葉年斌
(武昌工學院,湖北武漢 430065)
民辦高校不是研究型大學,也不是學術(shù)型大學,民辦高校是應用型大學。怎么理解應用型?以一個基本的數(shù)學知識為例,如勾股定理:直角三角形兩條直角邊的平方和等于斜邊的平方,a2+b2=c2,這是對所有直角三角形都成立的一個結(jié)論,表達了直角三角形三邊之間的數(shù)量關(guān)系。我們只要求學生知道這個結(jié)論,能熟練運用這個結(jié)論解決問題,而不要求學生去證明這個結(jié)論。雖然是一個中學數(shù)學知識,但相信讀者們對應用型這個概念有了基本的認知。
在民辦高校里,數(shù)學的角色更多是體現(xiàn)在工具上,特別是計算工具上。很多教師過分強調(diào)了數(shù)學的思維性,堅持數(shù)學是思維工具,要通過數(shù)學教學培養(yǎng)學生的思維能力。從數(shù)學學科的角度來講,這是對的,數(shù)學要培養(yǎng)思維能力,要提高學生分析問題和解決問題的思維能力。但這種不結(jié)合中國民辦高校實際情況的堅持,會導致什么樣的后果呢?在中國民辦高校工作過的數(shù)學老師都深有體會,完全可以用對牛彈琴來形容課堂上的局面。針對數(shù)學基礎(chǔ)差又幾乎沒有學習興趣的學生如何開展數(shù)學教學?如何讓他們順利通過期末考試?經(jīng)過數(shù)年的教學實踐,筆者摸索到一些行之有效的辦法,在此以微積分這門課程為例做一些闡述。
以解決求面積這個問題為例建立一系列基本概念,并形成微積分的思想方法。在求解曲邊梯形的面積時,要將閉區(qū)間[a,b]無限細分,細分到什么程度才叫無限細分?每一部分即每一個小區(qū)間的長度都幾乎為0,什么叫幾乎為0?這就是極限思想,是抽象思維。這一部分在x軸上,是微小的一部分,記為dx,稱為x的微分,同時這種幾乎為0的量也叫無窮小量(也可以把dx理解為[a,b]上點的寬度)。在微分dx上取點x,與點x 對應的函數(shù)值是 f(x),以 dx 為寬,以 f(x)為高的線段的面積是f(x)·dx,是整個曲邊梯形面積里微小的一部分,記為 ds,即 ds=f(x)·dx,是曲邊梯形面積的微分。 曲邊梯形的面積是無數(shù)多條(這里的無數(shù)多對應無窮大量這個概念,也是極限思想,需要抽象思維)線段的面積總和,即x取盡[a,b]上所有的值,每取一個值,對應一條面積是f(x)·dx線段,無數(shù)多條這樣的線段的面積總和,就是曲邊梯形的面積S,記為,省略f(x)與 dx 之間的乘號叫積分號,表示求和。把表達式叫作函數(shù) f(x)在[a,b]上的定積分。
以 y=f(x),x∈[a,b],為曲邊的曲邊梯形的面積可以表示為函數(shù) f(x)在[a,b]上的定積分,這個面積是多少?如何計算出其具體數(shù)值?通過使用數(shù)學軟件,借助電腦求出定積分的數(shù)值。在沒有電腦和數(shù)學軟件的情況下運用微積分基本公式這里 F(x)是 f(x)的一個原函數(shù),即 F'(x)=f(x),以及換元積分和分部積分解決一些基本的定積分求值問題(沒有必要去推理證明微積分基本公式,就如同該文一開始提到的勾股定理一樣)。在傳統(tǒng)的課堂教學模式里,用了很多學時在積分基本公式、換元積分和分部積分等積分方法的教學上,由于學生學習基礎(chǔ)和學習興趣等方面的問題,導致教學效果并不理想,最后還是不能解決定積分的計算問題。在紙上做數(shù)學變?yōu)橛秒娔X做數(shù)學,是時代發(fā)展的必然,也是技術(shù)進步的必然。對于以培養(yǎng)應用型人才為辦學宗旨的中國民辦高校來說,讓學生能用計算機解決數(shù)學中的計算問題,不再把大量時間耗費在數(shù)學計算中,從而有更多的時間去進行操作實踐,也是數(shù)學教學服務(wù)于辦學目標的改革思路。
