基于超星“一平三端”混合式教学的探索与实践——以《线性代数》课程为例.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 收稿日期：2024 年 01 月 18 日 作者简介：石玲玲（1989），女，汉族，山西临汾人，硕士，讲师，研究方向为矩阵理论及其应用。-25-基于超星“一平三端”混合式教学的探索与实践以线性代数课程为例 石玲玲 晋中学院数学系，山西 晋中 030619 摘要：摘要：随着教育数字化转型逐渐推进，探索切实有效的混合教学模式已经成为高校教学改革的一项重点工作。线性代数作为高等院校理工管专业的一门公共基础数学课程，内容抽象，逻辑性强，对高校教师的教学提出了新的挑战。本文分析我校线性代数课程目前在教学中存在的问题，围绕我校应用型人才培养目标，将信息技术与课堂教学有机融合，以超星“一平三端”智慧教学系统为依托，对线性代数课程进行了线上线下混合式教学模式的改革，主要从课程建设、教学实施过程、考核评价、实践成效等方面进行探索，并分析了改革后的成效，以期全面提高应用型人才培养质量。关键词：关键词：线性代数；一平三端；线上线下混合式教学 中图分类号：中图分类号：G642 2021 年 12 月 2 日，教育部高等教育司司长吴岩在第十二届新华网教育论坛中指出“混合式教学要成为今后高等教育教学新常态”1。教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见（教高20182 号）以及教育部召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议中对教学改革、构建混合式教学均有指示“要通过教学改革促进学习革命，构建线上线下混合式教学模式，激发学生学习兴趣”2。因此，在线性代数课程的教学中开展线上线下混合式教学势在必行。“一平三端”作为混合式教学推广过程中的重要实践成果，已经在高校教学中得到了一定程度的应用和推广。“一平三端”是以云平台泛雅作为系统核心层，连通教室端（智慧课堂）、移动端（学习通）和管理端（智慧教务）三个终端去实现智慧环境下教学新生态的构建3。该智慧教学系统为我校的教学质量和应用型人才培养质量的提升提供保障。1 线性代数课程在教学中存在的问题 1.1 内容抽象难懂，教学学时不足 我校采用的教材是闫厉主编的线性代数，主要包括行列式、矩阵、初等矩阵和线性方程组、向量与向量空间、相似矩阵、二次型等内容，公式多，式子大，符号繁，内容较为抽象，逻辑性较强，教学学时不足，此外，我校线性代数课程是在大一第二学期开设，该学期大部分学生要面临两门公共数学课程的学习，学习压力和考试压力较大，学生的数学基础也相对薄弱，学生在学习时较易产生畏难、厌学的情绪。如何在有限的学时下开展高质量教学，对授课教师来讲是一个很大的挑战。1.2 大班化教学难保证教学效果 我校线性代数课程的开设涉及到九个院系：机械系、材料科学与工程系、化学化工系、物理与电子工程系、信息技术与工程系、经济管理系、旅游管理系、文化产业系、生物科学与技术系的食品科学与工程专业，涉及专业跨度大，学生人数众多且不同专业学生的数学基础有较为明显的差别，但由于教师资源的相对匮乏，一般采取大班教学，这就增加了教师管理课堂的难度，课堂上师生有效交流与互动不足，教学效果很难保证2。1.3 教学手段不够与时俱进 在教学过程中，部分教师采取的教学手段仍是传统的灌输式教学，未将现代信息技术与课堂教学深度融合，教师仍占课堂的主导地位，没有充分发挥学生的主体地位，学生学习的积极性和主动性不够高，课堂参与度较低。1.4 重理论，轻应用 在教学中，部分教师侧重讲授专业知识，更注重中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-26-学生抽象思维能力、逻辑推理能力以及计算能力的培养，忽略了对知识应用实例的讲授，对学生应用线性代数知识解决实际问题能力的训练不够，很多学生把实际问题转化为数学模型的能力较弱。