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随着信息科学技术的快速发展,培养初中学生的科学素养和人文素养是素质教育背景下对学生能力的基本要求。主要以初中科学的教学为例,谈谈如何利用科学课程,提高学生的科学认识,提高学生的科学素养。
关键词:
初中科学;课堂教学;科学素养;教学效果
初中科学是学生获取科学知识最直接的途径,面对现在初中学生科普知识严重缺乏的现象,提高初中科学课堂教学的效果、促进学生科学素养的提升是教学中要重点考虑的问题。要提高课堂教学质量,就要从教师的素养、教学的方法策略等方面出发,全面进行教学的改革创新。
一、加强教育科研,提高教师专业素养
教师是教学中的引导者,是学生学习路上的引路人。要提高课堂的教学效果,首先就要提高教师的专业素养。教师只有具备过高的科学能力与极强的科学素养,在课堂教学中才能更好地带领学生探究科学的奥秘,引导学生发现科学世界的神奇。加强教育科研,是提高教师专业素质的主要途径之一。教师通过科学研究,可以不断提升自己的能力,在不断思考、探索与实践中教师的水平会得到大幅度提高。并且,不同的科研项目还有助于科学教师了解其他课程的知识,从而在教学中能够将不同学科的知识进行整合,有助于全面提高学生的能力。
二、改革课堂教学,提高教学效果
课堂教学是学生获取知识的主要渠道。要提高初中科学的课堂教学效果,教师就要改革课堂教学,从学生的学习情况出发,注重以人为本,进而提高学生的能力,促进学生的发展。首先,教师要注重学生的已有知识与经验。由于初中学生已经具备一定的生活经验,他们对于生活中的一些事情虽然习以为常,却很少思考其中的科学原理。那么,教师在教学时就可以联系生活实际,利用生活中常见的现象引发学生思考,比如冰糕为什么会冒气?向日葵为什么总是向着太阳?蜜蜂怎样酿蜜?学生对这些事物并不陌生,对这样的现象也是司空见惯,但是他们很少思考其中的道理。通过教师的设疑、引导、点拨,他们就会将科学知识与生活中的常见现象联系起来,并逐渐养成运用科学知识解释实际现象的意识与能力,从而提高学生对科学的认识。其次,增加演示实验教学,创新设计实验形式。实验是进行科学探究的重要手段之一。科学知识的抽象性使学生学习起来有很大困难,而实验的直观性特点可以强化学生对知识的理解,降低学生的学习难度。例如,教师可以为学生演示光的折射实验,让学生清楚地观察到筷子插入水中的变化情况,让学生认识到科学知识的奥妙,激发学生的学习兴趣,培养学生的观察能力。并且,教师还可以让学生设计几个可行的实验来探究光的折射现象,像利用激光笔射入水中观察光点的位置等,这样的教学模式既丰富了课堂教学内容,又有助于发散学生的思维,培养学生科学探究的精神。最后,积极开展探究式教学,培养学生的科学探究方法与探究能力。科学知识是通过大部分实验与探究而得出结论的,在探究式教学中,教师可以让学生以小组合作的方式学习。例如,在教学《神经调节》时,教师就可以让学生以小组为单位将神经传递的过程表演出来,将神经元、突起、轴突与树突之间的关系正确地表示出来。在学生一边摸索一边实践的过程中,他们就会探究出信息的处理途径,从而逐渐提高学生的科学素养。
三、开展综合实践,丰富学生的科普知识
实践出真知,理论知识的学习是进行科学实践的基础。课外的综合实践活动,既改变了课堂教学中的沉闷乏味,又有助于学生积极主动地学习新知识,掌握新技能。并且在实践中,学生的操作能力与思维能力会得到一定程度的提高。首先,开展科普知识讲座。在开展科普知识讲座时,教师要根据学生的认知经验进行,而不能空谈科学知识、科技发展等,要从实际出发,利用生活中的小事来让学生对科学知识有感性的理解与认识,丰富学生的见识。其次,学校可以举办科技创新活动,鼓励学生应用科学知识进行创新,在创新中巩固并加强对科学的认识。教师还可以带领学生去参观科技展览,激发学生内心对知识的渴望与求知欲,从而让学生在之后的课堂学习中更加投入,提高学生的学习能力与科学素养。最后,教师要充分发挥自身的引导作用,帮助学生进行学习与探究。初中生在学习时还具有一定的惰性,教师要积极鼓励学生,帮助学生一起克服科学实践中的困难,并对表现出色的学生给予肯定,增强学生学习的自信心,进而逐步提高学生对科学的兴趣,调动学生学习的积极性,使其形成良好的科学素养。初中科学是学生学习科学知识的有效途径。对于初中学生来说,探索自然世界的奥秘、解析不同现象的本质与原理正是他们感兴趣的部分。因此,作为一名初中科学教师,我们要充分利用科学教材,挖掘教材中的内容,采用合适的教学方法进行教学,将学生探究科学知识的欲望激发出来,使其具有良好的科学精神,掌握科学知识,进而成长为符合社会发展的人才。
