大學(xué)數(shù)學(xué)在電子信息技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用研究

竇林立 展正然 李海軍

【摘要】 ? ?本文針對(duì)電子信息技術(shù)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容出發(fā)對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)進(jìn)行了重構(gòu)，圍繞電路和信號(hào)與系統(tǒng)這兩門專業(yè)課進(jìn)行了案例調(diào)整。通過具體的案例實(shí)踐來說明大學(xué)數(shù)學(xué)與電子信息技術(shù)專業(yè)的相互融合。目的是為了激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣，引起學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的重視，充分地發(fā)揮大學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課的作用。

【關(guān)鍵詞】 ? ?大學(xué)數(shù)學(xué) ? ?電子信息技術(shù) ? ?MATLAB

引言：

大學(xué)數(shù)學(xué)是所有高校理工科專業(yè)必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課，它不僅僅是各專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課所需要的基礎(chǔ)工具，還為學(xué)生解決實(shí)際問題提供了數(shù)學(xué)方法和思維能力。盡管大學(xué)數(shù)學(xué)如此重要，但是在實(shí)際的教學(xué)中卻并不如此。學(xué)生們總覺得數(shù)學(xué)沒有什么用，不知道為什么學(xué)數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)對(duì)今后所學(xué)的專業(yè)課有什么用途。造成了大學(xué)數(shù)學(xué)與專業(yè)課的脫節(jié)，也背離了人才培養(yǎng)目標(biāo)。

一、大學(xué)數(shù)學(xué)與專業(yè)脫節(jié)的原因

1.1學(xué)生方面

1.學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱。從中學(xué)開始，學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性就不高，感覺數(shù)學(xué)枯燥，難學(xué)。

2.學(xué)習(xí)興趣缺乏。認(rèn)為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)沒什么用，只不過就是為了應(yīng)付考試。

1.2教師方面

1.由于教授數(shù)學(xué)的老師都是數(shù)學(xué)專業(yè)出身，對(duì)于數(shù)學(xué)在專業(yè)課中的應(yīng)用不了解或者了解到的也只是教材中的那部分內(nèi)容，因此在講授過程中和專業(yè)知識(shí)的聯(lián)系也就甚少。沒有發(fā)揮出數(shù)學(xué)在專業(yè)課中的用途。

2.教學(xué)內(nèi)容陳舊。重理論，輕應(yīng)用。

3.教學(xué)手段單一，現(xiàn)代信息技術(shù)沒有發(fā)揮其作用，教師只是單純地將板書換成了ppt，但方式仍是“教師講，學(xué)生聽”。沒有發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。

4.考核方式單一。目前大部分高校還是以考核數(shù)學(xué)知識(shí)為主，沒有體現(xiàn)出運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

二、電子信息技術(shù)專業(yè)中大學(xué)數(shù)學(xué)與專業(yè)課相結(jié)合的策略和方法

2.1提高教師的應(yīng)用意識(shí)與能力

大學(xué)數(shù)學(xué)與專業(yè)課相結(jié)合包含的問題比較多，涉及的知識(shí)量比較大，需要投入更大的精力才能掌握其中某些知識(shí)，如果教師缺乏先進(jìn)教學(xué)意識(shí)，就會(huì)的導(dǎo)致其無法在課堂中正確引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)。這就需要學(xué)校多提供給數(shù)學(xué)教師一些機(jī)會(huì)。比如讓電子信息技術(shù)專業(yè)的教師和數(shù)學(xué)教師一起進(jìn)行教學(xué)研討，這樣可以讓數(shù)學(xué)教師更多地了解到本專業(yè)需要的數(shù)學(xué)知識(shí)，這樣才能改進(jìn)現(xiàn)狀，另外還要提供機(jī)會(huì)讓數(shù)學(xué)教師走出去，多多向好的學(xué)校學(xué)習(xí)，提供教師的專業(yè)素養(yǎng)。

2.2優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

電子信息技術(shù)專業(yè)幾乎所有的專業(yè)課都是以數(shù)學(xué)知識(shí)作為基礎(chǔ)的。相對(duì)而言，電路基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理等這幾門課程中數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用較多。

電路基礎(chǔ)這門課程應(yīng)用KCL、KVL節(jié)點(diǎn)電壓法列出方程求解時(shí)，需要轉(zhuǎn)換成矩陣方程，所以線性代數(shù)必不可少。方程是線性微分方程，所以需要涉及到導(dǎo)數(shù)和微分方程的知識(shí)，所以微積分必不可少。

信號(hào)與系統(tǒng)這門課有兩個(gè)研究對(duì)象信號(hào)和系統(tǒng)，他們都需要在時(shí)域、頻域及復(fù)數(shù)域三個(gè)域里進(jìn)行分析。連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)化為微分方程;離散時(shí)間系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)化為差分方程。電路的即時(shí)系統(tǒng)需要代數(shù)方程，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)需要微分，差分方程。因此涉及到了拉普拉斯變換、傅里葉變換、Z變換和矩陣的求解。故需要學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)和復(fù)變函數(shù)。

