2019年廣東省教育教學成果獎一等獎獲獎項目
成果名稱：基于教育數(shù)學思想的高校數(shù)學創(chuàng)新教學模式構(gòu)建與實踐
張景中，計算機科學家、數(shù)學家和數(shù)學教育家，廣州大學計算科技研究院教授、名譽院長。2019年廣東省教育教學成果獎一等獎獲獎項目《基于教育數(shù)學思想的高校數(shù)學創(chuàng)新教學模式構(gòu)建與實踐》成果主持人。1959年畢業(yè)于北京大學數(shù)學力學系，1995年當選中國科學院院士，兼任廣東省數(shù)學教育軟件工程技術(shù)研究中心主任、國際教育數(shù)學協(xié)會（IAEM）理事長、四川省計算機學會理事長、《計算機應用》主編等職務，第四屆中國科普作家協(xié)會理事長、第一屆中國教育數(shù)學學會理事長。是國內(nèi)外著名的機器證明、教育數(shù)學、教育信息技術(shù)領(lǐng)域專家，是教育數(shù)學學科的創(chuàng)立者，對幾何定理可讀機器證明、教育數(shù)學、距離幾何及動力系統(tǒng)、教育信息技術(shù)學等學科領(lǐng)域以及數(shù)學科普做出了突出的貢獻，成果顯著。曾獲國家發(fā)明二等獎、國家自然科學二等獎、國家科技進步二等獎（三次）、中國科學院自然科學一等獎、國家教學成果二等獎、廣東省教學成果一等獎、香港國際發(fā)明展覽會金獎、全國優(yōu)秀科普作品一等獎、國家圖書獎、五個一工程獎、廣東省優(yōu)秀科普作品特等獎等。曾當選為中共十五大代表、獲全國五一勞動獎章、全國優(yōu)秀教師、廣東省南粵教書育人優(yōu)秀教師特等獎、建國以來貢獻突出的科普作家、中國兒童出版社十大金作家之一、廣東資深科普作家、廣東十大科學傳播達人等榮譽稱號。
成果介紹：
一、成果簡介
在歐美同學會成立一百周年上的講話指出“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦”。在注重邏輯嚴謹性、學術(shù)基礎性的高校數(shù)學教學中，如何提升學生學習數(shù)學的興趣以及應用數(shù)學解決問題的能力，進而有效地推動學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，是高校的一個重要使命，也是本成果的基本出發(fā)點。
“教育數(shù)學”是張景中院士基于多年的研究與教育實踐提出的新理念，其目標是改造數(shù)學使之更適合教育，目的是把數(shù)學變得更容易。
本成果面向高校理工科數(shù)學教學，以“教育數(shù)學”思想為引領(lǐng)，構(gòu)建基于“興趣發(fā)現(xiàn)-探究學習-創(chuàng)新活動-能力培養(yǎng)-創(chuàng)造發(fā)明”（5I）的教學理念，改革系列數(shù)學課程教學內(nèi)容，建設了以知識性、學術(shù)性、新穎性及實用性相融合的多門特色數(shù)學課程，包括《動態(tài)幾何》、《動態(tài)幾何與邏輯動漫》、《數(shù)學建模的基礎與實踐》、《數(shù)學建模競賽的理論與實踐》、《數(shù)學實驗》等;形成基于“技術(shù)思考—數(shù)學思考—技術(shù)實現(xiàn)思考”(3T）的任務驅(qū)動教學模式，提高學生學習數(shù)學的興趣，有效地提升學生的多維思考能力及探索與解決問題的能力；通過研發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)數(shù)學教育軟件及資源云平臺實現(xiàn)信息技術(shù)與數(shù)學教學的深度融合；建立了以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為導向的高校數(shù)學創(chuàng)新教學模式。
二、成果實施的主要措施
（1）將教育數(shù)學思想融入數(shù)學教學全過程，創(chuàng)新改革數(shù)學課程教學內(nèi)容，提升實用性與創(chuàng)新性。
明晰以創(chuàng)新思維培養(yǎng)為導向的教學目標，將教育數(shù)學思想融入數(shù)學教學全過程，形成基于5I的教學理念，以知識性、學術(shù)性、新穎性及實用性相融合為目標建設及改革系列數(shù)學課程。課程內(nèi)容一方面深淺合適、體現(xiàn)生活，通過實際應用與趣味性引入數(shù)學思考；另一方面內(nèi)涵豐富，涉及計算機技術(shù)及數(shù)學學科相關(guān)方向，通過學科交叉突顯創(chuàng)意。出版了《直來直去的微積分》、《動態(tài)幾何教程》、《互聯(lián)網(wǎng)+動態(tài)數(shù)學》、《數(shù)學教育技術(shù)》、《學科教學中的信息技術(shù)》、《數(shù)學哲學》等多部教材及著作。
（2）構(gòu)建基于3T的任務驅(qū)動教學模式，促進學生思考能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng)。
