醫(yī)學(xué)院?！陡叩葦?shù)學(xué)》可視化教學(xué)探究

張國(guó)發(fā)

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的不足，從可視化的概念、體系構(gòu)建、評(píng)價(jià)模式三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)探討，將可視化體系的融入，使學(xué)習(xí)變得輕松，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】可視化 醫(yī)學(xué)院校 高等數(shù)學(xué)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）07-0127-02

引言

《高等數(shù)學(xué)》不僅在理工類院校中占有重要地位，在醫(yī)學(xué)院校也有著舉足輕重的作用，其傳統(tǒng)教學(xué)方法在動(dòng)態(tài)性和抽象性兩方面有很大的局限性，為提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合目前可視化教學(xué)的探討往往是針對(duì)特定問(wèn)題給出建議的不足，文章從可視化的界定、體系構(gòu)建、評(píng)價(jià)模式三個(gè)方面進(jìn)行綜合探究，以期促進(jìn)教學(xué)的有效開展與資源的充分利用。

1.可視化的界定與意義

可視化概念最初由美國(guó)科學(xué)基金會(huì)（NSF）于1986年10月提出，目的在于尋求復(fù)雜信息呈現(xiàn)的解決辦法。隨著數(shù)學(xué)軟件技術(shù)的發(fā)展，可視化進(jìn)入到數(shù)學(xué)領(lǐng)域，可視化的定義也隨之變化。文章所說(shuō)的可視化是指借助專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件和方法對(duì)復(fù)雜、抽象的數(shù)學(xué)推理、論證進(jìn)行加工處理，形成易感官的直觀圖形、圖像。可視化的意義在于：一方面，展示多維空間信息。傳統(tǒng)教學(xué)中，主要采用黑板、PPT等輔助工具展示，若遇到三維以上的信息，其展示效果往往不太理想，如案例1[1]，可利用Mathematica繪圖函數(shù)創(chuàng)建出三維空間交互式演示動(dòng)畫，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；另一方面，以動(dòng)補(bǔ)靜，增強(qiáng)感官性。如在講解極限？著～？滓定義時(shí)，學(xué)生很難理解靜態(tài)下嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，這時(shí)可用Mathematica等為？著～？滓賦值，從而動(dòng)態(tài)顯示極限的逼近過(guò)程，加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

案例1：將曲線x=？漬（t），y=？準(zhǔn)（t），z=？棕（t），t∈[a，b]旋轉(zhuǎn)曲面繞z軸旋轉(zhuǎn)一周，作其所得曲面圖形，其參數(shù)方程為：

2.可視化課程體系的構(gòu)建

結(jié)合醫(yī)學(xué)院校實(shí)際，可視化教學(xué)可構(gòu)建HME[2]三模塊教學(xué)體系，多角度提升教學(xué)質(zhì)量：（1）滲透數(shù)學(xué)史（History）。由于醫(yī)學(xué)院校受學(xué)科發(fā)展的影響，數(shù)學(xué)史教育程度偏低。因此，引入數(shù)學(xué)史，特別是利用數(shù)學(xué)方法解決醫(yī)學(xué)問(wèn)題的史實(shí)，無(wú)疑可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生快速掌握數(shù)學(xué)的思想；（2）融入數(shù)學(xué)建模（Model）。人才的培養(yǎng)往往遵循“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力”的原則，最終在于“強(qiáng)能力”，即知識(shí)的運(yùn)用能力，可視化教學(xué)中不僅要求學(xué)生能直觀的理解抽象的數(shù)學(xué)理論，還必須使學(xué)生具有利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，而數(shù)學(xué)建模是將數(shù)學(xué)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)的橋梁，將容易理解的醫(yī)學(xué)問(wèn)題引入到教學(xué)中，讓學(xué)生利用一些函數(shù)模型去解決問(wèn)題，如流行病學(xué)中的“催化模型”等，以加深基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用，無(wú)疑起到事半功倍的效果。（3）增設(shè)實(shí)驗(yàn)課（Experiment）。傳統(tǒng)教學(xué)以公式推導(dǎo)及手工計(jì)算為主，浪費(fèi)了寶貴的課堂時(shí)間，又忽視了學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)，教學(xué)中應(yīng)教會(huì)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和演示，配套的常用數(shù)學(xué)軟件有：Matlab、Lingo等，增設(shè)實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)操作。

3.可視化教學(xué)的評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式是平時(shí)成績(jī)、期末筆試實(shí)行“三七開”或“四六開”，偏重于理論知識(shí)的簡(jiǎn)單記憶和理解，注重結(jié)果評(píng)價(jià)。一個(gè)合理的評(píng)價(jià)機(jī)制，應(yīng)全面評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度，可采用過(guò)程評(píng)價(jià)法，該評(píng)價(jià)需包含平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂討論、自主演示、參與競(jìng)賽等過(guò)程模塊，各模塊的占比根據(jù)專業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。平時(shí)可實(shí)行“堂堂過(guò)關(guān)，人人過(guò)關(guān)”評(píng)價(jià)模式，“堂堂過(guò)關(guān)，人人過(guò)關(guān)”是指在課堂上隨機(jī)利用10-15分鐘時(shí)間進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容為上周布置的課后練習(xí)題，該練習(xí)題不要求學(xué)生在作業(yè)本上完成，利用隨機(jī)測(cè)試代替繁重的作業(yè)批改，測(cè)試成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)，自主演示環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生挖掘可視化案例素材；另外，考核中應(yīng)多增加醫(yī)藥背景的案例，使學(xué)生多接觸一些實(shí)際案例，從而引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化能力的培養(yǎng)，擺脫傳統(tǒng)“重理論輕應(yīng)用”的局面，切實(shí)為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)墊定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

綜上，教學(xué)要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，將內(nèi)容變?yōu)槿菀桌斫狻⑷菀讓W(xué)，改變“先抽象，后直觀；先推理、分析證明，后歸納”的教學(xué)模式；在數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，從不同角度、不同層次對(duì)復(fù)雜的數(shù)學(xué)理論與推導(dǎo)加以描述，充分利用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、可視化手段來(lái)闡明，將知識(shí)的傳授過(guò)程由“填鴨式”轉(zhuǎn)為“自主式”探究性教學(xué)過(guò)程，以培養(yǎng)學(xué)生多角度、多層次思考問(wèn)題的思維，促進(jìn)教學(xué)與信息技術(shù)的融合，對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)院校數(shù)學(xué)教學(xué)作有益的補(bǔ)充，值得研究和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱健民，李建平.高等數(shù)學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]吳克堅(jiān)，李文潮，趙東濤等.醫(yī)學(xué)院校高等數(shù)學(xué)課程體系改革研究[J].數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2008（21）：120-121