智能自適應學習在高等數(shù)學教學中的應用策略研究

楊月梅，石 琦

(哈爾濱金融學院 基礎部，哈爾濱 150030)

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下，智能自適應學習是教師通過智能網(wǎng)絡教學平臺利用數(shù)字化教育教學資源等對學生的學習情況進行檢測評估，為教師提供個性化的教學方案，為學生量身定制自適應學習計劃的一種新型教學方式[1]。

當前國內(nèi)各高校在傳統(tǒng)的課堂教學中逐漸引入了 “翻轉課堂”“慕課”“微課”等互聯(lián)網(wǎng)教學方式,同時也引入了“雨課堂”等較為先進的教育教學管理平臺，為高等院校的教育教學改革提供教學網(wǎng)絡平臺及數(shù)字化資源的支撐[2]。利用清華大學在線教育辦公室與學堂在線合作研發(fā)的“雨課堂”智慧化網(wǎng)絡教學工具，教師可以將多媒體數(shù)字化課前預習資料推送給學生終端，為自適應學習提供智能化的學習環(huán)境與課程資源?！坝暾n堂”智慧平臺全面完整地覆蓋了“課前—課中—課后”的每一個教學環(huán)節(jié)，提供了智慧高效的教師評價、學生自我評價及下一步學習計劃，為學生的個性化培養(yǎng)、創(chuàng)新性學習提供了一個高效的智慧化網(wǎng)絡自適應學習環(huán)境。

一、智慧化自適應學習應用的必要性

通過高等數(shù)學的學習，培養(yǎng)學生數(shù)學思維，提高學生分析問題、解決問題的能力。高等數(shù)學課程既晦澀難懂，又紛繁復雜，在有限的課堂時間里,教師面對層次、水平不同的幾十名學生，往往沒有足夠的時間、精力來滿足學生個性化學習，激發(fā)不了學生主觀能動性，學生的自主學習能力與創(chuàng)新學習能力得不到提高。傳統(tǒng)的教學模式不能滿足當前高等數(shù)學教學的需要，對傳統(tǒng)高等數(shù)學的教學模式進行改革勢在必行[3]。利用現(xiàn)代信息技術支持下的智慧自適應學習這種教學方式恰好滿足了對學生進行個性化教學的需求，通過教師自適應的“教”，學生自適應的“學”，滿足了不同層次學生對不同層次知識的需求。

二、智慧化自適應學習的實施策略

1. 網(wǎng)絡學習與課堂教學高效融合，實現(xiàn)智慧化自適應學習

自適應的“教”與自適應的“學”是通過智慧化教學平臺實現(xiàn)個性化學習的一種新型泛在學習方式。智能互聯(lián)網(wǎng)學習平臺會為學生提供適合自己的課程資源，通過網(wǎng)絡學習、智能評價，為學生提供最合適的學習進度、最佳的學習難度、最適應自己的學習方案。教師使用智能互聯(lián)網(wǎng)教學平臺評價學生的學習效果，與學生互動答疑，個性化輔導。當前國內(nèi)智能自適應教學平臺的建設科目門類不全，不夠完善，但“慕課”“微課”等互聯(lián)網(wǎng)教學資源已經(jīng)非常豐富，將這些網(wǎng)絡教學資源、智慧化教學平臺與傳統(tǒng)的課堂教學創(chuàng)新高效融合，建構當前的智慧化自適應學習方式。

2. 常規(guī)教育教學與翻轉課堂創(chuàng)新融合，實現(xiàn)智慧化自適應學習

傳統(tǒng)的教學方式以教師為主導，學生被動地接受?！胺D課堂”則是按照教學的流程順序進行有序的翻轉(詳見表1)。學生在網(wǎng)絡平臺上通過“微課”“慕課”等網(wǎng)絡自學形式進行自主學習后在課堂上進行分組講解、討論，老師只作為組織者對學生的講解進行總結并解決學生存在的問題[4]。讓學生參與到課堂教學中，既提高了學生學習的積極性，也提高了學生的學習效果。對不同層次學生講解不同難度、不同類別的問題實現(xiàn)學生的自適應學習，實現(xiàn)由原來的被動聽課變?yōu)橹鲃訉W習?！胺D課堂”與傳統(tǒng)課堂相比，要求教師具有更高的指導能力，要求學生具有更強的解決問題及分析問題的能力。

表1 傳統(tǒng)課堂與翻轉課堂比較

3. 課堂教學中引入“雨課堂”等線上教學管理方式，實現(xiàn)智慧化自適應教學

隨著信息技術的發(fā)展和智能化網(wǎng)絡教學平臺的開發(fā)應用，大量的現(xiàn)代教學方式應運而生?！坝暾n堂”就是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧化教育教學平臺。教師可以通過“雨課堂”教學平臺進行課堂提問，學生通過平板電腦、手機等終端提交答案，教師通過智慧化“雨課堂”教學平臺實現(xiàn)匯總、評價、適時調(diào)整教學進度。通過自適應的智能“教”與“學”引導學生積極思考主動參與到教學過程中，實現(xiàn)智慧化自適應學習[5]。

