大學數學在電子信息技術專業中的應用研究

竇林立 展正然 李海軍

【摘要】 ? ?本文針對電子信息技術專業的專業特點，從教學內容出發對大學數學進行了重構，圍繞電路和信號與系統這兩門專業課進行了案例調整。通過具體的案例實踐來說明大學數學與電子信息技術專業的相互融合。目的是為了激發學生對數學的興趣，引起學生對數學的重視，充分地發揮大學數學基礎課的作用。

【關鍵詞】 ? ?大學數學 ? ?電子信息技術 ? ?MATLAB

引言：

大學數學是所有高校理工科專業必須學習的基礎課，它不僅僅是各專業基礎課和專業課所需要的基礎工具，還為學生解決實際問題提供了數學方法和思維能力。盡管大學數學如此重要，但是在實際的教學中卻并不如此。學生們總覺得數學沒有什么用，不知道為什么學數學，數學對今后所學的專業課有什么用途。造成了大學數學與專業課的脫節，也背離了人才培養目標。

一、大學數學與專業脫節的原因

1.1學生方面

1.學生的基礎薄弱。從中學開始，學生對于學習數學的積極性就不高，感覺數學枯燥，難學。

2.學習興趣缺乏。認為學習數學沒什么用，只不過就是為了應付考試。

1.2教師方面

1.由于教授數學的老師都是數學專業出身，對于數學在專業課中的應用不了解或者了解到的也只是教材中的那部分內容，因此在講授過程中和專業知識的聯系也就甚少。沒有發揮出數學在專業課中的用途。

2.教學內容陳舊。重理論，輕應用。

3.教學手段單一，現代信息技術沒有發揮其作用，教師只是單純地將板書換成了ppt，但方式仍是“教師講，學生聽”。沒有發揮學生的主動性。

4.考核方式單一。目前大部分高校還是以考核數學知識為主，沒有體現出運用數學知識解決實際問題的能力。

二、電子信息技術專業中大學數學與專業課相結合的策略和方法

2.1提高教師的應用意識與能力

大學數學與專業課相結合包含的問題比較多，涉及的知識量比較大，需要投入更大的精力才能掌握其中某些知識，如果教師缺乏先進教學意識，就會的導致其無法在課堂中正確引導學生應用相關知識。這就需要學校多提供給數學教師一些機會。比如讓電子信息技術專業的教師和數學教師一起進行教學研討，這樣可以讓數學教師更多地了解到本專業需要的數學知識，這樣才能改進現狀，另外還要提供機會讓數學教師走出去，多多向好的學校學習，提供教師的專業素養。

2.2優化教學內容

電子信息技術專業幾乎所有的專業課都是以數學知識作為基礎的。相對而言，電路基礎、信號與系統、自動控制原理等這幾門課程中數學知識應用較多。

電路基礎這門課程應用KCL、KVL節點電壓法列出方程求解時，需要轉換成矩陣方程，所以線性代數必不可少。方程是線性微分方程，所以需要涉及到導數和微分方程的知識，所以微積分必不可少。

信號與系統這門課有兩個研究對象信號和系統，他們都需要在時域、頻域及復數域三個域里進行分析。連續時間系統需要轉化為微分方程;離散時間系統需要轉化為差分方程。電路的即時系統需要代數方程，動態系統需要微分，差分方程。因此涉及到了拉普拉斯變換、傅里葉變換、Z變換和矩陣的求解。故需要學習高等數學，線性代數和復變函數。

自動控制原理中，信號調制講的是怎么通過改變傅里葉變換的一些參數來影響信息的傳輸，采樣定理希望在參數受限情況下完成無損時頻、模數采樣（傅里葉變換），這就需要微分方程，傅里葉變換等知識。還有線性代數和復變函數。如果是非線性方程，本門課程中不是按照非線性方程的求解方法做的，而是采用的線性化，如何線性化呢？這就需要泰勒級數展開，所以需要學習級數的相關知識。

綜上所述，我們在制定教學內容時，可以這樣制定：高等數學、線性代數和復變函數，其中穿插數學實驗。針對考研的學生可以把概率論與數理統計作為選修課出現。

2.3改變教學方法

由于大學數學的抽象性和嚴謹性，致使學生學習起來很困難，如果我們一味地講解概念和公式的應用，就會使學生很厭倦。比如在積分學這部分知識中我們會發現大部分內容都是講解積分的技巧，學生學習起來覺得非常的抽象難懂，理解不了。其實這部分知識我們可以利用計算機來解決，因此沒有必要浪費那么多的學時，我們只需要講解清楚積分的思想和性質就可以了，至于應用可以結合專業課的知識將其應用進去。因此我們要采用多種教學方法，對于電子信息技術專業的學生來說，他們需要和計算機結合，并不是采用筆算的方法解決問題，所以我們在教學的過程中可以增加數學實驗的環節，MATLAB是目前應用很廣泛的一個軟件，所以我們在實驗環節利用MATLAB來解決實際問題。具體我們以案例教學法的方式展示。

2.3.1矩陣運算在電路中的應用舉例

例1如圖所示，R1=2Ω，R2=4Ω，R3=12Ω，R4=4Ω，R5=12Ω，R6=4Ω，R7=2Ω，設電壓源US=10V，求圖中回路的電流ia，ib，ic。

三、改變考核方式

目前，大部分院校還是采用閉卷考試的方式，多是考核數學知識。而數學實驗的環節是通過科學研究論文的方式展現出來的，通過建立完善、合理的數學模型解決數學問題，更加清晰的表達數學學習方法、過程與結果，讓數學建模案例作為載體進行數學教學，讓學生具備撰寫論文的能力，加強學生的訓練。

傳統數學作業主要是計算、證明以及簡單的應用題，讓學生更好的掌握數學學習知識，將其轉化成為解決問題的能力有著較高的難度。撰寫數學建模論文通常和普通的數學作業有著明顯差異，該過程要貫穿在整個學習中，從資料查詢、計算機文字處理、數學工具使用、論文格式掌握等方面，教師都要給予必要的指導，讓學生在建模中具備一定的研究能力和水平。

數學建模論文作為一種特殊的考試進行學生能力的評價，可以充分了解學生的知識掌握程度，轉變傳統以計算作為主的考核方式，讓學生將學習重點轉移到知識的應用方面，這是進行數學教學創新的重要方式。如果不能徹底改變教學評價的制度與方法，教學改革措施無法落實到位，所以創新教學模式就要先從創新評價方面出發，讓學生積極參與到課堂學習中，掌握數學建模論文撰寫能力，從而可以提高學習的效果和水平。

所以，我們可以把考核分為兩部分，一部分是數學實驗環節，讓學生提交一份實驗報告，把學生分成幾組，然后根據實驗報告給出該組學生的實驗成績;另一部分是閉卷考試，這樣結合起來，既可以學生更好的掌握數學學習知識，還可以運用所學的知識解決實際問題，培養了學生分析問題，解決問題的能力，提高了學生的學習興趣。

四、結束語

通過以上的研究發現，大學數學在電子信息技術專業中的應用是非常廣泛的。如何科學有效地設計案例，把大學數學與專業課程相結合是我們每一位數學老師需要思考的問題。這不僅僅需要老師投入大量的時間和精力，還對老師的能力提出了更高的要求。這是一項極其艱巨的任務，需要我們不斷地去探索和實踐。由于本人能力有限，所以在選取一些案例時欠缺很多，因此我們還有很大的提升空間。

參 ?考 ?文 ?獻

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