對于應用型的學員,通過反復訓練,能熟練地把要計算的量用定積分表達式表示出來,再使用數(shù)學軟件求出結(jié)果,為解決問題提供數(shù)學方面的支撐,真正體現(xiàn)數(shù)學工具的作用,同時也為學生提高學習數(shù)學的興趣起積極的作用,推動學生更主動地去學習更多的數(shù)學知識。該文只是以計算面積為例在做闡述,正如所有教材中列舉的例子一樣,象變速運動的路程問題等其他變量計算的問題,只要在微積分的范疇,能用微積分方法處理的問題,都可以作為訓練題材,在列出定積分表達式之后使用數(shù)學軟件求出具體的數(shù)值結(jié)果,從而讓學生真正領(lǐng)悟和掌握微積分的思想方法,并熟練操作數(shù)學軟件,讓數(shù)學教育走上“學數(shù)學,用數(shù)學”的發(fā)展之路,改變過去使數(shù)學“枯燥”的教學模式,激發(fā)更多學生學習數(shù)學的興趣。
目前該院評定成績的辦法是總評成績=平時成績+期末考試成績。平時成績的主要功能是教學管理作用,如約束學生按時上課(考勤),約束學生按時上交作業(yè),約束學生上課的時候不能玩手機等等,如果不聽勸阻,就有掛科的風險。這種引入平時成績的考核辦法,體現(xiàn)了教育的社會職能,可以培養(yǎng)學生遵守秩序,服從管理的思想意識和行為習慣,對于提高公民整體素質(zhì)是有一定意義的。但是從學習數(shù)學知識的角度來說,是有一定消極作用的。不妨通過數(shù)據(jù)來說明一下,假設(shè)一個乖學生不缺課,課堂上無違紀表現(xiàn),每次作業(yè)都按時上交,他的平時成績是滿分100分,通過計算可以得出,他期末考試時只需要達到34分,總評分就可以達到60分,也就是說,把及格分數(shù)線降低到了34分!在實際操作中,對于期末考試在34~60分之間的學生,老師們往往通過提高平時成績的辦法讓部分學生的總評成績通過60分,以達到一定的及格率。這種教師在黑板上講數(shù)學,學生在作業(yè)本上做數(shù)學,在試卷上考數(shù)學的教學模式,多年以來已對學生學習數(shù)學的興趣產(chǎn)生了很大的負面作用,在此筆者提出一些想法,為以后的教學改革做出參考。一是如前所述將數(shù)學實驗引入數(shù)學的教學過程中,使用數(shù)學軟件完成計算過程,從而改變枯燥的課堂教學局面;二是對平時成績實行負分制,在期末考試分數(shù)的基礎(chǔ)上扣分,如某學生期末考試65分,但有一次缺課扣3分,有一次沒有交作業(yè)扣3分,他的最后得分就是59分!及格分數(shù)線還是60分,但平時有違規(guī)會扣分,從而推動學生積極地學數(shù)學,也約束了學生嚴格地遵守規(guī)章制度;三是改革期末考試辦法,不能再只用一套試卷確定學生的數(shù)學成績,要把試卷考試和實際操作結(jié)合起來,要把學生會不會使用數(shù)學軟件解決一些基本問題也納入到考核內(nèi)容里去,真正實現(xiàn)培養(yǎng)應用型人才的辦學宗旨。
綜上所述,課堂教學與數(shù)學軟件的操作培訓相結(jié)合,在解決具體問題的過程中開展數(shù)學教學,是民辦高校數(shù)學課程教學模式發(fā)展的必然趨勢。