高等数学教学浅谈论文
摘要：
在高等数学教学中，教师要将数学家的故事引入数学教学，要根据不同专业介绍相关的数学应用，运用通俗易懂的类比介绍相关的数学结论，使学生在愉悦的氛围中学习高等数学，从而达到良好的教学效果。
关键词：高等数学；数学应用；教学
数学是人们一致公认的一切科学中最具权威力的一门学科。当前，我国的高等教育已从“精英教育”过渡到了“大众教育”阶段，现在的大学教育也已从原来的“职业性教育”变成了“素质性教育”。同时，随着社会的进步、文明的演进、学科之间的互相交叉渗透，数学与数学应用在当代社会中的作用日益突出，培养学生掌握数学知识与应用数学技能已成为当代大学素质教育的重要部分。《高等数学》无论在理工科专业还是社会人文专业都是非常重要的必修科目，高等数学教学开始实现由服务于专业向关注学生基本素质的培养转变。
然而，在现实的高等数学教学过程中仍然存在一些问题。例如，许多教师仍然完全根据现行的教材进行教学，脱离了实际应用，忽略了高等数学理论知识发展的过程，学生看不到数学知识与现实生活，特别是与自己的专业知识之间的潜在联系，也不了解数学发展过程中的学术争论、趣闻轶事，导致学生无法理解现行数学理论的严密性，更难以欣赏到数学之美，更不用谈提高学生学习高等数学的兴趣和积极性。
针对这些问题，本文试图探讨高等数学课堂教学趣味化、提高高等数学教学质量的一些粗浅看法。
一、将数学家的故事引入数学教学。
著名数学家M·克莱因（Morris Kline）指出，在教科书和学校的课程中，都将“数学”看作是一系列毫无意义的、充满技巧性的程序。如同一个单词，如果脱离了上下文，不是失去了原来的意义，就是有了新的含义。在人类文明中，数学如果脱离了其丰富的文化基础，就会被简化成一系列的技巧，她的形象也就被完全歪曲了〔1〕。
因此，笔者认为，在高等数学教学中，教师不仅要向学生传递数学文化知识，而且也应介绍一些数学思想的背景知识。如数学史料、一些数学概念产生的背景材料、数学家的介绍、数学在现代社会中的广泛应用等，以使学生对数学的繁盛与发展过程有所了解，在激发学生学习兴趣的同时也能让学生体会到数学在人类发展历史中的作用和价值。例如，在讲微积分基本公式时，教师可以利用刚开始上课的5到10分钟时间介绍牛顿（Newton）、莱布尼茨（Leibniz）等科学家的故事。牛顿于1643年1月4日诞生在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里。接生婆和家人都担心这个出生时只有三磅重的早产儿能否存活。
但是，他竟成为了旷古烁今的科学伟人，并活到了84岁的高龄。可能源于成长环境的影响，牛顿自幼沉默寡言，但性格倔强，他大约五岁时，被送到公立学校读书。少年时代的牛顿并不是神童，在老师眼里他资质平常，成绩一般。但是，牛顿非常喜欢阅读，特别是一些介绍各种机械模型制作方法的读物。受到启发的牛顿会自己动手制作一些奇怪的小玩意，比如木钟、折叠式提灯、风车等。牛顿刚结束了他的大学课程，学校（剑桥大学）就因为伦敦地区鼠疫流行而关闭，他离开了剑桥，在安静的伍尔斯素普度过了1665年和1666年，在那里开始了他在机械、数学和光学上的伟大工作。恩格斯在《英国状况》中评价牛顿：由于发现了力的本质而创立了科学的力学；由于发现了万有引力而创立了科学的天文学；由于发现了流数（微积分）和二项式定理而创立了科学的数学；由于发现了光的分析而创立了科学的'光学。
二、根据专业的不同介绍相关的数学应用。
教师要根据不同专业学生的实际情况，尽可能地将高等数学知识和理论运用于其专业的实践问题中，以帮助学生完成从抽象理论到实践运用的知识迁移。例如，在给力学系的学生讲高等数学时，可以用数学知识解释为什么油罐车的罐体不是圆形的，而是椭圆的；对于社会学的学生则可以利用微分方程去模拟人口或者种群的数量变化以及预测；对于经济专业的学生，可以举例说明拉格朗日乘数法在经济学中的应用。
在现实生活中，经常会遇到用量最省的问题，即在特定的条件下怎样才能使效用最大化？这个问题用拉格朗日乘数法解决起来就十分简单。假设，购买物品数量和物品价格的特定关系是（fx，y）=0，效用函数为u（x，y），我们只要求效用函数达到最大或者最小，就可以构造函数h（x，y，λ）=u（x，y）+λ（fx，y），对h（x，y，λ）分别关于x，y，λ求导数，而后令导函数为零，即得到最优化的必要条件ux（x，y）+λfx（x，y）=0uy（x，y）+λfy（x，y）=0（fx，y）=！0，解得临界值x0，y0，λ0，带入就得到在特定条件（fx，y）=0下，效用函数u（x，y）取到的最值。
三、运用通俗易懂的类比介绍相关的数学结论。
在语言表达上，教师要适当地变专业术语为通俗直观的语言。马卡连柯说：“教育技巧也表现在教师运用音调和控制自己的面部表情上。”美国著名心理学家艾帕尔·梅拉别恩在做了许多实验之后得出这样一个公式：信息的总效果=7%的文字+38%的语言+55%的面部、肢体表达〔2〕。这个公式告诉我们，语言和面部、肢体表达在教学中的作用是不可低估的。例如，在讲复合函数求导法则的时候，首先说明，求导就是一个对应法则，不妨把求一次导数类比为剥一层皮、脱一件外套。如求函数y=ex2的导数dydx，课前就准备一个带绿皮的核桃，把y看作是绿皮核桃，x2看作是硬壳核桃，x看作是核桃仁，根据连锁法则，可以分两步进行，首先求dydx2，可以比作把绿皮核桃剥去绿皮得到硬壳核桃，而后求dx2dx，比作把硬壳核桃剥去硬壳得到核桃仁。
完成这个任务是分步进行的，根据概率论中的乘法法则，要想从一个绿皮核桃得到核桃仁，就需要有dydx=dydx2dx2dx=ex22x。再如多元函数的复合函数求导函数，也可以联想成完成一项任务的分步和分类问题，即加法法则和乘法法则的结合。这样解释就比较生动、浅显、易懂，避免了教科书中晦涩难懂的公式，进而拉近了学生生活与教科书内容的距离，达到了较好的教学效果。
数学家张奠宙先生曾经说过：“教科书里的数学知识，是形式地摆在那儿的，准确的定义、逻辑的演绎、严密的推理，一个字一个字地印在纸上。这是知识的学术形态，学生比较难懂，有的学生看懂了字面上的意思，甚至题目也会做了，却不知道这些知识是做什么的？这是学生还没有接触数学的教育形态。”〔3〕因此，好的数学教师就要针对学生的具体认知情况，采取积极有效的方式、方法，将教科书中公式化的、深涩的学术语言转化为学生更容易理解和接受的教学形态，从而把学习的欢乐、愉悦带给学生，让学生在成功的喜悦中形成乐学的情绪，与学生一起分享数学之乐趣，与此同时，高等数学的教学也必将达到一个良好的效果。
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