基于服务专业应用的高职数学教学实践

程荣

【摘要】高等职业院校的数学课程作为公共基础课与专业融合仍处于探索改革阶段，本文以北京电子科技职业学院食品营养与检测专业为例，结合疫情现实开展线上教学，教学内容在注重数学素养培养的同时追求服务专业.教师在传统教材框架基础上，依托专业背景进行整合，介绍在“矩阵的概念”模块教学实践中借助MATLAB软件进行融合专业所需的创新案例，真正实现服务专业.笔者在实践中总结反思，为数学教学模式改革创新研究提供思路和经验.

【关键词】服务专业;高职数学;线上教学;矩阵的概念

【基金项目】北京市教育科学“十三五”规划2020年度优先关注项目：《CDEA2020013职业院校数学课程教学模式改革研究》

一、教学分析

本课程选用“十二五”规划教材同济大学《工程数学 线性代数》.其内容重点研究的是5阶以内的小矩阵，教学过程主要是进行手动推演，而学生以后实际工作研究用到的是大矩阵，是大量的从简单到复杂的实际应用，手动计算不现实，需要借助计算机和软件包.因此我们结合学生实际情况删减部分烦琐的数学论述和证明使概念形象易懂，给出使用经典方法难解决的、与专业课和职业发展相关的应用案例，并提供MATLAB程序，用MATLAB等软件实现线性代数运算，对数学模型进行求解，该过程相当于对课本内容进行了二次改造.

本次课为教材第二章第一节的内容.授课对象是高职一年级的学生，在知识基础上，已有一些高等数学的知识积累，掌握了行列式的概念，学习过线性方程组，对MATLAB软件操作环境有基本了解;在认知能力上，有一定的认知能力，但思辨、分析能力较弱;在学习方式上，更偏重于利用动画、视频和网站等信息化媒介和手段来获取理论知识.虽然他们对数学应用有了基本的感知，但对抽象理论知识接受困难，不善于建立实际问题与数学思想之间的联系.

基于教学内容和学情分析，并结合专业人才培养目标，我针对本次课制定了如下的三维教学目标.知识目标：理解矩阵的基本概念;掌握矩阵和行列式的区别;掌握MATLAB中矩阵基本输入方法.能力目标：能够根据实际问题抽象出矩阵，在MATLAB中准确输入，并选择恰当命令.情感目标：通过对比学习，形成理性与严谨的研究态度;提高营养健康的生活意识;提高透过现象看本质的分析问题意识.其中矩阵的概念和矩阵在MATLAB中的输入方法是教学重点，矩阵和行列式的区别以及矩阵在MATLAB中的输入方法是教学难点.

二、教学设计

在本次教学过程中，教师要突出数学的理论指导性，将数学知识的知识性和价值性相统一，理論性和实践性相统一，融入食品营养与检测专业应用案例，融入社会热点问题，融入课程思政元素，旨在提高学生利用数学方法解决专业及日常生活问题的能力.

面对当前疫情现实，基于以上的教学整体设计理念，我们采用了以“s-h-i”为主线的教学策略，以立德树人为最高指导，在教学中融入团队合作精神等课程思政元素，采用明确任务、解决任务、评价任务、拓展任务等任务驱动环节开展教与学.教学实施过程围绕学生所学专业关键字“s-h-i”，展开课前、课中、课后一体的8“s-h-i”教学环节.在教学资源及环境上，教师课前借助职教资源库、微课等进行课前准备，用学习通平台进行任务发布并布置小组探究项目合作;课上借助学习通平台展开直播教学，同时利用腾讯会议交互平台辅助与学生进行实时交互.以矩阵的“来龙去脉”为教学主线，以课前小组任务中的素材为依托，两个层次递进展开.课前教师通过微课、动画、课件等学习资料提供，分小组选题合作探究、建贴话题讨论以及录制微视频汇报成果，激发学生自主探究研究的兴趣;课中教师通过问题驱动、视频讲解、直观展示、软件录入、实际应用等引导学生主动发现和探究，自主总结出矩阵和行列式的区别与联系，并体会矩阵概念产生的背景以及用途.以此改变以往教学过程中学生机械、被动接受的学习习惯和方式，让学生在轻松的环境中快乐学习，从而可以突破教学重点、化解教学难点.教学过程始终遵循以教师的“导”、学生的“学”及教学过程中的“悟”为主线，推动教学过程，揭示探究原理.

三、教学过程

“食”热身——课前热身阶段.教师通过网络学习平台提前布置学习任务，要求学生提前做好四项准备：首先，根据网络课程课前任务观看视频《矩阵和线性代数之美》，简单了解矩阵的概念以及应用背景，同时教师和同学可以在学习通讨论区交流互动.其次，让学生阅读教师在资料区上传的资料，对相应知识进行查阅，了解矩阵知识在本专业中的应用，并在讨论区分享自己的收获.然后，观看动画短片：每年的9月1号是我国的“全民健康生活方式行动日”，引导学生思考疫情期间长期宅在家，是否会因为忽略锻炼而导致超重，并分析超重的危害.最后，小组合作制定减肥食谱，并进行可行性分析，最终各组录制并上传微视频汇报研究成果.

“食”引入——由减肥食谱设计问题引入新知.教师展示课前小组项目优秀研究成果，引发学生思考：这几个案例是利用什么操作让这些包含了食材和营养成分的数据清晰明了？从而引出数表，为接下来新知探究环节做好铺垫.

此时手算求解遇到了困难，我们可以交给计算机处理，但在交给MATLAB软件求解复杂方程之前，我们需要对数据进行整理，把所有方程中未知数按同样的顺序进行排列.顺利引出矩阵的概念.

“师”概念——课上概念学习阶段.本环节重点学习矩阵的定义、符号表示以及食谱与矩阵的联系.教师由上面的实例得到矩阵定义，并引导学生利用语文缩句的方法对定义进行提炼总结，得到矩阵的本质为数表的结论.借助矩阵本质获取的过程，教师可带学生体验透过现象看本质这种分析问题的方法.接下来教师发布闯关游戏、随堂测试题等，根据学生的答题结果进行知识总结与梳理.

“识”性质——对比行列式，学习性质.本环节重点认识矩阵和行列式的区别和联系、掌握矩阵的性质、认识几类特殊矩阵.首先，教师需要从矩阵与行列式的符号表示、书写形式、本质、行数列数的特点、元素个数等角度启发学生总结两者之间的不同，然后共同完成行列式和矩阵对比图，最后通过快速问答形式进行知识巩固.