代實用生產技術，適應經濟建設發展需求，培養生產第一線需要的高技能人才。筆者學院按照職業成長規律與認知規律，以服務“山東新舊動能轉換綜合試驗區建設”為宗旨，與日立電梯山東分公司、濟南機床二廠集團有限公司、濟南西門子變壓器有限公司、山東開泰集團有限公司、山東齊魯電機制造有限公司等大型企業合作，將機電一體化技術專業建成機電設備高技能人才培養基地。

機電一體化技術專業以崗位分析為依據，形成核心素養能力循序漸進的工學交替人才培養模式。按照筆者學院“三六一”信息化課程操作方案，包括三個實施階段：制定人才培養方案、課程開發與實施、評價與反饋;六個過程步驟：明確典型工作任務、歸納行動領域、轉換學習領域、教學情境設計、行動導向教學實施、教學評價與反饋;一個后勤保障：組織機構、機制保障、校企合作、教學團隊、教學環境、教學資源庫、教育科研等資源建設。構建了基于工作過程系統化課程體系，開發了多門學習領域課程，為打造資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價這一完整的思維訓練過程，成立了企業與學院共同組成的多門課程開發建設團隊，編著活頁教學材料，編寫的信息單內容大都以該情境中完成工作過程的經驗性、過程性知識為主，以陳述性知識為輔，從而使得學生的工作經驗慢慢地積累提高，學生的綜合職業能力（即專業能力、方法能力和社會能力）得到提升。

機電一體化技術專業課程改革的突出特點是實現了三個“三”。即企業為學校實現了三提供：一是企業提供一線英才參與課程開發;二是企業提供真實生產性產品與任務;三是企業提供典型任務學習情境案例。實現了三結合：一是實際崗位素質要求結合基本素質學習領域;二是實際崗位典型工作任務結合本專業學習領域;三是實際生產工作過程結合課堂上的學習情境。實現了三突破：一是課程體系——建立了以產品制作、故障排除等典型工作任務為載體的工作過程系統化課程新體系;二是基礎課改革——開發的基本素質學習情境，與專業崗位要求及專業學習相適應，教學相長立竿見影;三是教材模式新突破——開發了以任務單、資訊單、信息單等13張單子構成的新型活頁教材。

三、高等數學信息化教材的設計研究

高等數學課程是機電一體化技術專業人才培養框架教學計劃中必修的基本素質學習領域課程之一，它定位于課程內容體系結構化、與專業課程改革緊密結合、采取實踐性教學設計，對培養學生的創造性思維能力、空間想象能力、邏輯推理能力、數學思維能力和自主學習能力，以及熟練地綜合運用所學數學知識分析問題和解決問題的能力，還有專業后續課程的學習提供保障。為適應崗位需求和新世紀對人才素質全面發展的要求，我們在信息化教材編寫中做了一些探索與創新，貫徹了以下幾點想法：不片面追求理論的系統性和完整性，在基本理論和聯系實際的內容取舍上，均以“必需、夠用”為度，突出數學思想和方法的引導，增強分析、解決實際問題的能力;強調理論聯系實際，增強應用性，讓學生意識到“數學就在身邊”;力圖做到語言流暢、簡練、便于學生在做中學。

高等數學信息化教材設計參考學時為60學時（第一學期），設置五個學習情境：第一單元刀具的角度計算（三角函數），第二單元電工向量的計算（向量計算），第三單元電流變化率與誤差計算（導數和微分），第四單元電路物理量的計算（積分及微分方程），第五單元最優化問題數模模型構建（數學建模）。通過五個單元遞進式學習情境的學習，使學生具備從事機電一體化技術工作所需的數學知識、數學能力和數學素質，提升綜合職業核心素養，提高學生的自主學習能力，這樣便于采用引導教學法組織教學，每個學習情境都包含有任務單、資訊單、案例單、信息單、反饋單等教學材料元素。

本課題的研究成果，可以促進高職高等數學課堂教學的改革，切實提高學生的數學素養和學習質量，提升課堂教學質量，提高網絡教育資源的利用效率。本課題組教師輔導學生參加全國大學生數學建模競賽和山東省大學生數學競賽，取得了三項全國一等獎、三項全國二等獎、八項山東省特等獎以及多項省級獎勵，在提升學生核心素養方面做出了很多有益的探索和實踐。

參考文獻：

[1]姜大源.論高等職業教育課程的系統化設計——

關于工作過程系統化課程開發的解讀[J].中國高教研究，2009（4）.

[2]孫少平.翻轉課堂教學模式在高職數學教學中的應用[J].職業，2015（4）.

[3]朱立明.基于深化課程改革的數學核心素養體系構建[J].中國教育學刊，2016（5）.

（作者單位：山東勞動職業技術學院）