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        電類(lèi)專(zhuān)業(yè)高職數(shù)學(xué)課程體系構(gòu)建研究

        2015-12-24 07:08:20臧文瓊
        北方經(jīng)貿(mào) 2015年3期
        關(guān)鍵詞:電類(lèi)數(shù)學(xué)課程模塊

        臧文瓊

        (黑龍江省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院,哈爾濱 150080)

        一、有效整合教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)建“情-境”教學(xué)氛圍

        要根據(jù)專(zhuān)業(yè)的不同而重新設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,授課時(shí)所舉實(shí)例最好是與學(xué)生專(zhuān)業(yè)相關(guān)的題型,使數(shù)學(xué)服務(wù)于專(zhuān)業(yè),讓學(xué)生深切的感受到數(shù)學(xué)就在身邊,所以對(duì)基本概念、基本定理的引入要充分結(jié)合電類(lèi)專(zhuān)業(yè),采用具有電類(lèi)專(zhuān)業(yè)背景的案例講解,創(chuàng)建“情-境”教學(xué)氛圍,例如:在函數(shù)中引入電學(xué)中常用函數(shù):?jiǎn)挝浑A躍函數(shù)、簡(jiǎn)諧波、矩陣波函數(shù);極限教學(xué)中,提出電感電流、電容電壓的變化趨勢(shì);導(dǎo)數(shù)教學(xué)中,提出速度、加速度、比熱等計(jì)算,更應(yīng)提出電流變化率、電壓變化率及溫度變化率概念,還可同時(shí)指出它們與電感電壓、電容電流及晶體管參數(shù)的關(guān)系,加入低頻跨導(dǎo)的計(jì)算;定積分中提出電流、電壓有效值;而在微分方程教學(xué)中,求解一階電路的零輸入響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型等等。數(shù)學(xué)課程中滲透電類(lèi)專(zhuān)業(yè)背景的實(shí)例,貼近學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè),增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和能力,使學(xué)生感到高職數(shù)學(xué)確實(shí)在為電類(lèi)專(zhuān)業(yè)服務(wù),增加學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣與動(dòng)力,也使數(shù)學(xué)課程彰顯電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),教學(xué)過(guò)程可歸結(jié)如下圖所示。

        二、TOPCARES-CDIO模式下的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)課程

        TOPCARES-CDIO模式是讓學(xué)生主動(dòng)地參與到理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化過(guò)程中來(lái),是一種倡導(dǎo)“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的新型教學(xué)模式。CDIO既注重抽象理論知識(shí)的“教”和“學(xué)”,又強(qiáng)調(diào)了教學(xué)過(guò)程中“做”的重要意義;既增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力,又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。CDIO是一種產(chǎn)品導(dǎo)向的教育機(jī)制,對(duì)運(yùn)作的細(xì)節(jié)并沒(méi)有作出硬性規(guī)定,在具體實(shí)施過(guò)程中,可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整。

        《應(yīng)用數(shù)學(xué)》作為大學(xué)的公共基礎(chǔ)課程,教學(xué)對(duì)象都是傳統(tǒng)教學(xué)模式下長(zhǎng)大的大一新生,照搬CDIO所列出的“以團(tuán)隊(duì)綜合設(shè)計(jì)型大項(xiàng)目為主要載體”的思想并不合適。案例教學(xué)直觀生動(dòng),容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,而且案例規(guī)??纱罂尚?,在教學(xué)上具有良好的可操作性,同時(shí)也符合CDIO構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論,所以,按照電類(lèi)專(zhuān)業(yè)需求調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)內(nèi)容的選取上,力求選擇與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)案例。例如:在教學(xué)中引入電類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)數(shù)學(xué)建模,可以從一個(gè)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題開(kāi)始,由實(shí)際電類(lèi)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題到數(shù)學(xué)問(wèn)題,由具體問(wèn)題到抽象概念,由解決問(wèn)題到更進(jìn)一步應(yīng)用的教學(xué)全過(guò)程,而不是方程函數(shù)等等之類(lèi)的具體的數(shù)學(xué)素材。由于遇到的實(shí)際電類(lèi)專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)應(yīng)用性問(wèn)題往往是不能通過(guò)某一節(jié)某一章所能解決的,需要更多的數(shù)學(xué)知識(shí),教師可以把一些較小的數(shù)學(xué)應(yīng)用和數(shù)學(xué)建模問(wèn)題按照過(guò)程分解,放到教學(xué)的各局部環(huán)節(jié)上去做,這樣學(xué)生在慢慢積累數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)可以培養(yǎng)其自身的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),即“化整為零,積零為整”的方法過(guò)程,也可以在學(xué)習(xí)各章節(jié)的理論知識(shí)之后,選擇一些具有相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)際背景的簡(jiǎn)單應(yīng)用問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生加以分析,通過(guò)抽象、簡(jiǎn)化、假設(shè)、建立和求解數(shù)學(xué)模型,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

