數(shù)學(xué)分析課程研究性學(xué)習(xí)意義及途徑

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摘要:本文討論了數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)的意義、原則、途徑及其可行性分析。在數(shù)學(xué)分析課程中開展研究性學(xué)習(xí)，有助于改善和豐富數(shù)學(xué)分析的課堂教學(xué)，提高學(xué)生對數(shù)學(xué)分析的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)分析的學(xué)習(xí)動力，以及解決學(xué)生面對學(xué)習(xí)過程中所遇到的各項困難和挑戰(zhàn)等方面。

關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)分析;研究性學(xué)習(xí);意義;原則;途徑

數(shù)學(xué)分析是數(shù)學(xué)類專業(yè)的一門必備的基礎(chǔ)課，對于它的學(xué)習(xí)好壞程度，關(guān)系到許多后續(xù)數(shù)學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而且其中包含的許多知識是很多研究領(lǐng)域的重要預(yù)備知識。數(shù)學(xué)分析課程的研究性學(xué)習(xí)，是指以“培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)分析具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度和在數(shù)學(xué)分析課程學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的能力”為基本目標(biāo);以學(xué)生從數(shù)學(xué)分析學(xué)習(xí)過程中獲得的各種數(shù)學(xué)分析課題為基本的學(xué)習(xí)載體;以在提出數(shù)學(xué)分析問題和解決數(shù)學(xué)分析問題的全過程中學(xué)習(xí)到的對數(shù)學(xué)分析的研究方法和獲得的數(shù)學(xué)分析文化知識為基本內(nèi)容。對于數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)改革的探索需要一直進(jìn)行下去，而在數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)是一項值得進(jìn)行的改革嘗試。

1數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)的意義

數(shù)學(xué)分析是開展研究性學(xué)習(xí)的重要陣地，將研究性學(xué)習(xí)引入到數(shù)學(xué)分析課程的教學(xué)中，可以適當(dāng)展示當(dāng)代數(shù)學(xué)進(jìn)步的歷史動因、社會背景以及人文精神，可以改變數(shù)學(xué)分析教學(xué)中普遍存在的“不知為何而學(xué)，更不知學(xué)而為何”的局面，有助于改善和豐富數(shù)學(xué)分析的課堂教學(xué)，提高學(xué)生對數(shù)學(xué)分析的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)分析的學(xué)習(xí)動力，還可以讓學(xué)生盡早地掌握一定的科學(xué)研究方法，為畢業(yè)論文的順利完成以及今后的教研工作打下堅實的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)是一個極具魅力而又充滿挑戰(zhàn)的課題，也是一項迫切而復(fù)雜的工程，需要腳踏實地，不斷嘗試，總結(jié)經(jīng)驗，不斷前進(jìn)，不斷進(jìn)步。近年來，數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)是很多高校教師教改研究的熱點，已經(jīng)有了很多的成果［1-5］。文獻(xiàn)［1］探討了數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)與科研的關(guān)系及相互滲透作用;文獻(xiàn)［2］在教學(xué)中滲透研究性學(xué)習(xí)作了一些探索性和嘗試性的改革創(chuàng)新;文獻(xiàn)［3］探討了在高職院校中研究性學(xué)習(xí)的模式，并應(yīng)用在數(shù)學(xué)分析課程上;文獻(xiàn)［4］結(jié)合目前大學(xué)生數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)課題的選題現(xiàn)狀以及存在的問題提出了的一些簡單的看法;文獻(xiàn)［5］研究了大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)開展研究性學(xué)習(xí)的思考與實踐。

2數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)的原則

2．1主體是學(xué)生

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，尊重學(xué)生的主體性是數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)最重要的前提。在開展數(shù)學(xué)分析的研究性學(xué)習(xí)過程中，通過改變教師偏愛優(yōu)等生這種現(xiàn)象，改變教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，改變傳統(tǒng)的“接受式學(xué)習(xí)”在數(shù)學(xué)分析課堂占主導(dǎo)地位的傾向，讓數(shù)學(xué)分析教師從知識的權(quán)威者、傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、組織者、促進(jìn)者，為學(xué)生構(gòu)建開放的數(shù)學(xué)分析學(xué)習(xí)環(huán)境，提供多渠道讓學(xué)生獲取數(shù)學(xué)分析知識和應(yīng)用于實踐的機(jī)會。這樣有助于能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析的熱情與興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析的自主性和能動性，發(fā)掘?qū)W生自身的特長，培養(yǎng)學(xué)生的理論素質(zhì)和實踐能力，讓學(xué)生實現(xiàn)數(shù)學(xué)分析學(xué)習(xí)與研究的有機(jī)結(jié)合，親歷發(fā)現(xiàn)和探索數(shù)學(xué)分析中的具體問題，為以后的學(xué)習(xí)和研究打好堅實的基礎(chǔ)。

