河南农业大学 张建军

　　一、面临的问题

　　新时代背景下国家对人才培养提出了新的要求，已经将创新人才培养作为高校教育的核心目标，而课堂教学改革是实现这一目标的突破口。2018年教育部印发了教育信息化2.0行动计划，积极推进“互联网+教育”发展，加快教育现代化和教育强国建设，着力促进现代信息技术与教育教学融合创新。高校数学类课程是高校开设的重要基础理论课，是推动我国建设世界科技强国的重要学科领域，特别是到了21世纪，课程教学目标已经从要求学生记忆、识别和计算，转变为深刻领会、重构和解决问题上，高校数学教育不仅仅是传授学生系统知识，更重要的是要创造条件，让学生在探索中产生自己的思想、体验和理解，逐步培养学生的逻辑推理能力、创新思维能力、自主学习能力和团队协作能力，提升学生的社会主义核心价值观和辩证唯物主义世界观。因此，高校数学类课程的教学模式也必须借助现代信息技术，向数字化新型智慧教学模式转变。

　　然而，通过调研发现目前教学中仍然存在一些问题，主要表现在三个方面，一是培养方面：学生学习热情很高，可塑性强，但传统教学阻碍了学生创新能力和品质的培养，具体来讲，教师是整个教学活动的主导者，授课时候事无巨细面面俱到，学生一直在被老师牵引着前进，没有自己发现问题，并与他人合作解决问题的机会。在这种被动学习模式下，学生习惯于刷题和背题，而疏于思考，怯于提问，没有成就感，缺乏学习兴趣和主动性，这种教与学的现象与课程创新能力培养目标相矛盾。二是教学方面：教师的教学理念跟不上时代发展的要求，部分教师的教学理念仍停留在以教为主，主要精力放在科研上，在教学改革方面缺乏深入思考和研究。教学内容难以适应时代的变化，与学生专业背景存在差距，陈旧的例题和习题急需更新和完善，现代信息技术和AI智能亟待应用于学生能力培养。三是效果方面：高校数学类课程教学内容抽象，逻辑推理性强，课堂教学气氛不够活跃，智能手机的出现，再次削弱了课堂所剩不多的吸引力。

　　在数字教育新形势下，传统讲授式教学显然已经不能满足现代教学的要求，改革高校数学类课程体系已经显得非常迫切。针对以上问题，课程团队以学生创新能力培养为导向，以一流课程建设为切入点，利用信息技术手段，紧紧围绕“教、学、赛、评”四个维度，构建“智慧化-数字化-可视化”相互支撑，“导学研讨-同伴讨论-精讲留白”相互协同，“网上阅卷-量化管理-AI助手”深度融合的数字化新型智慧教学模式。

　　二、采取的措施

　　（一）结合专业背景，优化课程体系

　　《创造有意义的学习经历》一书开篇指出，“我们将无法满足越来越多、越来越高的教育需求，除非教授们成为学习经历的设计者，而不只是教书匠”，教师最需要做的，是帮助学生在价值与人格方面发生转变，让他们在能力和素质方面有所发展，最终成长为积极高效的终身学习者。基于这一考虑，课程团队秉承以学生为中心，目标为导向，持续改进的理念，以立德树人为首要目标，结合专业所需数学基础，分区域、分体系进行了课程建设，区分新工科、新农科、新文科三个层次，将高等数学分类，着力打造教学新体系。具体举措是依据专业要求，确定教学目标，结合专业前沿，梳理主要知识点和相关理论，改造旧的例题和习题，引入热点时事新闻事件，增加有专业背景的案例，注重课程创新性，将课本知识转化成为探索类的应用案例，构建案例库，比如由天问1号的成功发射引出导数概念，由公交车门设计原理引出星形线，由青海湖面积计算引出定积分，由星海音乐厅引出双曲抛物面，等等。

