武志鵬

(武漢技師學(xué)院機(jī)電工程系 湖北武漢 430051)

2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開(kāi)會(huì)議提出，要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。新基建不同于舊基建，主要包括以人工智能、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)等高科技產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)而開(kāi)展的一系列促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，將極大地提升人民的生活水平，提升消費(fèi)質(zhì)量。新型基礎(chǔ)設(shè)施不只是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，更包含數(shù)字基礎(chǔ)、運(yùn)算基礎(chǔ)，加快計(jì)算力支撐非常重要[1]。

一、中職學(xué)校對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)的要求

對(duì)于中職學(xué)校，傳統(tǒng)的工科包括機(jī)械制造類(lèi)、電子電氣類(lèi)和計(jì)算機(jī)類(lèi)。然而，在“新基建”背景下，上述三類(lèi)被整合成為交叉學(xué)科的“智能制造”領(lǐng)域和“人工智能”領(lǐng)域。在這兩個(gè)領(lǐng)域中，三個(gè)重要的技術(shù)支撐是數(shù)控加工技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算編程技術(shù)。

數(shù)控加工技術(shù)除了包括傳統(tǒng)的數(shù)控車(chē)、銑技術(shù)和數(shù)控沖壓等技術(shù)，還包括工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。雖然“三角函數(shù)”即可滿足多數(shù)計(jì)算要求，然而，由于多軸加工技術(shù)的引入，固然可以借助CAD/CAM軟件實(shí)現(xiàn)軌跡控制，但是在后處理環(huán)節(jié)卻需要坐標(biāo)系的空間變換知識(shí)。

計(jì)算機(jī)編程技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的基石[2]，而算法是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的核心?！靶禄ā北尘跋碌母呒寄苋瞬艖?yīng)具備將物理現(xiàn)象抽象為數(shù)學(xué)模型的能力。在校生應(yīng)能根據(jù)需要找到和專(zhuān)業(yè)相關(guān)的初等函數(shù)和超越函數(shù)公式，并改寫(xiě)成高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序。

二、當(dāng)前數(shù)學(xué)教學(xué)的痛點(diǎn)

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足

大多數(shù)學(xué)生在入學(xué)之前，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的唯一目的就是參加中考或高考。學(xué)生極易對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生誤解與偏見(jiàn)，以致學(xué)習(xí)動(dòng)力普遍不足[3]，更有甚者抵觸反感，進(jìn)而提出“數(shù)學(xué)無(wú)用論”，這對(duì)后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響。

（二）教師教學(xué)因循守舊

入學(xué)后的常規(guī)課堂教學(xué)方式難以打破學(xué)生早期產(chǎn)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)思維定勢(shì)。以幻燈片和視頻為主的多媒體教學(xué)也難以令人產(chǎn)生新的感官刺激。加之無(wú)法突破教材的限制，教學(xué)效果不理想。

（三）課程課時(shí)安排不足

教學(xué)活動(dòng)不是短期行為，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不可能一蹴而就，應(yīng)與專(zhuān)業(yè)課程相生相伴。然而，數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)課程，在課時(shí)的安排上無(wú)法與專(zhuān)業(yè)課比擬。片面的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)又難以系統(tǒng)地應(yīng)用，這就更加強(qiáng)化了前述的“數(shù)學(xué)無(wú)用論”。

（四）學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下

對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)興趣高的學(xué)生而言，現(xiàn)有的教學(xué)大綱遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足“新基建”背景下對(duì)工科專(zhuān)業(yè)的數(shù)學(xué)能力要求[4]。除了超綱的知識(shí)點(diǎn)，另一個(gè)困擾學(xué)習(xí)效率的問(wèn)題是，數(shù)值計(jì)算與分析需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與精力。

三、應(yīng)對(duì)策略

（一）改善教學(xué)方法

數(shù)學(xué)課是職業(yè)技能教育中的基礎(chǔ)課，其教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該服務(wù)于專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)。同時(shí)，其教學(xué)方法也可以參考專(zhuān)業(yè)課，簡(jiǎn)要開(kāi)展理論教學(xué)后隨即進(jìn)入實(shí)踐課程，待學(xué)生初步掌握該項(xiàng)技能后，再轉(zhuǎn)入更深層次的理論學(xué)習(xí)，然后進(jìn)一步地實(shí)踐應(yīng)用。雖然數(shù)學(xué)的精髓之一在于推理與證明，但在職業(yè)技能教育中，不妨將數(shù)學(xué)這類(lèi)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)更加“功利化”，對(duì)于已經(jīng)證明過(guò)的公式和定理，把重點(diǎn)放在公式和定理的物理學(xué)意義上，即數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)應(yīng)服務(wù)于專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)。對(duì)于需要參加技能高考或者“3+2”類(lèi)的學(xué)生，則需要將數(shù)學(xué)分化為教育數(shù)學(xué)和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)等[3]。

