淺析大數據背景下微積分課程的教學改革
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[摘 要] 大數據的興起為教育提供了開放的教學環境、豐富的教學資源、及時的教學反饋，但它對教育也提出了新的要求。微積分是高校大部分學生的必修基礎課，為了適應大數據時代社會經濟迅速發展的趨勢，微積分課程的教學改革也迫在眉睫。綜合分析高校微積分課程教學現狀及不足之處，從教學內容、教學方法、課程設置、教學目標等方面提出適應大數據時代的微積分課程教學改革建議。
[關 鍵 詞] 大數據;微積分;教學改革
[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2019）10-0042-02
大數據是社會高速發展，信息流通、科技發達的時代產物。全球知名公司麥肯錫指出：隨著信息技術的高速發展，“數據”已經滲透到當今每一個行業和業務職能領域，成為重要的生產因素。大數據憑借其科學的預測模式，在社會經濟、物理學、環境生態學甚至軍事等各個領域已有了廣泛的應用，并且呈現出逐漸細化的態勢[1]。然而，大數據其實并沒有那么虛無縹緲，不可掌握，人們大可不必因為其數據量龐大而對其分析結果的科學性產生質疑。大數據技術可以大大促進教育的公平性和個性化發展[1]，它不論在理論還是實踐層面，給教學帶來巨大影響。近年來，隨著互聯網和信息行業的飛速發展，教育行業也迎來了大數據時代的挑戰。能好好把握大數據，掌握大數據技術，才能在未來的競爭中獲得更多的主動權。隨著大數據時代的到來，我們將比任何時候都更接近學生、發現真正的學生。合理地引進大數據技術，運用新方法、新概念使傳統精粹和現代內涵相結合，是高等教育教學革新的重要手段[2]。
微積分是自然科學的基礎學科，是各個學科的理論支撐工具，對剛入學的大學生來說，是一個不小的挑戰。微積分應用廣泛，自微積分創立以來，數學科學迎來空前發展，微積分為第一第二次工業革命提供了重要的理論工具，推動了工業革命的發展，進一步又推動數學科學向前發展[3]。微積分課程是每個高校必開的公共基礎課，主要目的是培養和提高學生的數學思維能力、基本運算能力和數據分析能力，尤其是讓學生學會用定性與定量相結合的數學方法解決實際生活中的問題，為學生后續課程的學習及生活工作打下扎實的基礎。但隨著大數據技術的出現，微積分課程的教學落后于時代要求，適用于大數據時代的微積分教學改革勢在必行。
一、大數據背景下傳統的微積分教學中存在的問題
（一）教學內容不夠多樣化
現階段的微積分教學內容單一并且固定，主要以介紹課本知識為主，已經遠遠不能滿足學生對于知識更新的需求。這種在教學過程中只重視“學術完整性”的教學內容在日后的教學過程中將不利于學生的實踐能力增長，嚴重的還可能與世界發展形勢脫節[4]。從教師方面來說，教師備課，只能憑借課本和少有的輔導書來備課，內容固定，并且枯燥乏味。從學生來說，拿到手材料的只有學校發的微積分課本，相關知識的輔導書也少之甚少。教學內容的貧乏，無法引起學生的學習興趣，嚴重影響教學質量。
（二）教學方式與手段單一陳舊
傳統的微積分教學方式主要集中在課堂講授方面，由微積分教師主導整個的講課內容和進度，這樣“填鴨式”的教學方法只會打擊學生的學習興趣，遏制學生積極探索的能力，也就不能幫助學生培養良好的學習習慣和思維方式。大數據時代下的微積分教學方式應充分考慮到信息技術在課堂當中所扮演的角色，積極運用多媒體，創新講課形勢，提高學生的積極性和課堂參與度。
（三）教學大綱和教學課時安排不合理
很多高校安排的微積分總課時量少，課程緊張，教材內容講解詳略不當。微積分內容較多，且理論銜接性較強，教師為了完成教學大綱任務，常常會講授很多知識點，等下節課已經忘記了前面講過的知識點，導致學生越來越難以接受傳授的教學知識點。且上課時講了很多知識點，沒有時間安排知識點的實際應用講解，這樣學生理解不透徹，容易抓不住要點，出現學生課后死記硬背定義定理的情況，學習效率不高。
（四）教學目標不明確
很多專業開設微積分課程主要是讓學生為后續所學課程打基礎的，讓學生掌握用微積分數學思想解決實際問題的方法。目前高校所設專業眾多，每個專業微積分課程的教學目標都不一樣，而很多高校都是統一規定一個抽象的教學目標。這樣微積分教師在授課的時候只講微積分知識點，不重視微積分思想在各個專業領域的應用，忽略了微積分的應用層面，這種單一講解理論的教學嚴重誤導學生對微積分課程應用性的理解，作為基礎學科，微積分學不扎實會影響到其他專業課的掌握。
二、大數據背景下微積分課程教學改革策略
基于大數據背景下社會對數學人才的需求，以提升學生的數學思維能力、培養學生數學應用能力和數學創新意識為教學主線，我們可以發揮大數據技術的優勢，從教學內容、教學方法、課程設置、教學目標等方面對微積分課程教學進行改革，具體如下。
（一）借助大數據技術，積極優化微積分課程教學內容
