按數(shù)控技術(shù)專業(yè)需求進(jìn)行《高等數(shù)學(xué)》課程改革的探索與研究

陳雪

【摘 要】高等職業(yè)教育的培養(yǎng)模式必須以“職業(yè)”為基礎(chǔ)，以“能力”為本位，培養(yǎng)目標(biāo)必須根據(jù)不同的職業(yè)崗位的具體要求來確定。本立項(xiàng)結(jié)合數(shù)控技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)需求，以培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用能力為主線，以“應(yīng)用”為主旨設(shè)置課程，構(gòu)建自己的課程體系，增強(qiáng)實(shí)用性和針對性，以“必需”、“夠用”為原則，通過講清基本概念，使之掌握分析問題的思路和方法。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)需求；實(shí)用性；課程改革；探索

現(xiàn)階段高職教育體系中，高等數(shù)學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)課。國內(nèi)在高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的趨勢上，提出了完全融入專業(yè)教學(xué)的思想。將傳統(tǒng)意義上高等數(shù)學(xué)教育的文化性、基礎(chǔ)性、工具性的教育方針，改革為適應(yīng)職業(yè)教育的特點(diǎn)，因需施教，理論上適度，專業(yè)上夠用；基于工作過程，不追求大而全，突出數(shù)學(xué)工具性、方法性的特征。作為我院重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)之一的機(jī)械工程系在不斷發(fā)展的同時(shí)，對于專業(yè)基礎(chǔ)課的需求也在不斷更新。而如果高等數(shù)學(xué)仍然以單純理論教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，既加大了教與學(xué)的難度，同時(shí)也不能滿足專業(yè)發(fā)展需要。

為此我們著力探索如何充分發(fā)揮高職數(shù)學(xué)教學(xué)的科學(xué)價(jià)值和人文價(jià)值，不斷適應(yīng)專業(yè)課發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)傳授數(shù)學(xué)知識與提升數(shù)學(xué)素養(yǎng)的雙重目標(biāo)，重點(diǎn)開展了如下研究工作：

1 充分了解學(xué)生學(xué)情

完成了對數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情況的調(diào)查，包括入學(xué)新生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的調(diào)查，正在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的學(xué)生、畢業(yè)班學(xué)生數(shù)學(xué)知識狀況的調(diào)查，并對這三類調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行具體分析。隨著高職院校招生規(guī)模的不斷增加，生源質(zhì)量也在逐年下降，新生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)極其薄弱，2011年不少省份的高職錄取最低線已跌至200分。面對這樣的狀況，高職數(shù)學(xué)課程下一步該如何走，如何取得最大限度的教學(xué)效果成了亟待解決的問題。

2 強(qiáng)化高等數(shù)學(xué)的實(shí)用性

為提高學(xué)生“用數(shù)學(xué)”的能力，在教學(xué)內(nèi)容中嘗試增加簡單的數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。期間為確保提高學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)“用數(shù)學(xué)”，在教學(xué)內(nèi)容安排上，我們以“案例”教學(xué)為主，選題盡量緊貼現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活，使學(xué)生從中不斷地感受數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。同時(shí)，還引入了數(shù)學(xué)建模的初步思想，精選了近幾年來全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中的典型例題，使學(xué)生了解當(dāng)代數(shù)學(xué)建模的發(fā)展和它在社會(huì)生產(chǎn)建設(shè)中的作用。

針對教學(xué)現(xiàn)狀中存在的問題，進(jìn)行了影響教學(xué)質(zhì)量的因素分析，提出課程教學(xué)改革的對策和實(shí)施方案。

3 根據(jù)數(shù)控專業(yè)需求更新教學(xué)內(nèi)容

隨著制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)與民用需求的不斷增加，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已越來越受到制造業(yè)的青睞，如航天、汽車、家用電器等行業(yè)。我們結(jié)合近幾年的數(shù)控教學(xué)實(shí)踐，對數(shù)控技術(shù)中應(yīng)用到的一些典型數(shù)學(xué)知識做了深入的探究。

3.1 數(shù)控技術(shù)中“坐標(biāo)系”的應(yīng)用

數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)系為數(shù)控編程指明了方向，建立編程坐標(biāo)系，將會(huì)為數(shù)控編程加工帶來極大的方便。工件在數(shù)控機(jī)床上的加工，是通過刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，機(jī)床的運(yùn)作由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令來控制，為了定量地描述數(shù)控機(jī)床上刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)位置，就必須建立機(jī)床加工用的坐標(biāo)系。根據(jù)ISO841標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系用右手笛卡兒坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)確定。坐標(biāo)系方向如圖1所示。

以圖2為例，圖中建立了兩個(gè)坐標(biāo)系，最簡單的原則是看用哪個(gè)坐標(biāo)系編程比較方便，計(jì)算工作量少，一般選擇工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相統(tǒng)一的原則，從圖中可以看出，徑向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸心線，軸向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為右端面，因此應(yīng)選擇 XOZ 為編程的坐標(biāo)系。