        比如,在講到一階線(xiàn)性微分方程時(shí)引入電學(xué)的具體實(shí)例:設(shè)電路如圖所示,C(常數(shù))是電容器電容,R為電阻,其中R=,E=6為電源電動(dòng)勢(shì),K是開(kāi)關(guān),設(shè)開(kāi)始時(shí)的電容器上沒(méi)有電荷,兩端電壓為零,當(dāng)開(kāi)關(guān)合上時(shí),電源就會(huì)向電容充電,電路中有電流i流過(guò),求電容器上的電壓UC隨時(shí)間t的變化規(guī)律,應(yīng)用到一階線(xiàn)性微分方程數(shù)學(xué)知識(shí)求解,這是一階線(xiàn)性微分方程,且初始條件,UC│t=0=0,有通解公式求得通解,UC=6+Ce-10t,將UC│t=0=0代入得C=-6,所以,UC=6-6e-10t。

        這樣一來(lái),緊密聯(lián)系電學(xué)知識(shí),有助于學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相結(jié)合,真正讓學(xué)生做到會(huì)學(xué)習(xí),學(xué)好習(xí),充分了解所學(xué)知識(shí)對(duì)今后學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的重要性,做到理論和實(shí)際相結(jié)合,避免了知識(shí)學(xué)了很多,但卻不知道如何使用的問(wèn)題。

        三、模塊式教學(xué)法,構(gòu)建新體系

        電類(lèi)學(xué)科的特點(diǎn)是發(fā)展速度快、覆蓋面廣、綜合性強(qiáng),特別是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,對(duì)計(jì)算科學(xué)的要求越來(lái)越高。因此,課程體系整合要結(jié)合專(zhuān)業(yè)背景和相關(guān)的軟件工具,建立了包括公共基礎(chǔ)模塊、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)模塊和應(yīng)用拓展模塊的數(shù)學(xué)課程新體系。

        公共基礎(chǔ)模塊主要包括:函數(shù)、極限、導(dǎo)數(shù)與微分、不定積分、定積分等電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)科所需的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論。該模塊注重夯實(shí)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程作準(zhǔn)備。

        專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)模塊主要包括:可分離變量的微分方程、一階線(xiàn)性非齊次微分方程、電類(lèi)專(zhuān)業(yè)中常用的函數(shù)、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)(數(shù)制與碼制)。這些內(nèi)容主要為電路分析、信號(hào)分析、單片機(jī)編程提供必備的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。

        應(yīng)用拓展模塊主要包括:Matlab數(shù)學(xué)軟件、建模與仿真等內(nèi)容。通過(guò)構(gòu)造具體的與信息相關(guān)的諸如信號(hào)處理、最優(yōu)控制等工程實(shí)例,借助于計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等手段。將應(yīng)用數(shù)學(xué)中的基本理論、相應(yīng)的數(shù)學(xué)軟件技術(shù)和信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合起來(lái),提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

        該課程新體系充分發(fā)揮了應(yīng)用數(shù)學(xué)的橋梁與紐帶作用,在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)素材及習(xí)題選擇上均結(jié)合學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣,突出了專(zhuān)業(yè)特色,逐步培養(yǎng)了學(xué)生綜合利用數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)軟件解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

        四、改革考試制度,加強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)

        長(zhǎng)期以來(lái),數(shù)學(xué)課考試重理論、輕能力,重結(jié)果、輕過(guò)程,考試形式單一,安排極不合理。為此,必須進(jìn)行考試改革,建立完善的考試考核制度。對(duì)學(xué)生的考核評(píng)價(jià)應(yīng)是立體的、多方面的、形式多樣的。為了全面了解學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)狀況,激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展,教師對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià),既要關(guān)注學(xué)生知識(shí)的理解,更要關(guān)注他們數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)。

        (一)定量評(píng)價(jià)(筆試考核)

        基礎(chǔ)能力評(píng)價(jià):主要考核數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。

        實(shí)踐能力評(píng)價(jià):結(jié)合電類(lèi)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),在考試內(nèi)容上適當(dāng)增加一些與電類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的數(shù)學(xué)應(yīng)用問(wèn)題,但要注意難度的掌控。

        (二)定性評(píng)價(jià)(平時(shí)考核)

        平時(shí)考核可采用課外作業(yè)、數(shù)學(xué)建模、撰寫(xiě)小論文、交預(yù)習(xí)作業(yè)、精心挑選一些與所學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用性題目供學(xué)生選做等形式,關(guān)注學(xué)生在發(fā)展過(guò)程中所付出的努力、體驗(yàn)和取得的進(jìn)步,這不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的調(diào)整與改進(jìn),還能促進(jìn)學(xué)生全面主動(dòng)地發(fā)展。

        [1] 王培光,高春霞,趙 璞.電氣信息類(lèi)工程數(shù)學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教育與職業(yè),2010(26).

        [2]高萬(wàn)學(xué).高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)課程的整體設(shè)計(jì)[J].湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012(4).

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