　　（二）利用数字化资源，强化应用拓展

　　教：充分利用慕课堂智慧教学工具，引导学生自主学习线上资源，并实时反馈学习结果，注重学生的自我探索，教师结合线上学习情况规划和精炼教学内容。课堂是引导式的和框架式的讲授，在相对宏观的层面上告诉学生学什么、为何学和如何学，让学生能够逐步学会反思和优化自己的学习过程，采用精讲留白的方式，引导学生自己去深入钻研，教师重要的任务不是精彩的讲授，而是要让学生发现教学内容中的精彩，教师不要自己设计问题，而是要设计测试，通过这些测试，学生会遇到各自不同的疑难问题，引导学生自己发现疑难，然后，学生通过同伴讨论解决遇到的疑难问题，解决不了再进行全班交流或者师生互动。

　　另外，团队教师借助中国大学慕课平台开设拓展专栏，注重培养学生分析、解决问题和勇于实践的能力，目前开设有高等数学问题的Matlab求解、前沿知识讲座、数学建模与应用研讨，比如：飞蛾扑火问题，新冠确诊病例变化率问题，托里拆利小号的体积问题，瞎子爬山问题，海岛运输问题，等等，丰富的数字化资源也获得了教育主管部门的认可，2020年荣获河南省本科教育线上教学一等奖，2022年被评为河南省本科线上一流课程。

　　（三）转变学习方式，重视学习反思

　　学：大力强化信息技术与教学深度融合，采用线上线下结合、课内课外结合、理论实践结合、讲授讨论结合、探究启发结合，通过课前自学、课中研学、课后拓展、课外挑战，体现课程的先进性和高阶性。具体措施是课前基于中国大学慕课发布相关内容，包括视频、测试、单元讨论，要求学生在线完成；课中老师将对分课堂与BOPPPS教学相结合，根据线上学习情况来规划学习重点，采用精讲留白和同伴讨论相结合，并利用慕课堂智慧教学工具，将测试题发布到学生手机端，学生完成提交后，教师在大屏幕展示测试结果，同时管理后台不断记录学生答题的过程和结果，学生带着各自的问题参与小组讨论，教师及时解决共性问题，通过这种方式，真正实现了学生研究性学习和能力提升；课后基于平台发布课后作业和应用拓展，学生可以借助生成式AI实现探究式学习，通过拓展专题和研究性学习，不断提升强化学生的逻辑思维、创新能力、自主学习能力和团队协作能力。

　　（四）开展学科竞赛，拓展延伸链

　　赛：“以非标准答案”建模问题为依托，教学团队在全校所有专业开展大学生数学竞赛活动，要求学生三个人一组，围绕有具体应用背景的案例问题展开研讨，基于大学数学知识，并借助期刊文献资料和AI助手，分工合作完成提交作品，并进行PPT汇报答辩。也鼓励学生参加各类学科竞赛，比如挑战杯、全国大学生数学建模竞赛等。学生通过参加专题竞赛和学科竞赛，深化了知识，增强了自主学习能力，进一步提升了学生创新思维和团队协作精神，体现课程的挑战度。

　　（五）推进教学数字化改革，实施过程评价

　　评：学习数学重要的不仅是知识，更重要的是在学习数学过程中培养起来的创新思维能力和人格品质，改变过去一锤定音的学业评价方式，增加单元考试环节，采用Maple T.A机考试系统，从题库中随机抽取题目，确保考试的公平性和客观性，固定考试时间，限定考试时长为60分钟，每个学生有三次机会，取三次的最高分为最终单元考试成绩。同时，借助中国大学慕课，将任务型、知识型和拓展性资源充分融合，慕课堂智慧教学工具贯穿于整个教学过程中，实时记录学生线上线下的每一次表现，这些表现具体包括单元作业、单元考试、课堂讨论、签到考勤、随堂练习、视频观看的完成情况，实现了过程评价。任课教师将每一位学生过程考核成绩制作成动态曲线，定期反馈给学生，让学生感受到自己的进步和老师的关注，形成一个动态可调的监督机制。

