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一、教學內(nèi)容
(一)注重基本概念的講解
高等數(shù)學或是線性代數(shù),基本概念均占很大比重,教材中的定理、推論等都是建立在基本概念之上,概念可謂是構建教材的基石.如果學生對基本概念理解不好,只是盲目地做題,無異于舍本逐末.例如高等數(shù)學中介紹數(shù)列極限這一概念,學生對這一概念的感覺就是抽象,困惑,難以理解,不知其然,也不知其所以然.出現(xiàn)這一問題的原因就是老師對這個概念的來龍去脈沒講清楚,沒有引導學生對這個概念進行細致的分析.有的學生會問老師:為什么極限的概念會這樣定義呢?實際上他問的問題等同于極限這個概念是如何產(chǎn)生的,而大多高數(shù)教材沒有數(shù)學史的介紹,當然也不會介紹數(shù)列極限這一概念產(chǎn)生的歷史背景,難怪學生會提出這樣的問題了.教師在介紹數(shù)列極限這一概念的時候,如果能將這個概念產(chǎn)生的背景講一講,無疑會解開上面提問題的同學的困惑,同時還會提高學生對數(shù)學的學習興趣,活躍課堂氣氛.當然,只是介紹歷史背景是不夠的,這只是讓學生知其然,但還不知其所以然.因此,教師還要引導學生對這個概念進行細致的分析.采用什么方法分析,這便是后面教學方法中要將提到的了.
(二)注重公式的推導
無論是高等數(shù)學,還是線性代數(shù),都有大量的公式,如果只是讓學生死記硬背,得不到良好的教學效果.因此對于一些典型公式,要花時間跟學生一起進行推導.證明.例如線性代數(shù)中求逆矩陣的公式A-1=A*|A|,其中A是可逆矩陣,這里既要讓學生明白A*是什么,|A|如何計算,還要講清楚這個公式是怎么得來的,就是要給出其中的推導過程,否則時間久了,學生很容易忘記A*與|A|是相乘還是相除.實際在推導這個公式的過程中,既讓學生記住了一些相關概念,還對行列式的一些性質(zhì)和計算方法進行了復習,可收到較好的教學效果.
(三)注重典型例題的講授
在教學過程中,選擇典型例題進行重點講授,能培養(yǎng)學生的思維能力和分析、解決實際問題的能力及演算能力.典型例題對學生具有示范、引導的作用.通過典型例題和技巧,講清其一,啟發(fā)學生自己動手去舉一反三.在反復多練中,培養(yǎng)學生的演算能力和知識綜合應用能力.如果只講概念而不講例題,那相當于只說不練.例如在高等數(shù)學中,如何用函數(shù)在某點極限的定義來證明函數(shù)在該點的極限?學生對函數(shù)極限的定義雖然清楚了,但如果沒有典型例題做引導,學生具體在做題時還是感到無從下手.因此教師要通過幾道典型例題的講解讓學生知道如何去找依賴于ε的σ,這實際上是一個解絕對值不等式的過程,像是一個從后往前推導的過程,其間會用到什么技巧,怎樣放大不等式等等,學生在明白了這些問題之后,再做習題就感到得心應手了.
(四)教學內(nèi)容面向現(xiàn)代化
現(xiàn)今的高等數(shù)學或是線性代數(shù)教材是重理論輕應用、重經(jīng)典、輕現(xiàn)代,數(shù)學思想、應用意識引導不足.而今數(shù)學的應用不僅在于傳統(tǒng)的物理領域,而且已經(jīng)滲透到了許多非物理領域.教師在教學過程中,講到一些章節(jié)時,應適當?shù)匕严嚓P知識向數(shù)學建模的題目引申.例如講授高數(shù)中函數(shù)、連續(xù)函數(shù)時,可向?qū)W生介紹一些單利、復利、連續(xù)復利、人口模型等與求極限有關的函數(shù)模型;講授線性代數(shù)中方程組的解法時,可向?qū)W生提出一些優(yōu)化問題以體現(xiàn)解方程組的重要性.本文作者任教于中國民航大學,教師完全可以引用民航的例子給學生提出一些優(yōu)化問題,體現(xiàn)數(shù)學建模思想[4].例如:某航空公司有多少架客機,不同型號的客機所售機票價格不同,當然損耗也不同,在這些有限資源下,如何安排不同型號客機的運載量能使該航空公司獲利最大?這種加強實踐環(huán)節(jié)的教學,使學生對理論理解加強了,實際應用能力也提高了,同時也提高了學生學習數(shù)學的興趣和自覺性.
(五)介紹一些數(shù)學應用軟件
數(shù)學軟件如Matlab,Mathematical,SAS在科學計算、控制系統(tǒng)設計等領域應用非常廣泛.如利用Matlab的圖形功能,在Matlab命令窗口輸入簡單的程序,便可得到學生在平時學習中只能依靠想象的空間立體圖形.這樣有利于培養(yǎng)學生學習數(shù)學的興趣和應用數(shù)學意識,還可以提高學生運用數(shù)學知識和計算機技術分析和解決實際問題的能力,這種新穎的教學方式使大學數(shù)學教學進入一種良性循環(huán).
二、教學方法
目前的高數(shù)教學模式存在著重知識輕能力,重理論輕應用,重細節(jié)輕全局的問題.針對當前教學的實際情況,我們有必要對當前大學高等數(shù)學教學方法進行改革.教學以課堂講授為主,要想教學質(zhì)量好,需要教師認真對待每堂課的教學,精心設計每個知識點的傳授技巧,向四十五分鐘要效益.作者認為上一堂好課要做到三點:開好頭,抓好中,結好尾.
