数学思想方法及其在微积分教学中的运用初探

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  【摘 要】在高校的数学教学中,微积分作为其中十分基础的一门课程,在整个数学体系中发挥着重要的作用。微积分以微分和积分教学为主,引导学生掌握极限思想,合理的运用积分、微分解决数学问题,具备一定的数学思维。在教学过程中,合理的选用数学思想方法具有良好的效果,能够激发学生的数學学习热情,形成发散的思维,掌握数学相关概念和理论,明确相关内容的实际应用过程。本文结合数学思想方法在微积分教学应用存在的问题进行分析,探讨数学思想方法的具体应用路径,以提高微积分教学的质量和水平,使学生的数学能力得到提高。
  【关键词】数学思想方法;微积分教学;运用途径
  前言
  从十七世纪后半叶开始,微积分便逐渐形成和发展,通过对现实问题的解决,得到了一定的完善和推广。微积分作为高等数学中的核心课程,具有十分重要的意义,其主要是通过对微分和积分的运用,使实际生活中的数学问题得到解决,融合一定的极限的思想,使数学思维得到扩展。该学科具有一定的理论基础,包括牛顿引出的导数概念,牛顿-莱布尼茨公式以及其他的相关理论,通过不断的深化,使数学思想得到进一步的提升,形成了一定的理论体系和内容,为数学发展奠定了坚实的基础。数学对大学生的发展起着至关重要的作用,能够推动学生综合能力的提高,使学生各方面的素质得到加强,提高学生解决问题的能力。微积分在高校教学体系中占据一定的核心地位,因此,教师应充分利用数学思想方法,使数学教学水平得到提高,优化微积分教学的方法和模式,提高整体的学习效率。
  一、数学思想方法在微积分教学应用中存在的问题
  (一)思想方法缺乏渗透
  微积分具有一定的发展历史,在其形成阶段中具有一定的演变过程,教师在进行微积分课程的讲解时,往往忽视了对其发展史的介绍。在微积分教学过程中,教师更多的注重教材知识的讲解,对于理念、定义、理论及公示等,学生无法产生很好的理解,局限于机械的记忆。由于缺乏对相关定理的产生过程的理解,学生缺少对数学思想的掌握,由此使学生的创造性思维无法得到发挥,不能有效的培养学生独立思维的能力。
  (二)师生间互动存在局限性
  微积分具有一定的逻辑性,要求学生掌握一定的数学思维和思想方法,通过对理论和公式进行运用,掌握解题的方法和步骤。为更好的带动学生的学习热情,激发学生的学习积极性,教师应充分利用数学思想方法与学生互动。在实际教学过程中,师生间的互动教师,一惯采用填鸭式教学方式,无法提高课堂教学的有效性。
  (三)教学中没有充分利用信息化技术
  互联网的不断发展为数学教学提供了良好的环境,教学中可以充分利用多媒体,结合相关视频、图片等对学生进行启发,使学生的思维和思想得到扩展。高校在进行微积分教学时,往往没有有效利用多媒体,依旧采用课堂传授的方式,以教师的讲解为主,对于一些理论性和邏辑性较强的理论,学生的理解程度存在一定的限制。
  二、数学思想方法在微积分教学中的运用途径
  (一)建模思想方法的有效运用
  在高等数学中,数学建模思想具有广泛的应用空间,对于一些较为抽象的现实问题,结合建模思想能够有效的得到解决。在微积分中,对于现实问题与变量间函数关系的转化,往往可以将问题变得更加直观,通过构建函数模型的方式,使问题分析过程更加清晰,能够从函数关系中发现问题的本质,形成一定的数学思维,有助于学生将抽象问题简单化,更好的掌握数学知识和技能。例如:把半径为R的一圆形铁皮,自圆心处剪去圆心角为?琢的一扇形后围成一无底圆锥,试建立这圆锥的体积V与角?琢间的函数关系。学生在进行分析时,首先应结合题干描述,画出图形,设围成的无底圆锥的高为h,底面圆半径为r,从题目中可以得出:2πR-R?琢=2πR,h2+r2=R2,联立方程组最终得出结果。
  (二)数形结合思想方法的有效运用
  在数学研究对象中,数和形是两类基本的对象,二者具有十分紧密的联系,通过对二者的关系进行研究,有助于对数学问题的简化,使复杂的问题更容易理解。形具有一定的清晰性和直观性,而数具有一定的规范性,充分利用二者的特点,可以使微积分问题更加明确。在研究函数问题时,可以充分利用数形转化的方法,使学生形成遇数思形、以形助数的思想理念,形成完善的逻辑思维,更深层次的理解数学知识要点和理论应用,掌握微积分学习的重点和核心内容。例如:在学习二重积分时,确定积分顺序对解题的难易程度具有十分重要的影响,结合直角坐标系进行图形的描绘,学生可以直观的找出最优的解题方法,达到简化解题步骤的目的。
  (三)分类讨论思想方法的有效运用
  在微积分的学习中,解题过程往往存在一定的复杂性,面对不同的情况需要分别进行讨论,然后再综合进行考虑。数学对象具有不同的属性,运用分类思想能够帮助学生明确题目的考点,通过进行分类讨论,避免出现遗漏。例如:在学习分段函数时,应结合自变量不同的取值范围进行分析。设f(x)=4-6x,|x|≤20, |x|>2,求f(f(x))。在进行解题时,应结合x的不同取值范围分情况分析。
  三、结语
  在进行微积分教学时,为提高学生对数学知识的掌握程度,提高课堂学习效率至关重要。通过数学思想方法的有效运用,能够使学生更透彻的明确课程的精髓,理解数学理论和相关概念的形成过程,更好的贯彻学生的数学逻辑思维和创造能力。
  参考文献:
  [1]张孟.数学思想方法在微积分教学中的运用研究[J].吉林广播电视大学学报.2017(3).
  [2]朱凌云.数学思想方法在微积分教学中的运用[J].学园:学者的精神家园.2015(10):78.
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