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高等数学的实际应用论文

2023-02-09 16:37 来源:学术参考网 作者:未知

高等数学的实际应用论文

【摘 要】高等数学是高职院校的基础课程之一,本文以案例教学为载体,通过若干具体应用实例阐述了如何培养学生的数学应用能力和实践能力,从而更好地适应当前高等职业教育的发展,同时也指出了案例实施过程中一些需要注意的问题。

  【关键词】案例教学法 高等数学 高等职业教育 应用能力
  【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)30-0038-02
  中国的高等职业教育于20世纪80年代正式纳入国民教育体系,成为中国高等教育事业的重要组成部分。经过若干年不断探索和总结,高职教育确立了培养生产、建设、管理、服务第一线的高素质、高级技能型专门人才的培养目标,确立了工学结合为其重要人才培养模式,并对课程体系进行了一系列各具特色的改革,取得了一些有价值的成果。
  高等数学是一门重要基础课程,在信息时代大背景下,其数学思想和数学思维方法越来越受到各行各业的重视。在高职教育中,数学课程首先是为专业课程提供必要的数学基础,并在此基础上培养学生应用高等数学解决实际问题的能力和素养,概括来讲,就是“理解概念,联系实际,深化应用,提高能力”。然而,在高职教育从无到有,到遍地开花、蓬勃发展的这些年,高等数学的课程改革却是举步维艰,特别是在“如何培养学生应用数学、实践数学的能力和素养”这一点上,探索显得尤为艰难。有相当一部分学生觉得数学“学了不知道有什么用”“学完就忘”等,因此,如果要切实提高学生学数学的兴趣和用数学的能力,就必须想办法让学生“动”起来,而案例教学就是动态学习过程的一个良好载体。
  案例教学法起源于20世纪初美国哈佛大学,即围绕一定的培训目的把实际中真实的情境加以典型化处理,形成供学生思考分析和决断的案例,通过独立研究和相互讨论的方式,来提高学生分析问题和解决问题的能力的一种方法,在当今世界的教育和培训中受到重视和广泛的应用。本文主要讨论若干应用实例在高等数学教学中的运用实践,旨在对如何提高学生的数学应用能力做一些探索。
  实例一:割圆术
  案例介绍:公元263年,中国古代数学家刘徽在《九章算术注》中给出了一种求圆面积的方法――“割圆术”,先作圆的内接正三角形,记其面积为S1,再作圆的内接正四边形,记其面积为S2…,一直下去,记圆的内接正n边形的面积为Sn,于是得到一个数列S1,S2…Sn…。当n无限增大时,Sn无限接近于圆的面积S。
  案例实施:解决这个案例,学生大概需要分三步实现,流程如下:
  案例应用:极限是微积分的基石,该案例的实施过程是极限应用的典型范例,后续无论是切线斜率问题(导数)还是曲边梯形面积问题(定积分),其推导过程都遵循了上述“建立函数表达式”――“将所求量表示为函数(数列)的极限”――“计算极限”这样的分析过程。
  实例二:蜂巢结构
  案例介绍:观察蜂巢的一个储藏室,它是中空的正六角形柱,而底部是由三个菱形面组成,交会于底部中心顶点G。著名天文学家马拉尔第观察到了作为蜂房底的3个菱形的钝角等于109°28′,锐角等于70°32′。
  马拉尔第的结果引起法国著名的博物
  学家雷奥姆的兴趣,他猜测蜜蜂选择
  这两个角度一定是有原因的,可能就
  是要在固定容积下,使表面积为最小,
  即以最少的蜂蜡做出最大容积的储藏
  室。这个猜测被瑞士数学家柯尼格从
  理论上做了证明(他的计算结果与实测值仅差两分)。
  案例实施:设正六边形的边长为2a,G到平面B1D1F1的距离为x,GC1=2y,实施流程如下:
  案例应用:该案例是一个高等数学与数学建模相结合的最优化问题,主要通过“提炼模型”――“模型分析”――“模型求解”这样三个步骤实现,学生通过该案例的学习,可以体验将实际问题抽象为数学模型进而求解的一般过程,高等数学应用中很多实际问题,如“最优广告策略”“最省用料方案”等,都有类似的分析求解过程。
  实例三:溶液混合问题
  案例介绍:容器内盛有50升的盐水溶液,其中含有10克盐。现将每升含盐2克溶液以每分钟5升的速度注入容器,并不断搅拌,使混合液迅速达到均匀,同时混合液以每分钟3升的速度流出容器,请问任一时刻t容器中溶液的含盐量是多少?
  案例实施:在案例中,盐水流入的同时也在流出,这是个动态问题,用初等数学的知识无法解决,可以通过建立微分方程来实现。
  案例应用:这类溶液混合问题与著名的牛吃草问题(也称消长问题或牛顿牧场问题)具有同一动态属性,其某个特定量的动态变化速度是“消”“长”因素共同作用的结果。其他一些工程问题,如“抽水机抽水问题”等,也可以采用这样的思路求解。
  英国数学家牛顿曾说:“在学习科学的时候,题目比规则还有用些。”案例教学通过为学生提供合理的数学教学情境,经过学生主观自觉的对比、归纳、思考、领悟、分析与决策,让学生在动手操作过程中综合运用课程知识,从而提高分析、解决问题的能力,是常规教学的一种有效补充。当然,案例教学也有局限性,如适合教学的案例较少、花费的时间较多、对教师的要求较高、效率有时较低等。特别是在案例的选取上,教师一定要注意把握尺度,案例太复杂,超出学生的能力范围,会打击学生的积极性;案例太简单,不能调动学生的兴趣,其理解、思维和分析能力也得不到很好的锻炼。此外,还要注意案例的生动性与数学知识点相结合。单调呆板的案例对学生来说与纯粹的数学知识无异,只有生动的、贴近生活的案例才可能调动学生的兴趣,但如果一味地追求案例的生动性而忽视了与数学内容的结合,那么通过案例教学提高学生应用数学的能力也就成了一句空话。
  参考文献
  [1]张家军、靳玉乐.论案例教学的本质与特点[J].中国教育学刊,2004(1):62~65
  [2]郭德红.案例教学:历史、本质和发展趋势[J].高等理科教育,2008(1):22~24
  [3]孙军业.案例教学[M].天津:天津教育出版社,2004
  [4]陈卫忠、杨晓华主编.高等数学[M].苏州:苏州大学出版社,2012
  [5]李心灿主编.高等数学应用205例[M].北京:高等教育出版社,1997

