高职高专机电专业高等数学课程的探讨和实践

2014-08-12张静刘鸿博周宏伟

考试周刊 2014年44期

张静　刘鸿博　周宏伟

摘要：高职高专院校高等数学教学面临巨大的挑战，针对机电专业的特点，对机电专业高等数学课程进行探讨。通过对课程设置的研究，从教学内容、教学方法和考核形式等方面改革，探讨一种适合该专业发展的高等数学教学模式。

关键词：高职高专高等数学教学改革

“高等数学”课程在高职高专院校的课程体系中占有重要地位。高等数学的应用无论是在自然科学还是人文科学领域，都成为解决实际问题的工具。值得注意的是，高职高专院校培养的是第一线的生产、建设、管理和服务人才。高职高专院校高等数学的课程教学应该强调适应性和实用性，本着“以应用为目的，以必须够用为度”的原则教学[1]，[2]，发挥“教育和实用”两大功能。为此，结合我院机电专业的实际情况，对高等数学的课程和教学进行探讨，构建适应机电专业的高等数学教学体系。

1.研究背景

1.1高职高专院校学生现状

高职高专院校学生来源主要分三类：一是通过高考考入，二是通过单独招生考入，三是通过对口升学考入。高职高专类的学生生源总体素质不高，由于近几年高职院校扩招，高职院校的学生录取分数偏低，数学基础相对较差，文科学生尤为突出，对数学的学习兴趣索然。不少学生认为学数学没用，对数学的意义和数学价值认识不足。这造成了学生学习积极性不高，仅仅为了学分而被动学数学。在课堂教学中发现，一些学生课前不预习，课上不记笔记，课后不复习，作业不规范，存在抄袭现象。师生缺乏沟通和交流，课堂上主要是教师讲解，学生一般不回答问题，课堂气氛不活跃。上述问题给高职高专院校的高等数学教学带来了重重困难。

1.2高职高专院校高等数学课程和教学现状

我院校高等数学课程仅设置为一个学期，每周按6学时计算，共计90个学时。根据不同专业，我们制定不同的教学大纲和教学进度计划。对机电专业的学生制定相应的教学内容，主要包括一元函数微积分、常微分方程和级数。

教学内容重连续、轻离散，重理论、轻应用，方法技巧较多，内容主要以经典微积分为主，由简单的常微分方程和级数组成。而且微分方程和级数内容讲解很浅显，仅仅属于了解的范围。离散数学、非线性理论、数值计算方法等重要的数学内容和方法，很少在教学中反映。教师枯燥地讲授高等数学的基本概念，从概念讲解到定理证明，从计算方法到例题习题，基本上是一味灌输，不能很好地与专业相结合，没有体现高职教育的“以应用为目的，以必需够用为度”的原则。从教学手段来看，仍是以粉笔加黑板为主体，虽然部分教师能应用多媒体，但多媒体的内容主要是书本文字的罗列，缺少现代化教学理念。这种“注入式”或“填鸭式”的教学方式不利于学生数学素质和创造性思维的培养，更不利于学生利用数学知识解决专业方面的问题。

从教师方面来看，教师往往对实用技术了解不多，在教学过程中缺乏工程背景。教师常常抱怨现在学生越来越难教，责怪学生基础差，很少从自身方面找原因。没有考虑到不同类型学生的自身条件和今后实际应用中对数学的需求，不太重视学生数学素质与实践能力的培养，与实际应用相去甚远。

以上问题告诉我们高职教育高等数学课程改革十分紧迫和必要。针对机电专业课程的特点，有必要对高等数学教学进行改革，建立适合该专业的高等数学教学模式。

2.机电专业数学课程体系

2.1机电类专业相关数学知识点

我院机电专业教学对数学知识与能力的需求情况[3]如表1所示：

表1 机电类专业教学对数学知识与能力的需求

2.2机电类专业数学课程体系结构

根据上述机电专业相应知识点与所需高等数学知识点的分析可以发现，高等数学学习不但要奠定基础，还要处理好知识和能力的关系。因此，针对机电专业的特点，建立机电专业数学课程体系结构（表2）。

表2 教学内容模块化设计

基础模块是数学基础知识和基本方法，是高等数学中的基本内容，体现了高职高专层次的数学素质教育、数学的能力和思维培养的基本要求。基础模块包括一元函数微积分、二元函数微积分、常微分方程和空间解析几何。

专业模块是适应机电专业的应用型模块，体现了专业性，所有内容主要体现一个“用”字，让学生感受专业和数学的密切关系。专业模块包括无穷级数、傅立叶级数、复变函数和线性代数。这是理工结合、多学科交叉融合的切入点，符合培养应用型人才的需要。

技能模块是为增强学生利用所学数学知识解决实际问题的能力，提高学生学习数学的兴趣，加入技能模块。该模块适应基础较好的学生的提高模块。技能模块包括离散数学、Matlab软件应用和数学建模。通过对基础较好学生的培训，选拔优秀的学生参加竞赛，以比赛的形式提高学生的积极性。

