如何培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識

黃玲玉

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為高校教學(xué)改革的熱潮。化學(xué)作為一門重要的學(xué)科，在人才培養(yǎng)的過程中占據(jù)了十分重要的地位。數(shù)學(xué)課程是化學(xué)專業(yè)的必修課，大家需要學(xué)習(xí)它，但是為什么去學(xué)習(xí)和如何去學(xué)習(xí)？卻缺乏有深度的思考。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)并不是想讓學(xué)生成為數(shù)學(xué)家，而是讓大家用數(shù)學(xué)知識針對化學(xué)與化工中經(jīng)常出現(xiàn)或典型的問題，進行更有效和合理的解答。本文就化學(xué)專業(yè)學(xué)生如何學(xué)好數(shù)學(xué)知識，達到學(xué)以致用進行了探討。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)專業(yè) 數(shù)學(xué)課程

華羅庚先生曾說：“宇宙之大，粒子之微……化工之巧，地球之變……無一不可用數(shù)學(xué)來表達”。數(shù)學(xué)是專注于研究人類思維方式的一門科學(xué)，在人類的活動中，幾乎都要運用到數(shù)學(xué)工具。

化學(xué)是一門在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)?；瘜W(xué)變化的基礎(chǔ)是化學(xué)反應(yīng)，這需要我們進行大量的實驗，不管是傳統(tǒng)的化學(xué)實驗還是現(xiàn)代波譜分析實驗，都需要運用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識。除此之外，化學(xué)研究的對象是分子，面對大量的化學(xué)實驗和各種新的研究構(gòu)思，化學(xué)工作者需要良好的理論思維，將實驗中觀察到的現(xiàn)象、測量獲得的數(shù)據(jù)通過建立各種模型解釋分子的行為。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建會更好地幫助培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)學(xué)生從化學(xué)的實際問題中運用數(shù)學(xué)來解決實際問題的能力，進而達到拓展學(xué)生的想象力 。

引用著名數(shù)學(xué)家楊樂教授在北京航空航天大學(xué)為研究生作學(xué)術(shù)報告時說的一句話：“工科研究生以后能否在工作中有突出成就，他們在大學(xué)時對所學(xué)數(shù)學(xué)知識的掌握情況起著決定性的作用”。學(xué)生剛?cè)氪髮W(xué)，還沒有過多地接觸到專業(yè)課程，并不能很好地意識到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性，加上授課教師一般都是數(shù)學(xué)學(xué)院的老師，不能較好的將數(shù)學(xué)與專業(yè)相結(jié)合，繼而造成了為了完成學(xué)分而學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的現(xiàn)象。

科技和經(jīng)濟的快速發(fā)展對高校人才培養(yǎng)提出了更高要求，作為基礎(chǔ)的本科課程教學(xué)也就顯得尤為重要。在化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，化學(xué)固然重要，但作為解決化學(xué)問題的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，也非常值得大家關(guān)注。為了使化學(xué)專業(yè)學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)知識，并能做到學(xué)以致用，我認為化學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)課程教學(xué)有必要從以下幾個方面進行改進：

一、教學(xué)內(nèi)容需合理

不論是高等數(shù)學(xué)還是工程數(shù)學(xué)，課時都是有限的，教師可以講給學(xué)生的知識也是有限的，對于非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，我們并不用掌握所有的知識，而是應(yīng)該更多地學(xué)習(xí)我們需要的知識。對于教師來說，需要根據(jù)教學(xué)對象的實際情況對內(nèi)容進行取舍。

