浅谈在高等数学教学中培养学生的创新思维

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  随着我国高等数学教学改革步伐的加快,传统的教学观念、教学方法显然滞后,不利于培养学生的能力水平。因此,实行创新教育,培养学生的创新精神与创新思维,已成为高等数学教学发展的必经之路。以当前高等数学教学现状为出发点,对培养学生创新思维的有效途径进行分析与探讨。
  高等数学教学 创新思维 学生
  在高等数学教学过程中,如何激发学生的创新精神与创新思维,已成为当前高校教学必须面对的问题。由于数学学科的特殊性,对学生创新思维培养具有积极作用,可有效提升学生的数学观念与数学思维,提高解决实际问题的能力,促进素质的全面发展。
  一、激活学生学习兴趣
  一直以来,高等数学在高校基础教育中具有举足轻重的地位。但是,教学效率与教学质量问题令人堪忧。由于高等数学的枯燥性、复杂性,学生畏难心理强烈,因此学习主动性与积极性不高,创新意识的培养更是无从谈起。因此,在教学过程中,应注意高等数学教育与其他学科或者实践相结合,让学生意识到生活中处处充满高等数学的“影子”,学好高等数学非常重要。另外,在教学过程中,教师应积极转变思路,引入多元化教学方法,充分调动学生学习的积极性。例如,在教学中应用几何直观教学法,以学生更加容易理解的几何图形方式,对概念、习题等进行描述与讲解;应用多媒体辅助教学手段,以图像、文字、声音、动画相结合等方式,激发学生求知欲望。例如,在学习“极限概念”过程中,可以应用古代著名的“刘徽割圆术”,在多媒体中体现出“无限逼近”的动态过程,增强学生的感性认识;或者设计可随意变化的参数,由学生自由演示,引出“无限”和“有限”的概念以及二者的关系,同时教师应趁热打铁,提出问题:如果N为无限增大,那么Xn是否也处于无限趋近某一数值的状态?当学生对问题产生兴趣,就会积极参与课堂思考与讨论中,大胆提出自己的想法,获得启发性思维,在思考、讨论过程中提高学习兴趣,获得创新动力。
  二、培养学生的数学审美能力
  从表面来看,数学是一门系统性、演绎性的科学,但是在实际应用过程中,数学更加偏向于具有实验特征的归纳科学。因此,在高等数学教学过程中,应注意培养学生的逻辑思维与非逻辑思维,强化数学的美感。有关学生数学思维的培养,可有通过敏锐的判断识别、跳跃性的思维想象等,从根本加强对数学的认识,提高数学创造性。在高等数学教学过程中,通过数学概念、公式以及图形等,表现了对称的、整齐的、和谐的、简单的美感,让学生提高数学审美观念,并且应用数学美来解决问题。这样,帮助学生寻求一条解题捷径,以数学的美感,提高解题效率、总结数学规律、启发创造性思维,促进学生创新思维的成长。例如,在学习“正弦曲线”时,可利用大雁飞过天空时,双翼画出的曲线来引导学生展开想象力;再如,将函数微分应用于生活实际中,解决更多民生问题,更利于激发学生的学习兴趣。通过挖掘数学中的美感,将原本枯燥的数学学习灵活化,做到理论与实际相结合,让学生认识到高等数学的重要性,主动获得知识。这样,既利于提高学生的审美能力,激活直觉思维,也更利于培养学生的创新精神与数学素质。
  三、发挥合作交流的重要作用
  在高等数学教学过程中,强调“活动”的作用,在师生之间、生生之间开展广泛的交流与合作,共同发展、共同进步。对于学生学习能力与水平来说,只有在实际活动中才能检验,而有效的教学并不能依赖于简单的模仿和记忆。例如,在课堂教学中,向学生提供这样一道数学模型:
  假定兔子的速度是每分钟100米,乌龟的速度为每分钟10米,即乌龟的速度是兔子的十分之一;让乌龟先跑100米,兔子再开始跑。问题是:兔子到底能不能超过乌龟?一部分同学讨论后得出:
  当兔子起跑时,乌龟领先兔子100米;
  当兔子跑完这100米,用去1分钟时间,乌龟又领先兔子10米;
  当兔子跑完这10米,用去0.1分钟时间,乌龟又领先兔子1米;
  当兔子跑完这1米,用去0.01分钟时间,乌龟又领先兔子0.1米;
  当兔子跑完这0.1米,用去0.001分钟时间,乌龟又领先兔子0.01米……
  如此循环往复,兔子岂能追上乌龟?结果竟然是兔子追不上乌龟。但是另一部分同学根据数学知识计算,兔子是追得上乌龟的。其实,兔子跑的距离是无穷递缩的等比数列:100,10,1,0.1,0.01……其和为。而乌龟跑的距离也是无穷递缩的等比数列:10,1,0.1,0.01……其和为:他们的差最后是100,所以是兔子追得上乌龟的。
  这样,学生经过合作与讨论,不仅了解了数列极限、无穷递缩等数列公式,也体会到从量变到质变的过程,提升了严谨的科学态度及思维方式,同时增强思维的深刻性与批判性,更好地应用高等数学思想解决实际问题。
  四、开展积极的数学创新实践
  以高等数学的基本规律为出发点,开展创新实践活动,是提高学生创新思维的有效途径。如利用计算机技术开展教学实验、构建教学模型等,都是有效的实践活动。通过这种方式,让学生亲自体验数学、获得数学能力,培养数学思维,树立终身学习的观念。所谓数学模型的应用,就是针对现实世界中的特定研究对象,为了实现某一具体目标,进行简化或假设,以此获得结论。通过应用合理的数学工具、数学语言等,构建完整、系统的数学结构,从中提高学生的能力素质。
  总之,在高等数学中,各种概念、知识点等,离不开基本的现实原型,具有抽象性特征;而通过数学模型,则可应用数学模型手段,将高等数学的公式、定理、方程式、理论体系等,直观地表现出来。教师在课前做好设计与准备工作,将原本抽象的问题转化为数学模型,将数学问题回归到生活领域,激发学生的学习兴趣与求知欲望,开拓学生视野,提高发现问题、分析问题、解决问题的实际能力。
  参考文献:
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