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【關(guān)鍵詞】高等數(shù)學(xué) 簡單美 統(tǒng)一 體現(xiàn)
【基金項目】本文系2013年校級科研課題“臨滄師專高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革與實踐探討”的階段性成果。
【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)12-0139-02
數(shù)學(xué)理論的過人之處,就在于能用最簡單的方式揭示現(xiàn)實世界中的量及其關(guān)系的規(guī)律性。數(shù)學(xué)教學(xué)必須根據(jù)學(xué)生的心理特點,遵循教學(xué)規(guī)律,運用美育原則,通過教師的精心設(shè)計,把數(shù)學(xué)材料的靜態(tài)集合轉(zhuǎn)化成切合學(xué)生心理水平的教學(xué)的動態(tài)過程,造成一種知識與能力的結(jié)合,數(shù)學(xué)與藝術(shù)交融,教師與學(xué)生共鳴的優(yōu)美環(huán)境。高等數(shù)學(xué)中,處處都存在數(shù)學(xué)的美,教師要讓學(xué)生將數(shù)學(xué)思想方法作為鑒賞數(shù)學(xué)美的重要途徑,運用類比方法時鑒賞相似美, 運用構(gòu)造法時鑒賞結(jié)構(gòu)美與奇異美, 運用解析法時鑒賞和諧美, 運用對偶法時鑒賞對稱美。
1.簡潔美
簡潔美是數(shù)學(xué)美的重要標(biāo)志,數(shù)學(xué)的簡潔美并不是指數(shù)學(xué)內(nèi)容本身簡單,而是指數(shù)學(xué)的表達形式、數(shù)學(xué)的幾何語言、數(shù)學(xué)的證明方法和數(shù)學(xué)的理論體系結(jié)構(gòu)簡潔,數(shù)學(xué)的簡潔美主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)的方法和表達形式的簡單性。
1.1數(shù)學(xué)邏輯結(jié)構(gòu)的簡潔美
簡潔性是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)美的基本內(nèi)容,就數(shù)學(xué)理論的邏輯結(jié)構(gòu)而論,它的簡單性一般包括兩個方面的內(nèi)容:一是理論前提的簡單性;二是理論表述的簡單性,以最簡單的方式抓住現(xiàn)象的本質(zhì),定理和公式簡潔明了。數(shù)學(xué)家們通過實踐也證明了數(shù)學(xué)的簡潔性與嚴(yán)格性不可能產(chǎn)生矛盾。正如愛因斯坦所說的“我們面對的這個世界,可以由音樂的符號組成,也可以由數(shù)學(xué)公式組成?!?比如數(shù)列極限的ε-N 定義:
xn=A?圳?坌ε>0,?堝N,當(dāng)n>N時,有|xn-A|
函數(shù)極限的ε-N 定義:
f(x)=A?圳?坌ε>0,?堝δ>0,當(dāng)0≤|x-x0|
簡練嚴(yán)謹,內(nèi)涵豐富,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)邏輯結(jié)構(gòu)的簡潔美。
1.2數(shù)學(xué)表現(xiàn)形式的簡潔美
數(shù)學(xué)的簡潔美還體現(xiàn)在數(shù)學(xué)表現(xiàn)形式上,數(shù)學(xué)符號充滿了整個數(shù)學(xué)教學(xué),數(shù)學(xué)離不開數(shù)學(xué)符號,數(shù)學(xué)符號的根本作用是使得數(shù)學(xué)語言成為全世界通用的最簡潔的語言。在數(shù)學(xué)中,符號語言要求合理、簡潔明了、易用、規(guī)范。比如沒有人愿把一億寫成l00000000,而要寫成l07,用字母表示數(shù)字元,將文字語言轉(zhuǎn)化成為符號語言就體現(xiàn)了數(shù)學(xué)表現(xiàn)形式的簡潔美。
2.對稱美
對稱性是最能給人美感的一種形式。德國數(shù)學(xué)家魏爾說“美和對稱性緊密相關(guān)”,在現(xiàn)實世界中,對稱的現(xiàn)象很多,人體的外形顯示出左右對稱,建筑、工具等也常呈現(xiàn)對稱性。例如:幾何中的中心對稱、軸對稱、鏡像對稱等都體現(xiàn)了對稱美;逆運算中,映射、逆映射,微分、積分,正數(shù)、負數(shù),分數(shù)、整數(shù),實數(shù)、虛數(shù)等數(shù)域的擴張,都是追求對稱美的產(chǎn)物。
2.1幾何圖形的對稱美
幾何圖形的中心對稱、軸對稱、點對稱、面對稱、球?qū)ΨQ,都給人以舒適、美觀之感,而球?qū)ΨQ被認為是最美的對稱。再如高等數(shù)學(xué)中伯努利雙紐線r2=a2cos2α、四葉玫瑰線r=acos2α曲線的圖形等無不體現(xiàn)對稱美。
2.2數(shù)學(xué)知識和思想方法的對稱美
