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(一)在教学过程中插入数学史教育
在教学过程中,涉及一些数学相关知识的人物、历史时,可以利用课堂上的3~5分钟向学生介绍一下,提高学生学习高等数学的兴趣,将高等数学中繁杂的数学符号、计算公式和有趣的数学历史相融合,鼓励学生积极、主动参与到高等数学学习中。著名数学家陈省身说:“了解历史的变化是了解这门科学的一个步骤。将数学发展的历史真实地展现给学生,是数学这一学科应该毫不犹豫地担起的职责。”高职院校高等数学教师提高自身数学素养,将数学史内容融入到高等数学教学教学中,势在必行。高职院校学生相对于本科学生基础弱,底子薄,在高等数学的学习中会遇到许多问题,自然影响学生的学习效果。在课堂教学过程中融入数学史的内容,从数学家们发现、发明解决问题的思路出发,引导学生思考解决问题,可以帮助学生更好地理解高等数学中的公理、公式,解决数学学习中出现的各种困难,树立学习信心,改变高等数学枯燥乏味、一味证明的课堂教学模式。
(二)将数学史蕴涵的思想、方法融入到高等数学教学中
弗赖登塔尔在《作为教学任务的数学》中指出,数学概念、公理及数学语言符号等,包括数学问题解决,不应机械地灌输给学生,或仅是由结果出发,推导出其他数学知识的方式,这种颠倒的教学法掩盖了创造性思维过程,即学生的数学学习不应该重复人类的学习过程,而应该进行“再创造”。数学史烙印着数学家处理数学问题的痕迹,其中蕴藏着数学家处理相关问题的思想和方法,比如归纳推理、概况分析、类比猜想等逻辑思维方法及跳跃性的直觉思维方法,这些恰是数学教学中学生所必须具备的。在高等数学教学中,作为数学教师,数学中的这些思想、方法应该利用数学史选择典型的数学史题材,分析数学家发明、发现过程中的心智活动,透析数学家的脑海里的灵感,以对学生的数学学习起到启迪思维的作用。著名教育家斯金纳(Skinner)说:“如果我们将所学过的东西忘得一干二净,最后剩下的东西就是教育的本质了。”最能传承一门学科本质的就是这门学科的历史,高等数学也不例外。多数高职院校的学生在学习完高等数学课程之后,由于多种原因,除少部分与专业相关的内容外,其余知识都会慢慢淡忘,留在学生大脑中应当是高等数学独有的思维方式,解决问题的方式、方法,这正是高等数学教育的目的和价值所在。数学史在这些方面的推动作用是毋庸置疑的。数学思想的提炼和方法的运用是数学教学的关键,数学思想方法在教学中的重要意义,受到很多数学教育家的重视。高等数学课程内容始终围绕着“基础知识”与“思想方法”两个基点。在教学中,教师必须深挖教材中的思想方法,化“无形”为“有形”。通过数学史的教育,将鲜活的数学思想方法渗透在数学知识的学习过程中。
(三)数学史的融入符号学生的认知发展规律
影响学生学习的心理学因素包括认知因素和非认知因素。直接参与数学学习认知活动的因素称为认知因素,包括原有的数学认知结构、现有的思维发展水平和数学能力等;不直接参与数学学习认知活动的因素称为非认知因素,包括兴趣、动机、情感和意志等。数学史可以帮助学生加深对数学概念、方法和思想的理解,数学史也影响学习中的记忆和迁移。同时,数学史影响学生的认知结构。认知结构是学习者头脑中的数学知识按照自己理解的深度、广度,结合自己的感觉、直觉、记忆、思维、联想等认知特点,组合成一个具有内部规律的整体结构。所以,数学史通过影响学生的认知结构参与学生的数学学习活动。数学教育的目的在于使受教育者获得发展,数学学习的结果不仅是知识的习得,更重要的是思维的发展、形成优良的数学思维品质,数学认知结构的完善,等等。这一过程的完成,就需要抽象的数学思想方法的加入,这些思想方法的习得主要依靠数学史的融入实现。另外,高等数学课程教学中融入数学史教学,也符合维果茨基的“最近发展区”理论,即教师在教学时必须考虑学生的两种发展水平:一种是学生现有的发展水平,另一种是在他人尤其是成人指导下可以达到的较高的发展水平,这两者之间的差距就叫做“最近发展区”。教学要想实现既定目标和效果,必须考虑学生现有的思维发展水平,并要走在学生发展的前面。通过数学史的融入,可以帮助学生在高等数学学习中在教师恰到好处的逐渐引导下学习数学思想方法。在高等数学课堂教学中,遵循学生的心理发展规律,符合学生的认识发展水平,通过相关典型历史材料的引入,引导学生学习高等数学的相关知识及思想方法,促进学生认知水平的再次升华。
二、结语
