基于学生核心素养提升的高等数学信息化教材开发研究

　　孙少平罗庆丽张娟
　　摘要：高职院校的高等数学课程是机电一体化技术专业必修的核心素养提升领域课程之一，为提升工作岗位核心能力和适应新世纪对人才素质全面发展的要求，本文阐述了信息化教材开发的设计理念，并针对机电一体化技术专业的课程改革现状，从高等数学信息化教材设计研究方面提出了一些可行性策略。
　　关键词：核心素养高等数学信息化教材开发
　　课题：本文系2018年度山东劳动职业技术学院人文社科类立项课题《基于学生核心素养提升的高等数学课程设计与信息化教材开发研究》（编号：2018RW02，主持人：孙少平）的阶段性研究成果。
　　一、调查高职机电一体化技术专业教学现状，形成调研报告
　　本课题组设计了《高职高等数学教学调研问卷（数学课教师）》《高职高等数学教学调研问卷（在校学生）》《高职高等数学教学调研问卷（专业课教师）》3调查问卷，通过对回收到的860余份调查问卷的分析研究，基本掌握了高职机电一体化技术专业的高等数学课堂教学现状，特别是对信息化的课程开发与教学设计进行了深入研究。在调研过程中，通过统计分析发现高等数学课程的开设学时、教学内容、教学模式（方法）、教材选编等方面存在不合理。由于学时的限制，高职高等数学知识点的深度和广度还不够，无法学以致用。高职数学教师对机电一体化技术专业的了解情况不容乐观，该专业学生普遍反映所学的数学知识太难，学习数学自信心不强。
　　基于调查研究和分析，针对高职数学教学在教学标准、课程设置、教学内容、教学方法以及教材选编等方面需要改进的地方，结合在实践中的经验，我们制定了科学的研究思路和目标，研究制定高职高等数学课程标准。课程标准的界定是在相关的课程采取信息化的设计，与信息化开发过程中课程自身需要达到的具体规范和要求。课程标准的确立有助于建立课程与学科教育目的之间的衔接，更有助于课程内容的模块化选择和分层化组织，并可以作为课程具体化实施的依据和进行课程详细评价的准则，是课程及其教学的核心和关键。根据专业确定教学内容，在高职院校，高等数学作为一门基础学科，重在为专业课服务，需要根据机电一体化技术专业的需求设置教学模块，根据生源状况确定教学模式（方法）。根据学生自身存在的差异性，在遵循学生认知发展规律和教学规律的基础上，依据课程标准的要求，针对不同层次的学生因材施教，让学生在数学学习上都能有所提高。
　　根据学期确定考核评价机制。学期考核评价机制对于高等数学的教与学有着明确的导向作用，目的是为了考察教学结果的详细完成情况，更重要的是能够准确地、及时地向师生反馈详细的信息，更有效地促进教学相长，提高教师的教学成效，提升学生的学习效率，激发学生的学习热情，促进学生的持续性发展。例如，按百分制计算最终成绩，学生最终成绩平时成绩40期末卷面成绩60。其中，期末考试采用限时闭卷笔试形式，命题依据高职数学课程标准所提出的教学内容和教学要求，试题题型包括填空题、选择题、计算题、证明题、应用题，具体参照学院有关理论课笔试考试的有关规定执行。在期末考试部分试题中设置二选一题目，难度大者分值较高，可以让学生根据自己的学习情况，选择其中一题作答（超过100分按100分计算）。这样，可以让不同层次的学生都尝到成功的喜悦，激发学习兴趣。
　　高职高等数学教材选编。结合教学需要优先选用国家级获奖教材或高质量的国家级规划教材。以课程标准为基本依据编选教材，鼓励教师结合教学改革，编写补充教材，提高所选教材的适用性，教师可以依据本课程标准结合专业人才培养目标以及后续各专业课的需求对现有教材进行二次信息化开发设计，要注意以下原则。
　　一是内容结构的建立要合理化，构建整合项目导向式实用型内容模块。二是教学素材的选择要典型化，体现出典型性、容易接受性、专业性、應用性。三是知识的发展过程要可视化，教材模块知识的呈现，从实例考察出发，需要创设情景，展现数学知识的发生、发展过程，使学生在使用教材时，先发现、提出问题，再分析、解决问题，全身心地经历创新的创造过程。四是符合培养目标，高职教育的培养目标是：培养适应一线需求的高技术和高技能人才，应坚持以培养素质为目标，以应用为重点，以能力培养为主线的基本原则。五是积极运用现代信息技术，实施信息化教学，逐步推进教学环境的生态化、智能化、网络化，教学内容的数字化，教学方法的现代化；将复杂的数学理论用数学软件编程设计交互动画，让学生直观理解；将繁冗的数学推导和计算公式，让学生借助数学软件进行解决，因材施教，彻底地将高职学生从学习数学理论的困境中解放出来，赢得更多的时间和精力训练职业技能；注意开发多媒体教材、网络教材、微课程等信息化教学资源，实现教材的立体化，提供给学生混合式的自主学习、积极探索开放式教学平台，提升学生的个性化发展，提高教学效率。