數(shù)學(xué)將數(shù)域一次次的擴充,從正數(shù)到負數(shù),有理數(shù)到無理數(shù),都是追求形式對稱美的結(jié)果。再如加法的逆運算是減法,乘法的逆運算是除法,乘方的逆運算是開方,正弦函數(shù)與余弦函數(shù),指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù),這種逆運算的建立也都與對稱美有關(guān)。還有導(dǎo)數(shù)的運算法則,微積分中的二項式定理,空間曲面的法線方程,連續(xù)與間斷等等。
3.和諧統(tǒng)一美
和諧性是數(shù)學(xué)美的最基本、最普遍的特征之一,任何美的東西無不給人以和諧之感。就數(shù)學(xué)而言,數(shù)學(xué)中的和諧統(tǒng)一美是指部分與部分,部分與整體之間的內(nèi)在聯(lián)系或共同規(guī)律所呈現(xiàn)出來的和諧、一致。數(shù)學(xué)推理的嚴(yán)謹性和矛盾性體現(xiàn)了和諧,表現(xiàn)在一定意義上的不變性,反映了不同對象的協(xié)調(diào)一致。
3.1數(shù)學(xué)概念、規(guī)律、方法的統(tǒng)一
一切客觀事物都是相互聯(lián)系的,因而作為反映客觀事物的數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)定理、數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)法則也是相互聯(lián)系的,在一定條件下可處于一個統(tǒng)一體之中,如定積分、重積分、曲線積分和曲面積分,它們表述的實際意義各不同,但都統(tǒng)一于黎曼積分之中。各積分之間的聯(lián)系可表示為圖1。
在數(shù)學(xué)方法上,同樣滲透著統(tǒng)一性的美,例如:從結(jié)構(gòu)上分析,解析法、三角法、復(fù)數(shù)法、向量法和圖解等具體方法,都可以統(tǒng)一與數(shù)形結(jié)合法。數(shù)學(xué)中的公理化方法,使零散的數(shù)學(xué)知識用邏輯的鏈條串聯(lián)起來,形成完整的知識體系,在本質(zhì)上體現(xiàn)了部分和整體之間的和諧統(tǒng)一。
3.2數(shù)學(xué)理論的統(tǒng)一
高等數(shù)學(xué)中定義和定理以及數(shù)、式、形之間,各個知識塊既相互獨立、自成體系,又依一定的邏輯關(guān)系相互貫通、相互派生,表現(xiàn)為高度的和諧統(tǒng)一。和諧美貫穿于高等數(shù)學(xué)這個龐大的知識網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。例如,函數(shù)與極限是貫穿高等數(shù)學(xué)的兩個最基本的概念,函數(shù)是微分學(xué)研究的對象,而微積分的定義就是極限概念及其推論,它們之間體現(xiàn)了知識的聯(lián)結(jié)美。又例如微分中值定理,其本質(zhì)是閉區(qū)間上函數(shù)的增量與這區(qū)間上某點的導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系,它是微分理論中的重要組成部分,也是導(dǎo)數(shù)應(yīng)用的橋梁。其中羅爾定理是拉格朗日中值定理的特殊情況,柯西中值定理又是拉格朗日中值定理的推廣,并且泰勒定理是拉格朗日中值定理向高階導(dǎo)數(shù)情況下的推廣和應(yīng)用,它是更一般的微分中值定理形式。它們充分表達了定理之間的和諧與統(tǒng)一。
3.3數(shù)學(xué)和其他科學(xué)的統(tǒng)一
數(shù)學(xué)和其它科學(xué)的相互滲透,導(dǎo)致了科學(xué)數(shù)學(xué)化。正如馬克思所說的,一門科學(xué)只有當(dāng)它成功的運用數(shù)學(xué)時,才算達到了真正完善的地步。力學(xué)的數(shù)學(xué)化使牛頓建立了經(jīng)典力學(xué)體系,科學(xué)的數(shù)學(xué)化使物理學(xué)與數(shù)學(xué)趨于統(tǒng)一。建立在相對論和量子論兩大基礎(chǔ)上的物理學(xué),其各個分支都離不開數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用,它們的理論表述也采用了數(shù)學(xué)的形式。化學(xué)的數(shù)學(xué)化加速了化學(xué)這門實驗性很強的學(xué)科向理論科學(xué)和精確科學(xué)的過渡。
4.奇異美
數(shù)學(xué)的奇異是指數(shù)學(xué)結(jié)論或解決問題方法的新穎、奇巧、出乎意料,往往勾起思想上的震動,引起人們的贊賞與嘆服。在這種意義上奇異也是一種美,奇異到極點更是一種美。例如:人們把可微與連續(xù)看作一回事的時候,絕不會感到可微有什么新的特色可供欣賞,當(dāng)處處不可微的函數(shù)呈現(xiàn)在我們面前時是多么令人激動不已。牛頓萊布尼茨公式從一開始直到很長時間內(nèi)是暢通無阻的,當(dāng)?shù)依锟巳R作出函數(shù),原有積分失靈了,這種奇異現(xiàn)象給積分帶來新的生機,人們開始創(chuàng)立新的積分――勒貝格積分??梢哉f,不獲得奇異性結(jié)果,舊的錯誤觀念就不會崩潰,就不會產(chǎn)生認識的飛躍,因此也就不難理解數(shù)學(xué)上的奇異美,如果沒有奇異性,數(shù)學(xué)也就黯然失色了。此外,數(shù)學(xué)中有很多平滑曲線,如概率曲線、笛卡爾葉形線、心形線、伯努里雙紐線、三葉玫瑰線等,這些曲線畫起來流暢自然,無一不給人以美感的享受;圓柱螺旋線、圓錐螺旋線在旋轉(zhuǎn)中不斷上升,給我們運動的感覺,體驗到動感的美。