高等数学论文范文

随着学生主体的变化,新的科技成果的出现,高等数学创新成为必然的趋势。下面是我为大家整理的高等数学论文,供大家参考。

一、高等数学在地方高等职业教育中遇到的问题及解决办法

(一)数学师资力量短缺,教师学历偏低

地方高等职业学校通常有以下办学途径:一是通过改革,将原有高等专科学校升格成规范化的高等职业院校;二是将具备条件的成人高校扩大招生,强强联合办学,突出高职特色;三是发挥一些重点中专的专业优势,在校内办高职班。由于以上原因,在现阶段的高职院校中,存在一部分学历不高的数学教师,这既影响了数学课程的整体教学水平,又影响了学生整体素质的培养与发展。要解决这一问题就需要做到以下几点:1.依托全国教师培训基地和现有的高等院校教师培训机制,加强对数学课教师的培训,做到教师在职培训和脱产培训相结合,以在职培训为主,通过有计划地培训,促进教师学历达标。2.提高高职院校人才录用标准,在政策和待遇方面给予照顾,引进更多高学历、高水平的数学专业人才。

(二)学生对数学课重要性认识不够,学习热情不高

目前,在高职院校学生中普遍存在着“专业至上”的观念。他们片面地认为只要专业课学好了,其他的文化课无足轻重。所以数学课堂上出现了出勤人数少、成绩普遍偏低的情况。针对这一现象,教师应该处理好数学课和专业课之间的时间分配比例,让学生认识到二者相辅相成的关系,提高他们对数学课重要性的认识。在教学实践中,笔者发现很多学生对数学缺乏学习兴趣。他们不习惯数学的独特结构和抽象的思维方式,加之高职数学课跨度大、内容多、解析难,学生学习数学如见猛虎。这就要求教师在教学中采取灵活多变的教学方法,想方设法地全面激发学生的兴趣关注点,进而带动他们的思维,从而达到课堂气氛轻松活跃、教学成效显著的目的。兴趣是最好的老师,从心理学角度来讲,兴趣点的刺激更有利于学习者的理解和记忆。这种兴趣的培养不仅仅对学生学习目前的课程有利,对于学生今后的自主学习也会发挥出不可替代的作用。

