高等数学立体化教材建设研究与实践

PAGEPAGE5大连海洋大学职业技术学院教育教学改革项目申请书项目名称：高等数学立体化教材建设研究与实践申请人：刘连福申请单位：基础部联系电话：39104058电子邮箱：scxyllf@163.Com大连海洋大学职业技术学院项目承诺书申请者承诺：保证如实填写本表各项内容。如果获准立项，承诺以本表为有约束力的协议，遵守《大连海洋大学职业技术学院教育教学改革研究项目管理办法》等有关规定，认真开展研究工作，取得预期研究成果。申请者（签章）：年月日一.简表项目简况项目名称高等数学立体化教材建设研究与实践项目类别A.总体研究B.专业大类C.教学管理D.自选项目是否招标项目起止年月2010年12月至2012年11月项目申请人姓名刘连福性别男出生年月1965年8月专业技术职务/行政职务副教授/主任最终学位/授予国家硕士/中国所在单位单位名称大连海洋大学职业技术学院邮政编码116300电话39104058通讯地址大连海洋大学职业技术学院基础部主要教学工作简历时间课程名称授课对象学时所在单位2000-2004高等数学高职生1500基础部2002Pascal语言高职生80基础部2004概率统计本科64基础部2004-2010线性代数本科1200基础部主要教学改革和科学研究工作简历时间项目名称获奖情况2005、6高职高等数学教学内容体系改革辽宁省教学成果二等奖2008、1高等数学教材农业职业教育精品教材2004、7高等数学课程省级精品课项目组总人数高级中级初级博士后博士硕士参加单位数主要成员不含申请者姓名性别出生年月职称工作单位分工签章郑长波男54、10教授大海职院理论研究于隆男72、9实验师计算机系电子教材石业娇女70、10副教授基础部教材建设冯丽女69、9讲师基础部教材建设二.立项依据：（项目的意义、现状分析）1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题项目研究的意义：在我国高等教育的理念从精英教育向大众教育转化的转型期，教育质量成为一个突出的问题。一方面，教师的数量不断增加，其业务水平亟待提高；另一方面，学生的理论基础差异较大，部分学生的学习能力有所欠缺，这就要求教师寻求更为积极有效的教学方式，给学生多元化、全方位的学习指导。编写高质量的精品教材，开展课程的立体化资源建设，是提高教学质量的重要途径。本课题围绕《高等数学》课程的立体化教材建设，通过教学资源的开发及共享，以便有效地提高教学质量进行研究。随着计算机的普及与多媒体教学的推广,教学方式正在发生着很大的变革,由传统的口授、粉笔写、看纸质教材,演变为多媒体的声音、图像、录像、文字的电脑展示，配合口授和纸质教材的教学方式。这种教学方式的变革,要求出版社不仅提供优质的纸质教材,还需要提供配套的多媒体课件,这就形成了教材开发的“立体化”趋势。立体化教材的真正涵义是指以计算机和网络为支撑平台,集合高校丰厚的教学资源,运用多种新型教学工具,将教学内容、教学方法、教学重点和教学效果都汇聚其中,按照先进的一体化思路设计的适合于多元化教学应用的主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、试题库等。立体化教材是相对于传统的文字印刷品而言，它集书本、磁带、录像、光盘、多媒体课件、网络课件等于一体，集各种教学手段之所长，将声音、图像、视频等信息输入方式相结合，多角度、多方位、多层次配合教学过程，使教与学在时间和空间上都得到了极大的延展。本项目是针对当前高等职业院校高等数学立体化教材建设中存在的“不规范、不系统,数量多、质量差，针对性、实用性不强,不能满足教学需要”的实际问题进行研究与实践，希望寻求一条建设优质教学资源的途径，为我省高职院校教学资源建设和内涵提升探索出一条崭新的道路。立体化教材建设是对教学资源、技术资源和教学实施过程的整合与优化，是提升专业内涵，提高教学质量的根本保障，是学校软环境建设的第一要素。