電類專業(yè)高職數(shù)學(xué)課程體系構(gòu)建研究

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)生專業(yè)相關(guān)的題型，使數(shù)學(xué)服務(wù)于專業(yè)，讓學(xué)生深切的感受到數(shù)學(xué)就在身邊，所以對基本概念、基本定理的引入要充分結(jié)合電類專業(yè)，采用具有電類專業(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)：單位階躍函數(shù)、簡諧波、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；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)課程中滲透電類專業(yè)背景的實(shí)例，貼近學(xué)生所學(xué)專業(yè)，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力，使學(xué)生感到高職數(shù)學(xué)確實(shí)在為電類專業(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)課程彰顯電類專業(yè)的特點(diǎn)，教學(xué)過程可歸結(jié)如下圖所示。

二、TOPCARES-CDIO模式下的電類專業(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)化過程中來，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，對運(yùn)作的細(xì)節(jié)并沒有作出硬性規(guī)定，在具體實(shí)施過程中，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)對象都是傳統(tǒng)教學(xué)模式下長大的大一新生，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)模可大可小，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，按照電類專業(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)中引入電類專業(yè)相關(guān)數(shù)學(xué)建模，可以從一個(gè)電類專業(yè)問題開始，由實(shí)際電類專業(yè)問題到數(shù)學(xué)問題，由具體問題到抽象概念，由解決問題到更進(jìn)一步應(yīng)用的教學(xué)全過程，而不是方程函數(shù)等等之類的具體的數(shù)學(xué)素材。由于遇到的實(shí)際電類專業(yè)數(shù)學(xué)應(yīng)用性問題往往是不能通過某一節(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)建模問題按照過程分解，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)專業(yè)實(shí)際背景的簡單應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生加以分析，通過抽象、簡化、假設(shè)、建立和求解數(shù)學(xué)模型，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

比如，在講到一階線性微分方程時(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，K是開關(guān)，設(shè)開始時(shí)的電容器上沒有電荷，兩端電壓為零，當(dāng)開關(guān)合上時(shí)，電源就會(huì)向電容充電，電路中有電流i流過，求電容器上的電壓UC隨時(shí)間t的變化規(guī)律，應(yīng)用到一階線性微分方程數(shù)學(xué)知識(shí)求解，這是一階線性微分方程，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，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)對今后學(xué)習(xí)專業(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題。

三、模塊式教學(xué)法，構(gòu)建新體系

電類學(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，對計(jì)算科學(xué)的要求越來越高。因此，課程體系整合要結(jié)合專業(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、定積分等電類專業(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)專業(yè)課程作準(zhǔn)備。

專業(yè)基礎(chǔ)模塊主要包括：可分離變量的微分方程、一階線性非齊次微分方程、電類專業(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)和信息類專業(yè)知識(shí)結(jié)合起來，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)生的專業(yè)興趣，突出了專業(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)際問題的能力。

四、改革考試制度，加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程評價(jià)

長期以來，數(shù)學(xué)課考試重理論、輕能力，重結(jié)果、輕過程，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。對學(xué)生的考核評價(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，教師對學(xué)生數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)評價(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）定量評價(jià)（筆試考核）

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

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

（二）定性評價(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]高萬學(xué).高職機(jī)電一體化專業(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).