shishan786
【摘 要】高等数学是高职院校的基础课程之一,本文以案例教学为载体,通过若干具体应用实例阐述了如何培养学生的数学应用能力和实践能力,从而更好地适应当前高等职业教育的发展,同时也指出了案例实施过程中一些需要注意的问题。 【关键词】案例教学法 高等数学 高等职业教育 应用能力 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)30-0038-02 中国的高等职业教育于20世纪80年代正式纳入国民教育体系,成为中国高等教育事业的重要组成部分。经过若干年不断探索和总结,高职教育确立了培养生产、建设、管理、服务第一线的高素质、高级技能型专门人才的培养目标,确立了工学结合为其重要人才培养模式,并对课程体系进行了一系列各具特色的改革,取得了一些有价值的成果。 高等数学是一门重要基础课程,在信息时代大背景下,其数学思想和数学思维方法越来越受到各行各业的重视。在高职教育中,数学课程首先是为专业课程提供必要的数学基础,并在此基础上培养学生应用高等数学解决实际问题的能力和素养,概括来讲,就是“理解概念,联系实际,深化应用,提高能力”。然而,在高职教育从无到有,到遍地开花、蓬勃发展的这些年,高等数学的课程改革却是举步维艰,特别是在“如何培养学生应用数学、实践数学的能力和素养”这一点上,探索显得尤为艰难。有相当一部分学生觉得数学“学了不知道有什么用”“学完就忘”等,因此,如果要切实提高学生学数学的兴趣和用数学的能力,就必须想办法让学生“动”起来,而案例教学就是动态学习过程的一个良好载体。 案例教学法起源于20世纪初美国哈佛大学,即围绕一定的培训目的把实际中真实的情境加以典型化处理,形成供学生思考分析和决断的案例,通过独立研究和相互讨论的方式,来提高学生分析问题和解决问题的能力的一种方法,在当今世界的教育和培训中受到重视和广泛的应用。本文主要讨论若干应用实例在高等数学教学中的运用实践,旨在对如何提高学生的数学应用能力做一些探索。 实例一:割圆术 案例介绍:公元263年,中国古代数学家刘徽在《九章算术注》中给出了一种求圆面积的方法――“割圆术”,先作圆的内接正三角形,记其面积为S1,再作圆的内接正四边形,记其面积为S2…,一直下去,记圆的内接正n边形的面积为Sn,于是得到一个数列S1,S2…Sn…。当n无限增大时,Sn无限接近于圆的面积S。 案例实施:解决这个案例,学生大概需要分三步实现,流程如下: 案例应用:极限是微积分的基石,该案例的实施过程是极限应用的典型范例,后续无论是切线斜率问题(导数)还是曲边梯形面积问题(定积分),其推导过程都遵循了上述“建立函数表达式”――“将所求量表示为函数(数列)的极限”――“计算极限”这样的分析过程。 实例二:蜂巢结构 案例介绍:观察蜂巢的一个储藏室,它是中空的正六角形柱,而底部是由三个菱形面组成,交会于底部中心顶点G。著名天文学家马拉尔第观察到了作为蜂房底的3个菱形的钝角等于109°28′,锐角等于70°32′。 马拉尔第的结果引起法国著名的博物 学家雷奥姆的兴趣,他猜测蜜蜂选择 这两个角度一定是有原因的,可能就 是要在固定容积下,使表面积为最小, 即以最少的蜂蜡做出最大容积的储藏 室。这个猜测被瑞士数学家柯尼格从 理论上做了证明(他的计算结果与实测值仅差两分)。 案例实施:设正六边形的边长为2a,G到平面B1D1F1的距离为x,GC1=2y,实施流程如下: 案例应用:该案例是一个高等数学与数学建模相结合的最优化问题,主要通过“提炼模型”――“模型分析”――“模型求解”这样三个步骤实现,学生通过该案例的学习,可以体验将实际问题抽象为数学模型进而求解的一般过程,高等数学应用中很多实际问题,如“最优广告策略”“最省用料方案”等,都有类似的分析求解过程。 