(一)開好頭
目前大學數(shù)學課堂多采用“四部曲”:定義———定理———證明———舉例,這樣使課堂氣氛死氣沉沉,收不到良好的教學效果.要活躍課堂氣氛,讓學生想學、愛學,首先要將這一堂課的頭開好.如何開好頭呢?例如介紹高數(shù)中數(shù)列極限的概念時,可將極限這一概念產(chǎn)生的歷史背景介紹一下,其中出現(xiàn)了哪些數(shù)學家的名字,這是學生很感興趣的.又如學習級數(shù)收斂的知識點之前,可以先給學生講一講“芝諾悖論”,讓他們帶著問題開始新的一堂課.再比方說,介紹線性代數(shù)中的方程組時,可以講一講方程組產(chǎn)生的年代,對于方程組中的未知數(shù),國外采用英文字母,而中國那時候沒有英文字母,那采用什么來表示未知數(shù)呢?再如方程組中為什么不用x,y,z作未知數(shù)而是用x1,x2,x3呢?這樣講既讓學生聽著有趣,又引導他們思考問題,帶著問題學習,效果自然就好.
(二)抓好中
課堂中間部分的講授無疑是整堂課最重要的部分.數(shù)學是一門高度抽象的科學,其內(nèi)容是對客觀世界中數(shù)與形內(nèi)在規(guī)律的高度概括與抽象.作為數(shù)學教師,在其教學時不能就知識而論知識,就書本論書本,應引導學生去領悟內(nèi)容中所蘊藏的深邃的思想和巧妙的方法.諸如高等數(shù)學中連續(xù)、極限、導數(shù)、微分、定積分、重積分、線積分、面積分等重要概念均包含有重要的數(shù)學思想方法,應當講清其來龍去脈,對于定理的推證與公式的推導也并非全盤舍棄,若是推證、推導中包含著重要的數(shù)學思想方法,則應當加以講解.教師在授課過程中應注意活躍課堂氣氛,有的教師整堂課站在多媒體電腦前一動不動,甚至只顧低著頭念授課內(nèi)容,學生聽著自然乏味,甚至犯困.教師在講一個知識點的時候,應跟學生一起分析問題,走到學生中去,不時地向?qū)W生提問,甚至教師自己可以故意犯一些理解錯誤讓學生去糾正,這會讓學生在理解正確的同時還會有成就感,同時也防止了學生聽課注意力不集中的情況.例如作者在引領學生分析數(shù)列極限這一概念時,向他們提了一個問題:對“任意給定的正數(shù)ε”這句話怎么理解?請問ε給定了沒有?有很多學生說沒給定,這就說明他們對概念不理解.于是我叫起一名同學,并假裝將ε藏進懷中,跟他說:“我現(xiàn)在把ε藏起來不告訴你它有多大,你能告訴我N有多大嗎?”其他同學哄堂大笑,學生自然明白是怎么回事了.作者又問學生“存在正整數(shù)N”怎么理解?對于給定的ε,N是唯一確定的嗎?有的同學算出N=100,有的同學算出N=1000,假設他們都做對了,哪名同學做得更好呢?這樣就跟學生形成了互動,讓他們覺得老師不是高高在上,而是陪著他們一起學習的朋友,課堂氣氛輕松活躍,教學效果自然就好.
(三)收好尾
在一堂課的最后,教師應做好總結,這堂課學習了什么內(nèi)容,哪些是重點、難點,學習了什么方法技巧,應講清楚.同時留一些習題或者提幾個問題,讓學生課后去練習,去思考,培養(yǎng)學生的自學能力以及獨立思考能力.
三、教學手段
(一)引進多媒體教學
大學數(shù)學教學中應用現(xiàn)代教育技術是必要的,多媒體教學是一個新興的、先進的教學手段,它徹底改變了傳統(tǒng)教學中的“粉筆+黑板”的單一、呆板的表現(xiàn)形式,豐富了課堂中單純的講解、歸納過程,用比較生動、形象的動畫與聲音效果,直觀地把教學中某一過程描繪出來.可幫助學生獲得更多的感性材料,加深數(shù)學理論的理解與掌握,而且有助于課堂上的情感教育,充分調(diào)動學生學習數(shù)學的興趣,同時可以增大課堂的信息量,有效地提高教學效果與效率.如講授線性代數(shù)中矩陣的運算時,如果采用手寫會花費很多時間在寫矩陣上,會浪費大量的時間,而采用多媒體可以直觀地演示運算過程,生動形象而且省時間.當然,多媒體教學與傳統(tǒng)教學相比有著諸多優(yōu)勢,但并不是說可以取代傳統(tǒng)的教學手段.在教學過程中,根據(jù)講授內(nèi)容,適當?shù)剌o以粉筆教學,會起到良好的教學效果.
(二)及時對學生輔導答疑
學生在聽課或做作業(yè)過程中,肯定還會存在這樣那樣的問題不明白,這需要教師每周安排一定的時間對學生進行輔導答疑.隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展,答疑的時間地點已不受限制,教師可以通過QQ、郵箱以及制作視頻等方式對學生進行輔導答疑.教師也可將一些好的數(shù)學資源上傳到公用郵箱,方便學生下載、自學.總結作者從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段三個方面給出了提高大學數(shù)學教學質(zhì)量的一些對策.隨著時代的發(fā)展,教學工作會出現(xiàn)新的問題,新的挑戰(zhàn).作為數(shù)學教學工作者,應與時俱進,開拓進取,真抓實干,不斷地提高大學數(shù)學的教學質(zhì)量.
作者:張曉斌單位:中國民航大學理學院