（二）提升教師專(zhuān)業(yè)能力

一方面是數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)能力，教師要積極擴(kuò)建數(shù)學(xué)知識(shí)體系，構(gòu)建符合“新基建”要求的數(shù)學(xué)知識(shí)架構(gòu)。同時(shí)，應(yīng)注重?cái)?shù)學(xué)素養(yǎng)的提升，包括知識(shí)點(diǎn)的背景知識(shí)、人物介紹和歷史典故，把公式化的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥宋臍庀⒌臄?shù)學(xué)文化學(xué)習(xí)。另一方面是數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的提升，專(zhuān)職數(shù)學(xué)老師也應(yīng)參與專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)課教學(xué)，依照專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)安排教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)教學(xué)案例，采用案例式教學(xué)，項(xiàng)目式教學(xué)，與專(zhuān)業(yè)教師合作，編纂案例集，針對(duì)具體的工程案例，開(kāi)發(fā)成項(xiàng)目式教學(xué)課例。

（三）深化課程改革

1.明確工科應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)體系

針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)，擬定知識(shí)體系框架。例如，對(duì)于工業(yè)控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)，勢(shì)必要開(kāi)展微積分教學(xué)，除了上文所述的PID是以微積分為基礎(chǔ)外，更進(jìn)一步地，還應(yīng)對(duì)積分變換具有一定認(rèn)識(shí)，雖然可以不要求學(xué)生會(huì)進(jìn)行拉普拉斯變換，但是應(yīng)能明白拉氏變換的意義與功能，并且能認(rèn)出拉氏變換。對(duì)于數(shù)控加工專(zhuān)業(yè)，固然CAD/CAM軟件提供了較為成熟的刀具路徑解決方案，但是隨著多軸加工技術(shù)的逐步普及，程序后處理將是數(shù)控技術(shù)高端人才無(wú)法回避的問(wèn)題，這將需要線性代數(shù)、矩陣變換和解析幾何方面的知識(shí)，同樣地，對(duì)中職學(xué)生而言，掌握這些知識(shí)是有難度的，但了解這些知識(shí)卻是意義重大的。

2.數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程融合

職業(yè)技能教育中的計(jì)算機(jī)課程不應(yīng)僅限于辦公軟件的教學(xué)?！靶禄ā北尘跋碌墓こ虒?zhuān)業(yè)必然要借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。對(duì)于數(shù)值的計(jì)算和分析，可以嘗試交由計(jì)算機(jī)完成，借助具有圖形化功能的計(jì)算機(jī)軟件從幾何意義的角度去分析數(shù)值。從軟件資源的角度來(lái)看，當(dāng)前有大量的免費(fèi)開(kāi)源軟件可以利用，通用的如python和C語(yǔ)言編譯器，專(zhuān)業(yè)的如MATLAB。從硬件資源來(lái)看，不必建立專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)房，因?yàn)閹缀趺總€(gè)學(xué)生都有一部智能手機(jī)，python和C語(yǔ)言編譯以及MATLAB均能在智能手機(jī)上運(yùn)行。這種利用智能手機(jī)開(kāi)展數(shù)學(xué)教學(xué)的方式不僅能解決學(xué)習(xí)軟硬件柔性化的問(wèn)題，還能為解決學(xué)生沉迷手機(jī)游戲提供一種解決方案。

四、結(jié)束語(yǔ)

從職業(yè)技能教學(xué)法的存在性和可行性來(lái)看，并不是工程實(shí)踐都需要先具備深厚的理論知識(shí)，以具體的應(yīng)用作為切入點(diǎn)，先學(xué)怎么用，再學(xué)為什么。同理，并非所有的工程實(shí)踐都是先做嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推理與證明，沒(méi)有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)也能掌握具體的數(shù)學(xué)算法，而這些算法對(duì)于提升底層的技術(shù)工作能效非常有用。比如，三角函數(shù)在工業(yè)機(jī)器人料庫(kù)系統(tǒng)中的應(yīng)用、參數(shù)方程在宏程序中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的職業(yè)技能教育中，數(shù)學(xué)教學(xué)從集合的概念開(kāi)始，到向量的點(diǎn)積叉積計(jì)算等，教學(xué)活動(dòng)中與專(zhuān)業(yè)知識(shí)交集少甚至無(wú)交集，導(dǎo)致后期再開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)，如數(shù)控?cái)?shù)學(xué)，這無(wú)形中又增加了課程冗余度，因此，中職數(shù)學(xué)教學(xué)改革勢(shì)在必行。