作者:李武峰 单位:浙江省诸暨市山下湖镇初级中学
【关键词】探究式教学 研究
引言
新一轮国家基础教育课程改革的一个重要而具体的目标,就是要改变至今仍普遍存在的学生被动接受、大运动量反复操练的学习方式,倡导学生主动参与的探究学习。在理科各科国家课程标准中,科学探究的意义以及如何通过国家标准促进探究式学习实施的问题,得到普遍的重视。科学探究不仅被作为重要的理念强调、作为教学建议提出,而且被列入了课程标准和内容标准之中,作为必须实施的内容要求。
全日制义务教育《物理课程标准》(实验稿)(以下简称《物理课程标准》)指出:在义务教育阶段,物理课程不仅应该注重科学知识的东授和技能的训练,注重将物理科学的新成就及其对人类文明的影响等纳入课程,而且还应该重视对学生终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养。《物理课程标准》中还指出,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。因此,开展探究式教学,对培养学生的创新精神和创新能力具有重要的意义。
正文
一、探究式教学的本质
所谓探究式课堂教学,就是以探究为主的教学。具体说它是指教学过程是在教师的启发诱导下,以学生独立自主学习和合作讨论为前提,以现行教材为基本探究内容,以学生周围世界和生活实际为参照对象,为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会,学生通过个人、小组、集体等多种形式的解难释疑尝试活动,将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。探究式教学在实质上是一种模拟性的科学研究活动。
二、探究式教学的开展、实施
《物理课程标准》明确指出,课程的总目标是使学生:保持对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣,在了解和认识自然的过程中有满足感及兴奋感;学习一定的物理基础知识,养成良好的思维习惯,在解决问题或作决定时能尝试运用科学原理和科学的研究方法;经历基本的科学探究过程,具有初步的科学探究能力,乐于参与和科学技术有关的社会活动,在实践中有依靠自己的科学素养提高工作效率的意识;具有创新精神,能独立思考,勇于有根据地怀疑,养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神;有关心科学发展前沿,具有可持续发展的意识,树立正确的科学观、有振兴中华、将科学服务于人类的使命感和责任感。
探究教学模式是探究教学理论与实践的中介环节,是沟通两者的桥梁。在《物理课程标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入课程标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。科学探究的形式是多种多样的,其要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在学生的科学探究中,其探究过程可以涉及所有的要素,也可以只涉及部分要素。科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。下面是笔者结合初三物理(旧教材《电流跟电压、电阻的关系》)的内容,采用探究式教学上的一节教学案例。