在现实的高等数学教学过程中,由于课时减少了,而按照教学大纲的要求,内容没有减少,这样很多教师为了能够完成教学大纲的要求,经常缩减习题课的上课时间,致使学生虽然听懂了上课的内容,但由于习题练习的比较少,经常是听讲课时明明白白,做题时却糊里糊涂。为什么会有这样的情况呢?其实,出现这种现象是非常正常的,从“听懂”到“会做”中间需要有一个重要的环节,即练习的过程。正如你懂得游泳的知识和你会游泳是两码事一样,要想学会游泳需要有一个不断练习的过程。
二、在习题课的授课过程中应注意的问题
(一)精心选取习题
1.习题的选取要具有典型性与针对性,同时还要兼顾可行性,要注意服从习题课教学大纲的基本要求,要从学生实际出发,把握深广度,不要盲目地解决课后习题,要通过习题的选取、编排适当的次序、合理的内容搭配,使学生很好地消化所学理论。如果设计的题目过难,就会对学生要求过高,给学生造成学习上的困难,影响学生对这门课的学习积极性;而过于简单的习题又会影响学生思维的质量,思维活动不能得到充分的展开,缺乏对其应有的激励作用。教师是否能够把握好这个“度”,对调动学生的学习兴趣有很大的关系。
2.习题的选取要注重课本中的习题,但也不要局限于课本。课本中习题均是经过专家多年经验的总结,多次筛选后的题目,都是比较典型而且有代表性的,这就要求教师在题目选编中,要优先考虑课本中的例题与习题,适当延伸、演变,使其源于教材,又不拘泥于教材。在教学过程中精心设计和编制出一题多解、一题多变、一题多用、多题一法的具有代表性的习题,来提高学生灵活运用知识的能力。
(二)注重学生解题思想的正确引导教师在习题课授课过程中对题目的讲解要指导到位,针对每一个选题教师要熟悉本题的训练内容、训练目的、主要难点、哪些地方常犯错误等,都要做到心中有数,对学生指导要有针对性,尽量注意做到照顾所有学生,对学生普遍存在的、易犯错误的地方通过反复强调来加深印象,切忌随意性和盲目性,使学生每解一道题目都能有所收获。教师在指导过程中要注意对学生多采用启发引导的方式,留给学生足够的独立思考的时间,先让他们说出自己的想法,然后针对学生的想法进行启发引导,这样久而久之能够锻炼学生的独立思考与创新能力,学生一旦受启发而发现题目的某种解法,就会显著提高对高等数学的学习兴趣,从而使习题课的效能得到充分的发挥。
(三)习题课教学过程中多媒体和数学软件的综合运用随着高新技术的迅猛发展,电脑等电子产品的应用已不再是什么新鲜事,多媒体教学已经在很多专业普遍使用,由于数学这门课程自身的原因,虽没有普遍得到应用,但也慢慢进入了高等数学的部分课堂教学中。多媒体教学可以解决数学抽象和想象困难的难点,比如需要求体积的问题基本上都是一些三维图形,如果学生的空间想象力不好,不能很好地想象出图形的话,可以借助多媒体结合数学软件编程给大家做出具体的演示,可以在上课的过程中介绍一些如Maple、MATLAB等数学中常用的软件,碰到有些题目的图像不容易在黑板上画出就可以做一下演示,这样可以加深对题目的理解,例如第九章第二节“二重积分的计算法”,求两个底圆半径都等于R的直交圆柱面所围成的立体的体积。
(四)在习题课教学过程中融入数学建模的思想数学建模就是用数学语言来描述实际现象的过程。数学建模突出的就是一个“建”字,针对同一个问题,不同的人有不同的思想,建立的实际模型往往也不同,这样就得到了不同的“最优解”,所以数学建模没有最好,只有更好,关键是要看建立模型的独特之处。因此,怎样通过具体的实际问题引入数学建模的思想来激发学生的创造性思维,这是非常关键的。在每次习题课要结束的时候,教师最好能介绍一些与本次习题课有关的数学建模题目和内容,虽然时间可能不多,但是每次都要渗透一些,留给学生回去考虑、研究,久而久之,学生逐渐了解了什么是数学建模、怎样建模。通过建模思想的渗透使学生综合素质与科研能力得到有效地提高,增强了学生学习数学知识和专业知识的兴趣,培养了学生合作研究的习惯,等等。这些都体现了数学建模的意义所在。
三、结语
1.高等数学教学方法在高中数学教学中的应用
(1)微积分方法的应用
微积分是研究函数的微分、积分以及应用其解决实际问题的数学分支,微积分是建立在实数、函数和极限的基础上的.微积分是一种数学思想,简单说“无限细分”就是微分,“无限求和”就是积分,无限就是极限思想,并用“以直代曲”的理念解决实际问题.极限的思想是微积分的基础,他是用一种运动的思想考察问题.数学教师在高中数学教学要充分应用上述微积分的思想、理念贯穿平时的课堂教学,让学生在不断的潜移默化中逐渐培养起微积分的思维的理念.