參考文獻:
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應(yīng)用數(shù)學(xué)不是高等數(shù)學(xué)。
高等數(shù)學(xué)是指相對于初等數(shù)學(xué)而言,數(shù)學(xué)的對象及方法較為繁雜的一部分。高等數(shù)學(xué)是由微積分學(xué),較深入的代數(shù)學(xué)、幾何學(xué)以及它們之間的交叉內(nèi)容所形成的一門基礎(chǔ)學(xué)科。高等數(shù)學(xué)主要內(nèi)容包括極限、微積分、空間解析幾何與線性代數(shù)、級數(shù)、常微分方程。
應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)掌握數(shù)學(xué)科學(xué)的基本理論與基本方法,具備運用數(shù)學(xué)知識、使用計算機解決實際問題的能力,受到科學(xué)研究的初步訓(xùn)練,能在科技、教育和經(jīng)濟部門從事研究、教學(xué)工作或在生產(chǎn)經(jīng)營及管理部門從事實際應(yīng)用、開發(fā)研究和管理工作的高級專門人才。
(來源:文章屋網(wǎng) )
∫a dx=ax+c;
2、∫x^udx=(x^u+1)/(u+1)+c;
3、∫1/xdx=ln|x|+c
4)、∫a^xdx=(a^x)/lna+c
5、∫e^xdx=e^x+c
6、∫sinxdx=-cosx+c
7、∫cosxdx=sinx+c
8、∫1/(cosx)^2dx=tanx+c
9、∫1/(sinx)^2dx=-cotx+c
10、∫1/√(1-x^2)dx=arcsinx+c
11、∫1/(1+x^2)dx=arctanx+c
12、∫1/(a^2-x^2)dx=(1/2a)ln|(a+x)/(a-x)|+c;
13、∫secxdx=ln|secx+tanx|+c
14、∫1/(a^2+x^2)dx=1/a*arctan(x/a)+c
15、∫1/√(a^2-x^2)dx=arcsin(x/a)+c;
16) ∫sec^2 x dx=tanx+c;
17) ∫shx dx=chx+c;
18) ∫chx dx=shx+c;
【關(guān)鍵詞】高等數(shù)學(xué);教學(xué)方法;教學(xué)方法改革
高等數(shù)學(xué)作為農(nóng)科、理工科院校的一門重要的基礎(chǔ)課程,直接培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,它還要為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程和解決實際問題提供必不可少的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識及常用的數(shù)學(xué)方法。高等數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的好壞,直接影響著學(xué)生對后繼課程的學(xué)習(xí),也直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。隨著高等教育的大眾化,生源情況發(fā)生了巨大的變化,高等數(shù)學(xué)教學(xué)面臨著巨大的困難與挑戰(zhàn),教學(xué)的壓力逐漸加大。與此同時,對高等數(shù)學(xué)的教學(xué)改革也在進行之中。在改革之中取得了一些成就,同時也存在一些急需解決的問題。
1.高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
高等數(shù)學(xué)一直是高等院校的基礎(chǔ)課,尤其是理工科院校對高等數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量比較重視。因為高等數(shù)學(xué)對于理工科學(xué)生來說是基礎(chǔ)性的,只有打下堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中才能更加的游刃有余。但是在現(xiàn)在的高等數(shù)學(xué)教學(xué)中傳統(tǒng)的教學(xué)方法的弊端開始漸漸暴漏出來,使我們認識到高等數(shù)學(xué)改革已經(jīng)勢在必行。
1.1傳統(tǒng)的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法存在的弊端
高等數(shù)學(xué)的教學(xué)方法主要是講解法,就是教師對所授教材作重點、系統(tǒng)的講述與分析,學(xué)生集中注意力傾聽的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法不僅有利于教師對課堂的控制,而且可以保證知識傳授的連貫性,在高等數(shù)學(xué)課堂上被普遍采用。此外,高等數(shù)學(xué)的理論性強,也是采用這種教學(xué)方法的原因之一。這種教學(xué)方法忽視了學(xué)生作為課堂的主體性,沒有重視對學(xué)生在課堂上的積極性,缺乏師生互動的環(huán)節(jié),使課堂氣氛沉悶,學(xué)生無法充分調(diào)動自身的積極性,從而對高等數(shù)學(xué)教學(xué)產(chǎn)生厭煩的情緒。