学完初中《物理》(人教版第二册)的第五、六、七三章后,学生已经知道了电流、电压、电阻的初步概念,明白了电压使电路中形成电流,导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。同时学生也已会使用电流表、电压表和滑动变阻器,为探究电流跟电压电阻的关系奠定了基础。
㈠、提出问题
在此基础上,教师只要稍稍启发一下:本堂物理课我们将学习什么新知识呢?学生马上就能回答出:本堂课将学习电流跟电压电阻关系。从而激发学生自己提出问题。
㈡、猜想与假设
教师紧接着问题提问:那么电流跟电压电阻有什么关系?这时几乎所有的学生都能猜测到:导体两端的电压越高,导体中的电流就会越大;导体的电阻越大,导体中的电流就会越小。这个猜想到底对不对?请同学们设计实验进行探究。
㈢、制定计划与设计实验
全班学生按照两人一组分成若干个探究小组,开始制定实验计划与设计实验。学生在准备探究时就开始遇到新的问题,即电路中的电流变化可能是由于导体两端的电压变化引起的,也可能是由于导体的电阻变化引起的。这时探究好像无法进行,但由于课本的提示,学生懂得应把探究过程分两步进行:先研究电流与电压的关系,再研究电流与电阻的关系。在研究过程中,还要分别保持一个量不变(控制变量)。问题解决后,各探究小组开始设计实验(实验器材是初中电学实验盒,每个小组一盒),画出实验电路图。
㈣、进行实验与收集证据
学生按照制定好的计划进行实验,并且收集证据。
先保持电阻不变,研究电流与电压的关系。再保持电压不变,研究电流与电阻的关系。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.6
0.3
0.2
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
㈤、分析与论证
各探究小组根据实验中得出的数据,通过分析表格中的数据,发现数据中的有关信息,得出各自的结论。有的学生说:“电压越大电流就越大,电阻越大电流就越小。”也有的学生说:“导体中的电流与导体两端的电压成正比,导体中的电流与导体的电阻成反比。”还有的学生更准确地说:“在电阻一定的情况下,导体中的电流与导体两端的电压成正比;在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。”当然,有的学生也这样说:“电压和电流成正比,电阻与电流成反比。”实验完成后,各探究小组交流汇报实验结论。在汇报实验结论的过程中,学生之间互相倾听各自的实验结论,充分尊重他人的实验成果,同时也对与自己的实验结论不同的小组提出质疑,在反复质疑论证的基础上,形成共识、得出结论——在电阻一定的情况下,导体中的电流与导体两端的电压成正比;在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
㈥、评估
通过学生的亲身探究,既培养了学生的实验探究能力,又在轻松愉快的环境中学到了知识,还在探究性学习中培养了学生的搜集证据、分析与处理信息和交流与合作的能力。由于全班的学生程度各异,有的小组探究很成功,有的小组却不尽人意。对于探究不成功的小组,要帮助他们分析原因,从中吸取经验教训,尝试改进探究方案。另外,由于是采用人教版的教科书,学生基本上是沿着课本的思路进行探究,还没有达到完全的开放。
㈦、交流与合作
在课题探究完成后,要求学生写出简单的科学探究报告。在编写科学探究报告、设计表格和电路图等工作中,要循序渐进地引导学生用尽可能准确的语言表述自己的探究过程、所得的证据及自己的观点。不但要重视书面表达,也要重视口头表达,要让每个学生都有充分的机会作口头陈述。在交流及探究的其他环节上,要使学生认真听取与自己不同的意见,让各种想法、各种观点进行充分的交流和讨论。
三、开展探究式教学中存在的问题
实施探究式教学,它将切实改变传统的课堂教学模式,促进教学方式的根本性转变;而且探究式教学所强调的学生自主探索、问题解决、发现学喜、科学精神等必将成为创新教育开拓新的路径,使创新教育能够真正付诸于现实。
