空間解析幾何教學(xué)改革初探與實(shí)踐

楊勇歌 孫亞輝 陳學(xué)松

[摘 要]空間解析幾何是大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，也是數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生深入學(xué)習(xí)幾何學(xué)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)課程。本文通過在課堂中引入雨課堂、數(shù)學(xué)史和MATLAB，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

[關(guān)鍵詞] 空間解析幾何;雨課堂;數(shù)學(xué)史;MATLAB

空間解析幾何是普通高等學(xué)校數(shù)學(xué)類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一，是高中相關(guān)知識(shí)的延續(xù)和提高。其基本思想是用代數(shù)的方法來研究幾何，從而把空間的推理演繹擴(kuò)展到計(jì)算的數(shù)量層面;其基本方法是將幾何結(jié)構(gòu)代數(shù)化，即用向量和它的運(yùn)算來描述空間的結(jié)構(gòu)。空間解析幾何的研究對象主要是空間直線，空間平面，二次曲線和二次曲面等。通過對空間解析幾何的學(xué)習(xí)，可以為數(shù)學(xué)分析、微分幾何等課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

一、引言

大學(xué)課堂“低頭族”已成為眾多高校中的普遍現(xiàn)象。盡管不少學(xué)校使用了切斷網(wǎng)絡(luò)、課前上交手機(jī)等手段予以防范，但上有政策，下有對策，課堂“低頭”的窘?jīng)r并未得到根本性改變。傳統(tǒng)課堂的課堂以教師為中心，師生之間互動(dòng)少，學(xué)生對課堂教學(xué)參與度不高，教師不能及時(shí)、充分掌握學(xué)生對知識(shí)的掌握情況。

二、空間解析幾何教學(xué)改革舉措

1.使用雨課堂

雨課堂是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案，核心優(yōu)勢是“交互”，融合了教師的工具—PowerPoint和學(xué)生的常用工具—微信。在空間解析幾何授課過程中，雨課堂的運(yùn)用如下：

（1）課前學(xué)習(xí)：課前給學(xué)生推送上課課件、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和相關(guān)趣味視頻等。因?yàn)楸菊n程課時(shí)緊張，內(nèi)容多，還牽涉到高等代數(shù)的相關(guān)知識(shí)，如果學(xué)生不提前準(zhǔn)備相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)效果會(huì)大打折扣。

（2）課堂互動(dòng)：首先是簽到功能，可以讓教師掌握學(xué)生的出勤情況，相對于人工點(diǎn)名更節(jié)約時(shí)間和精力;其次是彈幕功能，在理論證明中，學(xué)生可以實(shí)時(shí)將疑問告知任課老師，老師可以現(xiàn)場解答;再次是使用測試功能，在理論知識(shí)講解完畢后，為了強(qiáng)化對知識(shí)點(diǎn)的理解，了解學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，對于掌握比例低的試題對應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，可以再花點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行講解;復(fù)次是使用隨機(jī)點(diǎn)名功能，可以增加課堂的刺激性，讓分神的同學(xué)迅速回歸到課堂中來。

（3）課后分析：課程結(jié)束后，雨課堂推送的課堂統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使得教師對學(xué)生的課堂表現(xiàn)有了更深入的了解，方便以后對于表現(xiàn)活躍的優(yōu)秀學(xué)生適時(shí)予以褒獎(jiǎng)，對于雨課堂預(yù)警的學(xué)生，給予更多的關(guān)注。

2.將數(shù)學(xué)史融入教學(xué)課堂

因?yàn)榭臻g解析幾何的學(xué)科特點(diǎn)，使得很多學(xué)生感覺枯燥、難懂?？梢詫⒖臻g解析幾何發(fā)展史中出現(xiàn)的相關(guān)傳奇人物和小故事融入課堂。比如，解析幾何的先驅(qū)費(fèi)馬相關(guān)的小故事：費(fèi)馬在數(shù)學(xué)史上被譽(yù)為“業(yè)余數(shù)學(xué)家之王”，他提出的費(fèi)馬大定理（Fermats Last Theorem）是困惑了世間智者350多年的謎團(tuán)。最離奇的是一位企圖輕生的德國青年銀行家保羅·沃爾夫斯凱爾，在計(jì)劃自殺前得知了費(fèi)馬大定理，并因癡迷于研究費(fèi)馬大定理而放棄了自殺，同時(shí)設(shè)立獎(jiǎng)學(xué)金以獎(jiǎng)勵(lì)證明費(fèi)馬大定理的學(xué)者。最終，費(fèi)馬大定理被英國數(shù)學(xué)家安德魯·懷爾斯證明。實(shí)踐表明，課堂融入數(shù)學(xué)史內(nèi)容不僅可以活躍課堂氣氛，還能提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

3.將MATLAB引入課堂

空間解析幾何的課程內(nèi)容中有大量的空間圖形，使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，很難讓學(xué)生產(chǎn)生直觀的理解。借助MATLAB強(qiáng)大的繪圖功能，可以將內(nèi)容形象地呈現(xiàn)給學(xué)生，加深學(xué)生對知識(shí)的理解和運(yùn)用。

三、結(jié)語

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)空間解析幾何課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，筆者將雨課堂、數(shù)學(xué)史和數(shù)學(xué)軟件MATLAB引入課堂。教學(xué)實(shí)踐表明，上述方法可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]郭愛麗，李雪佳.高校空間解析幾何教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2019（16）：117-118.

[2]王立剛，王鋒，沈艷，等.《線性代數(shù)與解析幾何》理論知識(shí)與MATLAB實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合的探索[J].教育教學(xué)論壇，2016（16）：178-180.

[3]佟小華.數(shù)學(xué)史融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)的意義和方法[J].西部素質(zhì)教育，2019（10）：192-213.