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【論文摘要】高職工程經(jīng)濟(jì)學(xué)沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模型,在實(shí)際教學(xué)中存在諸多問題,嚴(yán)重影響了工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的教學(xué)效果。文章在分析問題的基礎(chǔ)上,提出了通過EXCEL軟件應(yīng)用、案例教學(xué)、編制報(bào)告等實(shí)踐環(huán)節(jié)的合理設(shè)置,構(gòu)建體現(xiàn)其高職特色、學(xué)科特點(diǎn)和工程實(shí)踐需求的教學(xué)模式。
一、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程分析
工程經(jīng)濟(jì)學(xué)是一門新興的、發(fā)展中的學(xué)科,是工程類、工程管理類專業(yè)的一門必修課程,在一些本科院校也稱技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)。它是自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)相互滲透與結(jié)合的一門邊緣學(xué)科,是工程與經(jīng)濟(jì)的交叉學(xué)科,具體研究工程技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)效果。它在建設(shè)領(lǐng)域的研究客體是由建設(shè)工程生產(chǎn)過程、建設(shè)管理過程等組成的一個(gè)多維系統(tǒng),通過所考察系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)和所擁有的資源條件,分析該系統(tǒng)的現(xiàn)金流量情況,選擇合適的技術(shù)方案,以獲得最佳的的經(jīng)濟(jì)效果。運(yùn)用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論和方法可以解決建設(shè)項(xiàng)目從決策、設(shè)計(jì)到施工及運(yùn)行階段的許多技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。
由于人類的一切活動(dòng)都是為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和個(gè)人效益的最大化,因此,作為工程技術(shù)人員,不僅應(yīng)該能解決工程項(xiàng)目中的各種技術(shù)問題,而且還應(yīng)該能對自己所從事的技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新活動(dòng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。
另外,在社會(huì)需要上,工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程越來越顯示其重要性,在注冊造價(jià)工程師、注冊監(jiān)理工程師、一級建造師等考試中均設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)容,并且很多工程實(shí)踐豐富的現(xiàn)場技術(shù)人員在以上考試中往往栽在此內(nèi)容上。
如上所述本課程是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科,對于工程類、工程管理類專業(yè)的學(xué)生其重要性不言而喻。
二、高職工程經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)存在問題
高職院校的工程經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)普遍延續(xù)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,以教師講授工程經(jīng)濟(jì)的基本理論和方法為主,輔以部分課外習(xí)題,在實(shí)際教學(xué)中存在諸多問題,嚴(yán)重影響了工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的教學(xué)效果。
首先,傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài),容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。
其次,沒有考慮高職層次與本科層次學(xué)生的差異性。由于高職層次學(xué)生相對而言普遍學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不是很好,對于各種枯燥經(jīng)濟(jì)理論和方法的接受能力弱于本科層次學(xué)生,造成學(xué)生在學(xué)習(xí)中疲于應(yīng)付,而過分強(qiáng)調(diào)理論和方法的講授也使高職教育賴以生存的適用性特點(diǎn)無法體現(xiàn)。
最后,由于以上兩個(gè)問題使學(xué)生在基本理論和方法的掌握上出現(xiàn)問題,被我們寄予厚望的課外練習(xí)環(huán)節(jié)也就形同虛設(shè),大部分學(xué)生存在抄襲的現(xiàn)象。
三、實(shí)踐環(huán)節(jié)的合理實(shí)施
為調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果,實(shí)踐環(huán)節(jié)的合理設(shè)置勢在必行。高職工程經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)模式和內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)其高職特色、學(xué)科特點(diǎn)和工程實(shí)踐需求。
(一)應(yīng)用電子表格軟件Excel
工程經(jīng)濟(jì)學(xué)是一門定性與定量分析并重的學(xué)科,定量性是技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的一大特性,技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析涉及大量函數(shù)模型及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用具有十分重要的意義。而Excel軟件具有直觀簡明的表格功能及豐富強(qiáng)大的函數(shù)與數(shù)據(jù)處理能力。在課程教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)教學(xué)中的難點(diǎn)與重點(diǎn),結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)相應(yīng)的Excel軟件輔助教學(xué)內(nèi)容。