项目研究具深远的现实意义和历史意义；本项目教学资源库的开发成果，相当一部分可用于其他课程立体教材建设，对其他课程立体化教材建设也有借鉴意义，有着十分可行的可复制性和广泛的应用前景。现状分析：随着我国高等职业教育的不断深入,对高等职业教育质量也提出了新的要求,广大学生要接受高等职业教育,更需要接受有质量的高等职业教育,这是高等职业教育发展和社会对人才要求的趋势。为了适应经济发展对人才的需求，高等职业教育的人才培养模式和教学模式正在发生着深刻的变革,高等职业教育正面临着新的机遇和挑战。教育质量的提高以教学资源的优化和应用为基点,教材是教学内容的载体,随着职业教育的不断深化,教材建设质量和功能倍受关注,以纸质为主的传统教材正在被立体化教材所取代,立体化教材建设对优化教学资源、提高教学质量、推动教学模式改革起到了重要作用，建设立体化教材已成为高职教材建设的趋势。立体化教材的设计是基于建构主义学习理论，认为学习不是知识的传授和接受，而是学习者在一定交际环境中，自主进行的意义再创造和整合的过程，而以网络和多媒体为代表的现代信息技术的发展给创新教学手段、构造互动的教学环境提供了可能。我国高校正从“精英教育”迈入“大众教育”，需要最大限度提高教学质量和效益，为信息技术和教材的结合提供动力。立体化教材的概念在国外称为“integratedtextbook/coursebook”，在国内则最早出现在2001年教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》。近年来，高等数学立体化教材的发展很快，但是,在建设中存在着很多问题，主要表现在以下几个方面：高等数学立体化教材建设数量多，质量差，针对性不强，不能较好的满足教学实际需求；现有电子教案基本上是将教案搬到屏幕上，不符合学生的认识规律和思维过程，不易于师生互动；高等数学立体化教材建设和开发规范不统一，通用性差且价格昂贵，与教学内容整合困难，利用率低；立体化教材建设交互性、互动性不强，无法满足学生自主学习的需要。如何优化和完善教学资源，开发出适合教学使用的、有益于提高教学效果和提升专业培养质量的高等数学立体化教材，将是本项目研究的重要内容。高等数学是高职院校理工科、经管类等高职学生必修的一门基础课，学生量大面广。多年来，为提高高等数学课程的教学质量，项目组在学校的支持和帮助下，围绕高等数学教材建设做了大量的工作，我们的工作也得到了有关专家和教育部门的认可。我校高等数学课程在2005年被评为省级精品课程，我们编写的高等数学教材被评为“全国农业职业教育精品教材”。项目“高职高等数学教学内容体系改革”于2005年6月被评为辽宁省教学成果二等奖。我们编写的高等数学教材于2006年8月由中国农业出版社出版以来，即成为全国高职院校的试用教材及通用教材。编写高质量的高等数学教材，构建多元化、立体化的高等数学资源系统，我校有着坚实的基础。一方面，我们编写的教材在全国有着很大的影响力，受到广大教师和学生的欢迎。另一方面，历年来我们在课程改革、数字媒体教材的建设中也做了大量的研究工作.三.项目实施方案及实施计划1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题（1）制定立体化教材规范和开发标准建立高等数学立体化教材建设、使用、更新、管理的运行机制和开发规范。（2）开发主干教材编写出版高等数学主教材，争取列为国家级“十二五”规划教材。我们的教材建设理念是：以现代教育思想指导课程的改革；从认知规律入手，重新编排教学内容；针对工程应用需要，构建课程体系；融合多种媒体方式，方便学生自主学习；建立各专业必修的共用基础内容平台，设立与专业课程学习和职业岗位需求密切相关的规定选修基本知识内容台阶，设置与学生自身发展需要的定向任选数学专业知识内容阶梯。教材特色：(a)

