2019年廣東省教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目
成果名稱(chēng)：基于教育數(shù)學(xué)思想的高校數(shù)學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐
張景中，計(jì)算機(jī)科學(xué)家,、數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家,，廣州大學(xué)計(jì)算科技研究院教授,、名譽(yù)院長(zhǎng)。2019年廣東省教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目《基于教育數(shù)學(xué)思想的高校數(shù)學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐》成果主持人,。1959年畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系,，1995年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士，兼任廣東省數(shù)學(xué)教育軟件工程技術(shù)研究中心主任,、國(guó)際教育數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)（IAEM）理事長(zhǎng),、四川省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用》主編等職務(wù),，第四屆中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)理事長(zhǎng),、第一屆中國(guó)教育數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。是國(guó)內(nèi)外著名的機(jī)器證明,、教育數(shù)學(xué),、教育信息技術(shù)領(lǐng)域專(zhuān)家，是教育數(shù)學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立者,，對(duì)幾何定理可讀機(jī)器證明,、教育數(shù)學(xué)、距離幾何及動(dòng)力系統(tǒng),、教育信息技術(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域以及數(shù)學(xué)科普做出了突出的貢獻(xiàn),，成果顯著。曾獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng),、國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng),、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（三次）、中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng),、國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng),、廣東省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)、香港國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng),、全國(guó)優(yōu)秀科普作品一等獎(jiǎng),、國(guó)家圖書(shū)獎(jiǎng)、五個(gè)一工程獎(jiǎng),、廣東省優(yōu)秀科普作品特等獎(jiǎng)等,。曾當(dāng)選為中共十五大代表、獲全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?、全?guó)優(yōu)秀教師,、廣東省南粵教書(shū)育人優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)、建國(guó)以來(lái)貢獻(xiàn)突出的科普作家,、中國(guó)兒童出版社十大金作家之一,、廣東資深科普作家、廣東十大科學(xué)傳播達(dá)人等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。
成果介紹：
一,、成果簡(jiǎn)介
在歐美同學(xué)會(huì)成立一百周年上的講話(huà)指出“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力，也是中華民族最深沉的民族稟賦”,。在注重邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性,、學(xué)術(shù)基礎(chǔ)性的高校數(shù)學(xué)教學(xué)中，如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣以及應(yīng)用數(shù)學(xué)解決問(wèn)題的能力,，進(jìn)而有效地推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),，是高校的一個(gè)重要使命，也是本成果的基本出發(fā)點(diǎn),。
“教育數(shù)學(xué)”是張景中院士基于多年的研究與教育實(shí)踐提出的新理念,，其目標(biāo)是改造數(shù)學(xué)使之更適合教育，目的是把數(shù)學(xué)變得更容易,。
本成果面向高校理工科數(shù)學(xué)教學(xué),，以“教育數(shù)學(xué)”思想為引領(lǐng)，構(gòu)建基于“興趣發(fā)現(xiàn)-探究學(xué)習(xí)-創(chuàng)新活動(dòng)-能力培養(yǎng)-創(chuàng)造發(fā)明”（5I）的教學(xué)理念,，改革系列數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容,，建設(shè)了以知識(shí)性、學(xué)術(shù)性,、新穎性及實(shí)用性相融合的多門(mén)特色數(shù)學(xué)課程,，包括《動(dòng)態(tài)幾何》、《動(dòng)態(tài)幾何與邏輯動(dòng)漫》,、《數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)與實(shí)踐》,、《數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的理論與實(shí)踐》、《