1.資金時(shí)間價(jià)值的計(jì)算。在工程經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)中,資金時(shí)間價(jià)值的計(jì)算是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,也是學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn),尤其是復(fù)利條件下多次支付的計(jì)算比較復(fù)雜。Excel軟件提供了資金時(shí)間價(jià)值的計(jì)算函數(shù),包括: NPV函數(shù)、FV函數(shù)、PV函數(shù)、PMT函數(shù)、PPMT函數(shù)、IPMT函數(shù)等,這些函數(shù)為資金時(shí)間價(jià)值的計(jì)算提供了方便。Excel軟件還提供了RATE函數(shù)以簡化名義利率和實(shí)際利率之間的換算。
2.折舊函數(shù)及應(yīng)用。折舊的計(jì)算比較復(fù)雜, Excel軟件提供了幾種常用的折舊計(jì)算方法??梢岳肧LN函數(shù)計(jì)算直線折舊額,利用DB函數(shù)(固定余額遞減法)、DDB函數(shù)(雙倍余額遞減法)和SYD函數(shù)(年數(shù)和折舊法)計(jì)算固定資產(chǎn)在折舊期內(nèi)各年的折舊額、累計(jì)折舊和賬面凈值。
3.盈虧平衡曲線的繪制。我們可以利用Excel軟件提供的圖表功能方便的繪制出盈虧平衡曲線,并可以通過動(dòng)態(tài)圖表的繪制直觀地看出隨著項(xiàng)目條件的變化其盈虧平衡曲線和盈虧平衡點(diǎn)的變化。
當(dāng)然,EXCEL內(nèi)容的設(shè)置要適中、適用,避免變成計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課。
(二)案例分析
案例教學(xué)是一種啟發(fā)式的教學(xué)方法,通過對一個(gè)包含具體問題的教學(xué)情境的描述,引導(dǎo)學(xué)生對這一特殊情境進(jìn)行討論并最終解決這一問題。隨著競爭的不斷加劇,社會(huì)對人才的要求越來越高,人才培養(yǎng)理念的不斷更新。案例教學(xué)已逐漸成為世界先進(jìn)教學(xué)的潮流,成為培養(yǎng)適應(yīng)能力、動(dòng)手能力強(qiáng)的實(shí)用人才的重要手段。
在本課程中案例教學(xué)主要以小論文的形式對實(shí)際案例進(jìn)行綜合分析評價(jià),重點(diǎn)考查學(xué)生對工程投資方案中各種經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)的基本方法的實(shí)際應(yīng)用以及對價(jià)值工程方案的評價(jià)與實(shí)施。
(三)編制可行性研究報(bào)告
可行性研究也稱可行性分析,是工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要內(nèi)容。它是一種運(yùn)用多種學(xué)科的知識(shí),尋求使投資項(xiàng)目達(dá)到最好經(jīng)濟(jì)效益的綜合研究方法。它的任務(wù)是以市場為前提,以技術(shù)為手段,以經(jīng)濟(jì)效益為最終目標(biāo),對擬建的投資項(xiàng)目,在投資前期全面、系統(tǒng)地論證其必要性、可能性、有效性和合理性,做出對項(xiàng)目可行或不可行的評價(jià)。
可行性研究的最后成果是編制一份可行性研究報(bào)告,其內(nèi)容一般包括:項(xiàng)目興建的理由與目標(biāo),市場分析與預(yù)測,資源條件評價(jià),建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案,廠址選擇,技術(shù)方案、設(shè)備方案和工程方案,原材料和燃料供應(yīng),總圖運(yùn)輸與公用輔助工程,環(huán)境影響評價(jià),勞動(dòng)安全衛(wèi)生與消防,組織機(jī)構(gòu)與人力資源配置,項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度,投資估算,融資方案,財(cái)務(wù)評價(jià),國民經(jīng)濟(jì)評價(jià),社會(huì)評價(jià),風(fēng)險(xiǎn)分析,結(jié)論與建議等。
可行性研究報(bào)告作為一份正式文件既是報(bào)審決策的依據(jù),也是向銀行貸款的依據(jù),同時(shí)也是向政府主管部門申請經(jīng)營執(zhí)照和同有關(guān)部門或單位合作談判、簽訂協(xié)議的依據(jù)。
可行性研究報(bào)告的編制主要考察學(xué)生對知識(shí)的掌握情況,考察學(xué)生的對于理論的實(shí)際運(yùn)用能力和綜合分析能力。教師提供或引導(dǎo)學(xué)生參閱一定數(shù)量和質(zhì)量的實(shí)際案例、報(bào)告及資料文獻(xiàn)等基本資料文件,要求學(xué)生完成一份工程可行性研究報(bào)告。這樣不僅能使教師從闡述性教學(xué)向啟發(fā)性教學(xué)轉(zhuǎn)變,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效果,同時(shí)也加深了學(xué)生對專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)其資料查詢、歸納、概括等基本科研能力,從而將課本上所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合,為將來畢業(yè)后進(jìn)入實(shí)際工作奠定一定的基礎(chǔ)。
四、結(jié)論
在工程經(jīng)濟(jì)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中,課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是密不可分,相容互補(bǔ)的,切不可孤立開來。我們在強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)重要性的同時(shí),要認(rèn)識(shí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的有效應(yīng)用要建立在掌握基本理論和方法的前提下。我們在走出傳統(tǒng)的只重理論不重實(shí)踐的誤區(qū)的同時(shí),也要避免走入重實(shí)踐輕理論的誤區(qū),要做到理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合。
同樣,也要認(rèn)識(shí)到不同實(shí)踐教學(xué)方式之間也不是孤立的,是可以也是必須配合使用的。如在價(jià)值工程的案例分析和編制可行性研究報(bào)告環(huán)節(jié)就需要配合使用EXCEL電子表格。
在高職工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的教學(xué)中合理的設(shè)置并應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié),并將其納入成績評定的依據(jù),有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果,體現(xiàn)高職特色、學(xué)科特點(diǎn)和工程實(shí)踐需求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]陳莉.“工程經(jīng)濟(jì)學(xué)”課程教學(xué)改革研究[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)(社科版),2003.