书中融入了数学历史与数学文化的教育，使读者能在学习的过程中，窥探微积分这一近代数学中最伟大科学成就的形成和发展的概貌，领略数学文化的丰富多彩；(b)

在重要概念引入之前，深刻、简明地阐述其产生的背景及应用的总体思想；(c)

以评注方式对定理、概念、公式的理解、应用给出进一步的总结；(d)

充分考虑教学的需要，依循序渐进的原则，以适当的难度梯度选编教学例题；(e)

同步配合教学内容，简明实用地编写数学实验指导书。(f)

同步配合教学内容，设置应用与实践板块，培养学生应用数学的意识。（3）开发立体化教学包教学包中包括课程方案、学习指导、电子教案、教学素材资料库及试题库系统等，以适应不同专业的高等数学课教学，提高高等数学课教学质量和教学效果，推动高职教育高等数学课的改革，以适应学分制教学改革的需要。课程方案包括：高等数学学习导言、教学提示、学习提示等。学习指导以章为单位设置，包括：学习要求，重点知识学习导航图，重点、难点剖析，典型例题解析，在线测试（实现计算机自动阅卷）、达标测试（实现计算机自动阅卷）等。电子教案弥补现有电子教案将教案搬到屏幕上的不足，运用动画技术使教学课件的设置符合学生的认识规律和思维过程，易于师生互动，设计有效的师生互动环节；在教材的基础上，重新设计教学过程、制作大量的教学动画，以直观的方式揭示数学的思想本质，加深学生对数学基本概念、原理和方法的理解；教学过程设计更适合教师进行课堂教学，补充类型丰富的教学例题供教师选用，增加了课堂练习环节，按动态仿真教学方式设计大量的多媒体教学动画，为提高教学效率、突破教学难点、增强教学效果奠定基础。课件中有明确的学习目标或教学基本要求陈述（体现到章节）；在课件中使用多种与学习内容相关的教学策略，有效的引起和维持学习者的注意和兴趣；为自学者提供学习方法或内容的建议、帮助；利用超链接技术体现知识点及相关内容之间的联系，而不只是翻屏或翻页。教学素材资料库搜集整理大量的教学资源和备课元素，可供教师修改选用，充分展现各位老师的个性化授课特点。包括：各专业应用数学案例、数学实验、数学建模、应用与实践案例库、常用数学公式、中英对照数学词汇、基本初等函数图像（flash动画）、常用曲线与方程、数学简史与数学家小传、趣味数学等。试题库题库总试题量15000余道，可满足理工、经管、农林、医学等高职高专院校试题组卷的要求。含选择题、填空题、计算题、证明题、综合应用题等，以经典测试理论为基础,实现试题编辑、组卷、输出等功能。教师只需要根据考试要求直接选择考点和题型，通过智能组卷按钮，几秒钟内即可生成试卷和相应的答卷，通过试题管理页面实现对试题库的添加、修改、删除，并且采用多种生成试卷的方法从试题库中抽取试题生成试卷，生成试卷的效率较高。同时试卷的生成方案通过试卷类型控制，试卷类型在系统中用户自己可以按要求添加，系统的所有输出均采用Word文件,便于用户存档和编辑。同时该系统还具备一定的安全性和开放性。（4）开发建设高等数学精品课程网站高等数学精品课程网站建设的目标是为全体学生提供优秀的学习平台。该网站包含教学动态发布、课程建设介绍、学习辅导答疑、学习论坛讨论、综合提高训练、数学实验与数学建模、数学史话与背景资源、师生互动、网络课程（以节为单位用flash动画设计教学录像）等栏目。网站管理方便，并具有很强的实用价值。（5）撰写论文，使教学成果有更大范围的普及应用发表与项目研究有关的专业技术、教学改革、教学管理论文。2.实施方案、实施方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析（1）制定立体化教材规范和开发标准建立高等数学立体化教材建设、使用、更新、管理的运行机制和开发规范。（2）开发主干教材编写出版高等数学主教材，争取列为国家级“十二五”规划教材。我们的教材建设理念是：以现代教育思想指导课程的改革；从认知规律入手，重新编排教学内容；针对工程应用需要，构建课程体系；融合多种媒体方式，方便学生自主学习；建立各专业必修的共用基础内容平台，设立与专业课程学习和职业岗位需求密切相关的规定选修基本知识内容台阶，设置与学生自身发展需要的定向任选数学专业知识内容阶梯。教材特色：(a)

