楊涌 文軍 海昕

（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)院）

啟發(fā)式教學(xué)法在線性代數(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究
——以Cramer法則為例

楊涌 文軍 海昕

（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)院）

與其他數(shù)學(xué)公共課程相比，線性代數(shù)課程具有內(nèi)容抽象的突出特點(diǎn)。以Cramer法則教學(xué)內(nèi)容為例，基于教學(xué)難點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和體會，探討了啟發(fā)式教學(xué)法在線性代數(shù)教學(xué)中的應(yīng)用。

線性代數(shù)；啟發(fā)式教學(xué)法；數(shù)學(xué)課程

線性代數(shù)是很多工程技術(shù)知識的基礎(chǔ),因此對非數(shù)學(xué)專業(yè)而言，線性代數(shù)課程是最重要的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程之一。線性代數(shù)課程的學(xué)時一般較少，但是概念和方法很多，并且表述抽象，這樣就使一些看似簡單的基本概念和方法對于學(xué)生而言在學(xué)習(xí)時也有難理解、難掌握的感覺，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中的困惑、失落和畏難情緒。

導(dǎo)致這種難學(xué)難懂狀態(tài)的基本原因可以從課程的特點(diǎn)和學(xué)生的基礎(chǔ)兩個方面進(jìn)行分析：線性代數(shù)課程使用的教材一般注重邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性和表述的數(shù)學(xué)化，重點(diǎn)突出理論知識，用純數(shù)學(xué)方法和技巧來描述普適性的規(guī)律，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力；而大一新生的數(shù)學(xué)知識與思維能力還局限于中學(xué)階段，并未完全具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某橄罄斫夂屯评砑寄?。因此?dāng)課程中的知識體系與學(xué)生已學(xué)知識沒有太多聯(lián)系，并且內(nèi)容高度抽象，表面上與后續(xù)專業(yè)課程結(jié)合不緊密時，就會使學(xué)生對線性代數(shù)課程的認(rèn)識形成難學(xué)并且不實(shí)用的直觀印象。

從一般的認(rèn)知規(guī)律而言，人們對于自然現(xiàn)象的分析都遵從由特殊到一般，由具體到抽象的過程。如何在線性代數(shù)課程的教學(xué)中按照認(rèn)知規(guī)律，以學(xué)生為中心對教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和完善，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使線性代數(shù)的教學(xué)能夠做到易教易學(xué)是近年來線性代數(shù)教學(xué)工作者關(guān)心的重點(diǎn)問題之一。本文結(jié)合線性代數(shù)課程教學(xué)實(shí)踐，以Cramer法則的證明為例，探討啟發(fā)式方法在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用。

一、對啟發(fā)式教學(xué)法的認(rèn)識

啟發(fā)式教學(xué)法源于中國古代儒家的教育思想。在現(xiàn)代教育中，啟發(fā)式教學(xué)被認(rèn)為是一種可以有效開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生主動思考和自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)模式。在具體實(shí)施中強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為基本出發(fā)點(diǎn)，發(fā)揮好老師的主導(dǎo)作用，無論對學(xué)生還是老師都提出了更高的要求。

啟發(fā)式教學(xué)法的實(shí)施就是教師從學(xué)生已有知識和思維模式出發(fā)，通過創(chuàng)設(shè)具有啟發(fā)性的情境以及適時的思維指導(dǎo)，激活學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生主動思考并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

線性代數(shù)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和形象思維能力以及學(xué)會把握這兩種思維之間的聯(lián)系，讓學(xué)生探索對數(shù)學(xué)問題本質(zhì)的理解，提高學(xué)習(xí)的主動性和解決問題的能力。因此能否將抽象的知識理論與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的知識建立起自然而內(nèi)在的聯(lián)系，直接決定了教學(xué)效果的優(yōu)劣。

針對啟發(fā)式教學(xué)法和線性代數(shù)課程教學(xué)的要求，在線性代數(shù)教學(xué)中引入啟發(fā)式方法，引導(dǎo)學(xué)生將思維和情感融入教學(xué)過程中，從而生成積極而有效的教與學(xué)的有機(jī)過程將明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而改善教學(xué)效果。

二、啟發(fā)式教學(xué)法在Cramer法則證明中的應(yīng)用及實(shí)效分析

本節(jié)以Cramer法則的部分教學(xué)內(nèi)容為例，淺談啟發(fā)式教學(xué)法在線性代數(shù)教學(xué)中的具體應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容：Cramer法則是我校自編教材《線性代數(shù)與解析幾何》第一章第五節(jié)的內(nèi)容，具體內(nèi)容如下：

其中Dj是把D的第j列換成常數(shù)列所得到的行列式，

……

（唯一性的證明略）

教學(xué)難點(diǎn)分析：Cramer法則的結(jié)論簡潔直觀，結(jié)論的證明過程具有高度的概括性和抽象性，具有顯著的“數(shù)學(xué)之美”，但在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，對于初學(xué)線性代數(shù)的大一新生而言要較好地理解上述證明過程具有一定的難度。

學(xué)生學(xué)情分析：學(xué)生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容之前已經(jīng)在第一節(jié)中利用中學(xué)階段學(xué)習(xí)的線性方程組求解結(jié)果得到了關(guān)于二階行列式和三階行列式的相關(guān)結(jié)論；在之后的章節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過n階行列式的系統(tǒng)理論，已經(jīng)具備了掌握上述證明過程的基本知識。但對于此時接觸線性代數(shù)知識體系只有兩周左右的大一新生，在抽象表述和思維能力方面還具有一定的局限性，要理解好證明過程具有一定的難度，特別是與多維坐標(biāo)相聯(lián)系的求和抽象表示符號上難以很好地掌握。

教學(xué)難點(diǎn)破解：結(jié)合教學(xué)難點(diǎn)和學(xué)情分析，考慮到自然規(guī)律認(rèn)知過程，在具體教學(xué)實(shí)施過程中引入了啟發(fā)式教學(xué)法，做如下設(shè)計(jì)：