1 課堂教學(xué)中的疑惑
1.1 課時(shí)緊張?jiān)趺崔k?以高一本學(xué)期的課程為例,學(xué)習(xí)內(nèi)容有必修I與必修IV兩本書,均是36課時(shí),共72課時(shí)。按課標(biāo)每周4課時(shí),要18周才能完成任務(wù),還有期中期末考試要2周,十一休息要1周,共要21周。一個(gè)學(xué)期才22周,還有單元考,學(xué)校有時(shí)會(huì)臨時(shí)安排活動(dòng)也會(huì)沖掉一些課,有些課內(nèi)容需要補(bǔ)充,有時(shí)還要作業(yè)講評,這樣算來,一學(xué)期課時(shí)安排相當(dāng)緊張。另一方面,新教材內(nèi)容很多,盡管在難度上可能低于舊教材,但在廣度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于舊教材,和以前相比,教學(xué)內(nèi)容增加了許多,每節(jié)課課堂容量都較大,每周改為5節(jié)后仍然覺得時(shí)間緊。
1.2 如何理解新教材的編寫意圖和使用好新教材?新教材中教學(xué)內(nèi)容多,在廣度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于舊教材,受慣于使用舊教材的思維定勢的影響,哪些內(nèi)容要舍,哪些內(nèi)容要降低難度,降到什么難度還搞不清楚。如必修I中,增加了整整一章的內(nèi)容,像“二分法求方程近似解”,“函數(shù)模型的應(yīng)用”如何把握難度?又如在第二章中,教材中的反函數(shù)處理是從對數(shù)函數(shù)與指數(shù)引出的,概念一帶而過,教材也沒有教如何求反函數(shù),但像原教材,反函數(shù)的概念是相當(dāng)重要的,現(xiàn)在是不是要補(bǔ)充?到時(shí)高考會(huì)怎樣出題?求定義域時(shí),常會(huì)碰到解一元二次不等式,但教材對這方面的內(nèi)容安排在以后的教學(xué)中,是不是要重新安排教學(xué)次序?大家心里都沒底,各校教師處理似乎都不盡一致。又如課本上思考運(yùn)用題、探究拓展題要不要全講,閱讀、鏈接內(nèi)容作不作要求,大家說法不一。
作為一線教師,我們關(guān)注與思考的是:能否有一個(gè)明確的便于操作的既取舍分明又深淺度明了的實(shí)施方案或說明?讓教師有所適從,讓師生能順利完成教學(xué)任務(wù)。
1.3 如何上好既能體現(xiàn)新課改理念又很實(shí)惠的課?新課改以來,聽了一些專家有關(guān)新課改的專題報(bào)告和高級別的新課程觀摩課。專家的報(bào)告很精彩,觀摩課也精彩紛呈,各有千秋,但總覺得這些新課堂里體現(xiàn)“新”的地方仍不多,僅僅是多一些提問、換一些術(shù)語而已,有些課堂上依然容量過大,抽象難懂,有些課堂雖有新課程的味道,但例習(xí)題處理得太少。
我們困惑與思考的是:新課程中的“新”到底體現(xiàn)在什么地方?為什么會(huì)出現(xiàn)理論(專家所講)與實(shí)踐(教師上課)不相吻合的情況?是否是因?yàn)楦呖贾贫鹊目陀^存在使得人們只有這樣做才最現(xiàn)實(shí)呢?我們到底應(yīng)如何進(jìn)行新課程的教學(xué)?以什么標(biāo)準(zhǔn)來上既能體現(xiàn)新課改理念又高質(zhì)量、實(shí)惠的課?
1.4 如何有效地使用配套練習(xí)?目前我們選用的配套練習(xí)用了之后普遍反映不好,其中反映的問題主要有:①整體要求偏高,體現(xiàn)基礎(chǔ)性不夠。有些章節(jié)在基礎(chǔ)訓(xùn)練中出現(xiàn)了類似高考題的相當(dāng)綜合性的題目,不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,增加了他們的課業(yè)負(fù)擔(dān)。②題量分布不均。在某些重要章節(jié),題量偏少,不能達(dá)到學(xué)生理解基本概念,掌握基本技能所必需的訓(xùn)練量。③題型不全面。某些傳統(tǒng)的、典型的數(shù)學(xué)題有很好的訓(xùn)練效果,而配套練習(xí)未能給予足夠重視,使學(xué)生的解題能力未能達(dá)到應(yīng)有的水平。④與初中數(shù)學(xué)缺乏有機(jī)的兼顧和聯(lián)系,不利于學(xué)生對數(shù)學(xué)的全面理解。⑤能力層次結(jié)構(gòu)不夠清晰,給教師的使用帶來一定困難。
這些問題給我們帶來的思考是:習(xí)題的難度應(yīng)如何設(shè)置才能適應(yīng)不同層次學(xué)生的需要?如何編擬習(xí)題才能有效地促進(jìn)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)?在實(shí)際教學(xué)中,師生對習(xí)題應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行取舍?習(xí)題難度與例題難度差異過大,應(yīng)如何處理……等等。此外,還有應(yīng)用題應(yīng)如何教學(xué)?學(xué)生的閱讀、自學(xué)能力應(yīng)如何培養(yǎng)?……等等這些都是我們思考且亟待解決的問題,認(rèn)真對待這些問題,找出合理解決這些問題的方法是新課改成敗的關(guān)鍵所在。
2 嘗試幾種處理方法
理解課程標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確把握內(nèi)容。新課程的數(shù)學(xué)課時(shí)每周4節(jié)確實(shí)太緊了,結(jié)合實(shí)際情況一般都改為每周5節(jié),但改為5節(jié)后如果還是覺得時(shí)間緊,可能是對新課程標(biāo)準(zhǔn)理解不透徹,對內(nèi)容把握不準(zhǔn)引起的。
2.1 對重點(diǎn)的傳統(tǒng)知識(shí)作適當(dāng)拓廣。新課標(biāo)對傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)知識(shí)作了較大的調(diào)整,內(nèi)容變化也較大,有的從整個(gè)編排體系上都作了改變。但是,傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)知識(shí)中的重點(diǎn)內(nèi)容仍然是高中生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,在教學(xué)中對這些知識(shí)內(nèi)容應(yīng)拓廣加深。例如,二次函數(shù)一直是高(初)中的重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí),在高中數(shù)學(xué)中二次函數(shù)可以與其它許多數(shù)學(xué)知識(shí)相聯(lián)系,因此拓廣和加深二次函數(shù)是必要的,又如在高中數(shù)學(xué)中如閉區(qū)間上二次函數(shù)的最值;二次函數(shù)含參數(shù)討論最值;利用二次函數(shù)判斷方程根的分布等,這些內(nèi)容可作適當(dāng)拓廣。另外,對重點(diǎn)知識(shí)要多次呈現(xiàn),逐步拓廣。新課標(biāo)對一些重點(diǎn)知識(shí)的安排是多次呈現(xiàn)逐步深入。例如函數(shù)教學(xué)就分了多次呈現(xiàn)并逐步加深,切忌在教學(xué)中按照總復(fù)習(xí)那樣一步到位。
2.2 對新增加的知識(shí)內(nèi)容加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練。新課標(biāo)中增加了一部分新的數(shù)學(xué)知識(shí),特別是選修系列中新內(nèi)容較多,有些新內(nèi)容與高等數(shù)學(xué)有關(guān),對這些內(nèi)容在教學(xué)中不宜當(dāng)作高等數(shù)學(xué)知識(shí)來講,只要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)基本思想即可。
2.3 對新教材的刪除內(nèi)容控制知識(shí)拓廣。如果在所有版本教材中都未出現(xiàn),教學(xué)中一般不要再撿回。如“三垂線定理”,“反三角函數(shù)與三角方程”,“指數(shù)方程和對數(shù)方程的解法”,“指數(shù)不等式和對數(shù)不等式的解法”,“線段的定比分點(diǎn)”,“已知三角函數(shù)值求角”,“極限”等。