实例三:溶液混合问题 案例介绍:容器内盛有50升的盐水溶液,其中含有10克盐。现将每升含盐2克溶液以每分钟5升的速度注入容器,并不断搅拌,使混合液迅速达到均匀,同时混合液以每分钟3升的速度流出容器,请问任一时刻t容器中溶液的含盐量是多少? 案例实施:在案例中,盐水流入的同时也在流出,这是个动态问题,用初等数学的知识无法解决,可以通过建立微分方程来实现。 案例应用:这类溶液混合问题与著名的牛吃草问题(也称消长问题或牛顿牧场问题)具有同一动态属性,其某个特定量的动态变化速度是“消”“长”因素共同作用的结果。其他一些工程问题,如“抽水机抽水问题”等,也可以采用这样的思路求解。 英国数学家牛顿曾说:“在学习科学的时候,题目比规则还有用些。”案例教学通过为学生提供合理的数学教学情境,经过学生主观自觉的对比、归纳、思考、领悟、分析与决策,让学生在动手操作过程中综合运用课程知识,从而提高分析、解决问题的能力,是常规教学的一种有效补充。当然,案例教学也有局限性,如适合教学的案例较少、花费的时间较多、对教师的要求较高、效率有时较低等。特别是在案例的选取上,教师一定要注意把握尺度,案例太复杂,超出学生的能力范围,会打击学生的积极性;案例太简单,不能调动学生的兴趣,其理解、思维和分析能力也得不到很好的锻炼。此外,还要注意案例的生动性与数学知识点相结合。单调呆板的案例对学生来说与纯粹的数学知识无异,只有生动的、贴近生活的案例才可能调动学生的兴趣,但如果一味地追求案例的生动性而忽视了与数学内容的结合,那么通过案例教学提高学生应用数学的能力也就成了一句空话。 参考文献 [1]张家军、靳玉乐.论案例教学的本质与特点[J].中国教育学刊,2004(1):62~65 [2]郭德红.案例教学:历史、本质和发展趋势[J].高等理科教育,2008(1):22~24 [3]孙军业.案例教学[M].天津:天津教育出版社,2004 [4]陈卫忠、杨晓华主编.高等数学[M].苏州:苏州大学出版社,2012 [5]李心灿主编.高等数学应用205例[M].北京:高等教育出版社,1997
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论文参考题目
1、非10进制记数的利和弊。
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17、黄金分割引出的数学问题。
18、试论数学悖论对数学发展的影响。
19、第一次数学危机及其克服。
20、第二次数学危机及其克服。
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22、数学对当代社会文化的影响。
23、试论数学的发展对人类社会的进步的推动作用。
24、从历史观看数学。
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27、试论数学科学的价值。
28、函数概念的发展。
29、空间概念的发展。
30、曲线概念的发展。
31、数学对天文学的推动。
32、数学中无穷思想的发展。
33、数学中的美。
34、音乐中的数学。
35、艺术中的数学。
36、浅谈数学语言的特点。
37、论数学的抽象性。
38、关于数学的严谨性。
39、关于数学的真理性。
40、数学家的不幸。
41、数学家的幸运。
42、从数学史中扩展的数学知识。
43、从程大位的《算法统宗》“首篇”河图、洛书等看《易经》与珠算之联44、梵语的盛行——十进制的发明之谜 45、中国古代数学发展缓慢的启示
46、从矩阵的萌芽论中国传统数学的文化底蕴
47、《九章算术》刘徽注中的算法分析工作与算法分析思想