(三)高等数学课程设置不合理,教学与实际应用脱节

由于高等职业教育的教学内容和教材体系不同,高职院校数学课程的安排与普通大学有明显的区别。它的课程设置应根据培训目标、教学计划等内容,合理安排教学方法和步骤。高职数学课程改革的目标应以培养高级技术应用型人才为建设目标,从教学内容和课程体系中择优选择,并围绕这一目标有层次有步骤地实施。比如,高职院校的数学课程设置,在统计、公共管理类的专业上,就应当凸显数学学科特点,强化概率论与数理统计等数学基础课程的教学;在涉及计算机类的高等数学课程设置时,就应该加强数学逻辑思维和离散数学的课堂教学,让学生认识到数学的重要性,从而缩短理论与实践的距离;在涉及到医学类的教学时,应开设“模糊数学”和“线性代数”两部分内容,其目的是在高职阶段让学生在基本掌握微积分知识的前提下,拓宽学生的数学视野,为今后相关的科学研究提供多样性的数学方法,同时培养学生缜密清晰的思维、严谨科学的方法和能力。

二、总结

高职教育是以培养学生应用能力为主的教育方式,所以在高职数学教学中应当强调以实际应用为主要目标,这既适应了数学教学改革的要求,也是今后的发展方向。课程改革既要侧重基础性、应用性,又要增强科学性和理论性;既要加强数学在实际当中的应用,又不应忽视数学作为独立学科的学科特色;既要把握“适度够用”原则,又要把握好它在高职教育中的重新地位,以做好数学课的学科建设工作。

一、网络教育高等数学的现状分析

1.学生方面。通过笔者多年来从事高等数学的网上教学工作来看,网络教育学院上的培养目标主要是面向成人在职人员,为社会培养更多的适用性、应用型人才。然而网络教育学生普遍数学基础较差,个别人甚至严重匿乏。包括有一部分学生没有参加过高考等高中阶段的学习,有一部分学生已参加工作多年早已将有关高等数学知识遗忘。面对这种情况,如果网络教育教师只是单纯地辅导高等数学知识,就会存在一部分学生由于基础差而跟不上高等数学的学习。另外厂部分学生不仅基础较差而且学习方法都很难适应高等数学的学习,再加上对网络教育学习环境不适应严重影响学习质量。

2.教师方面。根据网络教育的目前情况来看很多高校聘用的网络教育教师都是来自其他院校的兼职人员,他们很难把大部分精力用于网络教育高等数学的教学中。从长远发展看,网络教育学院应该拥有自己的专职教师队伍。有的高校聘用的大批高学历、高素质的教师队伍均为刚毕业的优秀人才。他们年龄较小掌习能力较强对工作充满极大热情。但由于他们从小受到传统教育观的影响,对网络教育的学生要求习惯同高校全日制统招生进行比较,而且教师队伍最初成立无历史借鉴周此缺乏一定的教学和实践经验。这就需要教师逐渐掌握网络教育学生的实际水平和个人要求充分利用网络教育的现代化教学水平遵循教学原则顺利实现高等数学的教学目的。

二、网络教育高等数学的教学初探

教学原则是有效进行教学必须遵循的基本要求。它既指导教师的教也指导学生的学应贯彻于教学过程的各个方面和始终。那么根据高等数学的教学特点,教学原则应贯彻以下几个方面:

1.科学性和思想性统一原则。网络教育学院的培养对象是成人在职人员,他们学习的侧重点偏向于跟自己职业相关的专业知识对高等数学等基础课缺乏重视肩个别学生会认为基础课无用,没有什么学习价值。这些都是学习态度不够端正掌习思想不够明确的表现。针对这种情况,可以通过网上教学向学生说明高等数学学习的重要性和必要性指出数学也是一种思想方法掌习数学的过程就是思维训练的过程。人类社会的进步与数学这门科学的广泛应用是分不开的。尤其到了现代现代数学正成为科技发展的强大动力同时也广泛和深入地渗透到各个领域。通过这些讲述河以提高学生的学习意识,为高等数学的学习奠定思想基础。另外还有很多学生学习的主动性很强但缺少科学合理的学习方法,即使花费很多的学习时间却没有达到良好的学习效果。这就需要教师加以引导通过网上教学同学生积极交流和讨论高等数学有益的学习方法,提高学生的学习能力。个人认为学习高等数学之前要对初等数学知识有一定的了解。如基本初等函数及其计算公式会在高等数学中再次重述常用的几何公式、不等式和数学归纳法会对微积分的学习有所帮助;方程的解法是学会微分方程的基础二项式定理、数列公式、因式分解公式是求有关无穷级数相关知识的基本方法等等。这些都是有益的学习方法经过实践认证得到了学生的充分肯定。

2.理论联系实际原则。传统高等数学的教学过于注重理论忽视概念产生的实际背景和数学方法的实际应用。网上教学就应该在淡化理论的同时,加深对数学概念的理解和应用。高等数学的概念可以从学生熟悉的生活实例或与专业相关联的实例引出从而激发学生的学习兴趣。如讲解导数概念时河以通过求变速直线运动瞬时速度的过程归纳出求解方法步骤撇开具体意义得到“导数(变化率)”的概念。还可根据不同专业的学生同时介绍与变化率有关的问题。适用于机电类专业学生河介绍圆周运动的角速度是转角对时间的导数、非恒定电流的电流强度是电量对于时间的导数等变化率问题适用于经济类专业学生河介绍产品总产量对时间的导数就是总产量的变化率、产品总成本对产量的导数就是产品总成本的变化率(边际成本)等等。在引用实例讲述知识后还可以引入典型例题。通过实际问题引出数学知识,再反过来论证数学知识在生活实际中应用这不仅提高了学生学习的兴趣减少了数学学习的枯燥性同时也给学生建立了一种数学建模的思想使学生所学的理论知识能够进一步联系生产实际并为其他学科服务。

探析高等数学教学培养学生应用能力论文

引言

一直以来,数学都被公认为是锻炼学生逻辑思考能力、分析问题能力的一门工具性极强的学科,因此,教师在高等数学的教学过程中要尤其注重对学生数学应用能力的培养,发挥数学的实用性价值。目前,国内不少高校都已将高等数学学科作为新生第一学年的基础必修课程,其目的不仅仅是为了丰富学生的专业课程学习,更重要的是培养学生的逻辑思考能力,锻炼他们独立思考的能力,学会用数学去解决更多的实际应用问题。因此大多数高校都以培养基础知识扎实,实践应用能力强的专业化人才为高等数学的教学目标。不少专家学者在关于数学应用能力各方面的分析报告中指出:阅读与建模能力、近似计算与估算能力、检验、讨论与评价能力等是影响数学能力形成的主要因素要,所以想真正实现提升学生的数学应用能力,有必要从以上各个要素上进行逐一突破。高等数学教师在平时的课程教学过程中可以根据以上影响学生数学应用能力的主要因素,结合自身的教学经验,辅以计算机网络等先进的多媒体教学技术,将数学与实际生产活动紧密联系在一起,有针对性地增强大学生的高等数学应用能力。