比如說，對于化工專業(yè)需要學(xué)習(xí)化工原理課程，可要求學(xué)生著重掌握一元、二元微分的知識，而對微分方程則簡單了解即可。

二、師資隊伍需改善

如果要解決化學(xué)中的數(shù)學(xué)問題，化學(xué)工作者一般要求助于數(shù)學(xué)家，然而雙方?jīng)]有各自必要的科學(xué)基礎(chǔ)，處理問題會產(chǎn)生很多麻煩。在教學(xué)中也是一樣的，數(shù)學(xué)專業(yè)的教師對化學(xué)并不熟悉，所以在授課時，并不能完全合理地進行內(nèi)容設(shè)置。除此之外，從目前的教學(xué)效果來看，學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決具體的化學(xué)問題會感到非常陌生，突破這個難關(guān)需要具體的專業(yè)內(nèi)容和教學(xué)活動緊密聯(lián)系。這些都要求化工學(xué)院培養(yǎng)具有化學(xué)知識背景的數(shù)學(xué)課授課教師。

教師可以在授課的過程，可對化學(xué)有關(guān)的例子進行講解；除此外，以數(shù)學(xué)教材為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，結(jié)合化學(xué)史實，充分利用習(xí)題練習(xí)，這在訓(xùn)練學(xué)生思維的同時，也能讓學(xué)生認識到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性，使學(xué)習(xí)更有目標(biāo)性和方向性。

比如說，化學(xué)動力學(xué)中反應(yīng)速率的微分表達式：r =dc/dt，充滿了數(shù)學(xué)思想和方法。再比如說，在化學(xué)學(xué)科中，為提高萃取的效率，“少量多次”常常提到，對“少量多次”的解釋一般都停留在直觀感覺，我們可以用數(shù)學(xué)的偏微分方法來解開 “少量多次”這個“謎”。這些實例不僅可以增強學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，有效提高教學(xué)質(zhì)量，還使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的同時掌握更多的化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)以致用的能力。

三、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃厚是由多方面的原因造成的，除了上面所提到的由于教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不合理和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)意識淡薄所造成的動力欠缺外，教師的授課風(fēng)格也是影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一個因素。所以除了以上兩點外，教師各方面能力的提升也是必須的。

四、改變傳統(tǒng)教學(xué)模式

“以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心和以學(xué)習(xí)效果為中心”的“新三中心”是美國大學(xué)普遍倡導(dǎo)的基本教育理念。這一理念的提出和貫徹實施，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，促進了學(xué)生的發(fā)展，也改善了美國的高等教育質(zhì)量，使其成為高等教育改革的一個成功范例。

“構(gòu)建主義”認為學(xué)習(xí)者將自己在認知活動中所獲得的知識與經(jīng)驗加以總結(jié)凝練并構(gòu)建成自己的知識框架體系是學(xué)習(xí)的本質(zhì)。在教學(xué)中，教師需要充當(dāng)引路人和組織者，引導(dǎo)學(xué)生運用已掌握的數(shù)學(xué)工具，通過分析化學(xué)變量之間的相互關(guān)系，建立一定的數(shù)學(xué)關(guān)系或構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，最終達到解決化學(xué)問題的目的。

五、小結(jié)

化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)就是為了用數(shù)學(xué)的方法來解決化學(xué)中的問題，使問題的解答更科學(xué)、更合理。不僅是憑經(jīng)驗，還可以從理論上獲得了一個完滿的解釋。本文從提高化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)課程的效果出發(fā)，對影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的幾個方面進行了分析，并提出一些解決辦法。

參考文獻

[1]張俊松，司玲，李邨.關(guān)于提高化學(xué)化工專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的幾點思考[J]化工高等教育.2005（2）：92-93

[2]趙俊梅等.《高等數(shù)學(xué)》在化學(xué)化工類專業(yè)中的教學(xué)改革探討[J]山東化工.2016（45）

[3]桂易清，尚小琴.面向化學(xué)化工專業(yè)的《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)探討[J]廣州化工.2006，34（4）：84-85

[4]郝建麗，曹廣秀.高校化學(xué)化工專業(yè)高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革探討[J]廣州化工.2016，44（12）：229-230

[5]張德華，張曉燕.數(shù)學(xué)方法在化學(xué)中的應(yīng)用[J]湖北師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）.2007，27（1）：110-115

[6]尹亞東.論化學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)知識的滲透[J]湘潭師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）.2002，24（4）：120-125