“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)揮它們在支持化學(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“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)型為國內(nèi)化學(xué)化工領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展帶來了全新的機(jī)遇，隨之而來的是化學(xué)化工行業(yè)或者國家層面對化學(xué)化工專業(yè)課程教學(xué)提出了越來越高要求。開展高水平應(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)階段許多國內(nèi)高校課程改革或者教學(xué)改革的一個重要方向。“高等數(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，同時還可以幫助他們更好地認(rèn)識及理解化學(xué)化工專業(yè)領(lǐng)域中的知識與問題。

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

“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，主要可以對一些自然科學(xué)領(lǐng)域的問題進(jìn)行解釋或解決。或者說，教師通過指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“高等數(shù)學(xué)”學(xué)科知識，幫助他們在后續(xù)理解化學(xué)化工專業(yè)知識的過程中利用這些數(shù)學(xué)公式、性質(zhì)或者定理等知識來進(jìn)行解疑。比如針對熱力學(xué)第一定律公式等相關(guān)公式、性質(zhì)等部分知識的理解，學(xué)生需要具備全微分部分的高等數(shù)學(xué)知識，以此為工具可以支持他們更加高效地開展理論知識分析活動，避免因為死記硬背那些僵化的化學(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，那么就可以將這些課程理論知識作為工具，對自己在化學(xué)化工類專業(yè)知識學(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)知識的效率，為后續(xù)他們應(yīng)用這些高等數(shù)學(xué)知識解決實際化學(xué)化工類專業(yè)問題做好鋪墊［1］。

1.2學(xué)生解決實際問題的重要依據(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)鍵的一個是促進(jìn)專業(yè)學(xué)生實踐能力發(fā)展，即要使學(xué)生可以利用自己在校學(xué)到的專業(yè)知識來解決自己所遇到的實際問題。高校通過改革“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)方案，能夠盡可能地貼近新形勢下國內(nèi)化學(xué)化工類專業(yè)發(fā)展中迫切需要解決的一些問題，二者之間緊密的結(jié)合能夠使學(xué)生在立足實際化學(xué)問題或者原理的情形當(dāng)中提出有關(guān)數(shù)學(xué)問題，并靈活調(diào)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識開展建模或者計算分析，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)實際化學(xué)化工類問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)階段國內(nèi)越來越多高校開始推行擴(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。對中職、高職或者一些地方高校而言，許多學(xué)生伴有基礎(chǔ)知識不牢固，學(xué)習(xí)習(xí)慣和態(tài)度不好等問題，他們在面對“高等數(shù)學(xué)”課程知識學(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力。一旦學(xué)生無法掌握這門課程，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)知識的教學(xué)效果，進(jìn)而會對該專業(yè)的畢業(yè)率、就業(yè)率乃至創(chuàng)業(yè)率等帶來不利影響。通過開展“高等數(shù)學(xué)”課程改革，能夠針對現(xiàn)階段化學(xué)化工類專業(yè)開展課程教學(xué)中存在的突出問題針對性提出一些整改措施，強(qiáng)化高等數(shù)學(xué)課程知識與專業(yè)內(nèi)容之間的聯(lián)系，充分發(fā)揮高等數(shù)學(xué)知識來支持專業(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“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際問題中強(qiáng)化數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用，尤其是在面對那些擁有化學(xué)化工專業(yè)背景的實際問題時更要遵從該基本原則。在對“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，同時還要注意充分尊重學(xué)生個體的差異性，從重視“高等數(shù)學(xué)”考試成績逐漸向提升學(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踐案例來對課程改革教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充實，最終可以構(gòu)建具備實用特性的“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)內(nèi)容體系［2］。

2.2堅持實踐性和創(chuàng)新性結(jié)合

對任何一個專業(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)改革實踐中，教師也要注意始終將實踐性這一基本特性貫徹到整個課程改革實踐之中。其間教師還需要緊密聯(lián)系現(xiàn)實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)方案來解決實際問題，這樣可以在整個課程改革教學(xué)實踐中有效促進(jìn)學(xué)生利用所學(xué)數(shù)學(xué)知識求解實際問題的能力。比如教師通過指導(dǎo)學(xué)生依次參與數(shù)學(xué)實驗教學(xué)活動，在學(xué)生參與數(shù)學(xué)計算實驗、數(shù)學(xué)體驗實驗以及數(shù)學(xué)應(yīng)用實驗等的過程中，可以更好促進(jìn)學(xué)生利用應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件來求解自己所遇到的實際問題。與此同時，通過結(jié)合課程教學(xué)要求，針對性設(shè)計一些具備實踐性與創(chuàng)新性的研究項目，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，但是實際的授課過程中卻面臨著有限的課時，授課教師無法將全部課程知識在有限課時內(nèi)灌輸給學(xué)生。與此同時，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，因為專業(yè)知識學(xué)習(xí)中只需要涉及一些必要的“高等數(shù)學(xué)”課程知識，因此，在開展“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，并針對該專業(yè)學(xué)生制定恰當(dāng)?shù)恼n程教學(xué)計劃與方案，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，可以在“高等數(shù)學(xué)”平時授課中重點為學(xué)生介紹一元/二元微分方面知識，簡單了解微分方程方面課程知識即可；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，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，這些高等數(shù)學(xué)知識都是支撐特定專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程知識的重要基礎(chǔ)。教師通過這種有計劃地精簡高等數(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)的實效性［3］。