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》等;形成基于“技術(shù)思考—數(shù)學(xué)思考—技術(shù)實(shí)現(xiàn)思考”(3T）的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式,，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,，有效地提升學(xué)生的多維思考能力及探索與解決問(wèn)題的能力；通過(guò)研發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)教育軟件及資源云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的深度融合,；建立了以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的高校數(shù)學(xué)創(chuàng)新教學(xué)模式,。
二、成果實(shí)施的主要措施
（1）將教育數(shù)學(xué)思想融入數(shù)學(xué)教學(xué)全過(guò)程,，創(chuàng)新改革數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，提升實(shí)用性與創(chuàng)新性,。
明晰以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo),，將教育數(shù)學(xué)思想融入數(shù)學(xué)教學(xué)全過(guò)程，形成基于5I的教學(xué)理念,，以知識(shí)性,、學(xué)術(shù)性、新穎性及實(shí)用性相融合為目標(biāo)建設(shè)及改革系列數(shù)學(xué)課程。課程內(nèi)容一方面深淺合適,、體現(xiàn)生活,，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用與趣味性引入數(shù)學(xué)思考；另一方面內(nèi)涵豐富,，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)學(xué)科相關(guān)方向,，通過(guò)學(xué)科交叉突顯創(chuàng)意。出版了《直來(lái)直去的微積分》,、《動(dòng)態(tài)幾何教程》,、《互聯(lián)網(wǎng)+動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)》、《數(shù)學(xué)教育技術(shù)》,、《學(xué)科教學(xué)中的信息技術(shù)》,、《數(shù)學(xué)哲學(xué)》等多部教材及著作。
（2）構(gòu)建基于3T的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式,，促進(jìn)學(xué)生思考能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng),。
針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，構(gòu)建“技術(shù)思考—數(shù)學(xué)思考—技術(shù)實(shí)現(xiàn)思考”（3T）的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式,，形成“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題-數(shù)學(xué)模型-解決問(wèn)題”的教學(xué)主線(xiàn),，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)方式,，有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,，培養(yǎng)學(xué)生多維思考的能力，使得學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中不僅獲得新知識(shí),，還能學(xué)習(xí)到應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力,，促進(jìn)學(xué)生的觀察和洞悉能力、發(fā)問(wèn)和質(zhì)疑能力,、探索和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),。
（3）研發(fā)專(zhuān)業(yè)的數(shù)學(xué)教育軟件與資源云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的深度融合,，為創(chuàng)新數(shù)學(xué)教學(xué)提供技術(shù)支撐,。
① 研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)教育軟件“網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板”，打造“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學(xué)教育”的模式,。網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板功能包括動(dòng)態(tài)幾何圖形繪制,、符號(hào)與數(shù)值計(jì)算、自動(dòng)推理,、程序編寫(xiě)等豐富功能,，可以滿(mǎn)足數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中的各種需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合,。軟件相關(guān)成果獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng),、軟件著作權(quán)10多項(xiàng),、發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文40多篇，已在全國(guó)高校及中小學(xué)尤其是師范院校中被廣泛使用,，注冊(cè)用戶(hù)超過(guò)70萬(wàn),。