1 高校学生数学应用能力培养现状分析

受根深蒂固的传统教学观念影响,目前大多数的高校数学教师在高等数学的教学过程中仍然以理论性与严谨性为主,而对于应用型教学的重视程度却不够,具体体现在学分制形式的考试制度以及课时安排等方面。目前高校大多采取学分制的考试制度,即达到合格分数线便可取得学分,学生只要获取到足够的学分便可顺利毕业。在这种情况下,学生很容易对高数的学习产生懈怠心理,认为只要及格就够了,不重视高数的学习。此外,学校在制订人才培养计划时,往往将所有的基础必修课程与专业选修课程大多集中安排在第一、第二学年,以便后期安排学生的实践实习活动,加上高数对其他学科的学习奠定基础的重要性,学校往往将高数课程安排在第一学年,也是课程最多的一学年,这就导致高数课程的教学课时被安排得很紧凑,学生学习高数内容的时间有限,教师要在规定时间内讲完所有考试需要用到的知识点,并没有太多时间去培养学生的应用能力。

从教师自身角度而言,在如今的考试制度下,不少高等数学教师在教学过程中过于强调对计算能力、逻辑分析能力等内容的讲解,导致学生对高等数学知识内容体系的掌握变得片面化,弱化了学生的数学应用能力。此外,受教师教学方式的影响,学生在学习或者解题时也往往依赖技巧或大量背诵习题答案等方式来满足考试需求,并不能透过问题表象深入了解问题本质。此外,不少教师自身就不具备较强的数学应用能力,这也就制约了他们培养学生数学应用能力的水平,所以教师有必要先提高自身素质,进而带动学生数学实践应用能力的培养。从教材角度来看,如今大多高校使用的高等数学教材的内容大多都是以理论知识的推导为主,实际应用例题很少,不利于培养学生的应用能力,也不利于高校高等数学教学活动的长期开展。学生长期处于这样的教材环境中,很容易就丧失对数学应用能力的学习兴趣。

从学生角度而言,数学建模在培养学生数学应用能力的过程中起着至关重要的作用,学生在解决问题时,首先需要做的便是将问题进行简化抽象,使其变为我们熟知的数学模型,然而在实际教学过程中,很多学生的的动手能力欠缺,无法建立正确的教学模型,更无法提高自己的数学应用能力,进而丧失对数学应用性的探索求知欲。

2 加强学生数学应用能力培养的有效对策

2.1 加强教学内容改革

高校要想提高大学生的数学应用能力,第一步是改进现有的教学内容,从教材内容到教师的课堂教学内容都需要进行改进。在实践教学活动中,应注重更新高校数学课程的体系与内容,与实际生产活动紧密贴合。各校在编选教材时,要具体结合本校各专业的实际教学需求,以解决教学实际问题为主要目的,重点突出这些问题的实践性、趣味性及广泛性等特点。在改革高等数学的教学内容时可以适当借鉴综合课程的教学方式,例如,在讲解概念时,可以具体根据学生的专业特点,配合以适当的习题与例题帮助学生更好地掌握基本概念要点;在设置互动问题时,可选择一些开放性的话题,充分发挥学生的主观能动性,培养他们自主探究的能力;根据学生的实际需求或学习情况布置课后作业,让学生尝试着撰写数学应用小论文,引导他们在小论文中加入实际问题应用分析,可以适当借助教材中的案例,循序渐进地培养学生的创新能力与数学应用能力。

2.2 开展数学建模活动

培养学生数学应用能力是个漫长细致的过程,一方面,要让学生熟练了解高等数学的概念,并对其发展过程有所了解,从中探索出高数的思想与规律,经过经过一段时间的氛围熏陶,学生会逐渐形成数学应用的意识;另一方面,学校应开展必要的实践活动来加强学生数学技能的训练,例如数学建模活动。数学建模活动能够很好地锻炼学生的思考与语言组织能力,培养学生利用所学高数知识对复杂具体的问题进行简化抽象的'能力。高校通过开展数学建模比赛活动等形式,宣传并鼓励学生积极参与其中,既能让学生充分体验比赛的乐趣,又能有效提升他们的数学思维能力与应用能力。

