2007-2008学年第二期
总第十九期
编者按：
在新学期伊始的全院教职工大会上，张院长高屋建瓴地给我院教学、教改工作的开展指明了方向。他在报告中强调了教学改革对于提高教学质量的重要意义，其中关于“数字教学是教学改革的重大突破”的论述是结合时代教学特点，紧扣我院工作实际的重要论断，是每一位教师都应该深入学习和研究的。
现转发华中科技大学李元杰教授《数字教学：我们不能错过的改革浪潮》一文，供大家学习参考，以进一步加深对张院长报告的理解。
教务处
2007年8月31日
数字教学：我们不能错过的改革浪潮
李元杰简介：华中科技大学物理系理论物理教授，从事基础课教学40余年；1997年开始探索现代数字与网络教学模式，先后受聘于清华大学、同济大学等7所大学，开设7个试点班，多次应邀到各高校介绍数字教学经验；2003年获首届“全国高校教学名师奖”。
高校教改突破口何在
大学基础物理学是一个传统的老学科，数百年来讲授的内容基本无大的变化，从教学的可教性与可接受性来看，经过全世界十几代教师的修修补补，没有更多再改动的余地了，唯一能改的有两处：一个是内容现代化，但由于可教性与可接受性的限制，其空间不大；二是玩排列组合，把前后章、前后节颠倒次序讲。这样的改革不能说完全无意义，但从根本上来说，作用不是很大。现在高校里许多学科，教材改来改去实在没有办法了，只能翻抄西方的。中国能有自己创新的教材吗？我们近十年的实践证明，答案是肯定的，不过我们必须引入新的技术作为教学改革的技术支撑与保证，忽视了这一点，要想取得重大突破几乎是不可能的；同时我们还要继承发展中国传统的优秀思想与思维，教学方法要多样化，学习模式也要多样化。
大家都知道，先进的工具与技术在推动社会生产力发展中起着重要作用。有了石刀、石斧，人类进入石器时代；有了青铜铁器，人类进入铁器时代；有了蒸汽机，人类进入机器时代；有了灯泡和电机，人类进入电气时代；有了半导体三极管，人类进入电子时代；有了集成电路与网络，人类进入数字与信息时代。同样地，教学有了数字与网络技术，也将会进入一个崭新的时代，如果中国的教育不能抓住这个机遇，将会给整个中华民族带来巨大的损失！
数字化的技术，使我们在物理教学内容与方法上取得了重要突破，如果高校其他基础课也能根据自己学科的特点，吸收物理学科改革的经验，高校整个基础课会发生很大的变化，教学质量会有一个惊人的飞跃，我国高校的基础课教学一定会达到世界一流水平，更为重要的是，它将在培养高素质科技人才、促进我国经济持续快速发展方面起到根本性的作用。
现代数字教学的特点
什么是数字教学？数字教学是以现代数字技术为基础的。现代数字技术包含三个基本元素：数值计算、数字模拟和数字思维判断；现代数字教学载体包含数字教学资源库、数字电子教材与教案及网络数字教学系统。如果教师在教学中充分应用和发挥了现代数字教学载体的作用，并在教育技术中使用了数值计算、数字模拟和数字思维判断这些基本元素，则称为现代数字教学。
把现代数字技术全面深入地应用到各个学科的教学中，可以对原有的教学内容、结构、形式和方法实施创造性的构思与设计，使其更加高质高效、更加科学先进、更加贴近实际与更加形象美观。概括地讲，现代数字教学的主要特点有以下五个方面：一是现代数字教学在传统教学的解析研究方法的基础上，进一步挖掘、发扬和深化了解析的作用。它将解析结果的代数形式转化为几何形式，把抽象思维与形象思维联系在一起，加强了科学过程图象的教学，数字技术可借助解析结果展现出真实的物理图象，有利于学生对抽象结果的理解；它能实时改变条件参数，实时观察结果，能把解析的定量信息发展到尽善尽美的程度。