作为应用型本科院校，却恰恰应加强这方面的培养。随着高校教学改革的逐渐推进，基于超星“一平三端”的混合式教学新模式，为解决线性代数教学的四大难点提供了全新的路径。本文以我校采购的超星“一平三端”智慧教学系统为依托，运用现代信息化教学手段，采用线上线下相结合的混合式教学，对线性代数课程进行了教学模式的改革，主要从课程建设、教学实施过程、考核评价、实践成效等方面开展研究，并在部分专业进行了实践。2 线性代数课程资源建设情况 我校在超星泛雅平台上建设的线性代数课程的基础章节整体结构如图 1 所示，包含了该课程所有章节的内容，以及拓展知识、考研资料、课程思政等版块。线性代数课程的线上资源统计数据如图 2所示，其中视频主要包括知识点讲解视频、习题课讲解视频、思政微视频等，文档主要包括试题库、随堂测验、章节测验等，这些丰富的资源为利用超星“一平三端”智慧教学系统成功实施线上线下混合式教学提供了有效支撑和保障。图 1 线性代数课程基础章节整体结构 图 2 线性代数课程线上资源统计数据 3 线性代数课程混合式教学的实施过程 线性代数课程混合式教学的实施，将信息技术与课堂教学有机融合，借用超星“一平三端”智慧教学系统，主要通过课前引导学生在线自主学习、课中组织学生参与学习、课后督促学生巩固练习，充分将学习链条延伸至学生日常学习的各个环节，从而全面提高线性代数课程的教学质量。3.1 课前引导学生在线自主学习 教师将与本节内容相关的教学资源（PPT、教学应用案例、数学历史、数学文化等）上传到泛雅平台，向学生发布预习任务（可以是观看任务点，可以是导学性的问题，也可以是以小组为单位合作完成的探究性问题等），学生在移动端（学习通）收到预习任务的通知后，在规定时间内自主完成学习。通过将数学历史和数学文化融入学习中，激发学生学习数学的热情，培养学生学习数学的兴趣，提高学生的人文素养。教师通过管理端（智慧教务）查看学生预习完成的情况，及时发现学生在预习中遇到的问题，以便在课堂上有针对性的讲授内容。3.2 课中组织学生参与学习 教师在移动端（学习通）发布签到（普通签到、手势签到、位置签到、二维码签到、签到码签到）任务，投屏后学生可在教室端（智慧课堂）看到实时签到情况，可督促学生按时上课。教师根据学生预习时的问题反馈，在课堂上有针对性地对课程内容的重点和难点详细讲解4。在课堂教学中，教师可发布选人、抢答、投票、主题讨论、随堂练习、问卷等多种学习活动，学生在移动端（学习通）参与学习活动。教师可将活动结果投屏到大屏幕上，学生可实时看到结果统计情况，并获得相应的活动积分。这样可增加学生的课堂参与度，充分调动学生学习的积极性与主动性。另外教师从结果统计中可以及时了解学生对知识的掌握情况，以便有侧重点地调整授课内容。在线性代数课堂教学过程中，教师可根据授课内容适当引入数学建模案例，例如，在讲线性方程组时，增加关于商品利润率问题的介绍；在讲矩阵乘法时，增加关于路线问题的介绍；在讲逆矩阵时，增加关于信息加密问题、投入产出问题的介绍；在讲矩阵的特征值与特征向量时，增加关于人口分布问题、人脸识别等问题的介绍，通过采用理论联系实际、案例式教学的教学方式，能够使得枯燥的理论知识通俗易懂，加深对知识点的理解，也可有效增强学生利用线性代数知识解决实际问题的能力，对当前我校应用型人才的培养具有正向促进作用。中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-27-另外，教师要充分挖掘课程中所蕴含的思政元素，并将其有机融入课程教学，将价值塑造、知识传授和能力培养贯穿教学全过程。例如，在学习矩阵的概念时，可以通过一些特殊数字构造矩阵，巧妙地引出我校的发展史，通过列举具体的数字矩阵，融入校史情怀，提升课堂温度，让学生充分了解我校历史。矩阵中数字的含义是：晋中学院的前身为始建于 1958 年的晋中师范专科学校，2004 年 5 月经教育部批准，在原晋中师范高等专科学校、晋中教育学院、晋中职工大学三校合并的基础上建立山西省省属全日制本科院校5，到 2024 年，我校已有 66 年的历史。