“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

摘要：作為工科專業(yè)教學(xué)中必不可缺少的理論基礎(chǔ)課程之一，“高等數(shù)學(xué)”是支撐化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生專業(yè)能力發(fā)展的重要基礎(chǔ)。尤其是隨著化工行業(yè)改革的深入，強(qiáng)化“高等數(shù)學(xué)”等基礎(chǔ)課程教學(xué)，充分發(fā)揮它們?cè)谥С只瘜W(xué)化工類專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)方面的積極作用顯得尤為重要。立足化學(xué)化工類專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革的意義、目標(biāo)與路徑進(jìn)行了重點(diǎn)討論，旨在充分利用“高等數(shù)學(xué)”促進(jìn)化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)與能力全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)化工類專業(yè)；高等數(shù)學(xué)；教學(xué)改革；改革策略

在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新常態(tài)下，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型為國(guó)內(nèi)化學(xué)化工領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)了全新的機(jī)遇，隨之而來(lái)的是化學(xué)化工行業(yè)或者國(guó)家層面對(duì)化學(xué)化工專業(yè)課程教學(xué)提出了越來(lái)越高要求。開(kāi)展高水平應(yīng)用型高等學(xué)校教育，培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)與能力的應(yīng)用人才逐漸成為現(xiàn)階段許多國(guó)內(nèi)高校課程改革或者教學(xué)改革的一個(gè)重要方向?！案叩葦?shù)學(xué)”是化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)理論課程，除了可以幫助學(xué)生建立完整思維邏輯構(gòu)建，促進(jìn)抽象思維、演繹思維與歸納思維等高階思維能力發(fā)展外，同時(shí)還可以幫助他們更好地認(rèn)識(shí)及理解化學(xué)化工專業(yè)領(lǐng)域中的知識(shí)與問(wèn)題。

1化學(xué)化工專業(yè)中“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革的價(jià)值1.1學(xué)生理解專業(yè)知識(shí)的有效工具

“高等數(shù)學(xué)”是一門包括化學(xué)化工專業(yè)在內(nèi)的全部工科專業(yè)學(xué)生必修的一門通用基礎(chǔ)課程，主要可以對(duì)一些自然科學(xué)領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行解釋或解決?；蛘哒f(shuō)，教師通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“高等數(shù)學(xué)”學(xué)科知識(shí)，幫助他們?cè)诤罄m(xù)理解化學(xué)化工專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中利用這些數(shù)學(xué)公式、性質(zhì)或者定理等知識(shí)來(lái)進(jìn)行解疑。比如針對(duì)熱力學(xué)第一定律公式等相關(guān)公式、性質(zhì)等部分知識(shí)的理解，學(xué)生需要具備全微分部分的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，以此為工具可以支持他們更加高效地開(kāi)展理論知識(shí)分析活動(dòng)，避免因?yàn)樗烙浻脖衬切┙┗幕瘜W(xué)化工類專業(yè)公式而直接影響了整體的理解與記憶效果。一旦學(xué)生能夠深刻理解高等數(shù)學(xué)方面的相關(guān)知識(shí)，那么就可以將這些課程理論知識(shí)作為工具，對(duì)自己在化學(xué)化工類專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中遇到的抽象公式、性質(zhì)或者定理等方面的知識(shí)進(jìn)行解析或討論，這樣就可以提高他們學(xué)習(xí)這些專業(yè)知識(shí)的效率，為后續(xù)他們應(yīng)用這些高等數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際化學(xué)化工類專業(yè)問(wèn)題做好鋪墊［1］。

1.2學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的重要依據(jù)

“高等數(shù)學(xué)”除了可以為后續(xù)其他課程知識(shí)的學(xué)習(xí)提供工具支持外，還能夠借助培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)與數(shù)學(xué)思想，促進(jìn)他們數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力全面發(fā)展。在現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展形勢(shì)下，化學(xué)化工類專業(yè)面臨著許多全新的教學(xué)要求，其中非常關(guān)鍵的一個(gè)是促進(jìn)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力發(fā)展，即要使學(xué)生可以利用自己在校學(xué)到的專業(yè)知識(shí)來(lái)解決自己所遇到的實(shí)際問(wèn)題。高校通過(guò)改革“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)方案，能夠盡可能地貼近新形勢(shì)下國(guó)內(nèi)化學(xué)化工類專業(yè)發(fā)展中迫切需要解決的一些問(wèn)題，二者之間緊密的結(jié)合能夠使學(xué)生在立足實(shí)際化學(xué)問(wèn)題或者原理的情形當(dāng)中提出有關(guān)數(shù)學(xué)問(wèn)題，并靈活調(diào)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)開(kāi)展建?；蛘哂?jì)算分析，最終可以獲取必要的數(shù)學(xué)結(jié)果，進(jìn)而可以明確有關(guān)實(shí)際化學(xué)化工類問(wèn)題求解的思路以及結(jié)果。