　　二、基于学生专业核心素养提升的课程改革
　　高等职业教育主要是采用以能力培养为核心的教学模式，高职教育教学改革之路主要就是提升学生专业核心素养，利用现代实用生产技术，适应经济建设发展需求，培养生产第一线需要的高技能人才。笔者学院按照职业成长规律与认知规律，以服务山东新旧动能转换综合试验区建设为宗旨，与日立电梯山东分公司、济南机床二厂集团有限公司、济南西门子变压器有限公司、山东开泰集团有限公司、山东齐鲁电机制造有限公司等大型企业合作，将机电一体化技术专业建成机电设备高技能人才培养基地。
　　机电一体化技术专业以岗位分析为依据，形成核心素养能力循序渐进的工学交替人才培养模式。按照笔者学院三六一信息化课程操作方案，包括三个实施阶段：制定人才培养方案、课程开发与实施、评价与反馈；六个过程步骤：明确典型工作任务、归纳行动领域、转换学习领域、教学情境设计、行动导向教学实施、教学评价与反馈；一个后勤保障：组织机构、机制保障、校企合作、教学团队、教学环境、教学资源库、教育科研等资源建设。构建了基于工作过程系统化课程体系，开发了多门学习领域课程，为打造资讯、决策、计划、实施、检查、评价这一完整的思维训练过程，成立了企业与学院共同组成的多门课程开发建设团队，编著活页教学材料，编写的信息单内容大都以该情境中完成工作过程的经验性、过程性知识为主，以陈述性知识为辅，从而使得学生的工作经验慢慢地积累提高，学生的综合职业能力（即专业能力、方法能力和社会能力）得到提升。
　　机电一体化技术专业课程改革的突出特点是实现了三个三。即企业为学校实现了三提供：一是企业提供一线英才参与课程开发；二是企业提供真实生产性产品与任务；三是企业提供典型任务学习情境案例。实现了三结合：一是实际岗位素质要求结合基本素质学习领域；二是实际岗位典型工作任务结合本专业学习领域；三是实际生产工作过程结合课堂上的学习情境。实现了三突破：一是课程体系建立了以产品制作、故障排除等典型工作任务为载体的工作过程系统化课程新体系；二是基础课改革开发的基本素质学习情境，与专业岗位要求及专业学习相适应，教学相长立竿见影；三是教材模式新突破开发了以任务单、资讯单、信息单等13张单子构成的新型活页教材。
　　三、高等数学信息化教材的设计研究
　　高等数学课程是机电一体化技术专业人才培养框架教学计划中必修的基本素质学习领域课程之一，它定位于课程内容体系结构化、与专业课程改革紧密结合、采取实践性教学设计，对培养学生的创造性思维能力、空间想象能力、逻辑推理能力、数学思维能力和自主学习能力，以及熟练地综合运用所学数学知识分析问题和解决问题的能力，还有专业后续课程的学习提供保障。为适应岗位需求和新世纪对人才素质全面发展的要求，我们在信息化教材编写中做了一些探索与创新，贯彻了以下几点想法：不片面追求理论的系统性和完整性，在基本理论和联系实际的内容取舍上，均以必需、够用为度，突出数学思想和方法的引导，增强分析、解决实际问题的能力；强调理论联系实际，增强应用性，让学生意识到数学就在身边；力图做到语言流畅、简练、便于学生在做中学。
　　高等数学信息化教材设计参考学时为60学时（第一学期），设置五个学习情境：第一单元刀具的角度计算（三角函数），第二单元电工向量的计算（向量计算），第三单元电流变化率与误差计算（导数和微分），第四单元电路物理量的计算（积分及微分方程），第五單元最优化问题数模模型构建（数学建模）。通过五个单元递进式学习情境的学习，使学生具备从事机电一体化技术工作所需的数学知识、数学能力和数学素质，提升综合职业核心素养，提高学生的自主学习能力，这样便于采用引导教学法组织教学，每个学习情境都包含有任务单、资讯单、案例单、信息单、反馈单等教学材料元素。
　　本课题的研究成果，可以促进高职高等数学课堂教学的改革，切实提高学生的数学素养和学习质量，提升课堂教学质量，提高网络教育资源的利用效率。本课题组教师辅导学生参加全国大学生数学建模竞赛和山东省大学生数学竞赛，取得了三项全国一等奖、三项全国二等奖、八项山东省特等奖以及多项省级奖励，在提升学生核心素养方面做出了很多有益的探索和实践。
　　参考文献：
　　〔1〕姜大源。论高等职业教育课程的系统化设计
　　关于工作过程系统化课程开发的解读〔J〕。中国高教研究，2009（4）。
　　〔2〕孙少平。翻转课堂教学模式在高职数学教学中的应用〔J〕。职业，2015（4）。
　　〔3〕朱立明。基于深化课程改革的数学核心素养体系构建〔J〕。中国教育学刊，2016（5）。