2.4 對新課標(biāo)淡化的知識(shí)內(nèi)容不宜拓廣。新課標(biāo)對一部分傳統(tǒng)數(shù)學(xué)知識(shí)作了“淡化”處理,有的降低要求,有的僅作介紹。而這些內(nèi)容是高中教師比較熟悉的知識(shí),講起來也比較順利,很容易在講課時(shí)拓廣去講,對這些內(nèi)容不宜拓廣加深。
[關(guān)鍵詞] 高職 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)模式
一、背景
高職教育作為我國高等教育的重要組成部分,肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的歷史使命。在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻,高職數(shù)學(xué)課程負(fù)擔(dān)重、枯燥乏味、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高,一直困擾著高職數(shù)學(xué)教育。實(shí)踐表明,應(yīng)用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)構(gòu)建高職數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,借助計(jì)算機(jī)模擬數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程,使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),通過計(jì)算機(jī)證明數(shù)學(xué)定理、解決數(shù)學(xué)問題,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、自主探究、合作交流和推理能力行之有效。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的引入,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,使學(xué)生創(chuàng)新思維得到了訓(xùn)練,提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),并為今后學(xué)好專業(yè)知識(shí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、基本過程和原則
1.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容
數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有:一類是以介紹數(shù)學(xué)應(yīng)用方法為主,通常是數(shù)值分析、統(tǒng)計(jì)方法和優(yōu)化方法等,應(yīng)用對這些方法的學(xué)習(xí)來帶動(dòng)實(shí)驗(yàn);另一類是以探索數(shù)學(xué)的理論和內(nèi)容為主,目的是通過實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)和理解數(shù)學(xué)中較為抽象或復(fù)雜的內(nèi)容,這種數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課較適合大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué),它在數(shù)學(xué)教學(xué)中有著十分重要的作用。本文所舉的基于MATLAB的函數(shù)極限的定義數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)例就是這一類探索性數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。
2.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本過程
一個(gè)較為完整的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該包括準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段和總結(jié)階段。
(1)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段。即發(fā)現(xiàn)問題,確定實(shí)驗(yàn)的課題和研究目的;提出假說,界定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵,確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)J胶蛯?shí)驗(yàn)對象;制定實(shí)驗(yàn)方案。
(2)數(shù)學(xué)教育實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。其主要工作有:根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的要求,有計(jì)劃地操縱自變量、控制無關(guān)變量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)范,對研究進(jìn)程及時(shí)進(jìn)行調(diào)控,發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。根據(jù)研究需要,系統(tǒng)地觀測和記錄因變量變化情況和其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)情況,積累盡量詳盡的原始資料。
(3)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段。包括評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
3.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循的原則
除具有客觀性原則、教育性原則、控制性原則外,結(jié)合高職特點(diǎn),筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還應(yīng)具有以下幾點(diǎn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn):
(1)課堂數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境對所研究的數(shù)學(xué)問題應(yīng)清晰準(zhǔn)確;
(2)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)所選問題應(yīng)貼近學(xué)生生活、所學(xué)專業(yè),從而激發(fā)學(xué)生研究興趣和對所學(xué)專業(yè)進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),而且問題要具有可擴(kuò)展性;
(3)實(shí)驗(yàn)過程要具有可操控性,可以根據(jù)需要改變或添加某些數(shù)學(xué)元素或條件,以幫助問題的探究。
(4)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該由學(xué)生直接操作的,而不是學(xué)生只能旁觀。要注重體現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”理實(shí)合一等理念。
(5)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取啟發(fā)、探究和發(fā)現(xiàn)等的教學(xué)法。通過啟發(fā)式提問,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中起到引導(dǎo)、輔導(dǎo)和幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。
