高等数学项目化课堂教学改革

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  【摘 要】大多数高校数学教学教材单一、教学模式单一,在教学过程中只注重知识的讲解,与具体专业相结合较少;教师讲授的内容较多,学生主动学习的积极性不够,存在着畏难情绪。为了解决高等数学授课过程中存在的学生缺乏学习兴趣、与专业脱节等问题,本文以建筑工程技术专业为例,融合数学、建筑专业知识,将数学知识分解成该专业后续课程中的项目进行讲授,从而培养学生学习数学的积极性,提高数学的应用能力。
  【关键词】项目化;数学教学;建筑工程技术
  一、教学现状
  目前大部分高校数学课的教学教材基本都是统一的,教学大纲、教案和教授的内容也都大同小异,按照经典的数学教材教授学生数学知识。教师在教学过程中注重知识的讲解较多,与具体专业相结合较少;讲授的内容较多,学生主动学习的积极性不够。
  同时,学生在学习数学的过程中也存在着畏难情绪:一方面觉得数学太难,高等数学需要运用极限的思维,与中小学数学存在着较大的差异,使得学生接受起来较难;另一方面觉得学数学无用,对于大部分工作和生活中的问题,中小学数学已经足以解决了,学习高等数学对他们来说更像是一种负担。
  二、问题分析
  第一,学习任务繁重,学生学习兴趣缺乏。在平时的数学授课过程中,教师普遍把重点放在教授学生数学基础知识上。面对繁重的授课任务,既要囊括所有知识点,又要突出重点,难以兼得。因此在授课过程中,学生所接触的数学知识只是皮毛,如果课后不自己去钻研,就很难学深、学透。
  第二,理论基础过多,数学应用能力有限。高等数学是一门基础课,一般都是在一年级的时候开设。学生花了大力气学会了数学相关理论知识和解题方法,但是到了后续的专业课程中,由于种种原因运用不出来,这确实是一种遗憾。
  第三,专业粘合较低,专业教学进展缓慢。以建筑工程技术专业为例,学生在后续课程中会遇到检验混凝土抗压强度等问题。在实际操作中,常用强度平均值、标准差、变异系数等统计参数来评定混凝土的抗压强度。而这些概率统计上的概念在高等数学授课过程中涉及不到。
  三、教学改进
  针对上述问题,本次课堂教学改革采用项目化教学方法,在教授数学基础知识的同时,与专业知识相结合,使学生你那个在完成项目任务学习的过程中掌握数学的基础知识,从而既提高学生理论联系实际的能力,也激发了他们对学习数学的兴趣。
  此次课改将高等数学课程与建筑工程技术专业相结合,开展极限与连续、导数与微分、定积分、概率统计初步、数学软件及其应用五个项目教学。
  项目一:极限与连续
  1.项目设计:一条横断面为如图所示的排水渠道,所有坡角都为45度,试建立渠道的湿周L(即水流与界壁接触的长度)与水深h之间的关系,并分析当水深为a时,该关系有什么特殊性。
  2.项目转化:利用几何学知识,将该问题转化为分两段求湿周与水深之间的函数关系。
  3.数学知识:(1)函数的概念;(2)函数与数列的极限;(3)极限的求解;(4)函数的连续性。
  4.项目求解:利用函数的求法解决以上问题。
  5.习题巩固:根据学习情况,给出极限和工程上生活中常见的函数问题。
  项目二:导数与微分
  1. 项目设计:“梁”是中国建筑构架中最重要的构件之一,它一般是一段横截面为矩形的横木。现在给定一个直径为d的原木,要将它做成一根屋顶的横梁,问:需要如何截才能使该横梁的承载能力最大?
  2.项目转化:根据力学知识,将上面的问题转化为数学上求连续函数最值的问题。
  3.数学知识:(1)导数的定义;(2)导数的基本公式;(3)导数的四则运算法则;(4)复合函数的求导法则;(5)其他求导方法,例如隐函数求导法、对数求导法等。
  4.项目求解:利用求导数的方法解决最值问题。
  5.习题巩固:根据学习情况,设计工程上生活中常见的类似问题。
  项目三:定积分
  1.项目设计:水平梁上受分布载荷的作用,其载荷度为q(x)(N/m),梁长为l(m)。求该分布载荷对梁左端点O的力矩。
  2.项目转化:由力学知识和极限的思想,将该问题转变为求一个函数和的极限的问题。
  3.数学知识:(1)定积分的定义;(2)基本积分公式;(3)换元积分法;(4)分步积分法。
  4.项目求解:利用求定积分的方法解决函数和的極限问题。
  5.习题巩固:根据学习情况,设计工程上生活中常见的类似问题。
  项目四:概率统计初步
  1.项目设计:为测试混凝土抗压强度是否过关,某公司对生产的混凝土进行抽样检查。假设已知抽样的混凝土有n组,第i组的测试值为f■,问如何评定该混凝土的强度?
  2.项目转化:根据建筑材料与检测相关知识,将上述问题转化为概率统计问题。
  3.数学知识:(1)正态分布;(2)总体、个体与样本;(3)统计量:样本均值、样本方差等。
  4.项目求解:利用概率统计知识求解上述问题。
  5.习题巩固:根据学习情况,设计工程上生活中常见的类似问题。
  项目五:数学软件及其应用
  1.练习:就前面学习过的求极限,求导数,求积分和求均值、方差等数学问题在数学软件上进行练习,确保熟练掌握。
  2.测试:就学生掌握情况进行测试。
  四、教学反思
  1.教学成效。通过在建筑工程技术专业进行数学教学改革实践,我们采用项目化教学方法,使学生能够将数学知识与专业知识相结合;培养了学生学习数学的积极性,改变学生既定的数学无用思想,做到基础课与专业课学习相互促进。
  2.教学改进。运用项目化的方法教学,将该专业学生在后续课程中遇到的数学知识进行项目设计,同时根据专业要求进行增减,授课内容灵活,有利于保证人才培养的全面性。在本次课改的过程中,我们初步尝试将概率统计作为一个项目设计在其中,满足该专业人才培养的需求。
  本次课改只是笔者的初步尝试,只涉及到极限与连续、导数与微分、定积分、概率统计和数学软件等内容,今后将继续依照专业课程教学计划需求,循序渐进将其余知识列入项目设计,完善教学体系、优化项目设计。
  【参考文献】
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  (基金项目:义乌工商职业技术学院2018年校级课堂教学改革项目:2018KG04)
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