1.2高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法改革的必然性
首先,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展對高等數(shù)學(xué)提出了新的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,科技在社會發(fā)展中的作用越來越大,人們普遍開始加大對科技的投入。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物技術(shù)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展,對高等數(shù)學(xué)提出了更高的要求,他們要求高等數(shù)學(xué)能夠適應(yīng)他們的發(fā)展,為科技的發(fā)展發(fā)揮更好的基礎(chǔ)性作用。
其次,數(shù)學(xué)能力是人才的重要能力之一,而國際間的競爭歸根結(jié)底是人才的競爭,而數(shù)學(xué)在培養(yǎng)人的過程中起著其他學(xué)科不可替代的作用。數(shù)學(xué)可以培養(yǎng)人的邏輯思維能力,這是現(xiàn)代社會需要的重要能力之一。《美國2000年教育戰(zhàn)略》明確指出,要使美國學(xué)生在自然科學(xué)和數(shù)學(xué)方面的成績居世界首位。
2.高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革
對傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法的改革是一個過程,需要對教學(xué)方法進行整體的分析和研究,提出能夠適應(yīng)社會發(fā)展的教學(xué)方法。
2.1注重過程啟發(fā)式教學(xué)法
過程啟發(fā)式也稱指向思維過程和思維方法的啟發(fā)式。即根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)知識、技能所需的思維方法,按思維流程設(shè)計相應(yīng)的啟發(fā)式問題,根據(jù)所涉及的問題啟發(fā)學(xué)生思考,并逐步過渡到讓學(xué)生自己提出問題、自我啟發(fā)的教學(xué)方法。
在傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中,主要是灌輸式教學(xué),對如何發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性方面做的不夠。而這也是傳統(tǒng)教學(xué)方法沒有取得較好教學(xué)質(zhì)量的原因之一。過程啟發(fā)式教學(xué)把學(xué)生當(dāng)成學(xué)習(xí)的主體,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性作用,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,是學(xué)生能夠?qū)χR主動學(xué)習(xí),積極探索,變被動接受知識為主動學(xué)習(xí),可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2實行分層次、分專業(yè)教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量
高等數(shù)學(xué)作為一門公共課,高?;旧蠈λ袑I(yè)的學(xué)生實施同樣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,這顯然不符合因材施教的原則,也不利于學(xué)生自我的學(xué)習(xí)。各個高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)不同,不同專業(yè)對高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的要求也不同,所以,分層次、分專業(yè)教學(xué)非常必要。
在專業(yè)方面,首先要使數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生與非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生在高等數(shù)學(xué)教學(xué)方面有所區(qū)分。對純數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生,需要注意教學(xué)內(nèi)容的嚴(yán)密性、系統(tǒng)性,使學(xué)生對數(shù)學(xué)有比較深入的了解,對數(shù)學(xué)能夠打下繼續(xù)研究的基礎(chǔ)。對于非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生,必須以數(shù)學(xué)的應(yīng)用和應(yīng)用數(shù)學(xué)為主要教學(xué)內(nèi)容,增強學(xué)生對數(shù)學(xué)的感性認識,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。在教學(xué)中應(yīng)加強習(xí)題課的教學(xué),使學(xué)生在掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)能力的同時,形成創(chuàng)新和應(yīng)用技能。
