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