48、《费马大定理》读后感 49、黎曼猜想浅谈
50、再论《巧排九方》——一个传统的数字推理趣题之详解及其推广
51.、数学史上的三次危机
52、笛卡儿解析几何思想的文化内涵 53、理性数学的哲学起源
54、中国数学教育史研究进展
希望对你有帮助。
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"数学是一切科学之母"、"数学是思维的体操",它是一门研究数与形的科学,它不处不在。要掌握技术,先要学好数学,想攀登科学的高峰,更要学好数学。 数学,与其他学科比起来,有哪些特点?它有什么相应的思想方法?它要求我们具备什么样的主观条件和学习方法?本讲将就数学学科的特点,数学思想以及数学学习方法作简要的阐述。 一、数学的特点(一) 数学的三大特点严谨性、抽象性、广泛的应用性所谓数学的严谨性,指数学具有很强的逻辑性和较高的精通性,一般以公理化体系来体现。 什么是公理化体系呢?指得是选用少数几个不加定义的概念和不加逻辑证明的命题为基础,推出一些定理,使之成为数学体系,在这方面,古希腊数学家欧几里得是个典范,他所著的《几何原本》就是在几个公理的基础上研究了平面几何中的大多数问题。在这里,哪怕是最基本的常用的原始概念都不能直观描述,而要用公理加以确认或证明。 中学数学和数学科学在严谨性上还是有所区别的,如,中学数学中的数集的不断扩充,针对数集的运算律的扩充并没有进行严谨的推证,而是用默认的方式得到,从这一点看来,中学数学在严谨性上还是要差很多,但是,要学好数学却不能放松严谨性的要求,要保证内容的科学性。 比如,等差数列的通项是通过前若干项的递推从而归纳出通项公式,但要予以确认,还需要用数学归纳法进行严格的证明。 数学的抽象性表现在对空间形式和数量关系这一特性的抽象。它在抽象过程中抛开较多的事物的具体的特性,因而具有十分抽象的形式。它表现为高度的概括性,并将具体过程符号化,当然,抽象必须要以具体为基础。 至于数学的广泛的应用性,更是尽人皆知的。只是在以往的教学、学习中,往往过于注重定理、概念的抽象意义,有时却抛却了它的广泛的应用性,如果把抽象的概念、定理比作骨骼,那么数学的广泛应用就好比血肉,缺少哪一个都将影响数学的完整性。高中数学新教材中大量增加数学知识的应用和研究性学习的篇幅,就是为了培养同学们应用数学解决实际问题的能力。 二、高中数学的特点往往有同学进入高中以后不能适应数学学习,进而影响到学习的积极性,甚至成绩一落千丈。为什么会这样呢?让我们先看看高中数学和初中数学有些什么样的转变吧。 1、理论加强2、课程增多3、难度增大4、要求提高三、掌握数学思想高中数学从学习方法和思想方法上更接近于高等数学。学好它,需要我们从方法论的高度来掌握它。我们在研究数学问题时要经常运用唯物辩证的思想去解决数学问题。数学思想,实质上就是唯物辩证法在数学中的运用的反映。中学数学学习要重点掌握的的数学思想有以上几个:集合与对应思想,初步公理化思想,数形结合思想,运动思想,转化思想,变换思想。 例如,数列、一次函数、解析几何中的直线几个概念都可以用函数(特殊的对应)的概念来统一。又比如,数、方程、不等式、数列几个概念也都可以统一到函数概念。 再看看下面这个运用"矛盾"的观点来解题的例子。 已知动点Q在圆x2+y2=1上移动,定点P(2,0),求线段PQ中点的轨迹。 分析此题,图中P、Q、M三点是互相制约的,而Q点的运动将带动M点的运动;主要矛盾是点Q的运动,而点Q的运动轨迹遵循方程x02+y02=1①;次要矛盾关系:M是线段PQ的中点,可以用中点公式将M的坐标(x,y)用点Q的坐标表示出来。 x=(x0+2)/2 ②y=y0/2 ③显然,用代入的方法,消去题中的x0、y0就可以求得所求轨迹。 