二是数字计算能解决解析方法不能解决的或很难解决的一批问题，数字技术具有实时、动态、全局的判断功能，而解析方法只能进行时序的局部的判断。三是数字教学能揭示知识点之间的联系，建立、扩充和完善知识结构，有利于提高教学效益与教学质量。四是数字教学对传统教学内容有重要突破，使教学的可教性与可接受性发生了重要变化。比如在物理教学方面，经过我们的长期实践，在力学、电磁学、光学、量子论与相对论、非线性等教学内容方面都取得了较大突破。五是丰富了物理教学的方法，提高了学生处理实际问题的能力，提供了学生拓展创新的空间。
新教学模式催生创新人才
数字化教学方式有利于培养学生的创造性思维，在数字教学改革实践过程中，大量的学生创新作品充分证明了这一点。
数字技术不断更新——思维观念勇于创新——始终坚持教学实践，沿着这样的路径，在新模式教学下，涌现出大量创新人才，许多低年级学生可以写出十分优秀的论文：有的研究战争，有的研究流行病传播，有的研究通信保密，有的研究量子信息、计算机软件，等等。他们结合自己所学专业和个人爱好，研究内容涉及数百个专题，我们现已积累学生优秀作品逾千，并举办过华中科技大学、清华大学、北京航空航天大学、北京科技大学和华东理工大学的学生作品展，今年还将在同济大学举办规模较大的学生作品展。
这些学生中不乏一些出色的代表，如：华中科技大学机械学院试点班学生杨永智、刘铁锋从机械专业转为计算机软件专业，被微软亚洲研究院聘任，多次被评为年度亚洲最有价值的软件专家，他们在学校创办了“华中科技大学联创团队”，2007年比尔·盖茨亲自到北京为他们颁奖；华中科技大学自控系试点班学生李春辉学了量子论，写出题为《量子通信中的四光子五维纠缠态》的论文，发表在国外重要的SCI学术刊物PhysicsLettA上，获当年湖北省大学生优秀论文一等奖；清华大学试点班学生吴雪兵从研究安全碰撞到智能交通，从研究智能交通到紧急疏散，他的工作得到专业导师的充分肯定。
实施数字教学的战略意义
改革开放以来，我国高等教育突飞猛进地发展，取得了可喜的进步。如何进一步提高教育质量，特别是培养学生的创新思维与能力，成为中国高等教育关注的焦点。这是我国教育长期以来没有从根本上解决的问题。不解决这一问题，中国无法成为真正的教育强国。而中国要完成教育大国到教育强国的转变，也许今天就面临着最好的时机。
怎样切实有效地提高教学质量？我认为最重要的有三条：第一是改变教学观念，要从应试教育和单纯的知识教育过渡到创新教育与素质能力的教育；第二是要全面深入地把现代教育技术与手段应用到各门基础课的教学中，特别是计算机的科学计算与模拟技术，应成为推动教学内容与方法改革的先进生产动力，忽视了这一点，会使高校的教学改革错失良机；第三是学校管理层应真正认识到一流的学校必须有一流的教学理念，无论领导、教师还是学生都应把教学放在首位，学校应以教学为本。
在今天，要实施创新教育与素质教育，没有先进的数字和网络技术的支撑是十分困难的，因而要全面地引入数字与网络教学，特别是要构建学生创新与研究式学习的科学计算模拟软件平台；我们还要建设世界一流的、具有中国特色的学科教材，特别是量大面广的基础学科教材；要培训一支愿意献身教育事业的中青年骨干教师队伍，使其掌握现代学科知识与现代数字与网络教学技术；要让学校主管教学的部门和各级领导深刻认识到数字与网络技术在提高教育质量中的至关重要性，用战略的眼光关注未来的教学技术与模式。
只要我们认识到数字技术在教学中引起的重要变化，并积极行动起来，共同实现在中国创建世界一流教学水平的高等学府，就不再是一句空话。
千万不可错过这一良机！
《中国教育报》2007年7月13日第7版
