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高等数学中的概念教学探究

2017-12-29王正卫

成才之路 2017年34期
关键词:定积分概念教学高等数学

王正卫

摘 要: 文章以定积分概念教学为例,从明确预备知识的重要性、循序渐进充分挖掘学生的潜力、抓住概念的本质分解难点、总结应用巩固认知结构等方面,研究高等数学中的概念教学策略,以提高学生的学习兴趣和学习效果。

关键词:高等数学;概念教学;定积分;教学活动

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2017)34-0019-01

数学概念是高等数学的基石,没有它,便无法构筑高等数学的理论体系。在高等数学教学中,部分教师有时省略概念的引入,直接下定义,这样会使学生对数学概念的理解停留在表面,一知半解,影响后续课程的学习。本文以定积分概念教学为例,研究高等数学中的概念教学策略。

一、明确预备知识的重要性

定积分是高等数学的重要概念之一,概念本身体现了微积分的基本思想极限思想。教师若引入得当,预备知识准备充分,可以高效地帮助学生建立新的认知体系。定积分的理论基础是极限,包括极限的定义、极限的唯一性等。定积分概念的本质就是Riemann和的极限,即 f(x)dx= f(ξi)Δxi。下面,比较两者的定义。定义1 (函数极限的ε-δ定义) :设函数f在点x0的某个空心邻域U0(x0,δ')内有定义,Α为定数。若對任给的ε>0存在正数δ(<δ'),使得当0<|x-x0|<δ时有|f(x)-Α|<ε,则称函数f当x趋于x0时以Α为极限,记作 f(x)=Α。定义2 (定积分的定义):设f是定义在[a,b]上的一个函数,J是一个确定的实数。若对任给的正数ε,总存在某一正数δ,使得对[a,b]的任何分割T,以及在其上任意选取的点集{ξi},只要‖T‖<δ,就有 f(ξi)Δxi-J<ε,则称函数f在区间[a,b]上可积或黎曼可积,数J称为f在[a,b]上的定积分或黎曼积分,记作J= f(x)dx。可以看到,定积分定义与极限ε-δ的定义有很大相似性。在授课过程中,教师要注意新旧知识之间的内在联系,注重引导学生复习与之相关的旧知识,减少学生学习时的困难。

二、循序渐进,充分挖掘学生的潜力

在高等数学教学过程中,教师要重视概念引入教学,循序渐进地提高学生的认知能力。下面,介绍两个经典的引例:一是曲边梯形面积问题,另一个是变速运动路程。第一个引例,教师可以遵循“以直代曲”“有限逼近无限”的极限思想,教学时主要采用以下四个步骤。1)分割。在区间[a,b]内任取n-1个分点,它们依次为a=x0

三、抓住概念的本质,分解难点

定积分概念的建立,重点在于极限思想的应用。首先,通过求和的极限的四个步骤,我们发现不同的问题采用同样的求解方法和过程,最终得到相同的极限表示,这个极限定义为定积分。其次,有限分割的和只能求近似值,而无限分割的和的极限能求得精确值。这也是学习定积分概念的价值所在,能为后续定积分的应用打下基础。对比导数定义的建立,也是极限思想的应用,其思想方法上是一致的。要特别强调,对于‖T‖→0所表示的极限过程,不能随便改成n→∞,但不同的分割却可以表示相同的意义。这一点,教师可通过举例予以说明。

四、总结应用,巩固认知结构

及时组织学生进行练习,是理解和巩固所学概念的重要环节。“分割、近似、求和、取极限”的数学解题步骤,不仅能让学生巩固理论知识,而且能让学生发现解决问题的方法,在理论联系实际的过程中体会定积分的应用价值。在高等教学过程中,教师可以引导学生去解决一些更为抽象复杂的数学问题,使学生刚建立的概念与已有的知识不断融合,形成新的认知结构。

五、结束语

总之,概念教学是高等数学教学活动的重要组成部分。教师要根据学生的实际情况有针对性地备课,认真研究高等数学中的概念教学策略,提高学生的学习兴趣和学习效果。

参考文献:

[1]毛京中. 高等数学概念教学的一些思考[J].数学教育学报,2003(12).

[2]陈国玉,肖金艳.浅谈定积分概念教学的设计[J].巢湖学院学报,2003(15).

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