数学思想方法与解题技巧是不同的,在证明或求解中,运用归纳、演绎、换元等方法解题问题可以说是解题的技术性问题,而数学思想是解题时带有指导性的普遍思想方法。在解一道题时,从整体考虑,应如何着手,有什么途径?就是在数学思想方法的指导下的普遍性问题。 有了数学思想以后,还要掌握具体的方法,比如:换元、待定系数、数学归纳法、分析法、综合法、反证法等等。只有在解题思想的指导下,灵活地运用具体的解题方法才能真正地学好数学,仅仅掌握具体的操作方法,而没有从解题思想的角度考虑问题,往往难于使数学学习进入更高的层次,会为今后进入大学深造带来很有麻烦。 在具体的方法中,常用的有:观察与实验,联想与类比,比较与分类,分析与综合,归纳与演绎,一般与特殊,有限与无限,抽象与概括等。 要打赢一场战役,不可能只是勇猛冲杀、一不怕死二不怕苦就可以打赢的,必须制订好事关全局的战术和策略问题。解数学题时,也要注意解题思维策略问题,经常要思考:选择什么角度来进入,应遵循什么原则性的东西。一般地,在解题中所采取的总体思路,是带有原则性的思想方法,是一种宏观的指导,一般性的解决方案。 中学数学中经常用到的数学思维策略有: 以简驭繁、数形结全、进退互用、化生为熟、正难则反、倒顺相还、动静转换、分合相辅如果有了正确的数学思想方法,采取了恰当的数学思维策略,又有了丰富的经验和扎实的基本功,一定可以学好高中数学。 四、学习方法的改进身处应试教育的怪圈,每个教师和学生都不由自主地陷入"题海"之中,教师拍心某种题型没讲,高考时做不出,学生怕少做一道题,万一考了损失太惨重,在这样一种氛围中,往往忽视了学习方法的培养,每个学生都有自己的方法,但什么样的学习方法才是正确的方法呢?是不是一定要"博览群题"才能提高水平呢? 现实告诉我们,大胆改进学习方法,这是一个非常重大的问题。 (一) 学会听、读我们每天在学校里都在听老师讲课,阅读课本或者资料,但我们听和读对不对呢? 让我们从听(听讲、课堂学习)和读(阅读课本和相关资料)两方面来谈谈吧。 学生学习的知识,往往是间接的知识,是抽象化、形式化的知识,这些知识是在前人探索和实践的基础上提炼出来的,一般不包含探索和思维的过程。因此必须听好老师讲课,集中注意力,积极思考问题。弄清讲得内容是什么?怎么分析?理由是什么?采用什么方法?还有什么疑问?只有这样,才可能对教学内容有所理解。 听讲的过程不是一个被动参预的过程,在听讲的前提下,还要展开来分析:这里用了什么思想方法,这样做的目的是什么?为什么老师就能想到最简捷的方法?这个题有没有更直接的方法? "学而不思则罔,思而不学则殆",在听讲的过程中一定要有积极的思考和参预,这样才能达到最高的学习效率。 阅读数学教材也是掌握数学知识的非常重要的方法。只有真正阅读和数学教材,才能较好地掌握数学语言,提高自学能力。一定要改变只做题不看书,把课本当成查公式的辞典的不良倾向。阅读课本,也要争取老师的指导。阅读当天的内容或一个单元一章的内容,都要通盘考虑,要有目标。 比如,学习反正弦函数,从知识上来讲,通过阅读,应弄请以下几个问题: (1) 是不是每个函数都有反函数,如果不是,在什么情况下函数有反函数? (2)正弦函数在什么情况下有反函数?若有,其反函数如何表示? (3)正弦函数的图象与反正弦函数的图象是什么关系? (4)反正弦函数有什么性质? (5)如何求反正弦函数的值? (二) 学会思考爱因斯坦曾说:"发展独立思考和独立判断的一般能力应当始终放在首位",勤于思考,善于思考,是对我们学习数学提出的最基本的要求。一般来说,要尽力做到以下两点。 1、善于发现问题和提出问题2、善于反思与反求
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