② 建設(shè)了教學(xué)資源云，實(shí)現(xiàn)了“共建共享”的創(chuàng)新教學(xué)資源建設(shè)方式,。在資源云中,，教師和學(xué)生都可以創(chuàng)建資源，并且資源可以不斷被師生優(yōu)化,，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源師生“共建共享”的新模式,，一方面使得教學(xué)資源越來(lái)越豐富、質(zhì)量越來(lái)越高,，目前資源數(shù)超過(guò)7萬(wàn),；另一方面學(xué)生參與資源的建設(shè)，不僅促進(jìn)學(xué)生之間分享與交流,，而且可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步理解,，提升學(xué)習(xí)的效果。
三,、成果特色與創(chuàng)新點(diǎn)
（1）教育數(shù)學(xué)思想引領(lǐng)下的“5I”教學(xué)理念的創(chuàng)新
將教育數(shù)學(xué)思想融入數(shù)學(xué)教學(xué)全過(guò)程,，形成了5I的教學(xué)理念：“通過(guò)創(chuàng)新性教學(xué)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣（Interest），以問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)（Inquiry）,，組織學(xué)生使用知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)（Innovate）,，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的能力（Ability），進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明（Invent）的能力”,，在教育數(shù)學(xué)和5I的理念指導(dǎo)下,，以知識(shí)性、學(xué)術(shù)性,、新穎性及實(shí)用性相融合為目標(biāo)建設(shè)及改革系列數(shù)學(xué)課程,，有效地提升高校數(shù)學(xué)課程的實(shí)用性和創(chuàng)新性。
（2）基于“3T”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的創(chuàng)新
傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式以教師講授為主,，容易導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣,、缺失創(chuàng)新意識(shí)，本成果形成了“技術(shù)思考—數(shù)學(xué)思考—技術(shù)實(shí)現(xiàn)思考”三維思考任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式,，有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,、促進(jìn)學(xué)生的思考與思維發(fā)散，促進(jìn)學(xué)生的觀察和洞悉能力,、發(fā)問(wèn)和質(zhì)疑能力,、探索和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng),。
（3）“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學(xué)教育”教學(xué)方式的創(chuàng)新
研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)教育軟件，打造“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學(xué)教育”的模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)與信息技術(shù),、互聯(lián)網(wǎng)的深度融合,，保障了創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)施；并建設(shè)了教學(xué)資源云,，實(shí)現(xiàn)了師生“共建共享”的創(chuàng)新教學(xué)資源建設(shè)方式,。
四、標(biāo)志性成果
（1）學(xué)生的綜合能力得到明顯增強(qiáng),。本成果在學(xué)校數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院及計(jì)算機(jī)科學(xué)與教育軟件學(xué)院相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)施,，成效顯著。2015至2018年試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)學(xué)生獲各類(lèi)國(guó)際,、國(guó)家及省級(jí)學(xué)科競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)300多項(xiàng),。其中，全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中2017年獲國(guó)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng),，全省排名第一,；2018年獲國(guó)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，和中大華工并列全省第一,。全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽國(guó)家級(jí)中2019年獲廣東省唯一一個(gè)國(guó)家一等獎(jiǎng),。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽2015-2018年我校分別有13、12,、20,、12支隊(duì)獲得省一等獎(jiǎng)，連續(xù)4年都有10支隊(duì)被選送參評(píng)國(guó)獎(jiǎng)一等和二等獎(jiǎng),，達(dá)到每校最多上報(bào)10支隊(duì)的上限,。
（2）數(shù)學(xué)教育軟件與平臺(tái)的建設(shè)。課程團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)幾何軟件“網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板”,，目前網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板已是國(guó)內(nèi)外眾多動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件中功能最完善,、使用最方便的軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合,。已在全國(guó)高校尤其是師范院校中被廣泛使用,，注冊(cè)用戶(hù)超過(guò)70萬(wàn)。建設(shè)了教學(xué)資源云,，實(shí)現(xiàn)了“共建共享”的創(chuàng)新教學(xué)資源建設(shè)方式,。