由于教學設備、師資力量的原因，傳統的微積分教學內容長久不變，不免枯燥乏味。針對這一點，每個高校都有不同的專業，隨著大數據的發展，我們可以針對高校不同專業學生，設計不同的教學側重點，這樣有利于提高學生學習興趣。如對會計專業，可結合財政金融方面的相關數據進行教學，對于統計專業，可以重點講解如何用海量數據進行建模。另外教師可以根據學生對不同教學資源類型的反饋，綜合利用各種渠道對課本知識內容加以擴充[5]-[7]。 （二）借助大數據技術，將傳統課堂與網絡課堂進行有效結合，尋求更豐富的教學方法
傳統的課堂主要是以黑板和PPT來授課，這種授課方法時間久了，學生容易走神，所以我們可以通過大數據教學手段對教學方式進行優化。網絡上有海量的教學資源，如網絡視頻、微視頻、慕課等。我們可以在課前安排學生自主學習，然后帶著問題來上課，在課堂上師生一起討論解決，這樣可以提高課堂學習效率。也可以在微積分教學過程中，教師可以給學生提前分組，經過小組討論備課，挑選一位或多位同學來給講課，這樣既可以督促學生自主學習，加深對微積分概念的理解，又可以鍛煉學生的講解能力。對于實操性強的知識點，我們可以結合生產生活中常見的問題，做成一個具體的項目，讓學生借助互聯網的海量資源經過搜素完成初步的數據收集分析工作，然后團隊合作建立問題模型，教師針對其中的數學知識進行講解引導之后，最后學生給出解決問題的方案和步驟。教師是整個項目的引導者，學生作為項目實施的主體，在項目的完成過程中學習知識、提升能力。經過大數據科學研究表明，在文本、圖片、視頻等授課方式中，最受學生青睞的是視頻授課方式。所以微積分教師可以在網絡上及時進行資源統合，將視頻作為輔助資源提供給學生，供學生在自主探索時參考學習[8][9]。
（三）借助大數據，針對不同的專業，安排合理的教學大綱和教學課時或者以大數據為依據彌補課程設置缺陷
微積分學課程由于其內容難度較高，不易被學生理解，因此 需要充足的課時數來保證基本教學效果的實現。然而，個別高等學校在實際的教學設置中，肆意壓縮微積分課程的課時數來擴充專業核心課程，使課程在規定的時間內無法實現相應的教學目標和效果，嚴重影響教學進度。借助大數據和互聯網開放的網絡教學資源，老師在課前布置自主學習任務，學生通過觀看教學視頻完成相關內容的學習和作業，課堂上老師不再講授新的知識，只針對學生的疑問和作業中的難點進行講解，鼓勵學生之間互相討論解惑。這樣就課堂教學不會感到時間緊張，同時提高課堂教學效率。教師和學生在教與學中輕松自在，不會感到枯燥乏味。
（四）借助大數據技術針對每個開設專業制定明確的教學目標
由于各個高校開設專業多，針對每個專業制定微積分教學目標不僅具體制定工作繁瑣，而且教師在有限的授課課時中很難實現。隨著大數據的迅速發展，我們可以通過大數據提取出微積分在各個專業領域的實際應用。這樣在教師明確所教專業的教學目標的前提下，學生通過大數據可自行了解各個微積分知識點在自己所學專業里的具體應用。這樣既可以解決課時有限的問題，又提高了學生的專業水平。
三、結語
大數據教育是以數據采集分析技術為重要輔助手段的現代化教育變革方法。大數據是時代的發展趨勢，高校作為人才培養的基地，更應該抓住大數據的浪潮，開展相應的教育教學改革。而微積分是高校常開的一門必修基礎課，掌握好它可以幫助學生用數學思想、數學方法去解決實際生活中的問題。通過探討分析，微積分課程教學改革可以結合大數據技術對教學內容、教學方法、課程設置、教學目標等方面進行改革，讓學生更輕松地理解知識點，并可讓學生體會到微積分的趣味性，從而提高學生應用數學思想解決實際問題的能力。這樣的教學不僅可利用大數據時代帶來的海量信息資源為高校教學服務，為微積分教學服務，同時也培養了學生適應大數據時代需求的數據分析能力，使我們的數學教學進入與時俱進的良性發展軌道。
參考文獻：
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[2]賀丹.大數據背景下高校教育教學改革研究[J].教育現代化，2018（49）：101-103.
[3]施開波.《微積分》課程的教學改革探索與實踐[J].教育現代化，2018，5（39）：103-104.
[4]路易斯·M·伏利德勒，愛德華·F·沃爾夫.美國微積分教學改革的最新進展[J].高等數學研究，2012（1）.
[5]陳寶琴，李升.大數據時代下數學建模課程教學改革探討[J].西部素質教育，2018，4（16）：186.
[6]夏飛，賈茗.大數據技術下大學數學改革實踐探析[J].文化創新比較研究，2018，2（28）：86，88.
[7]陳許紅.大數據背景下經管類高等數學課堂教學改革研究[J].新課程研究（中旬刊），2017（6）.
[8]黃玉蘭.大數據背景下的高職數學教學改革初探[J].科技風，2017（9）.
[9]易亞利，胡源艷，歐詩德.大數據背景下對翻轉課堂教學模式的探討：以高等數學為例[J].玉林師范學院學報，2018，39（2）：143-147.
◎編輯 張 慧
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