數(shù)學(xué)作為數(shù)控專業(yè)必修的一門文化基礎(chǔ)課,應(yīng)該更多的強(qiáng)調(diào)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng),以實(shí)踐應(yīng)用為目標(biāo),為數(shù)控專業(yè)課服務(wù),從而進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合文化素質(zhì)和職業(yè)技能水平。本文從創(chuàng)設(shè)問題情境,體會(huì)數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值;通過問題解決,強(qiáng)化數(shù)學(xué)應(yīng)用能力及開展綜合實(shí)踐活動(dòng),拓展數(shù)學(xué)應(yīng)用能力三個(gè)方面,提出培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的具體策略。
高等職業(yè)院校的數(shù)學(xué)課程應(yīng)以專業(yè)必需、夠用的原則來確定教學(xué)內(nèi)容,以服務(wù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)來確定教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)專業(yè)的教學(xué)要求和學(xué)生特點(diǎn),筆者認(rèn)為高職各專業(yè)的數(shù)學(xué)課程教學(xué)中學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng),應(yīng)側(cè)重于以下幾點(diǎn):(1)數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中應(yīng)用能力;(2)數(shù)學(xué)與專業(yè)數(shù)據(jù)處理的聯(lián)系能力;(3)數(shù)學(xué)在專業(yè)學(xué)習(xí)中的建模能力。在教學(xué)中既注意提高學(xué)生的數(shù)學(xué)文化素養(yǎng),又為學(xué)生的專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供較系統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具。
在這種想法的驅(qū)動(dòng)下,筆者力求探究出一套適合高職數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)方案,并且能有效的提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。
一、創(chuàng)設(shè)問題情境,體會(huì)數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值
情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào):學(xué)習(xí)者應(yīng)處在它所建構(gòu)的情境脈絡(luò)之中,學(xué)習(xí)不可能脫離具體的情境而產(chǎn)生,情境是整個(gè)學(xué)習(xí)中的重要組成部分。高職數(shù)控專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的是為學(xué)好數(shù)控專業(yè)技能服務(wù)。數(shù)學(xué)教師要將必學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)滲透到數(shù)控專業(yè)知識(shí)中,多講與數(shù)控問題相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí),使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的重要性和實(shí)用性,提高學(xué)習(xí)的效果。通過講解數(shù)控專業(yè)中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)例,可以開闊學(xué)生的思維視野,提高學(xué)生對(duì)所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用的能力。
例如,在《數(shù)控編程》這門課中,構(gòu)成零件輪廓的不同曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn),基點(diǎn)坐標(biāo)是編程中重要的數(shù)據(jù),編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)就是求出各個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo),基點(diǎn)計(jì)算的快慢決定零件的加工效率,在基點(diǎn)計(jì)算中三角函數(shù)應(yīng)用比較多,但有些圖形的編程與基點(diǎn)計(jì)算采用極坐標(biāo)的方式比較方便快捷。
如圖1,正六邊形加工過程中,如何求各基點(diǎn)的坐標(biāo)?
法二:根據(jù)正六邊形的性質(zhì),我們知道正六邊形可以分成過中心6個(gè)全等的正三角形,那么正六邊形的中心到各個(gè)頂點(diǎn)的長度相等,并且任意兩條交線的夾角也相等,可以用長度和角這兩個(gè)量來度量這幾個(gè)基點(diǎn),由此引導(dǎo)學(xué)生用極坐標(biāo)的知識(shí)解決。這樣的設(shè)計(jì),既可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)三角函數(shù)和極坐標(biāo)求基點(diǎn)坐標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn),也可以使學(xué)生以后在銑床編程時(shí)針對(duì)類似的圖形能靈活的運(yùn)用兩種方法,提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
二、通過問題解決,強(qiáng)化學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力
現(xiàn)行選用的高職數(shù)學(xué)教材,是江蘇職業(yè)學(xué)校數(shù)學(xué)教材編寫組編寫,由江蘇教育出版社出版的《數(shù)學(xué)》,該教材由于考慮數(shù)學(xué)本身的系統(tǒng)性,把主要著重點(diǎn)置于數(shù)學(xué)內(nèi)部的理論結(jié)構(gòu),目的是通過公式變形培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算能力和邏輯推理能力,弱化了培養(yǎng)學(xué)生把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,在教學(xué)中就有必要增加數(shù)學(xué)建模的教學(xué),即培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際專業(yè)問題,把具體專業(yè)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型能力。
讓學(xué)生在專業(yè)實(shí)際問題中,按步驟把相關(guān)的應(yīng)用問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型。如在數(shù)控機(jī)床中大量存在齒輪傳動(dòng)裝置,需準(zhǔn)確確定各齒輪的中心距,這對(duì)于齒輪傳動(dòng)裝置的裝配、維修具有重要意義。下面以平面連桿機(jī)構(gòu)中計(jì)算活塞移動(dòng)的距離為例,進(jìn)一步闡述建模的具體過程:
如圖2所示平面連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲桿CB繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過連桿AB的傳遞,活塞做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲柄在CB0位置時(shí),曲柄和連桿成一條直線,連桿的端點(diǎn)A在A0處。設(shè)連桿AB的長為340毫米,曲柄CB的長為85毫米,曲柄自CB0按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) ,求活塞移動(dòng)距離?