书中融入了数学历史与数学文化的教育，使读者能在学习的过程中，窥探微积分这一近代数学中最伟大科学成就的形成和发展的概貌，领略数学文化的丰富多彩；(b)

在重要概念引入之前，深刻、简明地阐述其产生的背景及应用的总体思想；(c)

以评注方式对定理、概念、公式的理解、应用给出进一步的总结；(d)

充分考虑教学的需要，依循序渐进的原则，以适当的难度梯度选编教学例题；(e)

同步配合教学内容，简明实用地编写数学实验指导书。(f)

同步配合教学内容，设置应用与实践板块，培养学生应用数学的意识。（3）开发立体化教学包教学包中包括课程方案、学习指导、电子教案、教学素材资料库及试题库系统等，以适应不同专业的高等数学课教学，提高高等数学课教学质量和教学效果，推动高职教育高等数学课的改革，以适应学分制教学改革的需要。课程方案包括：高等数学学习导言、教学提示、学习提示等。学习指导以章为单位设置，包括：学习要求，重点知识学习导航图，重点、难点剖析，典型例题解析，在线测试（实现计算机自动阅卷）、达标测试（实现计算机自动阅卷）等。电子教案弥补现有电子教案将教案搬到屏幕上的不足，运用动画技术使教学课件的设置符合学生的认识规律和思维过程，易于师生互动，设计有效的师生互动环节；在教材的基础上，重新设计教学过程、制作大量的教学动画，以直观的方式揭示数学的思想本质，加深学生对数学基本概念、原理和方法的理解；教学过程设计更适合教师进行课堂教学，补充类型丰富的教学例题供教师选用，增加了课堂练习环节，按动态仿真教学方式设计大量的多媒体教学动画，为提高教学效率、突破教学难点、增强教学效果奠定基础。课件中有明确的学习目标或教学基本要求陈述（体现到章节）；在课件中使用多种与学习内容相关的教学策略，有效的引起和维持学习者的注意和兴趣；为自学者提供学习方法或内容的建议、帮助；利用超链接技术体现知识点及相关内容之间的联系，而不只是翻屏或翻页。教学素材资料库搜集整理大量的教学资源和备课元素，可供教师修改选用，充分展现各位老师的个性化授课特点。包括：各专业应用数学案例、数学实验、数学建模、应用与实践案例库、常用数学公式、中英对照数学词汇、基本初等函数图像（flash动画）、常用曲线与方程、数学简史与数学家小传、趣味数学等。试题库题库总试题量15000余道，可满足理工、经管、农林、医学等高职高专院校试题组卷的要求。含选择题、填空题、计算题、证明题、综合应用题等，以经典测试理论为基础,实现试题编辑、组卷、输出等功能。教师只需要根据考试要求直接选择考点和题型，通过智能组卷按钮，几秒钟内即可生成试卷和相应的答卷，通过试题管理页面实现对试题库的添加、修改、删除，并且采用多种生成试卷的方法从试题库中抽取试题生成试卷，生成试卷的效率较高。同时试卷的生成方案通过试卷类型控制，试卷类型在系统中用户自己可以按要求添加，系统的所有输出均采用Word文件,便于用户存档和编辑。同时该系统还具备一定的安全性和开放性。（4）开发建设高等数学精品课程网站高等数学精品课程网站建设的目标是为全体学生提供优秀的学习平台。该网站包含教学动态发布、课程建设介绍、学习辅导答疑、学习论坛讨论、综合提高训练、数学实验与数学建模、数学史话与背景资源、师生互动、网络课程（以节为单位用flash动画设计教学录像）等栏目。网站管理方便，并具有很强的实用价值。（5）撰写论文，使教学成果有更大范围的普及应用发表与项目研究有关的专业技术、教学改革、教学管理论文。（2O11年1月┄┄2O11年6月）制定课题研究实施方案，项目的细化、分工与协作安排，整理材料、调查与分析阶段（2O11年7月┄┄2O11年9月）立体化教材改革理论研究，开发课程方案，建立数学素材库（2O11年10月┄┄2O12年5月）编写教材，及电子教案、学习指导（2O12年6月┄┄2O11年12月）建立试题库，教改实验，建设高等数学精品课程网站，总结结题。3.项目预期的成果和效果（包括成果形式、实施范围、受益学生数等）（1）编写出版高等数学主教材，争取列为国家级“十二五”规划教材。（2）开发教学资源库（公开出版）（3）公开发表论文，总结改革经验，进一步推广项目成果。本项目将使大连水产学院职业技术学院、辽东学院、天津农学院职业技术学院、河北农业大学中兽医学院、广西农业职业技术学院、重庆三峡职业学院等院校的学生及教师受益。同时，我们将全面梳理和总结取得的教学改革经验，撰写和发表高水平的论文，编写高水平的教材，使该项成果得到更广泛的推广和应用。本项目中的电子软件其中一部分将细分为实训项目由计算机应用专业学生完成，最后产品成果化。通过高等数学教材及精品课程网站，使我们的教学成果有更大范围的普及应用，从而使更多的学生和教师受益。另外本项目教学资源库的开发成果，相当一部分可用于其他课程立体化教材建设，有着十分可行的可复制性和广泛的应用前景。从而为我省高职院校教学资源建设和内涵提升探索出一条崭新的道路。4.本项目的特色与创新之处（1）制定立体化教材规范和开发标准建立高等数学立体化教材建设、使用、更新、管理的运行机制和开发规范。（2）开发主干教材，已经多轮教学实践，现正在完善中（该教材获全国农业职业教育精品教材）编写出版高等数学主教材，争取列为国家级“十二五”规划教材。教材特色：(a)