（3）出版了系列相關(guān)教材與著作。包括《數(shù)學(xué)與哲學(xué)》,、《互聯(lián)網(wǎng)+動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)》,、《直來(lái)直去的微積分》、《學(xué)科教學(xué)中的信息技術(shù)》,、《數(shù)學(xué)教育技術(shù)》,、《幾何定理機(jī)器證明中的幾何不變量方法》,、《動(dòng)態(tài)幾何教程》等。
（4）本成果研究取得了豐富的理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，成果完成人發(fā)表教研論文50多篇,，其中中文核心、CSSCI,、SCI及EI收錄40多篇,。
五、推廣應(yīng)用情況
（1）引領(lǐng)國(guó)內(nèi)外院校及學(xué)者開(kāi)展教育數(shù)學(xué)相關(guān)的研究與實(shí)踐,。
l 國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育界知名專(zhuān)家出版了《走進(jìn)教育數(shù)學(xué)》叢書(shū),，包括林群院士的《微積分快餐》、張奠宙教授的《情真意切話(huà)數(shù)學(xué)》,、李尚志教授的《數(shù)學(xué)的神韻》,、談祥柏教授的《數(shù)學(xué)不了情》、沈文選教授的《走進(jìn)教育數(shù)學(xué)》等,。
● 教育數(shù)學(xué)及動(dòng)態(tài)幾何相關(guān)的國(guó)內(nèi)博碩論文超過(guò)50篇,、學(xué)術(shù)論文超過(guò)500篇，其中核心期刊論文超過(guò)200篇,。
● 國(guó)內(nèi)十多所高等院校開(kāi)展了教育數(shù)學(xué)相關(guān)研究與實(shí)踐,，各包括電子科技大學(xué)、華中師范大學(xué),、西安電子科技大學(xué),、上海大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等,。
（2）美國(guó)奧特本大學(xué)數(shù)學(xué)系設(shè)立“教育數(shù)學(xué)”講座教授,，專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)教育數(shù)學(xué)碩士班。
（3）動(dòng)態(tài)幾何,、數(shù)學(xué)建模等課程推向全國(guó)高校,，助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)。
《動(dòng)態(tài)幾何》是本成果的系列課程之一,，由張景中院士親自建設(shè),，并主講，作為是一門(mén)計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)的交叉新課程,，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)具有積極作用,。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)我校該課程已在全國(guó)起到很好的引領(lǐng)示范效果。
● 2009年起課程陸續(xù)成為我校本科專(zhuān)業(yè)選修課,、精品通識(shí)類(lèi)選修課,、廣東省精品視頻公開(kāi)課、廣州市大學(xué)城十?；ミx課程（http://mooc.gzhu.edu.cn）,，累計(jì)近2萬(wàn)學(xué)生選修該課程,；
● 2018年起該課程相繼在愛(ài)課程(http://www.icourse163.org/course/GZU-1002923015)、學(xué)堂在線(xiàn)（http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:GZHU+20180718001+2019_T1/about）等國(guó)內(nèi)MOOC平臺(tái)發(fā)布,，廣受學(xué)生歡迎,，已有萬(wàn)余名學(xué)習(xí)者選修；
● 國(guó)內(nèi)十多所院校開(kāi)設(shè)動(dòng)態(tài)幾何相關(guān)課程,，包括華中師范大學(xué)、貴州師范學(xué)院,、成都師范學(xué)院,、魯東大學(xué)、廣西民族師范學(xué)院,、海南師范大學(xué),、福建師范大學(xué)等。
數(shù)學(xué)建模系列課程也是本成果的課程之一,，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題具有積極作用,。我校的成功經(jīng)驗(yàn)已被鄭州大學(xué)、山東齊魯工業(yè)大學(xué),、廣州醫(yī)科大學(xué),、廣東第二師范學(xué)院、廣東科技學(xué)院,、廣東白云學(xué)院等院校借鑒學(xué)習(xí),，并已取得各校學(xué)生建模競(jìng)賽歷史突破。
（4）成立了中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)教育數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì),。專(zhuān)委會(huì)就教育數(shù)學(xué)的研究與實(shí)踐每年舉辦一次學(xué)術(shù)年會(huì),，2018年參會(huì)人數(shù)超過(guò)300人。
（5）在國(guó)內(nèi)外學(xué)者的倡導(dǎo)下于2016年在美國(guó)注冊(cè)成立了國(guó)際教育數(shù)學(xué)協(xié)會(huì),，其宗旨是“讓育數(shù)學(xué)的理念走向世界,，提高全世界數(shù)學(xué)教育的質(zhì)量，使世界給個(gè)國(guó)家的學(xué)生能夠更好更深入地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),，以便將來(lái)更有效地應(yīng)用數(shù)學(xué)理解世界,、改造世界”。
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