3.机电类专业数学课程的改革与探索

3.1教学内容改革

针对教学内容的不同模块，针对数学理论深奥、实用性差、学生学习理解难度大等突出问题，尝试对我院机电专业高等数学课程的教学内容进行如下改革：

3.1.1优化课程内容，加强应用性教学的内容设计。

基础模块在内容设计上突出基本思想和基本方法，以“极限—微分—积分”为主线设计教学，强化极限分析方法和微元分析方法，淡化运算技巧，多介绍基本知识的实际背景、来源、处理思想和结果含义，让学生能够尽量透彻理解基本概念的实质。适当删除难度较大的内容。比如曲线积分和曲面部分，由于是积分微元思想的应用，学生用到时可以学习。

专业模块在内容设计上以实用为主，结合专业课程中的相关知识，深入浅出，让学生体会到专业和数学有机结合的重要性。复变函数部分可以仅讲授复数与复变函数、解析函数和复变函数的积分的简单内容。对于级数和傅立叶变换可以结合机电专业的特点，从基本概念到实例演绎，内容不求多，只求精，让学生体会到数学思想在机电专业中的作用。endprint

技能模块主要针对基础较好的学生，利用数学知识解决一些教难的模型。授课内容以离散数学和数学软件为主，引导学生自己思考解决问题。

2.1.2丰富教学形式，提高学生学习兴趣。

对于基础模块的教学，以理论教学为主，加入启发式教学形式，从实例引出问题[4]，再介绍基本思想和方法，回到实际问题理解和反馈，引导学生主动学习。

对于专业模块，引入专业问题，让学生分小组讨论专业知识用到哪些数学知识，再由教师引出概念和方法，最后让学生自己解决专业问题。

对于技能模块，组织成绩较好的学生上机教学，边学边练，及时对教学效果进行评估。组建数学建模兴趣小组，让优秀的学生充分展现才能。

2.1.3加强教材建设，促进专业和高等数学结合。

目前高等数学教材非常多，质量参差不齐，因此选择一套适合机电专业的高等数学教材势在必行。高职高专类的高等数学教材不应是本科教材的压缩，更不应重理论轻操作。实例教学、案例分析更能提高学生的学习兴趣，使教学变得生动。现在我们正在尝试编写一套理论全面精简、内容生动丰富、图文并茂的高等数学教材。

3.2教学方法改革

教学方法对教学质量的提高起到举足轻重的作用，一个好的教学方法和模式，能给教学带来意想不到的收获。针对我院学生的特点，在对重要概念和理论的讲解中，应适当加入实例，避免过多的理论传授，多给学生自己思考和提问的机会。选择背景较为简单的案例和学生交流探讨，启发学生的发散性思维，运用启发式、互动式的教学方法。学习高等数学时，遇到极限的定义，认为术语抽象，符号陌生，其中的辩证关系不易搞清，很令人费解。引入与极限相关的数学历史，不仅可以弄清楚定义的来龙去脉和必要性，而且可以认识到极限理论对整个高等数学的极端重要性[5]。

3.3教学评价改革

教学评价是一项复杂的系统工程，如何改革传统的教学评价办法和存在的弊端是摆在我们面前的又一个重要课题[1]。传统的教学评价方法似乎可以称为知识检查，主要考查学生对知识点的掌握程度，以及会不会做题。常常都是照着例题做习题，生硬模仿。改变作业和考核的方式，对高等数学教学起着重要的作用。

3.3.1作业方式改革

增加学生对知识理解的形式，教师可以布置一些有意思的作业，比如让学生自己查找生活中与极限相关的例子，在CAD中用到了哪些数学知识，找找古代我国的科学家在极限方面的重要贡献，等等。可以写成小论文，也可以做成多媒体在课堂上探讨。

3.3.2考核方式改革

传统的高等数学考核方式基本上都是闭卷作答，内容一般是基本概念、基本原理和基本方法的测试。这种考核方式容易让学生机械套用定理和公式，甚至背例题，没有发挥高等数学教学的作用。应改革考核方式，把学生的成绩分为三个部分：平时成绩（占20%），包括出勤、提问、作业；闭卷考试（占60%），主要考核学生对知识的掌握程度；实践考试成绩（占20%），主要是对学生平时积累的小素材和分小组讨论的结果进行评价。利用这样的方式有助于提高学生的积极性，让学生平时也主动学习数学，不把学习高数当做负担。

4.结语

针对高职高专院校高等数学教学面临的挑战，高职数学教学必须进行改革。我院机电类专业有其特点，如果能够针对该专业的特点进行教学，则不仅能够提高高等数学教学质量，对专业的发展也有促进作用。我院高等数学教学改革还处于起步阶段，面对实际情况，高等数学教研室的全体教师将一起共同努力，力争将高等数学改革做实、做好。

参考文献：

[1]王咏芳.高职机电类专业高等数学课程改革与实践[D].苏州大学硕士论文，2007.

[2]曹彩霞，等.机电类专业高等数学的应用性教学改革的实践[J].大学数学，2010，26（1）：118-121.

[3]钱小慧，等.机电类高职高专《高等数学》课程设置的思考[C].云南省高等教育学会高职高专教育分会2008年优秀论文集，2008.