另外,在分層次方面,可以根據(jù)專業(yè)對數(shù)學(xué)的需求來實施教學(xué)。比如,對于文科的學(xué)生,不需要把定理證明全講,可以將形象化的內(nèi)容加入,注意植入一些專業(yè)知識,既保證課程的趣味性,又保證課程的實用性,使學(xué)生更容易理解一些抽象的東西,可以達到相對好的教學(xué)效果。
分層次、分專業(yè)教學(xué)是一個復(fù)雜的教學(xué)方法,他不僅對教師提出了更高的要求,而且還涉及到教材、考試、學(xué)分、課時、成績評價、選課等一系列問題。如何實施好分層次、分專業(yè)教學(xué)需要學(xué)校根據(jù)自己的實際情況,制定出合理有效的實施方案,并且很好的執(zhí)行下去,才能取得良好的教學(xué)效果。
2.3結(jié)合專業(yè)特點,將數(shù)學(xué)建模融入課堂教學(xué)
高等數(shù)學(xué)是理論性較強的學(xué)科,大部分學(xué)生會感到枯燥乏味。所以在分層次。分專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)上,引入數(shù)學(xué)模型,增強數(shù)學(xué)的應(yīng)用性,可以引起學(xué)生的興趣和求知欲。
例如,對于農(nóng)學(xué)類的專業(yè),選編油菜優(yōu)化施肥數(shù)學(xué)模型、氣象因子影響玉米產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型、油桃果實生長發(fā)育的數(shù)學(xué)模型;對于畜牧類專業(yè),選編魚群的適度捕撈、生豬最佳銷售時機、奶制品的生產(chǎn)與銷售模型;對于經(jīng)濟類專業(yè),選編新產(chǎn)品的市場預(yù)測、征稅問題、房貸問題、存儲費用優(yōu)化、廣告費用問題等模型;對于機械類專業(yè),選編汽車剎車距離、飛機的定位問題、雙層玻璃窗的功效等模型。
這些數(shù)學(xué)模型與學(xué)生的專業(yè)一致,不僅可以學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識,而且對自己的專業(yè)課的學(xué)習(xí)也大有幫助。這樣可以使學(xué)生對高等數(shù)學(xué)產(chǎn)生興趣,避免課堂的枯燥。
2.4將數(shù)學(xué)史滲透到課堂教學(xué)中
英國科學(xué)史家丹皮爾曾經(jīng)說過:“再沒有什么故事能比科學(xué)發(fā)展的故事更有魅力了。”在數(shù)學(xué)的發(fā)展史上,有很多人和很多事值得我們?nèi)セ貞?。他們對?shù)學(xué)的貢獻,可以讓我們對數(shù)學(xué)本身有一個感性的認識,讓數(shù)學(xué)不再是枯燥的理論書籍。
每個學(xué)科都自己的歷史,在每個學(xué)科的發(fā)展過程中,會有一些人推動該學(xué)科發(fā)展。而在每個發(fā)展中,都會有人的付出與努力。我們有必要對他們進行適當(dāng)?shù)牧私?,使我們對?shù)學(xué)有更全面的認識。同時這些人和這些事也可以給我們動力,給我們一些啟發(fā)。把數(shù)學(xué)史適當(dāng)?shù)母叩葦?shù)學(xué)教學(xué)中,呈現(xiàn)在學(xué)生眼前的就不再是一個個干巴巴的概念、定理、公式,而是一個有聲有色、有血有肉的活生生的場景,將數(shù)學(xué)知識在如此精心設(shè)置的三維背景下講解,不僅增加了情境,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,而且擴大了學(xué)生的知識面。
3.結(jié)束語
高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革是一個過程,需要教師對教學(xué)的探索,需要學(xué)校給與教學(xué)改革更多的支持。高等數(shù)學(xué)的教學(xué)改革要能夠適應(yīng)社會的需求,能夠發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性,讓學(xué)生更好的吸收知識,進而提高教學(xué)質(zhì)量?!科]
【參考文獻】
[1]向昭紅.關(guān)于高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的幾點意見.?dāng)?shù)學(xué)理論與應(yīng)用,2001(4).
[2]王石安,趙立新,付銀蓮.改革農(nóng)科高等數(shù)學(xué)教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量.高等農(nóng)業(yè)教育,2001(9).
