高職數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)的策略研究

數(shù)學(xué)作為數(shù)控專業(yè)必修的一門文化基礎(chǔ)課，應(yīng)該更多的強(qiáng)調(diào)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)，以實(shí)踐應(yīng)用為目標(biāo)，為數(shù)控專業(yè)課服務(wù)，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合文化素質(zhì)和職業(yè)技能水平。本文從創(chuàng)設(shè)問題情境，體會(huì)數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值；通過問題解決，強(qiáng)化數(shù)學(xué)應(yīng)用能力及開展綜合實(shí)踐活動(dòng)，拓展數(shù)學(xué)應(yīng)用能力三個(gè)方面，提出培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的具體策略。

高等職業(yè)院校的數(shù)學(xué)課程應(yīng)以專業(yè)必需、夠用的原則來確定教學(xué)內(nèi)容，以服務(wù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)來確定教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)專業(yè)的教學(xué)要求和學(xué)生特點(diǎn)，筆者認(rèn)為高職各專業(yè)的數(shù)學(xué)課程教學(xué)中學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，應(yīng)側(cè)重于以下幾點(diǎn)：（1）數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中應(yīng)用能力；（2）數(shù)學(xué)與專業(yè)數(shù)據(jù)處理的聯(lián)系能力；（3）數(shù)學(xué)在專業(yè)學(xué)習(xí)中的建模能力。在教學(xué)中既注意提高學(xué)生的數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)，又為學(xué)生的專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供較系統(tǒng)的數(shù)學(xué)工具。

在這種想法的驅(qū)動(dòng)下，筆者力求探究出一套適合高職數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)方案，并且能有效的提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，體會(huì)數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值

情境認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)：學(xué)習(xí)者應(yīng)處在它所建構(gòu)的情境脈絡(luò)之中，學(xué)習(xí)不可能脫離具體的情境而產(chǎn)生，情境是整個(gè)學(xué)習(xí)中的重要組成部分。高職數(shù)控專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的是為學(xué)好數(shù)控專業(yè)技能服務(wù)。數(shù)學(xué)教師要將必學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)滲透到數(shù)控專業(yè)知識(shí)中，多講與數(shù)控問題相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，使學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的重要性和實(shí)用性，提高學(xué)習(xí)的效果。通過講解數(shù)控專業(yè)中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)例，可以開闊學(xué)生的思維視野，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用的能力。

例如，在《數(shù)控編程》這門課中，構(gòu)成零件輪廓的不同曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn)，基點(diǎn)坐標(biāo)是編程中重要的數(shù)據(jù)，編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)就是求出各個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo)，基點(diǎn)計(jì)算的快慢決定零件的加工效率，在基點(diǎn)計(jì)算中三角函數(shù)應(yīng)用比較多，但有些圖形的編程與基點(diǎn)計(jì)算采用極坐標(biāo)的方式比較方便快捷。

如圖1，正六邊形加工過程中，如何求各基點(diǎn)的坐標(biāo)？

法二：根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，我們知道正六邊形可以分成過中心6個(gè)全等的正三角形，那么正六邊形的中心到各個(gè)頂點(diǎn)的長度相等，并且任意兩條交線的夾角也相等，可以用長度和角這兩個(gè)量來度量這幾個(gè)基點(diǎn)，由此引導(dǎo)學(xué)生用極坐標(biāo)的知識(shí)解決。這樣的設(shè)計(jì)，既可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)三角函數(shù)和極坐標(biāo)求基點(diǎn)坐標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)，也可以使學(xué)生以后在銑床編程時(shí)針對(duì)類似的圖形能靈活的運(yùn)用兩種方法，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

二、通過問題解決，強(qiáng)化學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力

現(xiàn)行選用的高職數(shù)學(xué)教材，是江蘇職業(yè)學(xué)校數(shù)學(xué)教材編寫組編寫，由江蘇教育出版社出版的《數(shù)學(xué)》，該教材由于考慮數(shù)學(xué)本身的系統(tǒng)性，把主要著重點(diǎn)置于數(shù)學(xué)內(nèi)部的理論結(jié)構(gòu)，目的是通過公式變形培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算能力和邏輯推理能力，弱化了培養(yǎng)學(xué)生把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題的能力。為了培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，在教學(xué)中就有必要增加數(shù)學(xué)建模的教學(xué)，即培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際專業(yè)問題，把具體專業(yè)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型能力。

