高等數(shù)學與機電一體化論文
時間:2022-04-06 03:26:36
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1高等數(shù)學教學現(xiàn)狀及原因
目前高等數(shù)學教學的現(xiàn)狀不容樂觀,現(xiàn)就機電一體化專業(yè)情況提出以下問題:機電一體化專業(yè)課程的學習究竟用到哪些高等數(shù)學知識?會用到什么數(shù)學思想,怎樣用?課堂教學中怎樣才能將高等數(shù)學與機電一體化專業(yè)相結(jié)合?這些是目前學生和老師都非常關(guān)心并感到困惑的問題。這些問題的出現(xiàn)與我們的教學內(nèi)容和教學方式有很大關(guān)系:一方面,教學內(nèi)容不能充分體現(xiàn)數(shù)學的工具性。長期以來,我國現(xiàn)行高等數(shù)學教材大多都重理論、輕實踐,重基礎、輕應用,這些教材適應研究型本科院校的教學需要,但卻不能滿足應用型本科院校的教學要求。應用型本科院校旨在培養(yǎng)有較強專業(yè)技能和專業(yè)素養(yǎng)的高水平應用型人才,這就要求學生不僅能夠掌握專業(yè)知識,還要能將所學知識運用到實際工作中去。那么,我們在選擇教材時就要求具有實用性,能夠?qū)?shù)學知識與專業(yè)知識銜接起來。
另一方面,進行課堂教學的教師普遍缺乏與專業(yè)相關(guān)的知識,不了解機電一體化專業(yè)的課程內(nèi)容。由于數(shù)學教師的知識結(jié)構(gòu)較單一,對數(shù)學知識比較熟練,但是對機電一體化的專業(yè)知識卻知之甚少,這就導致教師在講授高等數(shù)學時只注重一些數(shù)學概念、數(shù)學公式和定理,不能將高等數(shù)學知識與專業(yè)課相結(jié)合,也把握不好該講解的重點。而在機電一體化專業(yè)課程中,用到相當多的高等數(shù)學知識和數(shù)學思想,專業(yè)課教師也不能清晰地進行講解,有的甚至跳過不講。目前在課堂教學中,沒有具體的案例訓練學生的分析、解決問題的能力,學生在課堂上從事數(shù)學活動的機會太少。這就導致學生難以將數(shù)學知識運用到專業(yè)課程中去,在后續(xù)學習專業(yè)課時,常常出現(xiàn)不會用基本數(shù)學知識與技能、數(shù)學思想和方法解決專業(yè)問題的現(xiàn)象。甚至是同一類問題,專業(yè)課程中換了個變量表示,學生就無法適從了。但是現(xiàn)在社會的發(fā)展對高等數(shù)學課的要求已不能僅停留在向?qū)W生傳授基本理論知識的層面上了,如何在課堂上有效地引導學生運用數(shù)學方法和知識解決問題、體會數(shù)學的應用價值是對課堂教學提出的新要求。
2機電一體化專業(yè)高等數(shù)學教學改革的基本思路與方法
針對以上問題,我們應該探索適合我院學生學習的教學方法,重新把握課程的定位,結(jié)合專業(yè)課對所用教材重新整合,加強基本數(shù)學思想和應用意識的滲透,突出數(shù)學課程的工具性及實用性,運用先進的教學手段,提高學生學習數(shù)學的興趣和積極性,有效改善教學效果。下面以機電一體化專業(yè)為例,從知識體系設計和課程教學實施兩個方面入手分析高等數(shù)學作為基礎課程在應用型本科院校機電類專業(yè)中的教學應用。
2.1按照專業(yè)及課程類型對高等數(shù)學課程重新定位,合理組織教學內(nèi)容機電一體化專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具備專業(yè)技能的高素質(zhì)的技能型專門人才。高等數(shù)學作為機電一體化專業(yè)一門重要的公共基礎課,旨在為學生后續(xù)學習專業(yè)課程打下堅實的數(shù)學基礎。主要講授內(nèi)容有:極限,一元函數(shù)微積分學,常微分方程,行列式及矩陣等。在教學過程中要堅持“必需,夠用”的原則,體現(xiàn)為專業(yè)服務的思想。在此基礎上對教材內(nèi)容進行整合分劃,應該根據(jù)專業(yè)需求合理地選擇教材上的內(nèi)容,刪除一些理論性太強的數(shù)學證明,增添與專業(yè)有關(guān)的概念、案例。