但从上面的教学案例也可以看出,要实施探究式教学,不是现行初中物理教材中每一节都适宜采用的,有的章节可以采用(如初二物理的可探究影响滑轮组的机械效率高低的主要因素、初三物理探究《焦耳定律》、探究《电磁感应》、探究《影响通电螺线管和电磁铁的磁性强弱的因素》等),有的章节则根本不宜采用(如有些概念课)。适宜采用探究式教学的章节中,在具体实施过程中还会遇到很多的问题:如实验器材不足,无法实施探究式教学;班生规模过大,教师难于驾驭课堂;学生素质差异,对大部分学生不起探究作用;课时紧、探究时间长,影响教学进度;更主要的是教学效果的不确定性,影响教学效果的评价等。
调查表明:多年来科学教育工作者一直倡导以探究为基础的科学教学,然而在实施探究式教学的实验校中,学生的成果一直不尽人意。部分原因在于科学教育工作者实施探究式教学的强烈愿望与运用探究式教学方法之间存在着矛盾。的确,许多教育工作者已经认识到实施探究式教学的重要意义,而且积极付诸实践,但结果却难以令人满意。教师抱怨说探究式教学难于操作,容易引起混乱,对大部分学生不起作用,对能力低或能力一般的学生来说尤其难。也有教师对探究式教学结果的不确定性感到不满,他们发现学生读不懂探究性教学材料,在教学中大多学生不能探究,师生对探究感到很不舒服。凡此种种障碍着探究式教学的进一步实施和研究。
四、探究式教学中存在问题的解决方法
探究式教学与传统的讲授教学有很大的不同,它以培养学生的科学素养为目的,以模拟的科学活动过程为教学方式,对教师、学生、课程、教学环境等提出了更高的要求。如何评估各因素是否有利于探究教学的开展,以及探究教学的效果尤其是学生探究学习的质量,尚是一个有待解决的问题需要加强研究。由于探究式教学的评估标准一般较抽象、笼统,另一方面它到底有哪些组成,目前尚没有专门的研究成果。没有科学的评估标准,也就无法制定全面、系统的评估指标体系。
从国外的评估方法可以知道,教学评估的多元化正成为新趋势。这种多元化表现在评估角度的多种多样;关注学生在教学不同阶段的发展;评估的任务需要多种能力参与完成,并与真实生活相关联。多元评估使得教师更加关注过程评估,更能反映学生的实际操作能力。多元的教学评估理念,应引起我国探究式教学研究和实践的足够重视,它向传统评估方式提出了挑战,也为探究式教学的评估改革提供了方向。
关键词:软件工程;实践教学;订单式培养
1 引言
软件工程课程是一门综合性、实践性很强的课程。学习该课程的主要目标一方面是让学生掌握软件开发的系统知识,包括其中的原理和方法;另一方面是让学生初步掌握解决实际开发问题的能力,从而为将来走向软件开发工作岗位打下坚实的基础。为了解决上述两方面的有效融合,很多大学都在进行软件工程实训模式的研究和订单式培养等研究,也取得了很多研究进展。本文就是在研究上述内容的基础上提出了一种一体化软件工程教学方法,即满足教育目标要求又符合社会对学生能力的要求。
2 软件工程课程教学现状
目前的软件工程教学现状,可以概述为课堂教学和实践教学两个部分。教师在课程教学中,普遍采用讲授与实验训练相结合的传统教学方法,即课堂上由教师讲授理论、原理,实验训练时由学生动手设计一个项目。因此,该课程的教学存在许多的问题,主要表现在以下几个方面:
从教学内容上看,目前软件工程原理和方法较为抽象,学生较难理解,这是由于目前学校将软件工程课程设置在大三的上学期,而在大一、大二主要围绕着公共基础课、专业基础课进行。从学生角度来看,其刚刚掌握了一两门语言、初步了解计算机体系结构的知识,很多同学还没有进入到真正软件开发的角色中去。特别是在学生时代还没有开始或者刚刚开始准备考虑将来工作的事情的时候,软件工程课程已经开始了。在没有软件开发基础或者软件开发只停留在编一小段代码的情况下,很难理解软件开发所涉及的这么多问题。
从教学方法上看,软件工程课程以传统的教学为主,实践课为辅的教学方法,由于学时有限很难在实践课上将所涉及的软件工程原理和方法逐个地展示给学生,学生似懂非懂,当真正动手的时候却不知从何入手,学生学习的效果差。
从实训教学与订单式培养看,实训教学是将学生置入到模拟的实际工作环境中去,让学生自己体会在软件开发的不同岗位上的职责和应具备的能力与知识;订单式培养是按照指定的企业工作岗位的要求来培养学生所需掌握的知识和技能。目前高校中这两种方式所存在的问题是:实训教学的形式化问题,实训教学是让学生按照软件开发不同岗位所需要的技能和知识来进行,而不是给一个机房,让学生在里面编程就解决了,实训课不等于实验课;订单式培养的问题是学生知识面狭窄,虽解决了实际就业的问题,也培养了学生适应某个企业的岗位要求,但丧失的是学生应该具备的完整、扎实的知识体系。