三、常用的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件介紹
計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)軟件是進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的平臺(tái),進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提是掌握一種有用的數(shù)學(xué)軟件。目前,通用的數(shù)學(xué)類工具軟件林林總總,各具特色,在功能上各有優(yōu)勢,有各自的側(cè)重點(diǎn)。使用較為廣泛的幾種數(shù)學(xué)軟件有Mathematica、MATLAB及Maple等。MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件,MATLAB集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體,構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境下,對所要求解的問題,用戶只需簡單地列出數(shù)學(xué)表達(dá)式、其結(jié)果便以人們十分熟悉的數(shù)值或圖形方式顯示出來。正由于MATLAB具有上述的優(yōu)點(diǎn),使得其在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中被廣泛使用。下面,給出了基于MATLAB的函數(shù)極限定義數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)例。
四、基于MATLAB高職數(shù)學(xué)“函數(shù)極限的定義”內(nèi)容數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例
高職數(shù)學(xué)極限的有關(guān)概念是學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),尤其是兩個(gè)重要的極限更是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了使學(xué)生更好地理解函數(shù)極限的定義以及無窮小、高階無窮小、左右極限的概念,本教學(xué)實(shí)驗(yàn)采用MATLAB軟件,通過取非常小的數(shù)值作為極限定義中的δ和ε(如:),用程序表達(dá)和驗(yàn)證左、右極限的正確性。
函數(shù)極限定義驗(yàn)證數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程分為以下四個(gè)階段:
1.課前準(zhǔn)備階段
要求學(xué)生事前預(yù)習(xí)本次實(shí)驗(yàn)所需的必備知識(shí),并分發(fā)實(shí)驗(yàn)報(bào)告表。因?yàn)槭褂玫氖荕ATLAB來進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),教師必須事先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)的基本環(huán)境,并教會(huì)學(xué)生必要的軟件使用、操作方法。
2.實(shí)驗(yàn)、觀察、分析階段
在此階段,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、比較結(jié)果、發(fā)現(xiàn)規(guī)律。充分考慮到學(xué)生的個(gè)體差異,教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境時(shí),應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)操作性,讓觀察能力較弱的學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察,并給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間,讓學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)的過程和體驗(yàn)成就感,提高掌握知識(shí),搞好學(xué)習(xí)的自信心。該階段函數(shù)極限定義驗(yàn)證主要步驟如下:
(1)建立模型。根據(jù)函數(shù)極限的定義,對于函數(shù)y=f(x),當(dāng)任意給定一個(gè)正數(shù)ε時(shí),有一個(gè)對應(yīng)的正數(shù)δ存在,使得:
則A就是f(x)在x-x0時(shí)的極限,如果找不到這樣的δ,A就不是它的極限。此處只考慮左極限時(shí),因xx0必為正數(shù),可去掉絕對值符號(hào)。
(2)觀察、檢驗(yàn)左極限是否正確。主要程序片段如下
disp(‘A是否是f(x)的左極限?’)
A=input(A,例如A=1),%輸入極限值
x0=input(‘x0=,例如x0=0’),%輸入對應(yīng)的自變量值
fxc=input(‘f(x)的表達(dá)式,例如sin(x)/x’,’s’),%輸入函數(shù)表達(dá)式
flag=1;delta=1;x=x0-delta;n=1;%初始化
while flag==1 epsilon=input(‘任給一個(gè)小的數(shù)ε=’) %任意給出ε
while abs(A-fxc)>epsilon delta=delta/2,x=x0-delta; %找δ
if abs(delta)
end,end
if n==0 disp(‘左極限不正確’),break,end,%極限不正確,跳出外循環(huán)
disp(‘δ=’),delta%找到了δ
disp(‘左極限可能正確’)
flag=input(‘再試一個(gè)嗎?再試按1,不試按0或任意數(shù)字鍵’) %再試一試
end
(3)分析程序運(yùn)行結(jié)果:
如1)檢驗(yàn)f(x)=x2-8在xx0=3時(shí)是否以1.001為左極限?運(yùn)行程序,計(jì)算機(jī)會(huì)給出‘左極限不正確’的結(jié)果。
如2)檢驗(yàn)f(x)=sinx/x在xx0=0時(shí)是否以1為左極限?運(yùn)行程序,計(jì)算機(jī)會(huì)給出‘左極限可能正確’的結(jié)論3.歸納、總結(jié)、擴(kuò)展階段
該階段不僅要組織學(xué)生歸納反思本次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)所學(xué)知識(shí)、采用方法、思維模式,提煉數(shù)學(xué)思想,把知識(shí)系統(tǒng)化,形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu),還要特別重視激發(fā)學(xué)生大膽設(shè)疑和思考,引導(dǎo)學(xué)生去探究函數(shù)極限有關(guān)知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系,透過事物的表面現(xiàn)象,洞察到函數(shù)極限的本質(zhì)。
4.完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告階段
實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生對本次實(shí)驗(yàn)的總結(jié),引導(dǎo)和督促學(xué)生填寫好有關(guān)內(nèi)容。教師應(yīng)認(rèn)真批改,做好評價(jià)。如有新的發(fā)現(xiàn),應(yīng)及時(shí)再次反饋給學(xué)生,供學(xué)生討論、學(xué)習(xí)。
五、結(jié)語