三、智慧化自適應學習的實施過程

按照智慧化自適應學習設計的教學理念(詳見圖1)，在試點學校選擇有高等數(shù)學授課任務的班級進行試點教學,完成智慧化自適應學習項目的研究。

1. 實施教學改革的前期準備

項目組選擇五個高等數(shù)學授課教師作為研究人員成立研究小組。根據(jù)當前高等院校教學改革的指導思想，對本項目的研究方向進行研討。設計發(fā)放問卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查的結果確立教學研究方案、選擇合適的教材、選擇合適的網(wǎng)絡教學資源與智能化教學平臺等。

2. 實施教學改革，擬定教學方案

為了對比項目小組，分為傳統(tǒng)教學和智慧化自適應教學兩個部分，討論整體思路、擬定教學改革方案、分配布置任務、制訂研究計劃。課前學習部分：(1) 觀看“雨課堂”自適應教學平臺上的視頻課程，回答視頻中自帶的嵌入式問題；(2) 閱讀“雨課堂”自適應教學平臺上的電子資料；(3)回答“雨課堂”自適應教學平臺上自動評分課程練習題；(4)完成“雨課堂”自適應教學平臺上每周線上虛擬實驗室的自動評分實驗項目；(5)觀看“雨課堂”自適應教學課程和主講教師針對問題解法的討論視頻；(6) 鼓勵學生在網(wǎng)絡平臺進行互動討論；(7)填寫評估問卷，考察學生在智慧化網(wǎng)絡自適應學習過程中的自主學習能力、創(chuàng)新學習能力、學習興趣以及學習效率情況。

3. 實施教學改革

選擇參加自適應學習實踐教學的學生，按照不同層次、不同專業(yè)分成不同的班級，將教學過程分成線上學習與線下學習兩個部分。課堂面授(詳見圖2)：(1) 預熱和導入——教師問一些與課前學習相關的問題以起到檢驗學習、激活知識的作用；(2)重、難點知識講解——教師對課前調(diào)查中學生反饋的難點進行講解,并對網(wǎng)絡學習部分進行總結；(3) 小組測驗及講解——學生以三人小組為單位，在教師的引導下探索解決不同類型問題的方法和策略；(4) 個人測驗及講解——學生以個人為單位進行測驗；(5) 下節(jié)課內(nèi)容安排——教師介紹下節(jié)課的主要內(nèi)容,包括在課前學生要學習的MOOC、微課課程資料。其余時間采用翻轉課堂的教學方式，對學生反饋的重點、難點、疑點問題進行討論答疑，教師利用“雨課堂”自適應題庫對所學的知識進行強化訓練。課后活動：教師郵件告知缺席學生本周的課程內(nèi)容,并鼓勵這部分學生在接下來積極參與課堂活動。每周有兩小時的答疑時間，學生將在學習中遇到的疑問、難點在交流平臺上和同學、老師進行積極的探討、分享課程資源、交流經(jīng)驗。教師通過智慧化自適應教學平臺自動推送的問題進行匯總，對集中的問題進行重點講析，調(diào)整自己的教學進度，制定自適應學習的下一階段教學方案。

4. 教學實踐總結

在第一輪實踐教學結束后，對智慧化自適應實踐教學進行經(jīng)驗總結，找出優(yōu)勢和不足，對不足的地方進行改進，為下一輪實驗教學提供有效方案。

傳統(tǒng)高等數(shù)學課堂教學主要以教師講解為主,延續(xù)了高中階段學習方式，學生創(chuàng)新性學習、自主學習能力得不到提高。對比智慧化自適應教學方式的班級和傳統(tǒng)教學的班級發(fā)現(xiàn)，自適應學習的班級中，各個層次學生的學習興趣顯著改善，主觀能動性有較大的提高，自主學習能力普遍得到加強，教學效率有很大的提升。

四、智慧化自適應學習教學改革的意義

當前，有些高等院校利用在線方式對高等數(shù)學進行了分級教學的嘗試，但還沒有觸及高等數(shù)學教學的實質性變革。本文的研究則是在運用現(xiàn)代信息技術和智慧化網(wǎng)絡教學平臺改善“教”與“學”環(huán)境和方式基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡教學與課堂教學的創(chuàng)新融合[6]。

在高等數(shù)學的課堂教育教學過程中，智慧化自適應學習方式的成功使用，以及衍生的智慧化自適應網(wǎng)絡學習平臺和互聯(lián)網(wǎng)信息技術，全面提高了高等數(shù)學課堂教學效率以及學生自主學習的能力和學習的興趣，使傳統(tǒng)的規(guī)制性教育向個性化、分眾化教育積極轉變。

在智慧化自適應學習方式運用于高等數(shù)學課堂教學過程中，通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術、智慧化網(wǎng)絡教學平臺、數(shù)字化課程資源與傳統(tǒng)課堂的創(chuàng)新融合[7]，有利于彌補學生在學習時間及空間上的限制，實現(xiàn)處處可學、時時可學；有利于學生根據(jù)自身基礎和學習能力定制學習難度、進度，實現(xiàn)分層教學、個性化自適應學習；有利于提高教學效率，提高學生的主觀能動性；有利于提高學生自主學習與創(chuàng)新學習能力。雖然，智慧化自適應教學方式不會完全取代當前傳統(tǒng)的教育模式，但可以將智慧化自適應的教學方式深度融入傳統(tǒng)的高等教育教學中，將二者進行有效融合，使傳統(tǒng)的高等教育模式煥發(fā)出新的活力。