1.3提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的必然要求

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)越來(lái)越多高校開(kāi)始推行擴(kuò)招政策，高等教育呈現(xiàn)為普及化或者大眾化的全新態(tài)勢(shì)。對(duì)中職、高職或者一些地方高校而言，許多學(xué)生伴有基礎(chǔ)知識(shí)不牢固，學(xué)習(xí)習(xí)慣和態(tài)度不好等問(wèn)題，他們?cè)诿鎸?duì)“高等數(shù)學(xué)”課程知識(shí)學(xué)習(xí)中更容易遇到學(xué)習(xí)障礙，甚至許多學(xué)生因此完全喪失了學(xué)習(xí)該門課程的興趣與動(dòng)力。一旦學(xué)生無(wú)法掌握這門課程，那么在后續(xù)的化學(xué)化工類專業(yè)課程知識(shí)學(xué)習(xí)中就容易遇到各種各樣的困難，直接影響專業(yè)知識(shí)的教學(xué)效果，進(jìn)而會(huì)對(duì)該專業(yè)的畢業(yè)率、就業(yè)率乃至創(chuàng)業(yè)率等帶來(lái)不利影響。通過(guò)開(kāi)展“高等數(shù)學(xué)”課程改革，能夠針對(duì)現(xiàn)階段化學(xué)化工類專業(yè)開(kāi)展課程教學(xué)中存在的突出問(wèn)題針對(duì)性提出一些整改措施，強(qiáng)化高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)與專業(yè)內(nèi)容之間的聯(lián)系，充分發(fā)揮高等數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)支持專業(yè)教學(xué)質(zhì)量不斷提升。

2化學(xué)化工專業(yè)中“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革的目標(biāo)2.1重基礎(chǔ)性和應(yīng)用性結(jié)合

在“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革中，首先需要對(duì)“高等數(shù)學(xué)”課程體系同專業(yè)教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行合理處理，需要注重基礎(chǔ)性和應(yīng)用性二者的緊密結(jié)合，這就需要注重在解決實(shí)際問(wèn)題中強(qiáng)化數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用，尤其是在面對(duì)那些擁有化學(xué)化工專業(yè)背景的實(shí)際問(wèn)題時(shí)更要遵從該基本原則。在對(duì)“高等數(shù)學(xué)”課程考核標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)生學(xué)習(xí)能力之間的關(guān)系進(jìn)行處理過(guò)程中，教師要著重發(fā)揮該門課程在促進(jìn)學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)展方面的作用，同時(shí)還要注意充分尊重學(xué)生個(gè)體的差異性，從重視“高等數(shù)學(xué)”考試成績(jī)逐漸向提升學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力發(fā)展方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。此外，在高等數(shù)學(xué)課程改革過(guò)程中，教師要盡可能多地吸引具備化學(xué)化工類專業(yè)背景的授課教師，這樣可以在改革實(shí)踐中盡可能多地融入具有化學(xué)化工類專業(yè)背景的一些具體的實(shí)踐案例來(lái)對(duì)課程改革教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)，最終可以構(gòu)建具備實(shí)用特性的“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)內(nèi)容體系［2］。

2.2堅(jiān)持實(shí)踐性和創(chuàng)新性結(jié)合

對(duì)任何一個(gè)專業(yè)的課程教學(xué)而言，根本任務(wù)之一是充分發(fā)揮課程教學(xué)在促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力發(fā)展方面的積極作用。同理，在“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)改革實(shí)踐中，教師也要注意始終將實(shí)踐性這一基本特性貫徹到整個(gè)課程改革實(shí)踐之中。其間教師還需要緊密聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活背景或者具備化學(xué)化工類專業(yè)背景的教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)方案來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，這樣可以在整個(gè)課程改革教學(xué)實(shí)踐中有效促進(jìn)學(xué)生利用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)求解實(shí)際問(wèn)題的能力。比如教師通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生依次參與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，在學(xué)生參與數(shù)學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等的過(guò)程中，可以更好促進(jìn)學(xué)生利用應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件來(lái)求解自己所遇到的實(shí)際問(wèn)題。與此同時(shí)，通過(guò)結(jié)合課程教學(xué)要求，針對(duì)性設(shè)計(jì)一些具備實(shí)踐性與創(chuàng)新性的研究項(xiàng)目，要求學(xué)生采取合作學(xué)習(xí)方式完成小課題，這樣可以更好促進(jìn)學(xué)生合作能力、創(chuàng)新能力等全面發(fā)展。