2.3 结合现代化多媒体技术丰富教学手段

随着科学技术日异月新的发展,多媒体技术已在各大高校全面普及应用。数学教师应充分利用现代化的多媒体技术来辅助高等数学的课堂教学。由于高数相对其他专业课程而言是一门较为抽象枯燥的学科,学生往往缺乏学习高数的兴趣,教师在传统教学课堂中的教学效果并不是很理想。利用多媒体教学手段,教师可以将教材中抽象的思维与形象直观的内容结合在一起,帮助学生更好地消化理解一些抽象的数学知识。例如,在“不定积分”、“曲面积分”等重难点章节中,教师可以借助多媒体技术将复杂冗长的定义与概念简化,以图解、网格等直观的方式呈现在学生面前,使学生对各要素之间的关系一目了然。在这个过程中,既激发了学生的学习兴趣,帮助他们更加轻松地掌握理论知识,也提高了教师的课堂教学效率,减轻了教师的教学负担,实现资源共享与利用。

2.4 教学内容生活化和应用化

教师在培养学生数学应用能力时,应将教学重点放在回归生活实践,实现理论知识与实际生活的有机结合。就目前教材而言,高等数学的教学内容更侧重于数学类的问题,相关案例缺乏针对性,这就增加了学生学习高数的难度,削弱了学生的学习积极性,不利于培养学生的数学应用能力。因此,高数教师在课堂教学过程中,可以适当引入一些生活案例,弥补教材不足,同时也丰富了自己的教学内容,激发学生的学习兴趣。需要注意的是,面对不同专业的学生时,教师应采用不同的案例以满足学生的专业需求。例如在面对汽车学院学生时,教师可以讲解汽车刹车类的高数题目,对于化工学院的学生,则可以采用化学反应速度的模型案例,要让学生感觉到数学对他们专业学科的实际应用价值,并将其充分应用于专业知识的学习当中。

3 结束语

总的来说,目前我国高等数学教学培养学生应用能力现状中仍存在着诸多问题,制约了学生应用能力的发展。因此,高校应根据影响学生数学能力形成的各方面要素全方位地培养学生的应用能力,具体途径包括改革教学内容、创新教学方法等等。利用数学建模活动来激发学生的数学应用意识,锻炼他们的实践操作能力。教师在教学过程中,适当借助多媒体教学手段来丰富自己的课堂内容,促进学生对知识的理解与吸收,提高课堂教学效率,实现资源的共享与利用。此外,教师在培养学生应用能力时,应尽量结合实际生产活动,使其应用化与生活化,实现高等数学的最终教学目的。

数学应用数学本科毕业论文(2)

  数学应用数学本科毕业论文篇2
  试谈数学软件在高等数学教学中的应用

  【摘要】高等数学是理工科大学生必修的一门基础课程,具有极其重要的作用.本文以Mathematic软件为例子介绍了其在高等数学课程教学中的几点应用,即用符号运算和可视化的功能辅助教学研究.不仅可以激发学生学习的兴趣,提高课堂效率,而且能提高学生分析和解决问题的能力,可以培养学生的动手能力和创新能力.

  【关键词】Mathematic;符号运算;图形处理;高等数学

  一、引 言

  随着现代科学技术的迅猛发展和教育改革的不断深入,新的知识不断涌现,社会对现在的大学生的要求也越来越高,不仅要求他们具有扎实的理论基础,而且要求他们具有较强的动手能力和一定的创新能力,传统的高等数学教学内容和教学方法不断受到冲击.为了适应这种发展的需要,高校教师就需要不断地对教学内容和教学手段进行改革:如何运用现代信息技术提高课堂教学的质量和效率,不仅教给他们理论知识,而且要教给他们处理实际问题的工具和方法.

  而数学软件正是这样一个必备的工具.目前,数学软件有很多,较流行的有四种:Maple、Matlab、MathCAD、Mathematica,这几种数学软件各有所长,难以分出伯仲.Maple与Mathematica以符号计算见长,Matlab以数值计算为强,而MathCAD则具有简洁的图形界面和可视化功能,本文以Mathematica在高等数学中的应用进行介绍.Mathematica是由位于美国伊利诺州的伊利诺大学Champaign分校附近的Wolfram Research公司开发的一个专门进行数学计算的软件.