自動(dòng)控制原理中，信號(hào)調(diào)制講的是怎么通過改變傅里葉變換的一些參數(shù)來影響信息的傳輸，采樣定理希望在參數(shù)受限情況下完成無損時(shí)頻、模數(shù)采樣（傅里葉變換），這就需要微分方程，傅里葉變換等知識(shí)。還有線性代數(shù)和復(fù)變函數(shù)。如果是非線性方程，本門課程中不是按照非線性方程的求解方法做的，而是采用的線性化，如何線性化呢？這就需要泰勒級(jí)數(shù)展開，所以需要學(xué)習(xí)級(jí)數(shù)的相關(guān)知識(shí)。

綜上所述，我們在制定教學(xué)內(nèi)容時(shí)，可以這樣制定：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和復(fù)變函數(shù)，其中穿插數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。針對(duì)考研的學(xué)生可以把概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)作為選修課出現(xiàn)。

2.3改變教學(xué)方法

由于大學(xué)數(shù)學(xué)的抽象性和嚴(yán)謹(jǐn)性，致使學(xué)生學(xué)習(xí)起來很困難，如果我們一味地講解概念和公式的應(yīng)用，就會(huì)使學(xué)生很厭倦。比如在積分學(xué)這部分知識(shí)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分內(nèi)容都是講解積分的技巧，學(xué)生學(xué)習(xí)起來覺得非常的抽象難懂，理解不了。其實(shí)這部分知識(shí)我們可以利用計(jì)算機(jī)來解決，因此沒有必要浪費(fèi)那么多的學(xué)時(shí)，我們只需要講解清楚積分的思想和性質(zhì)就可以了，至于應(yīng)用可以結(jié)合專業(yè)課的知識(shí)將其應(yīng)用進(jìn)去。因此我們要采用多種教學(xué)方法，對(duì)于電子信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，他們需要和計(jì)算機(jī)結(jié)合，并不是采用筆算的方法解決問題，所以我們在教學(xué)的過程中可以增加數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，MATLAB是目前應(yīng)用很廣泛的一個(gè)軟件，所以我們在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)利用MATLAB來解決實(shí)際問題。具體我們以案例教學(xué)法的方式展示。

2.3.1矩陣運(yùn)算在電路中的應(yīng)用舉例

例1如圖所示，R1=2Ω，R2=4Ω，R3=12Ω，R4=4Ω，R5=12Ω，R6=4Ω，R7=2Ω，設(shè)電壓源US=10V，求圖中回路的電流ia，ib，ic。

三、改變考核方式

目前，大部分院校還是采用閉卷考試的方式，多是考核數(shù)學(xué)知識(shí)。而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)是通過科學(xué)研究論文的方式展現(xiàn)出來的，通過建立完善、合理的數(shù)學(xué)模型解決數(shù)學(xué)問題，更加清晰的表達(dá)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法、過程與結(jié)果，讓數(shù)學(xué)建模案例作為載體進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生具備撰寫論文的能力，加強(qiáng)學(xué)生的訓(xùn)練。

傳統(tǒng)數(shù)學(xué)作業(yè)主要是計(jì)算、證明以及簡單的應(yīng)用題，讓學(xué)生更好的掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)知識(shí)，將其轉(zhuǎn)化成為解決問題的能力有著較高的難度。撰寫數(shù)學(xué)建模論文通常和普通的數(shù)學(xué)作業(yè)有著明顯差異，該過程要貫穿在整個(gè)學(xué)習(xí)中，從資料查詢、計(jì)算機(jī)文字處理、數(shù)學(xué)工具使用、論文格式掌握等方面，教師都要給予必要的指導(dǎo)，讓學(xué)生在建模中具備一定的研究能力和水平。

數(shù)學(xué)建模論文作為一種特殊的考試進(jìn)行學(xué)生能力的評(píng)價(jià)，可以充分了解學(xué)生的知識(shí)掌握程度，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以計(jì)算作為主的考核方式，讓學(xué)生將學(xué)習(xí)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到知識(shí)的應(yīng)用方面，這是進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)新的重要方式。如果不能徹底改變教學(xué)評(píng)價(jià)的制度與方法，教學(xué)改革措施無法落實(shí)到位，所以創(chuàng)新教學(xué)模式就要先從創(chuàng)新評(píng)價(jià)方面出發(fā)，讓學(xué)生積極參與到課堂學(xué)習(xí)中，掌握數(shù)學(xué)建模論文撰寫能力，從而可以提高學(xué)習(xí)的效果和水平。

所以，我們可以把考核分為兩部分，一部分是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生提交一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，把學(xué)生分成幾組，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出該組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績;另一部分是閉卷考試，這樣結(jié)合起來，既可以學(xué)生更好的掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)知識(shí)，還可以運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題，解決問題的能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、結(jié)束語

通過以上的研究發(fā)現(xiàn)，大學(xué)數(shù)學(xué)在電子信息技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用是非常廣泛的。如何科學(xué)有效地設(shè)計(jì)案例，把大學(xué)數(shù)學(xué)與專業(yè)課程相結(jié)合是我們每一位數(shù)學(xué)老師需要思考的問題。這不僅僅需要老師投入大量的時(shí)間和精力，還對(duì)老師的能力提出了更高的要求。這是一項(xiàng)極其艱巨的任務(wù)，需要我們不斷地去探索和實(shí)踐。由于本人能力有限，所以在選取一些案例時(shí)欠缺很多，因此我們還有很大的提升空間。

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

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