(長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,武漢 430212)
高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)總是要從一元過渡到多元的,我們的思維也要從一維過渡到多維。如何拓展學(xué)生的數(shù)學(xué)發(fā)展能力,如何延續(xù)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力?如何讓高職高專有關(guān)專業(yè)學(xué)生也能學(xué)好相應(yīng)專業(yè)需要的較高深的數(shù)學(xué)知識(shí),在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)高度注意數(shù)學(xué)公式,數(shù)學(xué)法則,亦或數(shù)學(xué)技巧的統(tǒng)一性與傳承性。高等數(shù)學(xué)微積分是理工科學(xué)生的基礎(chǔ)課也是必修課,無論哪個(gè)層次的理工科學(xué)生只要掌握了微積分的核心知識(shí)“導(dǎo)數(shù)公式及求導(dǎo)法則”,他就可以在各有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)間穿越了,甚或可以感嘆“還是那么些公式,還是那么些法則,還是那么些技巧”。在一些理工科或高職高專的課程中,要從實(shí)平面(空間)過渡到復(fù)平面(空間),把實(shí)和虛有機(jī)地結(jié)合與統(tǒng)一起來。
數(shù)學(xué)教學(xué)要特別注重邏輯和理論,要充分發(fā)揮推導(dǎo)和證明的作用,更要注意教學(xué)對(duì)象,也要注意當(dāng)下人們處理事情(學(xué)習(xí))的快節(jié)奏。指導(dǎo)學(xué)生要化繁為簡(jiǎn),少些理論的討論,可以點(diǎn)帶面,舉一反三,以發(fā)展為線索。懂了記住了會(huì)用了就是硬道理。
拿空間來說有一維空間,二維空間,三維空間。就距離而言有一維空間距離,二維空間距離,三維空間距離,一維空間(數(shù)軸)兩點(diǎn)間的距離有公式:d=|x2-x1|,從統(tǒng)一的角度和發(fā)展記憶的角度把它改寫為下面的形式:。
學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)和研究過二維空間(平面上)兩點(diǎn)的距離且有公式:。
學(xué)生在多元函數(shù)的學(xué)習(xí)中要體會(huì)一元和多元,空間要從一維,二維發(fā)展到三維,要從現(xiàn)實(shí)空間發(fā)展到理論上的多(N)維。
猜測(cè)也好,類比也好,發(fā)展也好,可推知空間二點(diǎn)A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2)間的距離,進(jìn)一步推知在N維空間數(shù)學(xué)就定義X=(x1,x2,…,xi,…,xn),Y=(y1,y2,…,yi,…,yn)兩點(diǎn)的距離(范數(shù))
事物的發(fā)展總是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由特殊到一般,由個(gè)體到群體。一篇文章如果用了比擬,用了聯(lián)想,文章定能增色不少。數(shù)學(xué)的研究也好,學(xué)習(xí)也好,如果也用比擬,也用聯(lián)想,那么也許可化復(fù)雜為簡(jiǎn)單,可使不同的數(shù)學(xué)內(nèi)容有整體感,特別是可使當(dāng)下眾多的高職高專的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)者印象深刻,記憶長久。
不妨來看一看這個(gè)方程:ax=b。有人說它太平凡,太簡(jiǎn)單,不值得我們?nèi)パ芯浚鋵?shí)不然。
如果從啟發(fā)學(xué)生,增強(qiáng)教學(xué)效果方面看,此方程有十分豐富的內(nèi)涵。
(2)a=0,b≠0,ax=b,方程矛盾,無解。
(3)a=b=0,ax=b,方程總成立,無數(shù)解,x∈R
進(jìn)入到工程數(shù)學(xué)的內(nèi)容中,也要討論方程組的解問題。線性方程組的解也是這樣的三個(gè)方面的結(jié)論。
(1):R(A)=R()=R(AB)=n,方程組唯一解;且形式上有強(qiáng)的對(duì)比性ax=b?x=a-1b(a≠0);AX=B?X=A-1B(|A|≠0)
(2):R(A)=R()=R(AB)<n,方程組無數(shù)解;
(3):R(A)≠R()=R(AB)=n;方程無解。
進(jìn)一步我們發(fā)展出各種解線性方程組的方法。例如,當(dāng)|A|≠0,方程有簡(jiǎn)單的解的表達(dá)式:X=A-1B,故從這里出發(fā),我們?nèi)ビ懻摼仃嚨倪\(yùn)算,矩陣的求逆等等。
從法則上看,復(fù)變函數(shù)與積分變換中用于復(fù)函數(shù)的求導(dǎo)法則還是高數(shù)微積分中的法則:
盡管從函數(shù)的形態(tài)上看,復(fù)函數(shù)比同名稱的函數(shù)要復(fù)雜好多,比如
而在復(fù)變函數(shù)與積變換中又有多大的變化呢?
請(qǐng)對(duì)比一下:
還是以復(fù)變函數(shù)與積分變換中一些問題的討論來看看高數(shù)的延展性與數(shù)學(xué)的統(tǒng)一性吧。在高數(shù)中用洛必塔法則處理諸如型極限,在復(fù)變中對(duì)奇點(diǎn)分類時(shí),也可借用洛必塔法則得到要的一些結(jié)果。如z=0,是這些函數(shù)的奇點(diǎn)而且是可去奇點(diǎn)。因?yàn)?/p>
現(xiàn)代科學(xué)研究告訴人們,在進(jìn)行學(xué)習(xí)思考或研究時(shí),運(yùn)用的結(jié)果往往是在各種不同知識(shí)間不斷轉(zhuǎn)化,這就需要在短時(shí)間內(nèi)開啟學(xué)生的智慧,使之能自覺地學(xué)習(xí),自主討論,自如地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的儲(chǔ)存,在新知識(shí)新課程面前信心滿滿。
在進(jìn)行復(fù)雜的高階行列式的討論時(shí),面對(duì)學(xué)生要遵循簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化發(fā)展的原則進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)。在形式上有二、三階、高階行列式
將它們簡(jiǎn)化為內(nèi)容豐富多彩的形態(tài)|A|2×2;|A|3×3;|A|n×n;|aij|。要讓學(xué)生精于行列式的計(jì)算則要花點(diǎn)時(shí)間著重從二階行列式性質(zhì)發(fā)展到行列式性質(zhì),讓學(xué)生知道二階的性質(zhì)就是高階的性質(zhì)。故而,建議有關(guān)教材上把“二階行列式性質(zhì)”名稱改為“行列式性質(zhì)。
總之,今天學(xué)生隊(duì)伍變化了,教學(xué)方法、手段也要變化。要在信息化時(shí)代這個(gè)大環(huán)境下做一個(gè)好的數(shù)學(xué)教師,要在數(shù)學(xué)的海洋中攝取即時(shí)的學(xué)生需要的知識(shí)教給學(xué)生。