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微积分教学中的语言表达艺术研究

2019-12-25续云丰巩永丽

数学学习与研究 2019年21期
关键词:大学数学语言表达课程思政

续云丰 巩永丽

【摘要】为了让高职院校的学生更好地学习大学数学,提升课堂教学效果,本文从课堂教学语言表达的角度出发,结合多年教学实践认知,提出了微积分教学的语言表述应该“形象化”“生活化”和“诗情画意化”的观点.同时,为了便于学生理解和记忆,进一步提出了“用一个词、一个短语、一句话来概括一个知识点、一个小节、一个章节及一本书的内容”的观点,同时要不失时机推进课堂思政,不遗余力地对学生进行思想道德教育,教书又育人.

【关键词】大学数学;微积分教学;语言表达;课程思政

【基金项目】浙江建设职业技术学院2018年度教学改革项目.

教育部统计数据显示我国2017全年普通本专科招生761.5万人,其中高职专科350.7万人,这部分高职专科新生,根据专业不同一般需要学习一个学期的微积分.针对这部分学生基础较差,数学学习兴趣低的特征,开展微积分的有效教学是一个迫在眉睫的问题[1][3].

一、高职专科院校微积分教学面临的现状

目前高职专科学校学生的数学基础较差,学习兴趣不大,概括起来就是“两不一没”,即学生“听不懂、学不会、没兴趣”.因此,这部分学校的微积分教学面临很大难度.

数学作为极其抽象的学科,学习曲线陡峭,难度大.研究教学语言中的表达技巧,通过具体、形象、生动传神的语言文字,来传递微积分的知识、思想和技巧,来达到更好的传授知识、教书育人的目的.本文通过具体的教学案例,从以下几方面予以论述,同时案例中蕴含了课程思政的思想[2].

二、微积分教学中使用形象化的比喻

语言作为表情达意的载体,承载着传递知识、点燃兴趣的作用.

在微积分教学中,复合函数求导是一个难点问题.其计算规则可以简单写成(f(φ(x))′φ(x)=u(f(u))′u′=(f(φ(x))′φ′(x).针对这个问题,可以把这条规则比喻成剥开一个洋葱:首先找到洋葱的最外层(对应复合函数的最外层),然后剥掉最外层(即外层求导),最后乘小洋葱(也就是除最外层剩下的部分)的导数;针对小洋葱,重复上述步骤找最外层和小洋葱,直到最后一层用公式求导.如此比喻,学生就会明白,复合函数求导的关键步骤是找到最外层,然后一层层求导,就是一层层剥洋葱.这样一来知识点就容易掌握了.

讲到不定积分,换元法的一类换元和二类换元,一类换元就是找一个函数进入微分,这是一个小积分,然后设函数为变量再来一个大积分,问题解决.这恰似抗战中的正面战场采用阵地战,就是大敌当前,不跑也不逃,迎面而上,哪怕牺牲也要积分(打击敌人).二类换元是为了对付根号而生,采取变量当函数容易问题复杂化,在变化中寻找机会进行突破.恰似我党领导的抗日敌后战场,多采用游击战,大敌当前不一定打,而是在迂回后退中(相当于二类换元的变量处理成函数)找准机会狠狠打.如此比喻,学生对两类换元的思路和具体做法自然了然于胸、熟记于心了.

再比如,求极值的两个充分条件,第一充分和第二充分其区别何在?哪个功能更加强大,答案是第一充分条件,排序第一,是个功能强大的越野车,平路和坑坑洼洼的山路(在函数不可导没有驻点时)都可以过去;第二充分相当于普通车,平路可以通过但坑洼路就不能使用了.同时以函数y=|x|的极值求法说明第一充分可用,第二充分不能使用.

三、微积分教学中使用生活化的语言

微积分教学中的无穷小比较分三种情况:高阶无穷小、同阶无穷小和等价无穷小.首先,解释“高”字内涵,比如,高级、高大、高明,本质就是两个东西进行一番比试,冠军就是那个称为高的东西.于是学生秒懂,高阶无穷小,首先需要两个无穷小,它们进行一场比赛,目标是0,其中胜出的冠军就是高阶无穷小.比如,Δx→0,Δx2是Δx的高阶无穷小,记为Δx2=o(Δx).

而这恰似不同交通工具的竞赛.比如,毛驴和汽车比赛,毛驴输了,于是汽车是毛驴的高阶无穷小.如果两个汽车比赛,可能性能不同品牌各异,但它们是同一个数量级的东西,比赛的结果是一个常数,恰似同阶无穷小,意思是同一个级别的东西.同理,等价无穷小就是两个交通工具开的一样快慢,可以互相替代.最后引出三种无穷小比较的定义.这样的生活化的比喻,学生都可以听明白,车大家都坐过,是个熟悉的物件.因此,从学生的生活实际出发,用他们听得懂的生活化语言表达数学知识,往往可以取得意想不到的好结果.

四、微积分教学中的诗情画意

数学不仅是工具,还是艺术,数学本身和美息息相关.而追求美是人类最根本的追求之一.通过精心整理和引入,将中国古典的诗词歌赋应用到微积分教学的适当场合,往往一鸣惊人,令人拍案叫绝.

比如,讲到导数和微分的关系,它们二者本质相同,表达的侧重点不同而已,一个偏重变化率,另外一个偏重变化量.这好比就是液态的水和固态的冰块,化学成分一样,物理状态不同.此时,可以引用苏轼的诗句“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”来予以说明.