3化學(xué)化工專業(yè)中“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革的路徑3.1優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)是化學(xué)化工類專業(yè)非常重要的一類知識(shí)或思維工具。這門課程本身涉及到非常豐富的課程內(nèi)容，但是實(shí)際的授課過(guò)程中卻面臨著有限的課時(shí)，授課教師無(wú)法將全部課程知識(shí)在有限課時(shí)內(nèi)灌輸給學(xué)生。與此同時(shí)，化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生也并非需要完全掌握這門課程的全部課程知識(shí)，因?yàn)閷I(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中只需要涉及一些必要的“高等數(shù)學(xué)”課程知識(shí)，因此，在開(kāi)展“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)之前教師要注意結(jié)合課程教學(xué)大綱要求，立足化學(xué)化工類專業(yè)教學(xué)目標(biāo)與需求，科學(xué)增加或者刪減高等數(shù)學(xué)課程方面的教學(xué)內(nèi)容，并針對(duì)該專業(yè)學(xué)生制定恰當(dāng)?shù)恼n程教學(xué)計(jì)劃與方案，持續(xù)優(yōu)化“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容。

例如針對(duì)化學(xué)化工專業(yè)教學(xué)中的化工工藝學(xué)或者化工原理等方面的課程內(nèi)容教學(xué)時(shí)，可以在“高等數(shù)學(xué)”平時(shí)授課中重點(diǎn)為學(xué)生介紹一元/二元微分方面知識(shí)，簡(jiǎn)單了解微分方程方面課程知識(shí)即可；如果化學(xué)專業(yè)學(xué)生需要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)方面的課程知識(shí)，那么可以側(cè)重“高等數(shù)學(xué)”中有關(guān)偏微分以及偏微分方程等部分知識(shí)，這些高等數(shù)學(xué)知識(shí)都是支撐特定專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程知識(shí)的重要基礎(chǔ)。教師通過(guò)這種有計(jì)劃地精簡(jiǎn)高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)的精力放在能夠輔助學(xué)生專業(yè)發(fā)展的內(nèi)容上，可以起到事半功倍的效果，避免全面灌輸影響學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)效性［3］。

3.2注重組合學(xué)科知識(shí)

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)化學(xué)化工類專業(yè)的學(xué)生在培養(yǎng)過(guò)程中，將“高等數(shù)學(xué)”放在前兩個(gè)學(xué)年來(lái)完成高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)的授課任務(wù)。比如一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)“高等數(shù)學(xué)”，在升入二年級(jí)之后學(xué)習(xí)“物理化學(xué)”課程知識(shí)，部分授課教師覺(jué)得“物理化學(xué)”課程知識(shí)學(xué)習(xí)中需要學(xué)生掌握高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)，但是根據(jù)艾賓浩斯遺忘規(guī)律，發(fā)現(xiàn)該種課程安排方式的效果不佳，因?yàn)檫z忘具有先快后慢這一規(guī)律，在學(xué)生經(jīng)過(guò)一年學(xué)習(xí)之后，大多數(shù)學(xué)生可能會(huì)慢慢淡化所學(xué)的高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)，甚至完全遺忘了相關(guān)的課程知識(shí)，這就需要授課教師針對(duì)性采取一些措施來(lái)減弱學(xué)生淡忘高等數(shù)學(xué)知識(shí)。鑒于遺忘規(guī)律的存在，在高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)教學(xué)中教師可以有計(jì)劃地引導(dǎo)學(xué)生鞏固和運(yùn)用所學(xué)的這些知識(shí)，幫助學(xué)生一邊鞏固一邊利用它們來(lái)解決其他有關(guān)學(xué)科中涉及到的一些問(wèn)題，以此可以起到學(xué)以致用的作用，同時(shí)也可以減輕授課教師課程教學(xué)負(fù)擔(dān)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)的興趣。

例如，教師為了鞏固學(xué)生所學(xué)“高等數(shù)學(xué)”課程知識(shí)，提高他們應(yīng)用這些知識(shí)解決其他學(xué)科問(wèn)題的能力，可以采取重組學(xué)科知識(shí)的方式。一方面，可以從調(diào)整化學(xué)化工類專業(yè)課程與優(yōu)化“高等數(shù)學(xué)”課程的授課時(shí)長(zhǎng)入手，保證二者在課程內(nèi)容上保持良好銜接性。如“物理化學(xué)”課程中所涉及到的熱力學(xué)第一定律會(huì)運(yùn)用復(fù)合函數(shù)、偏微商與全微分部分高等數(shù)學(xué)知識(shí)，此時(shí)，教師在設(shè)置課程期間可以本著由淺入深的順序來(lái)為學(xué)生介紹該部分的高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)，之后再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第二定律方面知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣可以使學(xué)生做到“現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用”，讓他們可以一邊學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)知識(shí)一邊利用它們來(lái)幫助自己理解有關(guān)專業(yè)知識(shí)，整體學(xué)科知識(shí)組合效果大幅提高。另一方面，可以結(jié)合后續(xù)化學(xué)化工類專業(yè)課程教學(xué)的需求來(lái)有效植入“高等數(shù)學(xué)”課程知識(shí)點(diǎn)，如針對(duì)“化工基礎(chǔ)”“化學(xué)熱力學(xué)”“物理化學(xué)”等這些化學(xué)化工類專業(yè)課程都可以精選一些恰當(dāng)?shù)膬?nèi)容來(lái)同高等數(shù)學(xué)課程知識(shí)進(jìn)行組合，保證提高課程知識(shí)授課效果的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展［4］。