3 一体化教学方法
为了解决上述三方面的问题,有机地将教学与实际结合在一起,既让学生掌握全面、扎实的知识体系,又让学生具备实际工作岗位要求的技能,综合软件工程教学方法应采取以下方法:
从课堂教学内容上看,结合软件工程的不同阶段,如:可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试、维护等不同的软件开发阶段,在讲述不同阶段所使用的原理和方法的同时,要给学生讲述每个阶段的输出,输出的格式、标准。
从实践教学内容上看,让学生掌握在不同开发阶段所需掌握的开发工具是什么,如何使用,这样让学生对软件开发有一个深刻的感性认识,从而对软件开发的过程有感性了解,避免了书本上抽象、难懂等问题。
课堂教学与实践教学的统一,以实践项目为例从项目开始进行可行性研究,讲述软件工程原理和方法,以及每个阶段所产生的文档或者代码,文档和代码的标准内容是什么,到用实际的开发工具来进行可行性分析,如:使用Microsoft Visio绘制系统流程图、数据流图等,利用Rational Rose进行对象建模等。结合工具的使用,使软件工程教学内容以看得到、摸得着的方式逐步地传授给学生,激发学生的积极性、主动性及创造性。
软件工程课堂教学可采用分组讨论。软件生命周期的可行性研究和需求分析环节都要求开发人员和用户进行充分的交流。因此,在软件工程的教学中可以让学生参与教学过程,发表自己的看法,而且通过这种基于角色的讨论,学生不仅掌握了需求分析的基本方法、充分认识了需求分析的重要性,最终会大大地激发学生的学习兴趣和学习自信心。
4 结论
综上所述,软件工程课程是一门综合性、实践性很强的课程。要想取得好的教学效果,应该深入进行软件工程的教学改革。利用新的教学方式,激发学生主动学习理论知识的兴趣,提高教学效果。当然,学生也可以从教改理论和实践的结合上,加深对软件工程知识难点、重点的理解,进一步深刻理解软件工程过程和系统消化理论知识,训练项目设计的思路,锻炼实际开发能力。
参考文献
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[2]宋波.Java Web应用与开发教程[C].清华大学出版社,2006.
[3]吴建,汪杰.UML基础与Rose建模案例[C].人民邮电出版社,2007.
[关键词]C语言程序设计 探究教学 实施目标
中图分类号:TP312.1-4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0126-01
一、 C语言程序设计探究教学实施的目标:情感目标、能力目标和认知目标
1、体验C语言程序设计的编程思想,激发和保持对C语言程序设计课程的求知欲,形成积极主动地学习和参与C语言程序设计课程探究活动的态度。
2、能辩证地认识C语言程序设计对社会发展、科技进步和日常生活学习的影响。
3、获得亲自参与研究探索的积极体验、培养严谨的科学态度。
4、能从日常生活、学习中发现或归纳可以利用C语言程序设计解决的问题,通过问题分析确定程序功能。
5、能根据任务的要求,确定所需信息的类型和来源,并鉴别信息的真实性、准确性和相关性。
6、掌握计算机程序的基本概念,理解并掌握C语言程序设计语言的基本知识,包括语句、数据类型、变量、常量、表达式、函数等,熟悉语言的语法规则,熟悉计算机程序执行的基本过程。
7、了解C语言程序设计语言,掌握编写程序、编译程序、连接程序以及程序开发环境等基本知识,掌握调试、运行程序的基本方法与技巧。
二、C语言程序设计探究教学实施的条件
1、掌握一定的计算机操作基础
C语言程序设计课程由于其学科自身的特点,需要在计算机上调试程序,所以要求学生具有一定的计算机操作知识,如:开关机、键盘和鼠标的使用、文件的建立与查找、常用软件的使用等。
2、良好的C语言程序设计认知结构