在学习线性方程组的消元法时，介绍我国著名数学著作 九章算术，弘扬中国文化，增强学生的文化自信和民族自豪感，厚植家国情怀。在学习利用行列式的性质化行列式为上三角行列式计算以及矩阵的秩时，揭示“形变质不变”的哲学辩证思想，引导学生认识事物不但要观其象，更要明其理。在学习向量组的秩最大无关组时，体会“透过现象看本质”的哲学思想，引导学生做人做事应当删繁就简、返璞归真，脚踏实地。在学习逆矩阵时，通过介绍“应用数学之父”钱伟长以及我国密码学家王小云的事迹，培养学生永攀科学高峰的责任感和使命感，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当6。3.3 课后督促学生巩固练习 教师在泛雅平台或是移动端（学习通）发布课后作业或章节测验，设置好完成时间，来检验学生对知识的掌握程度。学生可自主完成线上作业以及线下习题，在学习过程中如果遇到困难，可通过观看学习通内我校线性代数团队教师录制的习题课讲解视频查漏补缺，也可以通过移动端（学习通）私信教师，亦或者在讨论区留言，教师和其他学生均可回复。教师在管理端（智慧教务）实时监测学生的完成情况，对未及时完成作业的学生进行督促提醒，对线上成绩较低的学生进行教学预警。4 线性代数课程的考核评价 线性代数课程的综合成绩评定主要采用过程性考核和终结性考核相结合的办法。采用“一平三端”智慧教学系统后，学生参与的各种课堂活动情况、学习情况在系统中都有记录，教师可按照一定的权重设置过程性考核的比例，从而可客观、公正、多维度地给出学生过程性考核成绩。过程性考核包括主要包括作业、课堂互动、章节学习次数、视频学习时长、章节测验、主题讨论参与情况等部分，相比传统的线下教学，其考核方式更多元化。终结性考核为期末考试成绩。5 线性代数课程混合式教学的实践成效 5.1 不及格率降低 线性代数 课程最近一次开课学期在 2022-2023学年第二学期，我校 线性代数 课程团队教师在 2022级环境科学与工程专业采用超星“一平三端”智慧教学系统开展了线上线下混合式教学，在 2022 级机械制造及其自动化专业采用传统的线下教学。课程结束后，通过问卷调查发现，开展混合式教学，学生学习的积极性与主动性明显提高。对比期末考试成绩，2022 级环境科学与工程专业卷面不及格率为 13.95%，而 2022级机械制造及其自动化专业卷面不及格率为 35%，由此可见开展混合式教学有助于降低学生的卷面不及格率。5.2 学生数学建模能力明显提高 在 2023 年 5 月开展的“2023 金地杯山西省大学生数学建模竞赛”中，我校荣获山西省一等奖 6 项，二等奖 11 项，三等奖 20 项；在 2023 年 9 月开展的“2023高教社杯全国大学生数学建模竞赛”中，我校荣获国家二等奖 2 项，山西省一等奖 2 项，二等奖 9 项，三等奖 11 项，与之前相比，学生获奖数目明显增多。这充分说明线性代数课程的教学改革在培养学生应用实践能力、数学建模能力等方面发挥了正向促进作用。6 结语 进一步推进高校混合式教学是高校教学体制改革、教育数字化发展的题中应有之义。我校线性代数课程利用超星“一平三端”智慧教学系统开展线上线下混合式教学后，学生在参与课程学习的积极性和主动性、课堂参与度、应用所学知识解决实际问题的能力等方面都有了较为明显的提高，取得了较好的教学效果。我校线性代数课程的建设仍在不断完善，在之后的教学实践中，拟针对学生对于混合式教学模式的建议进行更多创新性的教学方式变革。作为新时代背景下的教师，要充分利用现代信息技术资源和手段，继续开展教学改革，提升教学质量，为培养应用中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-28-型人才贡献自己的力量。参考文献 1吴岩.抓好教育教学“新基建”走好人才自主培养之路EB/OL.(2021-12-2)2022-4-10.http:/ J20221055）。