張輝

[摘 要]為讓理工科學(xué)生更好地學(xué)習(xí)線性代數(shù)，立足于智慧教室所提供的軟件和硬件教學(xué)環(huán)境，采用網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢互補(bǔ)的混合式教學(xué)模式，分為四個(gè)階段：教師前期準(zhǔn)備、課前“熱身”活動(dòng)、課中“實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)活動(dòng)、課后總結(jié)。以三個(gè)班為研究對(duì)象進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果明顯，學(xué)生興趣濃厚。

[關(guān)鍵詞]智慧教室;混合式教育;線性代數(shù)

[基金項(xiàng)目]2019年度南充市社會(huì)科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃項(xiàng)目“智慧教育環(huán)境下的教學(xué)模式研究—以西華師范大學(xué)為例”（NC2019C098）

[作者簡介]張 輝（1985—），男，四川儀隴人，碩士，西華師范大學(xué)教育信息技術(shù)中心助教，主要從事教育技術(shù)及偏微分方程數(shù)值解。

[中圖分類號(hào)] G434;G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）28-0184-02[收稿日期] 2020-02-20

一、引言

近年來，基于新時(shí)代中國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神[1]和教育部印發(fā)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》[2]，推動(dòng)了教育與信息技術(shù)深度融合，從而使教育理念與教學(xué)模式不斷更新，“智慧教室”[3]應(yīng)運(yùn)而生。國內(nèi)外學(xué)者圍繞教師如何利用“智慧教室”開展教學(xué)研究不斷開展探討。有學(xué)者[4]認(rèn)為，智慧教室的出現(xiàn)有利于構(gòu)建智能化的教學(xué)環(huán)境，更好地輔助課堂教學(xué)。有效利用該環(huán)境的智能化與交互性來實(shí)施混合式教學(xué)，能夠充分發(fā)揮智慧教室的價(jià)值，提高教學(xué)水平。

混合式教學(xué)[5]是一種新的教學(xué)模式，是研究學(xué)生如何學(xué)習(xí)的問題，是基于學(xué)生角度的思考。而混合式教學(xué)是綜合運(yùn)用不同的教學(xué)手段、教學(xué)方法和教學(xué)資源，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，明確學(xué)生的主體地位，達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。

為讓理工科學(xué)生更好地學(xué)習(xí)線性代數(shù)，本文立足于智慧教室所提供的軟件和硬件教學(xué)環(huán)境，建立一種智慧教室與混合式教學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式，并在西華師范生大學(xué)3個(gè)班級(jí)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，從而推動(dòng)教學(xué)方法改革，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，提高教學(xué)效果。

二、基于智慧教室的混合式教育模式構(gòu)建

對(duì)理工科學(xué)生來說，行列式是線性代數(shù)課程的第一章內(nèi)容，是決定學(xué)習(xí)者能否學(xué)好線性代數(shù)的關(guān)鍵，也是后續(xù)相關(guān)專業(yè)課學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)。為激發(fā)學(xué)生興趣，設(shè)計(jì)出基于智慧教室的混合式教學(xué)模式來進(jìn)行“線性代數(shù)”教學(xué)。該模式分為如下四個(gè)階段。

1.教師混合式教學(xué)的前期準(zhǔn)備階段。在智慧教室混合式教學(xué)的前期準(zhǔn)備階段，首先，對(duì)理工科學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)起點(diǎn)能力、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度、認(rèn)知能力和專業(yè)特征等進(jìn)行分析，借助問卷量表、測驗(yàn)、觀察、訪談等方法，對(duì)教學(xué)對(duì)象的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備情況進(jìn)行深入細(xì)致的了解，從而得知：學(xué)生都是非數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生，有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，但是不扎實(shí)。傳統(tǒng)教學(xué)方法利用上課時(shí)間進(jìn)行高階行列式運(yùn)算并總結(jié)規(guī)律，這些運(yùn)算難度很大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，課堂效率較低，無法全面地讓學(xué)生掌握知識(shí)。其次，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)所需的從屬知識(shí)和能力對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度和廣度進(jìn)行分析，明確教學(xué)內(nèi)容，為教學(xué)編排教學(xué)順序奠定基礎(chǔ)。要加強(qiáng)智慧教室的軟硬件建設(shè)，明確哪些內(nèi)容需要學(xué)生課前結(jié)合資源自學(xué)、哪些需要討論、哪些需要教師深入講解等。線性代數(shù)中，如行列式具有運(yùn)算繁瑣，規(guī)律性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，可以根據(jù)該課程內(nèi)容的特點(diǎn)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的梯度，充分利用課前、課中和課后的時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行梯度、有階段的學(xué)習(xí)，從而深入理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。最后，智慧教室是近年來的一種典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，能基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興科學(xué)技術(shù)實(shí)施混合式教學(xué)。教師能結(jié)合新型軟硬件對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，為探索教學(xué)改革和教學(xué)實(shí)踐提供良好的環(huán)境。