讓學(xué)生在專業(yè)實(shí)際問題中，按步驟把相關(guān)的應(yīng)用問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型。如在數(shù)控機(jī)床中大量存在齒輪傳動(dòng)裝置，需準(zhǔn)確確定各齒輪的中心距，這對(duì)于齒輪傳動(dòng)裝置的裝配、維修具有重要意義。下面以平面連桿機(jī)構(gòu)中計(jì)算活塞移動(dòng)的距離為例，進(jìn)一步闡述建模的具體過程：

如圖2所示平面連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲桿CB繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿AB的傳遞，活塞做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲柄在CB0位置時(shí)，曲柄和連桿成一條直線，連桿的端點(diǎn)A在A0處。設(shè)連桿AB的長為340毫米，曲柄CB的長為85毫米，曲柄自CB0按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) ，求活塞移動(dòng)距離？

如圖3只要求出 的長，問題就解決了，于是問題轉(zhuǎn)化為解三角形問題。

在教學(xué)中教師同樣可以用現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析題中的數(shù)據(jù)關(guān)系，構(gòu)造數(shù)學(xué)模型。因此，對(duì)于生活中應(yīng)用題的解決，同樣滲透著建模思想，具有培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的作用。

三、開展數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)，拓展數(shù)學(xué)應(yīng)用能力

綜合實(shí)踐活動(dòng)按內(nèi)容可分為調(diào)查報(bào)告、探究活動(dòng)、實(shí)際操作等，具體實(shí)施過程中，教師可通過課堂教學(xué)和課外活動(dòng)兩種途徑完成。課堂教學(xué)中，教師可設(shè)置一些應(yīng)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的題目，面向全體學(xué)生，課堂上完成；課外活動(dòng)中，教師可結(jié)合近期教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)一些有趣又有意的開放性課題，使學(xué)生積極參與，逐漸提高學(xué)生探究和應(yīng)用的能力。

下面筆者結(jié)合數(shù)控專業(yè)特點(diǎn)，以圓錐曲線的內(nèi)容，設(shè)定數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，以幫助理解數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的開展：

調(diào)查性實(shí)踐活動(dòng)：圓錐曲線的應(yīng)用調(diào)查

1.調(diào)查時(shí)間： 課外活動(dòng)、星期六、星期日。

2.題材來源： 圓錐曲線是日常生活中常見曲線，它們?cè)谏a(chǎn)、生活中有著廣泛應(yīng)用，利用身邊的資源，調(diào)查、整理每種曲線在實(shí)際生活中應(yīng)用和在數(shù)控專業(yè)中的應(yīng)用。

3.調(diào)查形式： 4 ～ 6 人為1組，可以通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館、數(shù)學(xué)和專業(yè)課本、教師等。

4.成果的展示：

（1） 匯報(bào)整理的具體應(yīng)用，并說明原理。

（2） 心得與感受的交流。

探究性實(shí)踐活動(dòng)：門把手的設(shè)計(jì)

主題背景： 在日常生活中，有很多物體都是由曲線組成的，學(xué)生充分開拓思維，利用學(xué)過的解析幾何相關(guān)曲線，設(shè)計(jì)一個(gè)門把手，并利用仿真軟件做出實(shí)物。

活動(dòng)目標(biāo)：

1.培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。

2.在活動(dòng)過程中，發(fā)揮學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

活動(dòng)形式： 小組活動(dòng)（ 以四人或六人為一組），每個(gè)組設(shè)立一個(gè)小組長，各組員間共同合作完成任務(wù)。

活動(dòng)過程：

1.活動(dòng)前的準(zhǔn)備：學(xué)生分好組后，各小組要制訂活動(dòng)計(jì)劃。

2.實(shí)施活動(dòng)：

（1）小組成員收集整理關(guān)于門把手的相關(guān)資料。

（2）小組討論，選擇本組設(shè)計(jì)的門把手圖形方案。

（3）利用仿真軟件做出實(shí)物。

3.活動(dòng)成果的展示：

（1）門把手仿真實(shí)物的展示。

（2）心得與感受的交流。

綜上，在實(shí)踐中嘗試應(yīng)用，讓學(xué)生親歷一個(gè)再認(rèn)識(shí)過程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。

總之，高等職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)是社會(huì)發(fā)展和學(xué)生自身發(fā)展的要求，也是現(xiàn)代教育發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)學(xué)教師要在教學(xué)過程中有意識(shí)創(chuàng)設(shè)數(shù)控專業(yè)情境，在專業(yè)問題的解決過程中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力， 提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)， 以培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。

（作者單位：江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院）