如圖3只要求出 的長,問題就解決了,于是問題轉(zhuǎn)化為解三角形問題。
在教學(xué)中教師同樣可以用現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題,引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析題中的數(shù)據(jù)關(guān)系,構(gòu)造數(shù)學(xué)模型。因此,對(duì)于生活中應(yīng)用題的解決,同樣滲透著建模思想,具有培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的作用。
三、開展數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng),拓展數(shù)學(xué)應(yīng)用能力
綜合實(shí)踐活動(dòng)按內(nèi)容可分為調(diào)查報(bào)告、探究活動(dòng)、實(shí)際操作等,具體實(shí)施過程中,教師可通過課堂教學(xué)和課外活動(dòng)兩種途徑完成。課堂教學(xué)中,教師可設(shè)置一些應(yīng)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的題目,面向全體學(xué)生,課堂上完成;課外活動(dòng)中,教師可結(jié)合近期教學(xué)內(nèi)容,開發(fā)一些有趣又有意的開放性課題,使學(xué)生積極參與,逐漸提高學(xué)生探究和應(yīng)用的能力。
下面筆者結(jié)合數(shù)控專業(yè)特點(diǎn),以圓錐曲線的內(nèi)容,設(shè)定數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng),以幫助理解數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的開展:
調(diào)查性實(shí)踐活動(dòng):圓錐曲線的應(yīng)用調(diào)查
1.調(diào)查時(shí)間: 課外活動(dòng)、星期六、星期日。
2.題材來源: 圓錐曲線是日常生活中常見曲線,它們?cè)谏a(chǎn)、生活中有著廣泛應(yīng)用,利用身邊的資源,調(diào)查、整理每種曲線在實(shí)際生活中應(yīng)用和在數(shù)控專業(yè)中的應(yīng)用。
3.調(diào)查形式: 4 ~ 6 人為1組,可以通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館、數(shù)學(xué)和專業(yè)課本、教師等。
4.成果的展示:
(1) 匯報(bào)整理的具體應(yīng)用,并說明原理。
(2) 心得與感受的交流。
探究性實(shí)踐活動(dòng):門把手的設(shè)計(jì)
主題背景: 在日常生活中,有很多物體都是由曲線組成的,學(xué)生充分開拓思維,利用學(xué)過的解析幾何相關(guān)曲線,設(shè)計(jì)一個(gè)門把手,并利用仿真軟件做出實(shí)物。
活動(dòng)目標(biāo):
1.培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。
2.在活動(dòng)過程中,發(fā)揮學(xué)生的想象力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
活動(dòng)形式: 小組活動(dòng)( 以四人或六人為一組),每個(gè)組設(shè)立一個(gè)小組長,各組員間共同合作完成任務(wù)。
活動(dòng)過程:
1.活動(dòng)前的準(zhǔn)備:學(xué)生分好組后,各小組要制訂活動(dòng)計(jì)劃。
2.實(shí)施活動(dòng):
(1)小組成員收集整理關(guān)于門把手的相關(guān)資料。
(2)小組討論,選擇本組設(shè)計(jì)的門把手圖形方案。
(3)利用仿真軟件做出實(shí)物。
3.活動(dòng)成果的展示:
(1)門把手仿真實(shí)物的展示。
(2)心得與感受的交流。
綜上,在實(shí)踐中嘗試應(yīng)用,讓學(xué)生親歷一個(gè)再認(rèn)識(shí)過程,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。
總之,高等職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)是社會(huì)發(fā)展和學(xué)生自身發(fā)展的要求,也是現(xiàn)代教育發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)學(xué)教師要在教學(xué)過程中有意識(shí)創(chuàng)設(shè)數(shù)控專業(yè)情境,在專業(yè)問題的解決過程中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力, 提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng), 以培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。
(作者單位:江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院)