认知结构就是学生头脑里的知识结构,是学习者观念的全部内容和组织。奥苏伯尔的认知结构理论是针对新学习内容的影响(即迁移)提出的,良好的认知结构有利于知识的提取和正向迁移。C语言程序设计探究教学强调在已有知识经验上的主动建构,面对新的问题和任务,需要学生及时从头脑中提取信息,建立新旧知识间的联系,在已有C语言程序设计知识的基础上思考解决新问题的办法,并试图将新知识纳入自己的认知结构中。
3、良好的探究环境
良好的探究环境是学生顺利进行探究的保证,至少包含两方面的内容:(1)要有充足的探究时间和灵活的探究条件。探究时间应该根据学习任务进行合理安排,应该考虑到学生假设错误时所耽误的时间以及讨论交流所需要的时间。探究教学中可能需要查阅大量的资料,教师还应该准备书籍、网络等辅助资源。(2)学生在探究学习的时候不能有太多压力,不同的学生由于其自身的因素不可能以相同的速度学习,所以教师在进行评价的时候也应该因人而异,应该为每个学生提供充分的思考机会和时间,让每个学生都能以自己的进度进行探索,并在此过程中感受到乐趣。
三、C语言程序设计探究教学情境的创设
心理学研究表明,恰当、适宜的环境能有效激发人的热烈情绪,提高活动的质量和效果。教学情境是指教师人为创造的“典型场景”,创设目的在于引出教学任务,将学生的注意力吸引到学习任务中来。教师把将要学习的C语言程序设计知识通过一定的情境呈现给学生,使得学生认知结构与周围环境不平衡,引起他们对学习目标的注意和兴趣,并通过探究活动把学生过去的活动和将来的活动联系在心理学研究表明,恰当、适宜的环境能有效激发人的热烈情绪,提高活动的质量和效果。教学情境是指教师人为创造的“典型场景”,创设目的在于引出教学任务,将学生的注意力吸引到学习任务中来。教师把将要学习的C语言程序设计知识通过一定的情境呈现给学生,使得学生认知结构与周围环境不平衡,引起他们对学习目标的注意和兴趣,并通过探究活动把学生过去的活动和将来的活动联系在一体。探究教学情境的创设应做到:(1)创设的情境是为C语言程序设计教学服务的,要以C语言程序设计探究教学目标为依据。(2)探究情境要接近学生的真实生活经验,能够吸引学生的注意力,激发他们的认知冲突和求知欲。(3)学生在情境中能够感觉到问题的存在,自然地将新旧知识联系起来。(4)情境中必须包含学生未知的新内容,而且是能够通过探究掌握的。
四、C语言程序设计课程中的探究形式
C语言程序设计课程中开展探究教学主要有4种形式:探究性提问、探究性讨论、探究性演示和探究性实验。这4种形式是相辅相承的,而不是孤立存在的,在C语言程序设计探究教学中,需要用到多种形式来构成一个完整的探究教学过程。C语言程序设计探究教学通常都是由探究性提问开始,然后进行探究性讨论、探究性演示或探究性实验;也可能从探究性演示或探究性实验开始,在演示或实验的过程中发现问题,再进行探究性讨论。在实际教学过程中,要根据学习内容和课堂情况灵活地选用这些形式。
五、C语言程序设计探究教学评价
教学评价指依据一定的标准,通过各种策略和相关资料的收集,对教学活动及其效果进行客观衡量和科学判定的系统过程。C语言程序设计探究教学评价是对C语言程序设计探究教学过程及其影响的测量、分析和评定,评价中我们更关注学生学习和成长的过程,寻找适合学生发展的学习方式,满足学生知识和能力发展的需要。评价对探究教学的积极作用是很明显的,但是如果评价指标制定不合理,或者评价方法的选用、评价结果的表述不当,不仅不能达到预期效果,还会对学生的C语言程序设计学习产生消极影响。
参考文献
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关键词:高等数学;微积分; 教学质量; 策略
中图分类号:G633.6
一、 前言
数学是科学的皇后。数学从其诞生之日起,就蕴含着世界哲理的结晶,给人们以科学的工具来认识和改变世界。人类各项科学的发展反过来也促进了数学的发展。高等院校是我国高层次人才的培养基地。对于数学的这一基础学科的教学更是被认为是重中之重。高等数学中微积分自牛顿和莱布尼茨建立以来,已经成为数学的一个重要分支。目前,微积分课程是高校绝大多数专业必修的基础课程。当前,许多学校的学生学习微积分呈现出“枯燥无味,学无所用”的感触。这确确实实影响着高等数学的教学,影响了学生对基础知识的掌握。为此,本文主要从微积分的教学入手,结合实例阐述微积分的教学方法,具有一定的参考价值。