(2)极限思想方法的应用
极限的思想是近代数学的一种重要思想,数学分析就是以极限概念为基础、极限理论(包括级数)为主要工具来研究函数的一门学科.所谓极限的思想,是指用极限概念分析问题和解决问题的一种数学思想.用极限思想解决问题的一般步骤可概括为:对于被考察的未知量,先设法构思一个与它有关的变量,确认这变量通过无限过程的结果就是所求的未知量;最后用极限计算来得到这结果.
在高中数学中极限思想方法典型的应用有:球的表面积公式推导,经过(1)分割,(2)求近似和,(3)用极限推得准确和.而双曲线的渐近线,也是极限思想的具体应用.教学可以利用高中数学中这些相关内容很好的在教学中贯穿极限的思想.
(3)向量方法的应用
向量是新课标下高中数学内容之一,向量法在代数方面的应用就是用代数的方法来研究几何问题,通过建立坐标系把几何中的点与坐标对应起来,把几何中的图形化为代数方程,用代数运算来发现各种几何量之间的关系,进而由代数方法来认识对应的几何图形的几何形态,这种方法又被称为几何学的解析方法.向量法在平面几何上的应用十分广泛,近年来,在高考命题中常常会见到平面向量与解析几何结合的相关试题,如夹角、垂直、共线、轨迹等问题的处理.
向量作为近代数学的基本概念之一,是一种重要的数学工具,他的理论及应用,是近代数学的基础知识.给高中生培养用向量解决几何问题思维就显得有实际意义.
2.高等数学教学与高中数学教学内容衔接存在的问题
(1)脱节问题
在现实中,由于高考指挥棒的影响,一些在大学数学中作为基础的知识,在高考的考纲中没有重点明确要求,这就使较多高中学生在学习的过程中,往往忽视这些知识点,影响了学生在进入大学后,学习高等数学的过程出现知识理解障碍.
如在高数的二阶常系数线性齐次微分方程y"+py'+qy=0中,需先求出其特征方程r2+pr+q=0的根,后根据特征方程根的情况,写出原微分方程方程的通解.在实际学习中,学生对一元二次方程r2+pr+q=0主要思维固化在Δ=p2-4q≥0有实数解,Δ=p2-4q<0无实数解的认知水平上.从而为微分方程课程的学习设下误区.
(2)逻辑严密性问题
高度抽象性和严谨的逻辑性是数学的两个基本性特点.高中数学课程在有些知识点上面逻辑性就显得有点缺乏.如在高中教材中没有给出极限的定义,只是一种描述性表述,但在涉及导数的概念时又利用了极限的概念.高中教师为了教学的需要,会在课堂上对极限作直观的介绍,造成学生对极限的理解较模糊甚或是错误的认识,没有从极限的本质上得到认识.由于缺乏逻辑严密性,学生在高中阶段对这些知识点的掌握完全就停留在表面及依葫芦画瓢的层面上,给高数的学与教带来了负面的影响.
二、对策与建议
1.加快高等数学教学改革,尤其是教学教材改革
在不断改革的基础上,需要加强对基础数学教育与高等数学教育的关注与了解,做到基础与高教的系统联系,高数教师深入中学课程中,这样有利于高中数学教学课程改革的.另在高中教学材料内容的选择与内容结构的安排,需要精心考虑与规划,做好高中数教学内容的更新以及高中数学内容与高数有机的衔接.
2.立于高等数学的高度,拓宽解题视角
在高等数学与高中数学的衔接处,高中教师应站在高等数学的高度上,把高数中的思维理念的处理方法,融入到高中数学的教学中,拓宽学生解解决问题的视角,这就要求教师必须具备相当的高等数学功底,站在高处,对学生高效的教学,这种方法不仅能提高学生的数学素养,也能拓宽学生的知识面,为以后进入大学奠定良好的基础.
3.纵横联系、融会贯通
以高等教学的思想方法来指导高中数学的教学,可以加强对高中数学的体系管理,对高中数学问题系统的加以阐述,在思想上加以提炼,同时以高等数学学的思想方法来指导和总结高中数学教学工作,帮组学生改变综合复习中多、杂、难的“题海战术”,做到科学有效的提升,引导学生构建知识认知网络,从而将知识融会贯通.
三、结语