2．2問題是核心

問題是數(shù)學(xué)的靈魂，也是數(shù)學(xué)分析課程研究性學(xué)習(xí)的核心。我們知道，任何復(fù)雜深奧的數(shù)學(xué)新理論都是在某些相對來說比較簡單和比較基本的舊理論的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，在舊理論中可以找到新的理論的生長點。數(shù)學(xué)分析里面就集聚了很多這樣的生長點，是一個巨大的科研寶藏，它包含很多有趣的、有意義的問題，是許多科研課題的源頭，包含許多有價值的研究課題。例如，最簡單的實數(shù)理論也涉及許多實際問題，還與第一次數(shù)學(xué)危機(jī)有關(guān);為什么要學(xué)習(xí)極限、微分和積分，分別解決什么問題等等。學(xué)生要積極地發(fā)現(xiàn)和探索數(shù)學(xué)分析中的問題，才能真正了解學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析的目的和本質(zhì)。

2．3方法是關(guān)鍵

學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析知識的同時，需要深刻領(lǐng)悟其中的數(shù)學(xué)思想和方法。在數(shù)學(xué)分析課程的學(xué)習(xí)過程中，會學(xué)習(xí)和接觸很多方法，掌握這些方法是學(xué)習(xí)和研究的關(guān)鍵。在數(shù)學(xué)分析課程每一章結(jié)束后，學(xué)生需要通過自己的消化、理解和掌握，思考和回答本章到底有哪些基本問題，每類問題各有哪些基本方法，每種方法又有哪些典型實例等。為此數(shù)學(xué)分析教師需要給出一些合適的研究性課題，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生自由去思考和討論，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和交流的過程中，提出新問題、新見解，最后產(chǎn)生新思想。如講授完數(shù)列極限一章后，歸納總結(jié)求數(shù)列極限的方法及其實例，更進(jìn)一步可以探索極限理論的意義;學(xué)習(xí)了不定積分一章后，要明白為什么要引入不定積分，對后面定積分的學(xué)習(xí)和實際中有什么作用等。

2．4能力培養(yǎng)是目的

在數(shù)學(xué)分析課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以培養(yǎng)很多方面的能力，比如邏輯思維能力，創(chuàng)新能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力等。在數(shù)學(xué)分析的教學(xué)設(shè)計中，要把掌握數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)思想方法、發(fā)展能力同時納入教學(xué)目的。以積分學(xué)為例，其內(nèi)容豐富，定理與公式繁多，它們有共同的特性，也有各自獨特的地方。比如定積分的概念、性質(zhì)、計算，含參變量積分、重積分、曲線積分、曲面積分的計算，幾種積分的聯(lián)系等內(nèi)容都可以用定積分的思想方法進(jìn)行推導(dǎo)，進(jìn)行統(tǒng)一處理。而且，數(shù)學(xué)分析教師可以把定積分的應(yīng)用問題，例如曲邊梯形的面積、平面圖形的面積、平面曲線的弧長、旋轉(zhuǎn)體的體積和物理中的功、壓力等，交給學(xué)生研究，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去分析、去解決問題，從而加深對這一章的知識內(nèi)容、數(shù)學(xué)思想的理解，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。在國外一些著名大學(xué)十分重視學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，教師和學(xué)生將其分別納入教學(xué)計劃和學(xué)習(xí)計劃，是大家評獎評優(yōu)的重要參考因素。我國有些高校也要求和鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程的同時參與科研學(xué)術(shù)活動，把培養(yǎng)學(xué)生的科研能力當(dāng)作除了教書育人外的另一項重要任務(wù)。

3數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)的途徑

3．1組建研究小組

在數(shù)學(xué)分析課程開展研究性學(xué)習(xí)的最初階段，學(xué)生可以通過自愿的原則組成研究小組，成立小團(tuán)隊，這有利于之后教師的指導(dǎo)，實施學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)和充分發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢。例如，可以組建數(shù)學(xué)分析興趣小組，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生養(yǎng)成探索求知和互相交流的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外實踐的有機(jī)融合。另外，學(xué)校和學(xué)院應(yīng)大力支持學(xué)生參加數(shù)學(xué)分析課外科研活動，比如數(shù)學(xué)競賽，鼓勵學(xué)生參與數(shù)學(xué)分析課題研究，并為其提供一些必要的幫助。此外，教師也可以鼓勵和邀請學(xué)生加入自己的研究團(tuán)隊，進(jìn)一步加深教師與學(xué)生、學(xué)生之間的交流。