在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的行之有效的手段,通過引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中對特定例子的計(jì)算和觀察,可以幫助學(xué)生直觀地理解抽象的數(shù)學(xué)內(nèi)容,了解應(yīng)用背景,化枯燥為有趣,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性,并為未來使用數(shù)學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐中問題奠定必要的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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[關(guān)鍵詞]數(shù)字圖像處理 OpenCV 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 項(xiàng)目教學(xué)
[中圖分類號(hào)] G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2013)09-0042-02
一、引言
目前,大多數(shù)高校的數(shù)字圖像處理課程都是在引入Matlab集成的工具箱及其自帶函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)[1]。由于Matlab程序的移植性較差,學(xué)生學(xué)習(xí)完成后不能直接面對實(shí)際的軟件開發(fā)和應(yīng)用,難以真正提高學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力。
為了讓學(xué)生既能掌握基本理論和技術(shù),又能較容易編寫算法的程序,我們在數(shù)字圖像處理的教學(xué)中引入了開源的計(jì)算機(jī)視覺庫OpenCV(Open Source Computer Vision Library)。該軟件是以C 函數(shù)和C++類的形式實(shí)現(xiàn)大量圖像處理算法,學(xué)生可以方便地利用OpenCV 進(jìn)行圖像處理算法的編程和驗(yàn)證,進(jìn)而在VC中開發(fā)功能更強(qiáng)大的應(yīng)用程序。相對于Matlab而言,學(xué)生不僅可以利用OpenCV 開放的源代碼,以函數(shù)進(jìn)行圖像處理,而且可以查看算法的代碼實(shí)現(xiàn),更好地培養(yǎng)學(xué)生的編程能力[2]。
二、OpenCV概述
OpenCV是Intel公司資助的面向廣大研究人員和學(xué)生的開源計(jì)算機(jī)視覺庫,它由一系列C函數(shù)和少量C++類構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)了圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺方面很多通用算法,同時(shí)提供了MatLab等語言的接口,因此極大地方便了圖像處理和視頻技術(shù)的二次開發(fā)[3]。
OpenCV主要包含六大模塊,其具體功能分別是[3]:(1) CV模塊:包含基本的圖形處理函數(shù)和高級的計(jì)算機(jī)視覺算法;(2) CVAUX模塊:包含輔助的OpenCV函數(shù),一般存放一些被淘汰的算法和函數(shù),同時(shí)也包含一些新出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)性的算法和函數(shù);(3) CXCORE模塊:包含OpenCV的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和線性代數(shù)支持;(4) HIGHGUI模塊包含圖像和視頻的界面函數(shù);(5) ML模塊:包含一些基于統(tǒng)計(jì)的分類和聚類工具,模式識(shí)別算法和回歸分析等;(6) CVCAM模塊:負(fù)責(zé)讀取攝像頭數(shù)據(jù)的模塊。
利用OpenCV進(jìn)行程序開發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[4]:(1) 獨(dú)立性。OpenCV中大量的函數(shù)和類庫既可以獨(dú)立運(yùn)行,也可以在加入其它外部庫的情況下運(yùn)行;(2) 跨平臺(tái)性。構(gòu)成OpenCV的API函數(shù)具有跨平臺(tái)性,不僅能很好的支持各種不同的操作系統(tǒng),也可以很好地在不同公司的C/C++編譯器下工作;(3) 功能強(qiáng)大。OpenCV包含了線性表、樹、圖等基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也包含圖像濾波、邊緣檢測和數(shù)字形態(tài)學(xué)等數(shù)字圖像處理的基本操作以及一些圖像高級處理功能;(4) 高效性。OpenCV的算法都是基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使用Intel處理器指令集開發(fā)的優(yōu)化代碼,運(yùn)行速度快,處理效率高;(5) 開放性。OpenCV的源代碼是開放的,程序設(shè)計(jì)者可以直接修改它的源代碼,也可以將新的函數(shù)或類集成到它的庫中。
三、數(shù)字圖像處理的實(shí)驗(yàn)設(shè)置
實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的有效輔助,對于數(shù)字圖像處理這類實(shí)踐性很強(qiáng)的課程就更加重要。通過閱讀和調(diào)試算法源代碼、體驗(yàn)算法的處理效果,學(xué)生可以加深對基礎(chǔ)理論的理解。根據(jù)理論教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容,我們設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目都要求學(xué)生運(yùn)用OpenCV和Visual C++編程語言框架來編寫數(shù)字圖像處理基本算法。
項(xiàng)目教學(xué)法是針對課程體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一系列學(xué)習(xí)單元項(xiàng)目,項(xiàng)目設(shè)計(jì)圍繞著具有典型性、啟發(fā)性的關(guān)鍵問題,學(xué)生通過參與項(xiàng)目完成的全過程實(shí)現(xiàn)對課程內(nèi)容系統(tǒng)而深入的掌握[5]。項(xiàng)目教學(xué)法真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心、以教學(xué)目標(biāo)為中心,實(shí)現(xiàn)理論方法學(xué)習(xí)與實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的緊密結(jié)合。
本文基于項(xiàng)目教學(xué)法的研究,針對“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu),并結(jié)合教學(xué)大綱與教學(xué)目標(biāo)要求,同時(shí)參考國外大學(xué)的相關(guān)課程,設(shè)置了以下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:
(1) 圖像變換。
(2) 圖像直方圖均衡化。
(3) 頻域圖像增強(qiáng)。
(4) 圖像邊緣檢測。
(5) 圖像分割。
(6) 人臉檢測。
通常,學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目需要4個(gè)過程[6]:(1) 項(xiàng)目原理分析;(2) 項(xiàng)目具體流程設(shè)計(jì);(3) 基于OpenCV的軟件設(shè)計(jì);(4) 結(jié)果展示與分析。以上每個(gè)階段都要求學(xué)生提交階段報(bào)告,根據(jù)學(xué)生報(bào)告反映出的問題,老師有針對性地進(jìn)行指導(dǎo),在解決問題中幫助學(xué)生真正掌握所學(xué)的知識(shí),并提高動(dòng)手能力。在項(xiàng)目法教學(xué)過程中,我們特別要注意克服項(xiàng)目無法完全覆蓋全部知識(shí)點(diǎn)的局限,因此,要在項(xiàng)目選擇與設(shè)計(jì)中綜合考慮,并結(jié)合項(xiàng)目原理研究建立對教學(xué)體系框架和全部知識(shí)點(diǎn)的整體把握。