例如:在函數(shù)部分,可以引入機電專業(yè)常用的幾個函數(shù),如階躍函數(shù)、簡諧波和矩形波等;在導數(shù)及其應用部分,引入電流強度、電動勢及最大輸出功率計算的例子;在常微分方程部分,也可以引入與電學相關(guān)的例子等等。在課堂教學中,可以加入大量與專業(yè)相關(guān)的例子,同時,教師在課堂教學中要注意多講解引入數(shù)學概念的實例,培養(yǎng)學生的數(shù)學思想及運用數(shù)學解決實際問題的能力。教師在課堂教學中對于后續(xù)專業(yè)課要用到的內(nèi)容需著重強調(diào),精講精練,幫助學生打下堅實的基礎,而對于一些理論性太強的定理及證明過程,則可以簡單帶過或者直接不講。
2.2課堂教學與專業(yè)實踐相結(jié)合機電一體化專業(yè)對高等數(shù)學知識的需求主要體現(xiàn)在兩個方面:一是要會用數(shù)學解析式表示專業(yè)課程中的相關(guān)概念和定律,二是利用數(shù)學工具進行專業(yè)課中的一些計算,能用數(shù)學方法分析和解決專業(yè)問題。從這兩個方面,高等數(shù)學要想達到為機電一體化專業(yè)服務的教學目的,在課堂教學中,教師必須做到要加強數(shù)學教學與專業(yè)實踐相結(jié)合。那么如何做到課堂教學與專業(yè)相結(jié)合呢?首先,課堂教學中在講解數(shù)學概念時,要與專業(yè)課中的相關(guān)概念結(jié)合起來。理解數(shù)學概念是學生運用數(shù)學知識的前提,而數(shù)學教材中對于數(shù)學概念的描述是較抽象的,學生難以將其運用到所學專業(yè)中去。這就要求教師在講解數(shù)學概念時不僅要用數(shù)學語言來描述,而且要用專業(yè)的語言來描述,通過專業(yè)例子解釋數(shù)學概念,用數(shù)學概念結(jié)合專業(yè)知識去分析、認識一些專業(yè)問題。也就是說,要使學生能夠?qū)C電類專業(yè)中的相關(guān)概念與對應的數(shù)學概念進行相互轉(zhuǎn)換。
例如,導數(shù)概念與電流變化率之間的相互轉(zhuǎn)換等。其次,課堂教學中要注重培養(yǎng)學生的模型構(gòu)建能力,使學生能根據(jù)專業(yè)中的實際問題建立相應的數(shù)學模型,然后用數(shù)學工具來解決問題。將數(shù)學建模思想融入到數(shù)學課堂教學中去,這就要求教師在講解一些數(shù)學概念時要聯(lián)系它的實際背景,同時注重知識的應用。高等數(shù)學不僅要教授學生一些數(shù)學知識,更重要的是要培養(yǎng)學生的數(shù)學思想、數(shù)學素養(yǎng),使他們能夠運用數(shù)學來解決實際問題。最后,在課堂教學中要培養(yǎng)學生的數(shù)學計算能力、利用數(shù)學方法解決實際問題的能力。高等數(shù)學作為一門重要的工具課,它在專業(yè)課中的一個非常重要的應用就是計算。在課堂上,教師要結(jié)合具體的專業(yè)實例,分析并講解各個數(shù)學知識點在專業(yè)中的應用,例如,利用導數(shù)、微分等概念進行電流強度、測量誤差的近似計算等。這些都要求教師打破傳統(tǒng)的教學觀念,改變固有的教學模式,根據(jù)應用型本科院校培養(yǎng)高質(zhì)量應用型技能人才的培養(yǎng)目標,形成新的教育理念。不能一味地講解數(shù)學理論,只注重知識的傳授,而忽視學生應用能力的培養(yǎng),偏離高等數(shù)學的教學目標。同時也對數(shù)學教師提高自身素質(zhì)提出更高的要求,要求數(shù)學教師在熟練把握數(shù)學理論體系的同時,還應該不斷擴大自己的知識面,與專業(yè)課教師多多交流,熟悉相關(guān)專業(yè)的重要概念及需用數(shù)學思維解決的實際問題。
3結(jié)語
機電一體化專業(yè)課程學習中用到的高等數(shù)學知識非常多,學好高等數(shù)學是學好專業(yè)課的重要理論基礎。知識體系設計和課堂教學實施是高等數(shù)學教學改革的兩個重要環(huán)節(jié),二者相輔相成,缺一不可。在合理地對高等數(shù)學知識體系進行設計的前提下,有效地將課堂教學與專業(yè)實踐相結(jié)合,才能真正實現(xiàn)數(shù)學為專業(yè)服務的目標,為培養(yǎng)應用型高技能人才奠定堅實基礎。
作者:王炳濤單位:山東英才學院基礎部