书中融入了数学历史与数学文化的教育，使读者能在学习的过程中，窥探微积分这一近代数学中最伟大科学成就的形成和发展的概貌，领略数学文化的丰富多彩；(b)

在重要概念引入之前，深刻、简明地阐述其产生的背景及应用的总体思想；(c)

以评注方式对定理、概念、公式的理解、应用给出进一步的总结；(d)

充分考虑教学的需要，依循序渐进的原则，以适当的难度梯度选编教学例题；(e)

同步配合教学内容，简明实用地编写数学实验指导书。(f)

同步配合教学内容，设置应用与实践板块，培养学生应用数学的意识。（3）开发立体化教学包，教学包中包括课程方案（包括：高等数学学习导言、教学提示、学习提示等）、学习指导、电子教案、教学素材资料库、网络课程及试题库系统等，以适应不同专业的高等数学课教学，提高高等数学课教学质量和教学效果，推动高职教育高等数学课的改革，以适应学分制教学改革的需要。（4）学习指导，以章为单位设置，包括：学习要求，重点知识学习导航图，重点、难点剖析，典型例题解析，在线测试（实现计算机自动阅卷）、达标测试（实现计算机自动阅卷）等。（5）电子教案，弥补现有电子教案将教案搬到屏幕上的不足，运用动画技术使教学课件的设置符合学生的认识规律和思维过程，易于师生互动，设计有效的师生互动环节；在教材的基础上，重新设计教学过程、制作大量的教学动画，以直观的方式揭示数学的思想本质，加深学生对数学基本概念、原理和方法的理解；教学过程设计更适合教师进行课堂教学，补充类型丰富的教学例题供教师选用，增加了课堂练习环节，按动态仿真教学方式设计大量的多媒体教学动画，为提高教学效率、突破教学难点、增强教学效果奠定基础。课件中有明确的学习目标或教学基本要求陈述（体现到章节）；在课件中使用多种与学习内容相关的教学策略，有效的引起和维持学习者的注意和兴趣；为自学者提供学习方法或内容的建议、帮助；利用超链接技术体现知识点及相关内容之间的联系，而不只是翻屏或翻页。（6）教学素材资料库内容丰富，包括数学在专业中应用案例，便于教师了解专业需求，有的放矢的进行教学。另外资料库中还设有：数学实验、数学建模、常用数学公式、常用数学词汇中英对照、基本初等函数图像（flash动画）、常用曲线与方程、数学简史与数学家小传、趣味数学等。（7）开发建设高等数学精品课程网站高等数学精品课程网站建设的目标是为全体学生提供优秀的学习平台。该网站包含教学动态发布、课程建设介绍、学习辅导答疑、学习论坛讨论、综合提高训练、数学实验与数学建模、数学史话与背景资源、师生互动、网络课程（以节为单位用flash动画设计教学录像）等栏目。网站管理方便，并具有很强的实用价值。（8）网络课程，以节为单位用flash动画设计教学录像，解决了传统视频录像，存储容量大，播放速度慢不方便使用的难题。（9）试题库，题库总试题量15000余道，可满足理工、经管、农林、医学等高职高专院校试题组卷的要求。