關(guān)鍵詞:高中課改;高等數(shù)學(xué);教學(xué)改革
一、教學(xué)改革的背景與現(xiàn)狀
高等數(shù)學(xué)又稱高等應(yīng)用數(shù)學(xué),即工程技術(shù)、經(jīng)濟研究中能用得上的數(shù)學(xué),它是工程技術(shù)與數(shù)學(xué)相互交叉的一個新的跨學(xué)課領(lǐng)域,通常包括:微積分、概率、統(tǒng)計、線性代數(shù)等,在工程技術(shù)與經(jīng)濟中的應(yīng)用十分廣泛,是學(xué)好專業(yè)課、剖析工程與經(jīng)濟現(xiàn)象的基本工具。在中學(xué)數(shù)學(xué)進行大幅度的改革,在社會取得巨大進步之后,高等數(shù)學(xué)要適應(yīng)中學(xué)數(shù)學(xué)改革與社會進步的要求,進一步進行高等數(shù)學(xué)教材與教學(xué)改革,高職高專高等數(shù)學(xué)課程改革勢在必行。其背景與現(xiàn)狀基于以下幾個方面:
1 教學(xué)觀念陳舊
教學(xué)觀念陳舊,源于數(shù)學(xué)教育觀念,主要表現(xiàn)在首先過分強調(diào)邏輯思維能力培養(yǎng),而使高等數(shù)學(xué)變成純而又純的數(shù)學(xué),這一點在現(xiàn)行統(tǒng)編教材中有充分體現(xiàn)。其次過分強調(diào)了計算能力的培養(yǎng),從而導(dǎo)致高等數(shù)學(xué)陷入計算題海。適當(dāng)計算不是不可以,而過多的計算則毫無必要(因為有了計算機),如高等數(shù)學(xué)中極限、積分、組合數(shù)、平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、平方和分解、相關(guān)系數(shù)、回歸系數(shù)、方程的求解,矩陣的運算等計算,我們認為高等數(shù)學(xué)中凡是涉及到數(shù)值計算的,均只講概念與方法,具體計算可以讓計算機完成。陳舊的數(shù)學(xué)觀念,導(dǎo)致培養(yǎng)出的人才規(guī)格降低,高分低能現(xiàn)象嚴(yán)重。
2 教學(xué)方法落后
教學(xué)方法是關(guān)系到教學(xué)效果的重要因素,對高等數(shù)學(xué)而言,教學(xué)方法的改進尤為重要。我們現(xiàn)在采取的“定義――定理――例題一練習(xí)”的講授形式,實質(zhì)便是“填鴨式”教學(xué)。西方國家的教學(xué)比較重視高等數(shù)學(xué)思想和方法的交待,具有啟發(fā)性。運用啟發(fā)式教學(xué)方法。啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí),主動思考,主動實踐,教給學(xué)生以獵槍而不是獵物。
3 教材編寫過時
(1)教學(xué)內(nèi)容簡單陳舊,缺少現(xiàn)代內(nèi)容。在我國,教材的編寫和使用都帶有計劃經(jīng)濟的特點,教材的編寫統(tǒng)一,使用統(tǒng)一。由于編寫教材的均為數(shù)學(xué)專家,帶有數(shù)學(xué)專業(yè)工作者的特性,不具有廣博的經(jīng)濟知識,只追求理論性、完整性,使高等數(shù)學(xué)變成陽春白雪。例如討論冪指類型函數(shù)連續(xù)性、可導(dǎo)性、求極限等。事實上在經(jīng)濟學(xué)中幾乎找不到它的應(yīng)用。高等數(shù)學(xué)的教材重點應(yīng)放在概念的產(chǎn)生背景或使用方法的介紹上。
一味追求數(shù)學(xué)的邏輯性、嚴(yán)密性、系統(tǒng)性,使一門很具特色的教材變成抽象的符號語言集成,使“學(xué)生“怕數(shù)學(xué)”,“頭疼數(shù)學(xué)”,怕繁難的數(shù)學(xué)計算和深奧的邏輯推理。
(2)數(shù)學(xué)與專業(yè)應(yīng)用脫節(jié)。多年來,我們的高等數(shù)學(xué)教材,基本上是公共數(shù)學(xué)教材的再簡化,內(nèi)容與專業(yè)嚴(yán)重脫節(jié),過多地強調(diào)―元顯函數(shù)的極限、導(dǎo)數(shù)、積分。比如,三角函數(shù)作為純理論數(shù)學(xué)是不可缺少的,在物理學(xué)中的應(yīng)用也是深入的,但在經(jīng)濟領(lǐng)域幾乎找不到它的應(yīng)用,而我們在高等數(shù)學(xué)里卻花了很多的精力去介紹。用得上的數(shù)學(xué)知識又沒有介紹,比如,銀行存款問題、彩票問題、投資風(fēng)險問題、優(yōu)化決策問題等等,這些熱門問題的相關(guān)數(shù)學(xué)知識,又很少作出系統(tǒng)的介紹。
4 教學(xué)手段簡單
一支粉筆,一塊黑板,是我們許多教師教學(xué)的真實寫照。實踐已經(jīng)說明,凡是能用粉筆在黑板上做的,多媒體都能做到。
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步,社會需要更多的具有現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維能力與數(shù)學(xué)應(yīng)用意識的人才,無論是從時展的要求,還是適應(yīng)經(jīng)濟生活改革的需要,高等數(shù)學(xué)教育都已經(jīng)到了非改不可的程度。