2.教師結(jié)合智慧教室云平臺(tái)進(jìn)行混合式教學(xué)課前“熱身”活動(dòng)設(shè)計(jì)。教師課前將設(shè)計(jì)好的教學(xué)資源上傳至云平臺(tái)。這些教學(xué)資源包括新課預(yù)備知識(shí)、相應(yīng)預(yù)習(xí)課件、教師錄制的微視頻、自主學(xué)習(xí)檢測問題、分組討論的問題等。學(xué)生可以利用這些資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而完成教師發(fā)布的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生掃描二維碼進(jìn)入課前課堂，完成教師提供的教學(xué)資源，平臺(tái)上記錄有每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間、學(xué)習(xí)后檢測問題的結(jié)果、討論問題的過程等，教師可以根據(jù)學(xué)生反饋的情況進(jìn)一步補(bǔ)充上課內(nèi)容。如教師講解行列式通用公式時(shí)，討論能否用二階行列式和三階行列式的公式推廣到四階及其以上。讓學(xué)生分組討論公式中的規(guī)律，并說明原因。教師在學(xué)生討論中設(shè)置問題情景，層層遞進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生思考和利用終端設(shè)備查閱資料，并找出規(guī)律。

3.教師設(shè)計(jì)課中混合式“實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)活動(dòng)。在“實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)該根據(jù)課前“熱身”活動(dòng)的反饋情況，結(jié)合分組討論情況，適當(dāng)調(diào)整重點(diǎn)和難點(diǎn)。如針對(duì)四階行列式及其以上的公式的來源，各項(xiàng)之間的加減符號(hào)規(guī)律。根據(jù)課前的二階、三階行列式規(guī)律，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生觀測行和列的分布，結(jié)合逆序數(shù)的知識(shí)，確定行列式中的多項(xiàng)式的正負(fù)號(hào)的來源與每項(xiàng)行和列的逆序數(shù)之和的奇偶性有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生分組自行寫出，教師可以列出幾個(gè)特殊的高階行列式，讓學(xué)生加強(qiáng)練習(xí)，達(dá)到鞏固和加深理解的目的。這樣講解能夠?qū)訉由钊?，加?qiáng)學(xué)生的實(shí)例練習(xí)，從具體問題中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。

教師在“實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)活動(dòng)中，充分利用智慧教室環(huán)境，結(jié)合云平臺(tái)、國家級(jí)在線開放課程、課程中心等資源，進(jìn)行線上線下教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)情境。通過設(shè)計(jì)教學(xué)問題組織學(xué)生展開討論，總結(jié)出行列式的求解規(guī)律，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性，提高教學(xué)效率。

4.課后師生基于智慧教室混合教學(xué)總結(jié)。教師通過課前“熱身”活動(dòng)數(shù)據(jù)、反復(fù)觀看課堂錄像、課中表現(xiàn)、終端設(shè)備數(shù)據(jù)、云平臺(tái)的數(shù)據(jù)等能夠了解教學(xué)效果。根據(jù)學(xué)生的知識(shí)掌握程度和教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況，找到教學(xué)中的不足，進(jìn)而優(yōu)化教學(xué)過程。教師可以在課前和課中設(shè)置游戲教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境并讓學(xué)生充分參與，加強(qiáng)交流和溝通能力，讓學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)解決課程中遇到的實(shí)際問題。

三、實(shí)施效果

為檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢互補(bǔ)的混合式教學(xué)模式的效果，以西華師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院通信工程專業(yè)2019級(jí)A班、B班和C班的學(xué)生為研究對(duì)象：A班實(shí)施在智慧教室的混合式教學(xué)模式;B班實(shí)施在普通多媒體教室的混合式教學(xué)模式;C班是對(duì)照組，實(shí)施傳統(tǒng)教學(xué)模式，進(jìn)行為期16周的教學(xué)實(shí)踐。通過課后的小測試、調(diào)查問卷和學(xué)生的反饋對(duì)比得出：學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣對(duì)比圖（見圖1）和期中、期末平均成績對(duì)比表（見表1）。

通過圖1和表1可以看出，智慧教室的混合式教育模式較普通多媒體教室混合式教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式優(yōu)勢明顯，能極大地引起學(xué)生興趣，學(xué)生的主動(dòng)性更強(qiáng)，師生互動(dòng)更加良好，學(xué)習(xí)效果明顯提升，期中和期末平均成績都最高，學(xué)生優(yōu)秀率最高，較好地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。從教學(xué)設(shè)計(jì)過程來看，通過學(xué)生課前的“熱身”過程，能夠了解學(xué)生情況。課中“實(shí)戰(zhàn)”過程，能夠增強(qiáng)師生互動(dòng)。該模式在課前—課中—課后始終以學(xué)生為中心，從學(xué)生角度去設(shè)計(jì)問題，從學(xué)生感興趣的教學(xué)資源入手，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性，從而促進(jìn)了教學(xué)方法的改革。

參考文獻(xiàn)

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Application and Practice of Mixed Education Model of Smart Classroom in the Course in Linear Algebra

ZHANG Hui

（Education and Information Technology Center， China West Normal University， Nanchong，

Sichuan 637009， China）

Abstract： In order to make science and engineering students better learn the course in Linear Algebra， based on the environment of providing software and hardware teaching in the smart classrooms， a mixed teaching model that complements the advantages of network teaching and traditional teaching is adopted， which is divided into four stages： teachers' preliminary preparation， pre-class "warm-up" activity， in-class "practical" teaching activity， and after-class summary. Three classes are selected as research objects for teaching practice， and the teaching effect is obvious and the students are interested in learning.

Key words： smart classroom; mixed education; Linear Algebra