3．2確定研究課題

在數(shù)學(xué)分析課程的研究性學(xué)習(xí)中，研究性學(xué)習(xí)課題內(nèi)容選擇尤為重要，這個方面存在一些問題。比如，目前很多數(shù)學(xué)類學(xué)生在數(shù)學(xué)分析研究性學(xué)習(xí)的選題中存在局限性，對課題內(nèi)容不明確;所選課題的內(nèi)容抽象、空泛、主觀、過大、過難，具體實施過程很難或者根本無從下手，不考慮課題研究的可行性;課題確立的內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新性和價值性，不考慮課題的科學(xué)性和合理性。原因主要有兩方面。一方面，由于長期受應(yīng)試教育的影響，很多學(xué)生已習(xí)慣于被動地接受書本知識，往往缺乏自主思考能力。再加上數(shù)學(xué)分析知識所具有的高度抽象性，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究帶來了較大的困難。另一方面，由于數(shù)學(xué)分析學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)制十分復(fù)雜，數(shù)學(xué)分析知識的獲得、數(shù)學(xué)技能的形成、數(shù)學(xué)方法的掌握，需要大量系統(tǒng)的訓(xùn)練。根據(jù)教師自身的研究領(lǐng)域和數(shù)學(xué)分析課程的特點，首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身興趣選擇適合自己的課題，這樣學(xué)生就能夠提高對數(shù)學(xué)分析課程的學(xué)習(xí)積極性和思維活躍性，從而推動數(shù)學(xué)分析研究研究性學(xué)習(xí)的順利展開。其次，教師應(yīng)幫助學(xué)生明確方向，將學(xué)生要研究的對象調(diào)整為范圍比較小、比較具體、比較好把握的內(nèi)容，并且要注意面向?qū)嶋H，注重可操作性。例如一些相對簡單的課題:求數(shù)列極限的方法、求函數(shù)極限的方法、求不定積分和定積分的方法等等。當(dāng)然，對于基礎(chǔ)好的學(xué)生，可以挑戰(zhàn)一些相對較難得課題:求含參變量積分、曲線積分、重積分、曲面積分的方法等。最后，教師應(yīng)建議學(xué)生對課題進(jìn)行前期論證，做好科學(xué)性和可行性研究，引導(dǎo)學(xué)生先做前期小范圍的調(diào)查研究，了解當(dāng)前研究的熱點課題，這樣學(xué)生就可以結(jié)合興趣和現(xiàn)實意義出發(fā)，使課題具有研究的價值。

3．3教師指導(dǎo)

在數(shù)學(xué)分析研究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)中，教師要針對不同小組的不同情況進(jìn)行具體分析，以引導(dǎo)和鼓勵為主，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體性，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新與探索，尊重學(xué)生的個體差異，鼓勵個性和多樣性的共同發(fā)展。千萬不能管得太細(xì)，只有這樣才能真正提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主動研究的素質(zhì)，使學(xué)生真正在研究性學(xué)習(xí)過程中受益。數(shù)學(xué)分析教師可以通過上課、網(wǎng)上交流等方式與學(xué)生進(jìn)行個別訪談或者集體討論。在數(shù)學(xué)分析教學(xué)中，教師應(yīng)該在教學(xué)中滲透研究思想，結(jié)合授課內(nèi)容將最新學(xué)術(shù)研究成果傳授給學(xué)生，多引入一些專題研究活動，營造研究性學(xué)習(xí)的氛圍，宣傳研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)勢。例如，教師可以結(jié)合自己的研究領(lǐng)域，針對不同的小組，給各個小組提出一些現(xiàn)階段可以研究的問題，讓學(xué)生明白數(shù)學(xué)分析中的哪些知識是必需的。

3．4研究效果評估

我們可以引入多元化的學(xué)生成績評價方式來評估數(shù)學(xué)分析研究性學(xué)習(xí)的研究效果，通過平時成績、期末考試以及研究成果，按照一定的比例來綜合評定學(xué)生本課程的成績;可以在同一班級里面把開展研究性學(xué)習(xí)的學(xué)生與其他學(xué)生進(jìn)行比較，對他們一學(xué)期的綜合表現(xiàn)作出評估;也可以對比不同教學(xué)模式下的班級，例如將1班學(xué)生的數(shù)學(xué)分析教學(xué)中引入了研究性學(xué)習(xí)模式，而2班則依舊沿用傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，在學(xué)生其他方面相近的前提下，對兩個班的平時表現(xiàn)和期末考試卷面成績進(jìn)行比較。

4結(jié)語

以上是筆者對數(shù)學(xué)分析課程如何開展研究性學(xué)習(xí)方面的一些想法和嘗試。目前還存在諸多困難，尚有很多工作要做，例如是否能改善數(shù)學(xué)分析課程教學(xué)，能否將本課程的教研究性學(xué)習(xí)應(yīng)用到其他數(shù)學(xué)課程上，這都有待作進(jìn)一步地探索與實踐。鑒于此，我們應(yīng)該緊密結(jié)合數(shù)學(xué)類專業(yè)的學(xué)生自身的特點和教師的教學(xué)能力，努力進(jìn)行數(shù)學(xué)分析課程研究性學(xué)習(xí)的探究。

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作者：曾彪 單位：廣西民族大學(xué)數(shù)學(xué)與物理學(xué)院