  从1988年问世至今,已广泛地应用到工程、应用数学、计算机科学、财经、生物、医学、生命科学以及太空科学等领域,深受科学家、学生、教授、研究人员及工程师的喜爱.很多论文、科学报告、期刊杂志、图书资料、计算机绘图等都是Mathematica的杰作.Mathematica的基本系统主要由C语言开发而成,因而可以比较容易地移植到各种平台上,其功能主要是强大的符号运算和强大的图形处理,使你能够进行公式推导,处理多项式的各种运算、矩阵的一般运算, 求有理方程和超越方程的(近似)解,函数的微分、积分,解微分方程,统计,可以方便地画出一元和二元函数的图形,甚至可以制作电脑动画及音效等等.我们努力追求的目标是如何将数学软件(如Mathematica)与高等数学教学有机地结合起来,起到促进教学改革和提高教学质量的作用.

  二、Mathematica在教学中的作用

  Mathematica语言非常简单,很容易学会并熟练掌握,在教学中有以下两个作用:

  1.利用Mathematica符号运算功能辅助教学,提高学生的学习兴趣和运算能力

  学习数学主要是基本概念和基本运算的掌握.要想掌握基本运算,传统的做法是让学生做大量的习题,数学中基本运算的学习导致脑力和体力的高强度消耗,很容易让学生失去学习兴趣,Mathematica软件中的符号运算功能是学生喜欢的一大功能,利用它可以求一些比较复杂的导数、积分等,学生很容易尝试比较困难的习题的解决,可以提高学生的学习兴趣,牢固地掌握一种行之有效的计算方法.

  例1利用符号运算求导数.

  利用Mathematica还可以解决求函数导数和偏导数、一元函数定积分和不定积分、常微分方程的解等.由于输入的语言和数学的自然语言非常近似,所以很容易掌握且不容易遗忘.Mathematica不仅是一种计算工具和计算方法,而且是一种验证工具,充分利用Mathematica这个工具进行验证,可以使得学生轻松地理解和接受在高等数学的教学中遇到的难理解的概念和结论.另外,在教学中会遇到难度比较大的习题,利用Mathematica可以验证我们作出的结果是否正确.

  2.利用Mathematica可视化功能辅助教学,提高学生分析和解决问题的能力

  利用Mathematica可视化功能辅助教学,可以很方便地描绘出函数的二维和三维图形,还可以用动画形式来演示函数图形连续变化的过程,图形具有直观性的特点,可以激发学生的兴趣,是教师吸引学生眼球,展示数学“美”的一种有效的教学手段,可以达到很好的教学效果.

  在高等数学的教学中遇到的学生难理解的概念和结论,如果充分利用Mathematica这个工具进行验证,就可以让学生比较轻松地理解和接受.

  在空间解析几何和多元函数微积分这两章内容中,涉及许多三维的函数图形,三维函数图形用人工的方法很难作出,要掌握二元函数的性质就需要学生较强的空间想象能力,这对一部分学生来说非常困难.利用Mathematica软件可以作出比较直观的三维图形,学生利用Mathematica软件就比较容易掌握这两章内容.

  总之,高等数学中引入数学软件教学,在很多方面正改变着高等数学教学的现状,能给传统的教学注入新的活力,在教学中要充分发挥数学软件(如Mathematica)的作用,培养学生学习高等数学的兴趣,突出他们在学习中的主体地位,提高他们分析解决问题的能力,培养他们的创新意识.

  三、结束语

  本文探讨了在高等数学的课堂教学中,如何利用Mathematica软件的符号运算功能与可视化功能激发学生学习知识的动力,优化教学效果,提高课堂效率.在教学过程中,适当地运用数学软件,可将抽象的数学公式可视化、具体化,便于学生理解和掌握,最终起到化难为易、 化繁为简的作用.总之,高校教师在教学过程中,若能充分运用数学软件技术与多媒体技术辅助课堂教学,发挥新技术的优势,发掘新技术的潜力,必能提高教学的质量和效果.

  【参考文献】

  [1]郭运瑞,刘群,庄中文.高等数学(上)[M] .北京:人民出版社,2008.

  [2]郭运瑞,彭跃飞.高等数学(下)[M] .北京:人民出版社,2008.

  [3] (美)D尤金(著).Mathematica使用指南(全美经典学习指导系列) [M].邓建松,彭冉冉译.北京:科学出版社,2002.
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