二、教學(xué)改革的內(nèi)容
1 數(shù)學(xué)教學(xué)方法的改革
注重教學(xué)實際需要,尊重易教易學(xué)的原則。為了緩解課時少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾,應(yīng)該恰當(dāng)把握教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度。教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度各專業(yè)的高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)基本要求相當(dāng),宜采用重點知識集中強化,與初等數(shù)學(xué)進行銜接、新舊結(jié)合的方法幫助學(xué)生學(xué)好新知識;要注意取材優(yōu)化,既介紹經(jīng)典的內(nèi)容,又滲透現(xiàn)代數(shù)學(xué)的思想方法,體現(xiàn)易教易學(xué)的特點。對難度較大的理論,應(yīng)盡可能顯示高等數(shù)學(xué)的直觀性、應(yīng)用性,對高等數(shù)學(xué)的一些難點,比如極限的內(nèi)容,要重新審視,要重極限思想而淡化計算技巧。局部內(nèi)容,要采用新觀點、新思路、新方法,例如局部線性化的方法。強調(diào)直觀描述和幾何解釋,適度淡化理論證明及推導(dǎo),以便更好地適合施教對象,同時還要適度注意高等數(shù)學(xué)自身的系統(tǒng)性與邏輯性。
2 注重方法,凸現(xiàn)思想
數(shù)學(xué)思想是對數(shù)學(xué)知識和方法本質(zhì)的認識,是形成學(xué)生良好認知結(jié)構(gòu)的紐帶,是由知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁;數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)的精髓。因此,在一定意義上說,學(xué)數(shù)學(xué)就是要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的思想方法,要特別重視數(shù)學(xué)思想的熏陶和數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用?!白鲋袑W(xué),學(xué)中悟,悟中醒,醒中行”能為廣大讀者帶來學(xué)數(shù)學(xué)的輕松、做數(shù)學(xué)的快樂和用數(shù)學(xué)的效益。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,要提示知識的產(chǎn)生背景,能使學(xué)生從前人的發(fā)明創(chuàng)造中獲得思想方法。結(jié)合學(xué)生實際與經(jīng)濟專業(yè)的特點,要引進和吸收新的教學(xué)方法,比如案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法,融數(shù)學(xué)建模與教學(xué),充分調(diào)動學(xué)生的積極性。教給學(xué)生以正確的思想和方法,無疑就是交給學(xué)生一把打開知識大門的鑰匙。
3 縱橫聯(lián)系,強化應(yīng)用
學(xué)高等數(shù)學(xué)知識,歸根結(jié)底是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法去解決當(dāng)今的實際問題。如不具備應(yīng)用能力,那么只能在純數(shù)學(xué)范圍內(nèi)平面式地解決問題。我們不能只注重純而又純的數(shù)學(xué)知識教學(xué),而應(yīng)重視數(shù)學(xué)知識的實際應(yīng)用,如工程數(shù)學(xué)、金融數(shù)學(xué)、保險數(shù)學(xué),讓高等數(shù)學(xué)名符其實地帶上知識經(jīng)濟時代的烙印。要縱橫聯(lián)系,強化應(yīng)用,例如,定積分與概率密度函數(shù),二元線性函數(shù)的最值與線性規(guī)劃,最小二乘法與回歸方程之間的聯(lián)系與實際意義,這樣可有效地化解教學(xué)難點,提高應(yīng)用能力。
4 以問題為中心開展高等數(shù)學(xué)教學(xué)
數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)按“解決現(xiàn)實問題”這一核心來進行。注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)或強調(diào)高等數(shù)學(xué)在經(jīng)濟領(lǐng)域中的應(yīng)用已成為各發(fā)達國家課程內(nèi)容改革的共同點。我國在高等數(shù)學(xué)內(nèi)容上遵循“實際問題一數(shù)學(xué)概念一新的數(shù)學(xué)概念”的規(guī)律,而西方國家在處理高等數(shù)學(xué)內(nèi)容上則遵循“實際問題一數(shù)學(xué)概念一實際問題”的規(guī)律,兩者顯然歸宿點不同。從問題出發(fā),借助計算機,通過學(xué)生親自設(shè)計和動手,能夠體驗解決問題的過程,從實驗中去學(xué)習(xí)、探索和發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律,從而達到解決實際問題的目的。數(shù)學(xué)實驗課的教學(xué)與過去的課堂教學(xué)不同,它把教師的“教授一記憶一測試”的傳統(tǒng)教學(xué)過程,變成“直覺一探試一思考一猜想歸納一證明”的過程,將信息的單向交流變成多向交流。