四、OpenCV處理圖像的應(yīng)用實(shí)例
(一)圖像變換
OpenCV提供多個(gè)圖像變換函數(shù)。函數(shù)cvWarpAffine利用指定的矩陣對輸入圖像進(jìn)行仿射變換,這類變換可以用一個(gè)3×3的矩陣來表示,其最后一行為(0, 0, 1)。典型的仿射變換包括平移變換、縮放變換、剪切變換、旋轉(zhuǎn)變換等。此外,函數(shù)cvWarpPerspective對圖像進(jìn)行透視變換,函數(shù)cvLogPolar將圖像從直角坐標(biāo)映射到極坐標(biāo),核心代碼如下:
IplImage* dst = cvCreateImage( cvSize(256,256), 8, 3 );
cvLogPolar( src, dst, cvPoint2D32f(src->width/2,src->height/2), 40 );
圖1給出了圖像映射到極坐標(biāo)的結(jié)果實(shí)例。
(二)圖像邊緣檢測
圖像的邊緣是圖像最基本的特征,是灰度不連續(xù)的結(jié)果,因而邊緣檢測是圖像處理中的重要問題。OpenCV提供了cvSobel函數(shù)、cvLaplace函數(shù)和cvCanny等函數(shù)進(jìn)行邊緣檢測,下面以cvLaplace函數(shù)進(jìn)行舉例,其邊緣檢測的代碼為:
IplImage *result_img = cvCreateImage(cvSize(img->width, img->height), IPL_DEPTH_8U, 1);
cvLaplace (img, result_img);
cvNamedWindow(“Result”, 0);
cvShowImage(“Result”, result_img);
第一句是創(chuàng)建一幅與原始圖像img同樣大小的通道數(shù)為1的圖像result_img;第二句是使用Laplace算子對圖像進(jìn)行邊緣檢測,并將結(jié)果存放在result_img中,后面兩句是在窗口中顯示result_img。程序的處理結(jié)果如圖2 所示。
五、結(jié)束語
OpenCV中的函數(shù)幾乎能夠覆蓋到所有的數(shù)字圖像處理的基本功能,而且其代碼又是免費(fèi)的和開放的。實(shí)踐證明,通過將OpenCV引入數(shù)字圖像處理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,既能簡化圖像處理的編程,又能切實(shí)地提高學(xué)生的實(shí)踐能力,使學(xué)生深入理解圖像處理的基礎(chǔ)理論和典型算法,獲得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)?zāi)K
中圖分類號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)02-0273-02
為提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,高等院校各門課程陸續(xù)開設(shè)了實(shí)驗(yàn)課程,將計(jì)算機(jī)引進(jìn)了課堂。作為公共基礎(chǔ)課的高等數(shù)學(xué)也納入實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)課程。較早進(jìn)入這一領(lǐng)域的是吳贛昌主編了《大學(xué)數(shù)學(xué)立體化教材》系列叢書,這套叢書是應(yīng)用多媒體承載數(shù)學(xué)課堂的一個(gè)典范。同時(shí)期高等數(shù)學(xué)在財(cái)經(jīng)類大學(xué)也開始了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的嘗試。高等數(shù)學(xué)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的根本目的是為學(xué)生介紹數(shù)學(xué)軟件Matlab在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用,介紹與高等數(shù)學(xué)相關(guān)的命令操作,以達(dá)到普及數(shù)學(xué)軟件使用的目的。通過近年不斷探索和嘗試,結(jié)合財(cái)經(jīng)大學(xué)人才培養(yǎng)方案,融合教學(xué)改革,總結(jié)部分財(cái)經(jīng)大學(xué)開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的經(jīng)驗(yàn)案例。
一、財(cái)經(jīng)大學(xué)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的定位
高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課定位在高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的輔助。財(cái)經(jīng)大學(xué)兼顧理工、經(jīng)濟(jì)管理兩個(gè)模塊,培養(yǎng)目標(biāo)是高素質(zhì)的經(jīng)濟(jì)管理類人才,學(xué)生要具備經(jīng)濟(jì)理論知識(shí),更重要的是掌握學(xué)習(xí)的方法,具備較高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)目標(biāo)與財(cái)經(jīng)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)一致,在掌握知識(shí)點(diǎn)情況下,能發(fā)揮創(chuàng)新性,提出并解決新的問題。學(xué)生學(xué)習(xí)首先是感知教材,再理解教材,為完善教學(xué)環(huán)節(jié),提高教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)效率,可以提借助數(shù)學(xué)軟件Matlab的數(shù)值計(jì)算以及作圖功能,將抽象的定理直觀化,將定理及性質(zhì)的經(jīng)濟(jì)意義最大程度地直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,更有利于學(xué)生接受定理,理解定理的經(jīng)濟(jì)意義。
二、基于模塊的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念
在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課承載了雙重任務(wù),一是介紹數(shù)學(xué)軟件的使用,教會(huì)學(xué)生會(huì)初步使用數(shù)學(xué)軟件解決高等數(shù)學(xué)問題,二是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課為完善教學(xué)效果、完整教學(xué)課堂起到關(guān)鍵作用,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上凸顯專業(yè)模塊的特點(diǎn)。鑒于此,提出基于模塊的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念,目的是將高等數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與專業(yè)模塊結(jié)合,設(shè)計(jì)出專業(yè)特點(diǎn)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),教師可遵循以下方式,經(jīng)濟(jì)管理類實(shí)驗(yàn)由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+經(jīng)濟(jì)管理類體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成,理工類實(shí)驗(yàn)由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+理工類體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。