針對學生學習興趣不高，構(gòu)建“技術(shù)思考—數(shù)學思考—技術(shù)實現(xiàn)思考”（3T）的任務驅(qū)動教學模式，形成“發(fā)現(xiàn)問題-數(shù)學模型-解決問題”的教學主線，實現(xiàn)“做中學、學中做”的教學方式，有效地提高學生學習數(shù)學的興趣，培養(yǎng)學生多維思考的能力，使得學生在教學活動中不僅獲得新知識，還能學習到應用數(shù)學知識解決問題的能力，促進學生的觀察和洞悉能力、發(fā)問和質(zhì)疑能力、探索和解決問題能力的培養(yǎng)。
（3）研發(fā)專業(yè)的數(shù)學教育軟件與資源云平臺，實現(xiàn)信息技術(shù)與數(shù)學教學的深度融合，為創(chuàng)新數(shù)學教學提供技術(shù)支撐。
① 研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)數(shù)學教育軟件“網(wǎng)絡畫板”，打造“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學教育”的模式。網(wǎng)絡畫板功能包括動態(tài)幾何圖形繪制、符號與數(shù)值計算、自動推理、程序編寫等豐富功能，可以滿足數(shù)學教學過程中的各種需求，實現(xiàn)數(shù)學學科教學與信息技術(shù)的深度融合。軟件相關(guān)成果獲國家發(fā)明專利3項、軟件著作權(quán)10多項、發(fā)表相關(guān)學術(shù)論文40多篇，已在全國高校及中小學尤其是師范院校中被廣泛使用，注冊用戶超過70萬。
② 建設了教學資源云，實現(xiàn)了“共建共享”的創(chuàng)新教學資源建設方式。在資源云中，教師和學生都可以創(chuàng)建資源，并且資源可以不斷被師生優(yōu)化，實現(xiàn)了教學資源師生“共建共享”的新模式，一方面使得教學資源越來越豐富、質(zhì)量越來越高，目前資源數(shù)超過7萬；另一方面學生參與資源的建設，不僅促進學生之間分享與交流，而且可以促進學生對數(shù)學知識的進一步理解，提升學習的效果。
三、成果特色與創(chuàng)新點
（1）教育數(shù)學思想引領(lǐng)下的“5I”教學理念的創(chuàng)新
將教育數(shù)學思想融入數(shù)學教學全過程，形成了5I的教學理念：“通過創(chuàng)新性教學內(nèi)容激發(fā)學生的學習興趣（Interest），以問題引導學生進行探究學習（Inquiry），組織學生使用知識進行創(chuàng)新活動（Innovate），逐漸培養(yǎng)學生的能力（Ability），進而培養(yǎng)學生創(chuàng)造發(fā)明（Invent）的能力”，在教育數(shù)學和5I的理念指導下，以知識性、學術(shù)性、新穎性及實用性相融合為目標建設及改革系列數(shù)學課程，有效地提升高校數(shù)學課程的實用性和創(chuàng)新性。
（2）基于“3T”的任務驅(qū)動教學模式的創(chuàng)新
傳統(tǒng)的數(shù)學教學模式以教師講授為主，容易導致學生缺乏學習興趣、缺失創(chuàng)新意識，本成果形成了“技術(shù)思考—數(shù)學思考—技術(shù)實現(xiàn)思考”三維思考任務驅(qū)動教學模式，有效地提高學生學習數(shù)學的興趣、促進學生的思考與思維發(fā)散，促進學生的觀察和洞悉能力、發(fā)問和質(zhì)疑能力、探索和解決問題能力的培養(yǎng)，進而促進學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
（3）“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學教育”教學方式的創(chuàng)新
研發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)數(shù)學教育軟件，打造“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)學教育”的模式，實現(xiàn)數(shù)學學科教學與信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，保障了創(chuàng)新教學模式的實施；并建設了教學資源云，實現(xiàn)了師生“共建共享”的創(chuàng)新教學資源建設方式。
四、標志性成果