二、 微积分中概念的教学
在教学实践中,微积分的概念较多,难度也较大,如何才能使学生更加深刻的理解和掌握是一个难题。本节主要从微积分的概念着手,讨论微积分中概念的理解以及从学生的角度出发如何才能更好的记牢和掌握微积分的概念公式。
(一) 由微分代替导数引导学生学习微积分
人类的认识是具有一定规律可循的。当前微积分教学中常常受高中数学知识的影响,由导数的概念入手让学生理解微分和积分概念。而人类对于微积分的认识是从微分开始的。陈纪修版的数学分析即更改了这一认识规则,从微分的概念出发,更加有利于学生理解微积分。在讲述微分时,对于微分或者导数的概念可以不做充分的说明。由例子引入人类认识微分的历史。例如,在计算高台跳水案例时,自然最关心的是运动员在某一时刻的速度,即瞬时速度。由公式 来定义跳水运动员在垂直距离的一定时间内的平均速度。自然而然可知
(二) 从历史出发,调动学生的学习兴趣
对绝大多数学生来说,数学是繁琐的。许多学生觉得数学难学难懂,对微积分的知识而言更是如此。面对这种情况,教师需要做的就是想尽一切办法调动学生们的学习兴趣。这点对于高等院校数学老师而言是非常需要修炼的“内功”。例如,牛顿在大学任教时,曾经经历过数月工资发不下来的局面。这时,牛顿就想了一个办法,想要找到一门非常困难的学科,使学生要有足够的毅力和时间才能学懂的课程。于是就潜心钻研出了微积分,并规定不及格者必须来年缴纳重修费直到考试通过,于是教师们的工资也很快发下来了。虽然这件事情的真实性无从考证,但是从这些名人轶事中也可以让学生体会到数学的“美”,进而增添学习动力。当然,这也可以应用到概念的讲解上,包括牛顿莱布尼茨公式、洛必达法则以及中值定理等都有其背后的历史故事。教师只要娓娓道来,学生们的学习兴趣马上会提起来。
三、 高等数学中微积分的教学策略
在微积分教学中,需要注重对学生数学思想和应用能力的培养。具体教学实践应当注意以下两点:第一,问题转化思想的运用。第二,理论联系实际的应用能力。本着这两方面的思路,高等数学中对于微积分的教学应从如下思路进行:
(一) 问题转化思想培养
首先,微积分课程中极限是非常重要的基础概念。许多较为复杂的数学问题应用极限的定义可以转化为非常简单的问题求解。例如,微积分中有两个重要的极限是必须要牢牢记住的。第一个重要公式是 ;第二个重要公式是 。举个例子来说,计算 的值时,初看会觉得相当麻烦,无从下手。但是,通过将此问题转换成极限的重要公式求解。难题便可迎刃而解。解法如下。
其次,将已知难题转换为洛必达法则的使用类型求解。洛必达法则是微积分课程中又一非常重要的法则,灵活运用洛必达法则将会省去很多力气。当然,除了这些转化思想之外,还有变量替换思想,数形结合的转化思想等。
(二) 理论联系实际的应用能力培养
数学产生的本质是为了更好的解决现实问题。对于高等数学的教学宗旨也一样,只有让学生真正找到能够解决实际问题的数学方法,他们才会对数学知识更加感兴趣,更加愿意去学习。因此,高校教师在教授高等数学时一定要将理论联系实际的能力灌输给学生。例如,在讲到积分的运用一节时,碰到如下一道应用题。曲线 ,过原点做曲线的切线,求曲线、切线和x轴所围图形绕x轴旋转的表面积。其实这道题完全可以应用于实际生活当中去。在工厂中碰到类似的不规则图像需要求取其表面积以便工厂对磨具的改造使用时,微积分便能排上大用场。借助微积分其解答方法也较为简单。切线y=x/2绕x轴旋转的表面积为 ,曲线 绕x轴旋转的表面积为 。求得总面积为 。
四、 结论
高等数学是高校学生日后专业课乃至以后人生的基础课程。微积分作为高等数学中最为重要的部分之一,其教学质量一直是学校紧抓的重点。本文介绍了通过介绍微积分概念的教学方法、问题转化思想的教学方法以及理论联系实际的教学方法,以期能够指导学生进一步学习和理解微积分的知识,提高学生应用微积分解决实际问题的能力。
参考文献:
[1]余惠霖.数学文化价值取向下微积分学中的哲学思想.广西社会科学,2011(08)