要針對現(xiàn)代學(xué)生的身心特征,以問題為中心開展
經(jīng)濟高等教學(xué)。選編學(xué)生身邊的數(shù)學(xué)問題,往往符合學(xué)生的生活經(jīng)驗和學(xué)習(xí)起點。比如,由彩票問題引出概率的概念,由規(guī)劃問題引出方程組的概念,由工資表問題引出矩陣的概念,由企業(yè)追求最大利潤或最小成本問題引出函數(shù)極值的概念,由計算任意形狀平面圖形面積的問題引出定積分的概念等等。教學(xué)中,我們可以更多地告訴學(xué)生“是什么”、“怎么樣做”的知識,至于“為什么”,可以等到成人了感興趣時再去教。
5 注意引入現(xiàn)代計算機技術(shù)來改進教學(xué)
運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段,不僅可以增大教學(xué)信息量,拓寬認知途徑,還可以滲透數(shù)學(xué)思想,凸現(xiàn)數(shù)學(xué)美,因而運用多媒體教學(xué)具有重要的意義。為此,就要提高教師掌握現(xiàn)代教育技術(shù)的本領(lǐng),使其能夠制作多媒體課件,用直觀的課件內(nèi)容來描述需要作出的空間想象。另外,教師還要充分利用校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng),開展網(wǎng)上授課和輔導(dǎo),實現(xiàn)沒有“粉筆與黑板”的教學(xué),做到化繁為簡、化難為易、化抽象為具體、化呆板為生動,實現(xiàn)以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為中心的教學(xué)方式,促進教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)氛圍和環(huán)境的形成。
三、編寫富有職業(yè)特色的高等數(shù)學(xué)教材
1 吸取國內(nèi)外優(yōu)秀教材的經(jīng)驗,選取由淺入深的理論體系,使課程易教易學(xué)。在國外,教材的編寫充分體現(xiàn)面向?qū)嵱?、面向工科、?jīng)濟學(xué)科的特點,多數(shù)-數(shù)學(xué)知識應(yīng)用的介紹以閱讀方式出現(xiàn),這些材料內(nèi)容廣泛,形式各異,圖文并茂,有生動具體的現(xiàn)實問題,還有現(xiàn)代高等數(shù)學(xué)及其應(yīng)用的最新成果。教材的每章節(jié),還安排與現(xiàn)實經(jīng)濟世界相結(jié)合,并有挑戰(zhàn)性的問題供學(xué)生討論、思考、實踐,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與經(jīng)濟學(xué)科之間的聯(lián)系。高職高等數(shù)學(xué)教材的編寫應(yīng)借鑒國外這一經(jīng)驗,并鼓勵教師將最新研究成果、先進的教學(xué)手段和教學(xué)方式、教學(xué)改革成果等及時納入編寫的教材之中,力爭使出版的教材內(nèi)容新。數(shù)據(jù)新、體系新、方法新、手段新。
2 結(jié)合高職生的特點,注重概念的自然引入和理論方法的應(yīng)用,注意化解理論難點,便于學(xué)生理解本課程中抽象的概念及定理,盡量弱化過深的理論推導(dǎo)和證明。在形式和文字等方面要符合高職教育教學(xué)的需要。要針對高職學(xué)生抽象思維能力弱的特點,突出表現(xiàn)形式的直觀性和多樣性,做到圖文并茂,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如:降低微分中值定理的要求,用幾何描述取代微分中值定理的證明,降低不定積分的技巧要求,適當(dāng)加強向量代數(shù)與空間解析幾何,以及多元函數(shù)微積分的部分內(nèi)容,較好地滿足專業(yè)課對高等數(shù)學(xué)的要求。
3 結(jié)合工程、經(jīng)濟管理類等專業(yè)的特點,廣泛列舉在工程經(jīng)濟方面的應(yīng)用實例。數(shù)學(xué)概念盡可能從工程、經(jīng)濟應(yīng)用實例引出,并能給出經(jīng)濟涵義的解釋,以使學(xué)生深刻理解數(shù)學(xué)概念,建立數(shù)學(xué)概念和工程、經(jīng)濟學(xué)概念之間的聯(lián)系,逐步培養(yǎng)工程、經(jīng)濟管理類學(xué)生的數(shù)學(xué)思維方式和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。要配備貼近現(xiàn)實生活和工程、經(jīng)濟管理學(xué)科方面的生動活潑的習(xí)題。例如,概率統(tǒng)計在經(jīng)濟領(lǐng)域的最新應(yīng)用成果,再如二項分布在經(jīng)濟管理中的應(yīng)用,損失分布在保險中的應(yīng)用,期望、方差在風(fēng)險決策或組合投資決策方面的應(yīng)用。