（1）學生的綜合能力得到明顯增強。本成果在學校數(shù)學與信息科學學院及計算機科學與教育軟件學院相關(guān)專業(yè)實施，成效顯著。2015至2018年試點專業(yè)學生獲各類國際、國家及省級學科競賽獎勵300多項。其中，全國大學生數(shù)學建模競賽中2017年獲國獎一等獎4項，全省排名第一；2018年獲國獎一等獎3項，和中大華工并列全省第一。全國大學生數(shù)學競賽國家級中2019年獲廣東省唯一一個國家一等獎。數(shù)學建模競賽2015-2018年我校分別有13、12、20、12支隊獲得省一等獎，連續(xù)4年都有10支隊被選送參評國獎一等和二等獎，達到每校最多上報10支隊的上限。
（2）數(shù)學教育軟件與平臺的建設。課程團隊研發(fā)了基于網(wǎng)絡的動態(tài)幾何軟件“網(wǎng)絡畫板”，目前網(wǎng)絡畫板已是國內(nèi)外眾多動態(tài)數(shù)學軟件中功能最完善、使用最方便的軟件，實現(xiàn)數(shù)學學科教學與信息技術(shù)的深度融合。已在全國高校尤其是師范院校中被廣泛使用，注冊用戶超過70萬。建設了教學資源云，實現(xiàn)了“共建共享”的創(chuàng)新教學資源建設方式。
（3）出版了系列相關(guān)教材與著作。包括《數(shù)學與哲學》、《互聯(lián)網(wǎng)+動態(tài)數(shù)學》、《直來直去的微積分》、《學科教學中的信息技術(shù)》、《數(shù)學教育技術(shù)》、《幾何定理機器證明中的幾何不變量方法》、《動態(tài)幾何教程》等。
（4）本成果研究取得了豐富的理論成果和實踐經(jīng)驗，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、推廣應用情況
（1）引領(lǐng)國內(nèi)外院校及學者開展教育數(shù)學相關(guān)的研究與實踐。
l 國內(nèi)數(shù)學教育界知名專家出版了《走進教育數(shù)學》叢書，包括林群院士的《微積分快餐》、張奠宙教授的《情真意切話數(shù)學》、李尚志教授的《數(shù)學的神韻》、談祥柏教授的《數(shù)學不了情》、沈文選教授的《走進教育數(shù)學》等。
● 教育數(shù)學及動態(tài)幾何相關(guān)的國內(nèi)博碩論文超過50篇、學術(shù)論文超過500篇，其中核心期刊論文超過200篇。
● 國內(nèi)十多所高等院校開展了教育數(shù)學相關(guān)研究與實踐，各包括電子科技大學、華中師范大學、西安電子科技大學、上海大學、哈爾濱工程大學等。
（2）美國奧特本大學數(shù)學系設立“教育數(shù)學”講座教授，專門開設教育數(shù)學碩士班。
（3）動態(tài)幾何、數(shù)學建模等課程推向全國高校，助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)。
《動態(tài)幾何》是本成果的系列課程之一，由張景中院士親自建設，并主講，作為是一門計算機與數(shù)學的交叉新課程，對學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)具有積極作用。經(jīng)過多年建設我校該課程已在全國起到很好的引領(lǐng)示范效果。
● 2009年起課程陸續(xù)成為我校本科專業(yè)選修課、精品通識類選修課、廣東省精品視頻公開課、廣州市大學城十?；ミx課程（http://mooc.gzhu.edu.cn），累計近2萬學生選修該課程；
● 2018年起該課程相繼在愛課程(http://www.icourse163.org/course/GZU-1002923015)、學堂在線（http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:GZHU+20180718001+2019_T1/about）等國內(nèi)MOOC平臺發(fā)布，廣受學生歡迎，已有萬余名學習者選修；
● 國內(nèi)十多所院校開設動態(tài)幾何相關(guān)課程，包括華中師范大學、貴州師范學院、成都師范學院、魯東大學、廣西民族師范學院、海南師范大學、福建師范大學等。
數(shù)學建模系列課程也是本成果的課程之一，對培養(yǎng)學生應用數(shù)學知識發(fā)現(xiàn)和解決問題具有積極作用。我校的成功經(jīng)驗已被鄭州大學、山東齊魯工業(yè)大學、廣州醫(yī)科大學、廣東第二師范學院、廣東科技學院、廣東白云學院等院校借鑒學習，并已取得各校學生建模競賽歷史突破。
（4）成立了中國高等教育學會教育數(shù)學專業(yè)委員會。專委會就教育數(shù)學的研究與實踐每年舉辦一次學術(shù)年會，2018年參會人數(shù)超過300人。
（5）在國內(nèi)外學者的倡導下于2016年在美國注冊成立了國際教育數(shù)學協(xié)會，其宗旨是“讓育數(shù)學的理念走向世界，提高全世界數(shù)學教育的質(zhì)量，使世界給個國家的學生能夠更好更深入地學習數(shù)學，以便將來更有效地應用數(shù)學理解世界、改造世界”。
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