3.2 數(shù)控技術(shù)中“三角函數(shù)”的應(yīng)用

三角函數(shù)在數(shù)學(xué)中屬于初等函數(shù)。在數(shù)控中運(yùn)用到的三角函數(shù)一般比較簡單，但對于有些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說成了攔路虎，因此正確引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決數(shù)控問題，會(huì)讓一些原先感覺學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)無用的同學(xué)認(rèn)識到數(shù)學(xué)知識的重要性，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3.3 微積分學(xué)的創(chuàng)立，極大地推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展，過去很多初等數(shù)學(xué)束手無策的問題，運(yùn)用微積分往往迎刃而解，也顯示了微積分學(xué)的非凡威力。微積分是與應(yīng)用聯(lián)系著發(fā)展起來的，最初牛頓應(yīng)用微積分學(xué)及微分方程推導(dǎo)出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律。此后，微積分學(xué)極大的推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展，同時(shí)也極大的推動(dòng)了天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)及應(yīng)用科學(xué)各個(gè)分支的發(fā)展，并在這些學(xué)科中有越來越廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)合學(xué)生需要更新教學(xué)方法

探索新的高職數(shù)學(xué)教學(xué)方法，加強(qiáng)現(xiàn)代教育技術(shù)在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。各種媒體的數(shù)學(xué)教學(xué)資源，如何整合、銜接現(xiàn)代教育教學(xué)技術(shù)，如何才能跟得上計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法如何改革等都是值得我們研究的課題。具體做法是：

4.1 引入案例教學(xué)方法

從專業(yè)案例入手，把理論和實(shí)訓(xùn)中遇到的數(shù)學(xué)問題引入教案，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)控專業(yè)在實(shí)操中應(yīng)用最多的是三角函數(shù)，在幾乎所有的零件圖中，需要確定點(diǎn)的位置時(shí)運(yùn)用的都是三角函數(shù)。因此我們做了大膽的改變，把三角函數(shù)重又增補(bǔ)進(jìn)教案里，再把它與高數(shù)結(jié)合，這樣的講解學(xué)生既不會(huì)覺得生疏又容易理解。

此外，還多方面向?qū)W生介紹在本專業(yè)有實(shí)用價(jià)值的數(shù)學(xué)模型。一些專業(yè)教材中，如《機(jī)械制造基礎(chǔ)》的問題都是現(xiàn)實(shí)中存在又必須解決的問題，正是數(shù)學(xué)建模教學(xué)的最佳素材。如在講授曲率時(shí)可穿插“確定磨削零件表面的砂輪直徑”的實(shí)例，使學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控加工技術(shù)》等課程時(shí)更得心應(yīng)手。

4.2 強(qiáng)化邏輯思維能力訓(xùn)練

為了提高學(xué)生對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美，我們設(shè)計(jì)一些日常生活中的數(shù)學(xué)問題和邏輯思維題放在每節(jié)課的課前。比如黃金分割，千百年來以一種非常神奇的方式廣泛地應(yīng)用到我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，如植物的葉子，我們從某種植物的頂端往下看，如果每層葉子只畫一片來表示。第一層和第二層的相鄰兩葉之間的角度差約為137.5°，若我們想到一周為360°，那么137.5°：（360°-137.5°）=0.618。也就是說，各種植物葉子的生長規(guī)律中自然隱藏著黃金數(shù)。據(jù)植物學(xué)家研究，這種葉片角度對通風(fēng)與采光都是最好的。

5 建立科學(xué)的考核方式

注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，改革課程考核方式，有針對性的進(jìn)行教學(xué)方法改革。數(shù)學(xué)課教學(xué)不僅要向?qū)W生傳授知識，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，而要實(shí)現(xiàn)這一根本性目標(biāo)，科學(xué)、合理的評價(jià)方式是基礎(chǔ)和關(guān)鍵。從2010年開始，我們對數(shù)學(xué)課程的考核進(jìn)行了改革，改變了過去完全以筆試為考核方式的傳統(tǒng)做法，采取“6：2：2”綜合性的考核方式，即考核由筆試成績+學(xué)習(xí)態(tài)度+問題解決。其中筆試考查學(xué)生對基本知識掌握情況，占60%；學(xué)習(xí)態(tài)度包括平時(shí)作業(yè)、課堂出勤、課堂表現(xiàn)等綜合評定，占20%；問題解決考核學(xué)生實(shí)際應(yīng)用和解決問題的能力，占20%。

6 效果評價(jià)與特色創(chuàng)新

本項(xiàng)教學(xué)改革自立項(xiàng)，已經(jīng)過一年的實(shí)施，效果非常顯著對12級數(shù)控2班進(jìn)行小范圍試驗(yàn)，在第一學(xué)期中，前半學(xué)期用原有的教學(xué)內(nèi)容和方法，后半學(xué)期采用新的教案和方法。結(jié)果表明，該班期中平均分為69.92，及格率為87%，期末平均分為76.73，及格率為96%，兩項(xiàng)結(jié)果均有提高。據(jù)評教調(diào)查表統(tǒng)計(jì)，三年來學(xué)生對數(shù)學(xué)課程的評優(yōu)率均在90%以上。再次，學(xué)生對數(shù)學(xué)課程的掌握程度普遍提高，受到后繼課程教師的好評。

【參考文獻(xiàn)】

[1]云連英.面向?qū)I(yè)需求的高職數(shù)學(xué)課程設(shè)置研究[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2008，8（4）：73-76.

[2]杜吉佩，等.高等職業(yè)教育數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)查與分析[J].遼寧高職學(xué)報(bào)，2004，2.

[3]蘭永勝.數(shù)學(xué)思想方法與建模技巧[M].青島海洋大學(xué)出版社.

[4]樂經(jīng)良.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].高等教育出版社.

[5]微積分（Calculus）（英文版）[M].[美]Dale Varberg，Edwin J.Purcell，Steven E.Rigdon.機(jī)械工業(yè)出版社.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]