　　积极推进教学数字化改革，全面实施网上阅卷系统，实现了学生电子试卷网上流水评阅，确保考试的公平公正，同时，网上阅卷系统实现了无纸质化电子试卷存档，有利于教学的数字化管理。通过考试的数字化改革，也实现考试结果的全面有效反馈。具体而言，网络阅卷系统中单科得分明细表反映的是每一个学生每道题得分情况，单科分数段统计可以按任课教师，院系专业等分别统计，进行横向和纵向对比，题目分析表给出了考试试卷每一道题目得分的标准差、区分度、难度系数，基于这些数据，可以对考试结果进行详细分析，发现问题，找到对策，为后续考试提供参考和依据。

　　另外，团队教师将课程思政融入到学生的自主学习中，并在考核方式中有所体现，具体包括两个方面，一是教师提供思政阅读材料，并设置思考与启迪，要求学生分小组分享学习心得，以《数学文化思考与启迪》为标题，提交2000字左右的思政论文；二是开展《漫解数学文化》微课制作竞赛，要求学生基于数学知识提炼思政元素，结合自身情况开展自我反思，并制定下一步行动计划，四人为一组参赛，评出一二三等奖，思政考核结果计入综合成绩。

　　三、阶段成果

　　（一）研究报告。通过对河南农业大学、郑州工程技术学院、郑州经贸学院等，不同层次高校调研，深入了解目前高校数学类课程开展教学改革现状，分析存在的问题，提出解决方案，详细研究了培养学生发现新问题、解决新问题的途径和方法，充分分析了数字化智慧教学模式的可行性，完成了课题研究报告，形成新型课程建设标准，为教育部门和其它高校教学改革提供参考。

　　（二）数字化平台。课程组成员进一步完善了中国大学慕课课程网络资源，结合最新新闻事件，增加了应用案例，增设了学术前沿，满足学生个性化需求，加强了数学建模方面的知识储备；推进普及Geogebra动态教学软件，实现了教学内容的可视化呈现。

　　（三）教学论文。积极进行教学改革效果反馈，根据反馈结果不断调整教学，整理出研究成果，近两年已经在《教育现代化》、《河南教育》、《高等数学研究》教学期刊发表了教改论文3篇，荣获得河南农业大学教学成果二等奖。

　　（四）新形态教材。将视频资源与教学内容融为一体，完成出版了《高等数学》十四五规划新形态教材，并成功获得河南省本科高校新工科新形态教材立项，为数字化教学建设提供有力支撑。

　　四、下一步计划

　　（一）持续推进。补充完善数字化教学资源，建设教学案例库，不断更新Maple T.A机考考试系统的题库类型，结合创新人才培养要求进行教材建设，为新型数字化智慧教学模式提供支撑和保障。通过总结、提升、示范、改进后再示范，形成数字化新型智慧教学模式标准。依据学生的获得感和满意度，合理评价改革成效，最终形成适合课程特点，以信息技术和AI助手为特色的数字化新型教学模式。

　　（二）应用推广。在郑州大学、河南农业大学、郑州工程技术学院、郑州经贸学院等不同层次高校进行研究成果的推广，与高校数学同行交流，听取专家意见，根据不同层次高校学生的反馈，不断优化教学模式和方法，形成适合不同层次高校的新型教学模式，为数据驱动下的教育创新改革提供支撑。

　　五、结语

　　数字化新型智慧教学模式的构建与实施，探索出了一条适合学科特点的本科生创新能力培养的新路径，改变了过去一考定终身的考试评价方式，将课程思政融入到了学生的自主学习中，实现了教学模式的数字化、可视化、智能化转变，教学相长，真正让学生享受最适合自己的教育，学生的创新能力和学习成绩都有了很大的提高，课堂教学气氛热烈，教学效果远超传统教学模式。