线上线下混合式教学改革探索与实践——以“概率论与数理统计”课程为例
(南开大学电子信息与光学工程学院,天津300350)
随着国家对MOOC及线上一流课程的大力支持,国内出现大量优秀的“概率论与数理统计”在线课程,全国高校的学生和社会人员都可以在线选课和学习。线上课程的学习不受地区和时间限制,取得了较好的效果,也给全国高校教师分享了不同的教学方法。但也存在一些问题:(1)由于线上课程是面向全国不同层次的学生和社会人员开放的,部分“概率论与数理统计”在线开放课程教学内容简单,缺乏对一些重要定义和定理的引入过程,应用实例较少或较为简单,解题思路遵循教材,未能更好地实现课程的“两性一度”。(2)很多选“概率论与数理统计”MOOC的学生学习积极性不高,参加考试的学生较少,且成绩并不理想,学生对课程表现出漠不关心的态度[1]。(3)“概率论与数理统计”在线开放课程,课程思政内容较少,有的甚至没有课程思政。“概率论与数理统计”线下课程同样也存在一些问题:(1)课程课时少内容多,教师为了尽可能涉及每部分内容,只能加快教学速度,导致授课过程中部分知识点讲解不到位不详细[2]。(2)课程教学存在“重理论,轻实例”,学生存在“学会知识不会用”的问题[3]。(3)教学内容存在“重概率轻统计”的问题[4-5]。针对上述问题,以全面提高学生能力为中心,开展了“概率论与数理统计”课程线上线下混合式教学改革探索与实践。
结合南开大学电子信息类学生的特点,课程围绕立德树人的根本任务,以学生为中心,以问题为先导,结合启发式、问题式、探究式教学方法来引导和推动学生采取自主、合作和探究等方式进行学习,培养学生扎实的专业理论基础和知识技能,以及学生的主动思维能力、分析问题能力、理论联系实际能力和创新能力。在此基础上,聚焦以下三个教学目标。
通过课程的学习使学生理解与掌握处理随机现象的基本思想与方法、概率统计的基本概念、基本理论、常用的统计推断方法、马尔可夫过程及平稳随机过程。
培养学生运用概率、统计和随机过程的理论与方法分析和解决实际问题的能力,提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新意识。
塑造学生追求卓越的精神、积极向上和坚韧不屈的人格,激发学生的爱国热情。培养学生自主创新意识、社会主义核心价值观和工匠精神,传承南开“公能”精神,厚植家国情怀。
本课程在教学过程中以问题为先导组织教学,结合启发式、问题式、探究式教学方法来引导和推动学生采取自主、合作和探究等方式进行学习,促进学生实现知识的自主建构和能力的提升。课前把需要记忆、理解及概念性的知识放在线上,通过长江雨课堂教学平台发布线上学习内容,以“学堂在线”学习平台上重庆大学荣腾中和清华大学梁恒主讲的“概率论与数理统计”国家线上一流课程的部分视频及作者录制的视频为线上学习内容,让学生自学完成线上学习内容。在线下教学过程中,以师生互动与生生互动为主要教学组织实施形式,课堂上首先通过“课堂提问”环节,检查学生的线上学习情况。在课堂上利用多媒体工具,将抽象的概率论与数理统计的概念与理论生动形象地展现给学生,把抽象的概念与定理图像化直观化,对课程中重要概念和定理设计恰当的引例,扩展课程中重要公式与定理的证明方法,开展一些实际问题的建模训练,扩展课程知识。课后发布线上练习题和章节测试题,巩固所学的知识,并完成对学生的阶段学习评价。
此外,还向学生发送一些课外阅读材料、概率论与数理统计数学史料、课程的文献资料和国外英文原版经典教材。课外阅读材料和课程的数学史料扩充学生的知识面,课程的文献资料和英文原版经典教材开阔学生的视野,扩展课程的广度和深度,实现课程的“挑战度”。课外利用电子邮箱、长江雨课堂教学平台的讨论区、班级微信群和飞书等工具,建立与学生的沟通与讨论渠道,有的放矢地进行个性化辅导与答疑。
目前国内高校“概率论与数理统计”课程存在一个共性的问题是课时少内容多,很多高校“概率论与数理统计”课程仅有48课时[2],这些课时把概率论与数理统计内容讲完已经捉襟见肘。南开大学电子信息与光学工程学院的“概率论与数理统计”课程虽然有64课时,但除了要讲授概率论与数理统计的内容之外,还要讲授随机过程及其统计描述、马尔可夫链和平稳随机过程等三章关于随机过程的内容,同样面临着教学课时严重不足的问题。为了解决教学课时严重不足的问题,同时达到一个较好的教学效果,对“概率论与数理统计”课程进行了线上线下混合式教学改革。
课前通过长江雨课堂教学平台发布预习及自学的线上学习内容,包括讲义、课件及视频,并完成相关测试,使学生通过线上学习掌握课程的基本概念和需要理解记忆的知识。课堂上利用长江雨课堂智慧教学工具开展考勤、激活课堂、课堂互动和随堂测试等教学活动,对学生在自学过程中存在的问题进行讲解,对课程的重点和难点问题进行详细分析讲解,扩展课程