3.2注重組合學(xué)科知識

現(xiàn)階段國內(nèi)化學(xué)化工類專業(yè)的學(xué)生在培養(yǎng)過程中，將“高等數(shù)學(xué)”放在前兩個學(xué)年來完成高等數(shù)學(xué)課程知識的授課任務(wù)。比如一年級學(xué)生學(xué)習(xí)“高等數(shù)學(xué)”，在升入二年級之后學(xué)習(xí)“物理化學(xué)”課程知識，部分授課教師覺得“物理化學(xué)”課程知識學(xué)習(xí)中需要學(xué)生掌握高等數(shù)學(xué)課程知識，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，因為遺忘具有先快后慢這一規(guī)律，在學(xué)生經(jīng)過一年學(xué)習(xí)之后，大多數(shù)學(xué)生可能會慢慢淡化所學(xué)的高等數(shù)學(xué)課程知識，甚至完全遺忘了相關(guān)的課程知識，這就需要授課教師針對性采取一些措施來減弱學(xué)生淡忘高等數(shù)學(xué)知識。鑒于遺忘規(guī)律的存在，在高等數(shù)學(xué)課程知識教學(xué)中教師可以有計劃地引導(dǎo)學(xué)生鞏固和運(yùn)用所學(xué)的這些知識，幫助學(xué)生一邊鞏固一邊利用它們來解決其他有關(guān)學(xué)科中涉及到的一些問題，以此可以起到學(xué)以致用的作用，同時也可以減輕授課教師課程教學(xué)負(fù)擔(dān)，培養(yǎng)學(xué)生對高等數(shù)學(xué)課程知識的興趣。

例如，教師為了鞏固學(xué)生所學(xué)“高等數(shù)學(xué)”課程知識，提高他們應(yīng)用這些知識解決其他學(xué)科問題的能力，可以采取重組學(xué)科知識的方式。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)”課程的授課時長入手，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，此時，教師在設(shè)置課程期間可以本著由淺入深的順序來為學(xué)生介紹該部分的高等數(shù)學(xué)課程知識，之后再引導(dǎo)學(xué)生對熱力學(xué)第二定律方面知識進(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)知識一邊利用它們來幫助自己理解有關(guān)專業(yè)知識，整體學(xué)科知識組合效果大幅提高。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)的需求來有效植入“高等數(shù)學(xué)”課程知識點，如針對“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)容來同高等數(shù)學(xué)課程知識進(jìn)行組合，保證提高課程知識授課效果的同時，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)生高效地開展深度學(xué)習(xí)活動。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)系他們自身的實際學(xué)習(xí)情況，創(chuàng)新運(yùn)用多樣化的教學(xué)方式來促進(jìn)學(xué)生思維能力發(fā)展，讓他們在主動思考過程中對高等數(shù)學(xué)知識以及它們在化學(xué)化工類專業(yè)問題中的具體應(yīng)用進(jìn)行深入剖析。比如在“直線及其方程”這部分知識中，為了啟發(fā)學(xué)生思維，教師可以運(yùn)用設(shè)問的方式，詢問學(xué)生：“同學(xué)們，你們之前是否接觸過直線呢？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)問的方式，可以引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮能動性思維，聯(lián)想到“一般式”“參數(shù)式”和“點向式”等不同類型的方程，整個課程知識的學(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，通過圍繞學(xué)生現(xiàn)實生活或者特定學(xué)科領(lǐng)域中的情境，借助問題發(fā)現(xiàn)、實踐調(diào)查、動手實操以及溝通交流等一系列探究性活動來幫助學(xué)生對有關(guān)數(shù)學(xué)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)或者對有關(guān)問題進(jìn)行討論，以此來幫助學(xué)生更加深刻認(rèn)識抽象數(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。比如在平時高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師針對“牛頓萊布尼茲公式”這部分?jǐn)?shù)學(xué)知識的教學(xué)，可以依據(jù)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過的“積分上限”數(shù)學(xué)知識，詢問他們“什么是積分上限”借此來引導(dǎo)學(xué)生回憶自己已經(jīng)學(xué)習(xí)過的這部分?jǐn)?shù)學(xué)知識，并為該部分高等數(shù)學(xué)新知識導(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)這一獨特原函數(shù)來對“求定積分”的方法進(jìn)行探究，并最終由師生一同來給出最終的結(jié)論，這樣就可以使學(xué)生推導(dǎo)得到牛頓萊布尼茲公式。整個探究學(xué)習(xí)過程，師生或者生生之間可以一直保持積極、有效的互動溝通狀態(tài)，這對活躍教學(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

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)知識的有效工具，是學(xué)生解決實際問題的重要依據(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，堅持實踐性和創(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)知識的效果。

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