3.3改進(jìn)課程教學(xué)方法

以往“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)中多采取以師為主的灌輸式授課模式，限制了學(xué)生自主思維與綜合能力的發(fā)展。以生為本的教學(xué)理念倡導(dǎo)學(xué)生自由發(fā)展，即要充分尊重學(xué)生在課程教學(xué)中的主體地位，強(qiáng)化教師的引導(dǎo)性、指導(dǎo)性或組織性作用，力求盡可能輔助學(xué)生高效地開(kāi)展深度學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此，在改革“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)中教師也要注重從突出化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生的主體學(xué)習(xí)地位出發(fā)，改進(jìn)現(xiàn)有的不合理的教學(xué)模式，常用的可以采取如下兩種。

（1） 啟發(fā)式教學(xué)法。所謂的啟發(fā)式教學(xué)，主要是結(jié)合“高等數(shù)學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)與要求，充分考慮學(xué)生自身的客觀學(xué)習(xí)規(guī)律，緊密聯(lián)系他們自身的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，創(chuàng)新運(yùn)用多樣化的教學(xué)方式來(lái)促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展，讓他們?cè)谥鲃?dòng)思考過(guò)程中對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)以及它們?cè)诨瘜W(xué)化工類專業(yè)問(wèn)題中的具體應(yīng)用進(jìn)行深入剖析。比如在“直線及其方程”這部分知識(shí)中，為了啟發(fā)學(xué)生思維，教師可以運(yùn)用設(shè)問(wèn)的方式，詢問(wèn)學(xué)生：“同學(xué)們，你們之前是否接觸過(guò)直線呢？那么你們知道它的具體表示方法嗎？分別應(yīng)該如何進(jìn)行表示呢？”基于該種設(shè)問(wèn)的方式，可以引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮能動(dòng)性思維，聯(lián)想到“一般式”“參數(shù)式”和“點(diǎn)向式”等不同類型的方程，整個(gè)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)效果大幅提升。

（2） 探究式教學(xué)法。該類教學(xué)法同樣是將學(xué)生作為教學(xué)的主體，通過(guò)圍繞學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活或者特定學(xué)科領(lǐng)域中的情境，借助問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、實(shí)踐調(diào)查、動(dòng)手實(shí)操以及溝通交流等一系列探究性活動(dòng)來(lái)幫助學(xué)生對(duì)有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)或者對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論，以此來(lái)幫助學(xué)生更加深刻認(rèn)識(shí)抽象數(shù)學(xué)概念形成、數(shù)學(xué)公式形成、數(shù)學(xué)規(guī)律的機(jī)理等。比如在平時(shí)高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師針對(duì)“牛頓萊布尼茲公式”這部分?jǐn)?shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)，可以依據(jù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的“積分上限”數(shù)學(xué)知識(shí)，詢問(wèn)他們“什么是積分上限”借此來(lái)引導(dǎo)學(xué)生回憶自己已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的這部分?jǐn)?shù)學(xué)知識(shí)，并為該部分高等數(shù)學(xué)新知識(shí)導(dǎo)入做好鋪墊。在課堂教學(xué)中可以由師生共同討論，借助積分上限函數(shù)這一獨(dú)特原函數(shù)來(lái)對(duì)“求定積分”的方法進(jìn)行探究，并最終由師生一同來(lái)給出最終的結(jié)論，這樣就可以使學(xué)生推導(dǎo)得到牛頓萊布尼茲公式。整個(gè)探究學(xué)習(xí)過(guò)程，師生或者生生之間可以一直保持積極、有效的互動(dòng)溝通狀態(tài)，這對(duì)活躍教學(xué)氛圍，提高學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果有著積極意義［5］。

4結(jié)語(yǔ)

化學(xué)化工類專業(yè)中“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革是學(xué)生理解專業(yè)知識(shí)的有效工具，是學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的重要依據(jù)和提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的必然要求。在“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)改革中，要注重基礎(chǔ)性和應(yīng)用性結(jié)合，堅(jiān)持實(shí)踐性和創(chuàng)新性結(jié)合，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，注重組合學(xué)科知識(shí)和改進(jìn)課程教學(xué)方法，保障不斷提升化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)知識(shí)的效果。

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