含选择题、填空题、计算题、证明题、综合应用题等，以经典测试理论为基础,实现试题编辑、组卷、输出等功能。教师只需要根据考试要求直接选择考点和题型，通过智能组卷按钮，几秒钟内即可生成试卷和相应的答卷，通过试题管理页面实现对试题库的添加、修改、删除，并且采用多种生成试卷的方法从试题库中抽取试题生成试卷，生成试卷的效率较高。同时试卷的生成方案通过试卷类型控制，试卷类型在系统中用户自己可以按要求添加，系统的所有输出均采用Word文件,便于用户存档和编辑。同时该系统还具备一定的安全性和开放性。（10）部分开发项目细分为实训项目，由学生完成。四.教学改革工作基础1.与本项目有关的教学改革工作积累和已取得的教学改革工作成绩多年来，为提高高等数学课程的教学质量，项目组在学校的支持和帮助下，围绕高等数学教材建设做了大量的工作，我们的工作也得到了有关专家和教育部门的认可。我校高等数学课程在2005年被评为省级精品课程，我们编写的高等数学教材被评为“全国农业职业教育精品教材”。项目“高职高等数学教学内容体系改革”于2005年6月被评为辽宁省教学成果二等奖。我们编写的高等数学教材于2006年8月由中国农业出版社出版以来，即成为全国高职院校的试用教材及通用教材。编写高质量的高等数学教材，构建多元化、立体化的高等数学资源系统，我校有着坚实的基础。一方面，我们编写的教材在全国有着很大的影响力，受到广大教师和学生的欢迎。另一方面，历年来我们在课程改革、数字媒体教材的建设中也做了大量的研究工作。教学资源库已部分建成，现正在完善和建设中。围绕教材建设研究人员在各级刊物发表研究论文多篇：一元线性回归方程中回归系数的几种确定方法，沈阳师范大学学报，2008-12，刘连福；由解方程组法求实对称矩阵的正交特征向量，辽宁师专学报，2007-12，刘连福；用分块矩阵法简化行列式的计算，辽宁师专学报，2007-9，刘连福；美国微积分教学的变革对我国高职高等数学改革的启示，辽宁师专学报，2006-9，刘连福；高职高等数学课程教学内容体系改革的研究，辽宁高职学报，2003-5，刘连福；以就业为导向改革与创新高职人才培养模式，辽宁高职学报，2006-8，刘连福让数学知识大众化，科学时代，2008-12，冯丽；新理念下信息技术与高等职业数学课程整合的思考，辽宁高职学报，2007-10，冯丽；向量代数在平面几何中的应用，沈阳师范大学学报，2009-7，冯丽；浅谈高职院校的高数教学，科教文汇，2009-9，冯丽；针对数学兴趣缺乏型的自娱教学对策，辽宁高职学报，2008-1，石业娇；职业院校微积分教学的探索与实践，辽宁高职学报，2005-2，石业娇；概率的问题情境设计教学，辽宁高职学报，2009-9，石业娇；针对“情绪困惑性”学生的自主教学对策，辽宁师专学报，2006-4，石业娇。2.已具备的教学改革基础和环境，对项目的支持情况（