在讲到定积分的定义时,是先计算一个小矩形的面积,然后将无穷个小矩形累加在一起.一个小矩形微不足道,面积近似为零,但千千万万个至无穷个小矩形累加起来就非常可观了,体现了哲学的“量变引起质变”思想.此时可以适时引用韩愈的诗“天街小雨润如酥,草色遥看近却无”,其中第二句“草色遥看近却无”来描述这种一个矩形和无穷个矩形的关系最为恰当:一个小矩形就像一棵小草,看不到忽略了;但千千万万个小草,每个贡献一点绿色,远看就是一片绿色了.还可以借题发挥,以西方围堵中国采用的策略说明定积分的思想,就是五美分党做的事情,网络上肆意用一些似是而非、偷梁换柱、模棱两可的所谓的内部消息、揭秘等等吸引眼球的字眼,抹黑我们的英雄人物,抹黑我们的历史等.单看这一个帖子,似乎问题也不大,就像一个小矩形面积近似为零(对应微分);但他们天天造谣抹黑,一个接一個、昼夜不息,累计起来所产生的破坏效果就很可观了(对应积分).这充分说明西方黔驴技穷,不能正面对抗,就用下三烂的套路,但是也不能掉以轻心,因为假话说多了虽然未必变成真话,但可能会蒙蔽一些人,让人思想动摇.因此,年轻的大学生要学会识别这些伎俩,学好本领,站稳立场,更好地为国家进步而奋斗.

又如,讲到一类换元和二类换元,一个是直接方式,一个是迂回方式,前面说过这相当于阵地战和游击战的区别.此时可以吟诗一首,杜甫的“剑外忽传收蓟北,初闻涕泪满衣裳.却看妻子愁何在,漫卷诗书喜欲狂.白日放歌须纵酒,青春做伴好还乡.即从巴峡穿巫峡,便下襄阳向洛阳”.直抒胸臆,体现了一种狂喜之情,即直接又直白!而二类换元就对应马致远的《天净沙·秋思》:“枯藤老树昏鸦,小桥流水人家,古道西风瘦马.夕阳西下,断肠人在天涯.”体现了诗人的苦闷不开心,是通过写景物迂回表达这个意思的.最后,为了让学生记住二类换元是为了对处理根号类积分,改了一句诗“但使二类换元在,不教‘根号度阴山”,来体现二类换元的这个特性.

五、一词一短语一句话概括

数学美的特征在于对称美、在于简洁.正所谓大道至简,用最精练的语言,用“一个词语,一句话”来描述一个知识点、一个定理、一个章节乃至一本书,是一个优秀的微积分教师的一项核心竞争力.

比如,导数=微商=瞬时变化率=增量比之极限,这是导数的定义.函数的有界性用“有界无界看值域,无穷出现为无界”来概括.“一阶导数单调性極值,二阶导数凹凸性拐点”来概括函数单调性极值和凹凸性拐点的内容.

“极值点x0=该点x0左右f′(x)变号=去哪找?f′(x)=0或f′(x)不存在的地方”和“拐点x0=该点x0左右f″(x)变号=哪找?f″(x)=0或f′(x)不存在的地方”,这两条规则比较记忆效果颇佳.

在分部积分中,采用口诀“反对不要碰,三指动一动”来总结,学生易懂易记.

再如,“一切积分问题都是找原函数;一切微积分问题都是求导问题”“微分不过是减法,积分不过是加法,微积分相当于加减法”等形象描述了微积分课程的特征.

二阶线性非齐次微分方程,其特解形式由f(x)的形式确定,分为“指多和指三多”两种情况,指多就是指数乘多项式;根据f(x)写出一个待检验的特征根,遵循“不是(特征根)不升(幂)”的四字原则.如此等等,可以让学生非常容易记住一些重要的知识点和解题技巧.

六、小 结

微积分的教学,需要根据听课对象的基础水平来确定合适的方式,即所谓的因材施教,因地制宜.高职学生大多数学基础差,学习习惯差,畏数学如虎.因此,本文提出一种在教学语言表达方面可以采取的有效措施,用来化解教学中的这种学生听不懂的矛盾[4][5].用“形象化”的教学语言利于学生理解知识;“生活化”的教学语言拉近与学生的距离,产生共鸣;“诗情画意化”的教学语言,将抽象的数学知识美化、诗化,陶冶情操,让学生在学习中得到美的享受、艺术的熏陶.

当然,数学作为训练抽象思维的学科,如果太具体、太形象化,也不利于学生提升综合素质.这个问题是教学中“学院派”和“实战派”的根本分歧点.但考虑到高职学生的学情,本文认为采用上述教学方法是合适的,也是必要的.浙江建设职业技术学院的教学实践表明,95%以上的学生喜爱这种教学表达方式,因为好记忆、易理解、易掌握,并且学生的期末考试通过率也相应提高,教学效果明显优于传统讲授法.

【参考文献】

[1]关章才.高职微积分教学的改进及优化路径探索[J].数学学习与研究,2018(5):28.

[2]李中,肖劲森.在微积分教学中渗透思想政治教育的策略探索[J].产业与科技论坛,201(1):137-138.

[3]蔡敏.微积分教学专业化探索[J].课程教育研究,2017(51):38.

[4]杨晶.微积分教学中的数学思想方法的探究[J].高教学刊,2016(17):49.

[5]钟敏玲.大学数学微积分教学的改革策略研究[J].数学学习与研究,2017(23):3-4.

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