在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)施環(huán)節(jié)。首先,由于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)有限,為提高教生雙方實(shí)驗(yàn)課效率,編寫一本MATLAB軟件相關(guān)命令的使用手冊,發(fā)給每一位學(xué)生,學(xué)生沒有背命令的后顧之憂,就可以把重心放于鍛煉動(dòng)手能力,嘗試解決新問題。其次,與單一的講授命令不同,教師結(jié)合課程要求,選擇3~5個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解和演示,加深學(xué)生對命令使用的掌握,另一方面通過對體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的演示,加強(qiáng)對課本知識(shí)意義的直觀理解。這樣做的優(yōu)勢在于,借助數(shù)學(xué)軟件的特點(diǎn),彌補(bǔ)課堂教學(xué)在作圖等直觀方面的遺憾,并且能夠讓學(xué)生直觀地看待定理的經(jīng)濟(jì)意義。最后,是學(xué)生通過討論完成實(shí)習(xí)作業(yè)的環(huán)節(jié)。教師每節(jié)課預(yù)留出20分鐘完成實(shí)習(xí)作業(yè),并且成為這個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控者,既觀察學(xué)生的反饋情況,同時(shí)更及時(shí)有效地解決學(xué)生操作過程中遇到的問題。在這一環(huán)節(jié)中,教師要鼓勵(lì)學(xué)生討論,激發(fā)學(xué)生的參與意識(shí)。
在高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的考核環(huán)節(jié)。教師可以通過多媒體監(jiān)控系統(tǒng)觀察每位學(xué)生的練習(xí)情況,給出一個(gè)初步分?jǐn)?shù)。進(jìn)一步,參與學(xué)生練習(xí)、討論情況給出修正分?jǐn)?shù),最后由實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況給出高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的成績。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以不拘于形式。鼓勵(lì)學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,自選完成2~3道實(shí)驗(yàn)問題。題目可以選擇高等數(shù)學(xué)教材上的問題,鼓勵(lì)學(xué)生可以自編問題。
三、以導(dǎo)數(shù)知識(shí)點(diǎn)為例,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例
1.基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):函數(shù)的導(dǎo)數(shù)和微分。
例1 已知函數(shù)y=x?sin3x,求■■,dyx=πΔx=0.1
Matlab程序:
syms x y h %定義變量
h=0.1 %自變量改變量h
y=x*sin(3*x) %輸入函數(shù)
dy=diff(y,x,1) %調(diào)用Matlab函數(shù)diff完成求導(dǎo)
k=subs(dy,x,pi) %調(diào)用Matlab函數(shù)subs完成求導(dǎo)
數(shù)值
ywf=k*h %用微分公式求出微分值
2.經(jīng)管體驗(yàn)實(shí)驗(yàn):邊際函數(shù)的經(jīng)濟(jì)意義。
例2 設(shè)巧克力糖每周的需求量q是關(guān)于價(jià)格p的函數(shù)q=■。求當(dāng)p=10元時(shí),巧克力糖的邊際需求量,并說明其經(jīng)濟(jì)意義。
Matlab程序:
syms q p h
h=[-5:0.1:10]; %價(jià)格差h取為[0,10]區(qū)間的
任意實(shí)數(shù)
q=1000/(2*p+1)^2 %需求價(jià)格函數(shù)
dq=diff(q,p) %邊際需求函數(shù)
qbj=subs(dq,p,10) %當(dāng)價(jià)格p=10元時(shí)的邊際需
求
q1=subs(q,p,10); %當(dāng)價(jià)格p=10元時(shí)的需求量
q2=subs(q,p,10+h); %當(dāng)價(jià)格p=10+h元時(shí)的需
求量
qzs=q2-q1 %qzs為需求量改變量
qwf=qbj*h; %qwf為價(jià)格改變量h下的微
分
plot(h,qzs,'--',h,qbj,'*',h,qwf,'-') %plot函數(shù)作出需求量改變量,邊際需求,微分值的圖像
結(jié)果和圖形顯示如下:
dq=-4000/(2*p+1)^3
qbj=-0.4319
通過圖示學(xué)生可以觀察到,在價(jià)格改變量h=1附近,邊際值與需求量改變量非常接近,所以容易理解邊際值的經(jīng)濟(jì)意義,當(dāng)價(jià)格改變一個(gè)單位時(shí),邊際值近似等于需求量改變量。同時(shí)觀察到,隨著價(jià)格改變量的減小或增大,即|h|0或|h|∞時(shí),邊際值與需求量改變量差距越來越大,而微分值與需求改變量的差距小于邊際值與需求改變量的差距,所以當(dāng)價(jià)格改變量|h|0或|h|∞時(shí)時(shí),微分近似等于需求量改變量,這就是微分的經(jīng)濟(jì)意義。
四、基于專業(yè)模塊的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義
實(shí)驗(yàn)課不是教師滿堂灌程序命令,基于模塊的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)理念圍繞學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn),將定理的意義,通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成為直觀的表象,既演示了數(shù)學(xué)軟件的操作,又讓學(xué)生觀察到定理的意義,給高等數(shù)學(xué)課課程教學(xué)帶來了活力。其次,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行討論和實(shí)驗(yàn)作業(yè),可增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí),激發(fā)其探索和創(chuàng)造精神,有助于培養(yǎng)學(xué)生合作能力和解決實(shí)際問題的能力,為學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力打基礎(chǔ)。最后,基于模塊的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其案例設(shè)計(jì)濃縮了發(fā)現(xiàn)―解決問題的過程,隨著視角的不同,教師可以設(shè)計(jì)出不同的體驗(yàn)案例,這對學(xué)生是一種積極的導(dǎo)向和信號(hào),能激發(fā)學(xué)生勇敢探索,體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的進(jìn)步和發(fā)現(xiàn)的樂趣。
參考文獻(xiàn):