摘要:為了更好地實(shí)施國(guó)家提出的“三教”改革,本文把高等數(shù)學(xué)與化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)相銜接的內(nèi)容詳細(xì)作了介紹,用以指出兩學(xué)科之間的相互滲透,相互密不可分。讓高等數(shù)學(xué)能更好地服務(wù)于化工專(zhuān)業(yè)課,同時(shí)也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到高等數(shù)學(xué)的重要性,讓學(xué)生更好地學(xué)好高等數(shù)學(xué)。
關(guān)鍵詞:高等數(shù)學(xué);化工;銜接
數(shù)學(xué)是生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺少的重要工具,是一門(mén)重要的基礎(chǔ)學(xué)科,是通向科學(xué)大門(mén)的金鑰匙。學(xué)習(xí)任何知識(shí)必須先學(xué)數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)在科學(xué)的等級(jí)中是最高級(jí)的,不論對(duì)普通教育還是專(zhuān)門(mén)教育,數(shù)學(xué)教育乃是任何教育的起點(diǎn)。高等數(shù)學(xué)作為所有工科類(lèi)高職專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)基礎(chǔ)性課程,其重要性更是不可言喻的?;?zhuān)業(yè)作為一種與計(jì)算、分析緊密結(jié)合的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè),其與高等數(shù)學(xué)關(guān)系之緊密毋庸置疑。高等數(shù)學(xué)的學(xué)科魅力在于能夠通過(guò)一種課程的學(xué)習(xí),幫助化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生掌握課程中的疑難點(diǎn),及其課程中的研究和實(shí)踐問(wèn)題,如此,則能夠使化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生意識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)的重要性,促使學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提升。下面我將從五個(gè)方面具體的來(lái)分析高等數(shù)學(xué)與化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)相銜接的教學(xué)內(nèi)容。
第一,極限與連續(xù)的應(yīng)用。極限與連續(xù)主要是作為工具,幫助學(xué)生解決一些化工中計(jì)算的問(wèn)題。如物理化學(xué)中的雙位控制,又稱(chēng)開(kāi)關(guān)控制,其控制器的兩個(gè)輸出值,就是相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)開(kāi)和關(guān)的兩個(gè)極限位置。理想的雙位控制器其輸出P與輸入偏差e之間的關(guān)系為
第二,導(dǎo)數(shù)與微分的應(yīng)用。導(dǎo)數(shù)與微分主要是應(yīng)用在求最值問(wèn)題中,在實(shí)際問(wèn)題中,經(jīng)常會(huì)遇到求最大值和最小值的問(wèn)題。如化工企業(yè)在經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中往往希望用料最省,產(chǎn)量最高,成本最低,利潤(rùn)最大等。導(dǎo)數(shù)與微分課程的學(xué)習(xí)旨在幫助化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握導(dǎo)數(shù)和微分的應(yīng)用方法,能夠在今后的化工生產(chǎn)和工作實(shí)踐中對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行求解。
第三,不定積分與定積分的應(yīng)用。積分的概念是求某些面積、體積和弧長(zhǎng)引起的,積分是使用了極限的概念,把曲邊梯形設(shè)想為一系列矩形組合的極限,從而提高了解題效率。例如在物理化學(xué)中積分可以計(jì)算體積功、變溫過(guò)程熱、可逆體積功、熵和熵的判斷、卡諾循環(huán)等問(wèn)題。定積分在物理化學(xué)課程中的熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律中應(yīng)用也比較廣泛。在化工原理中恒壓過(guò)濾方程式的計(jì)算中也用到了定積分。
第四,多元函數(shù)微積分的應(yīng)用。多元函數(shù)微積分是一元函數(shù)微積分的發(fā)展與推廣,其主要用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題中多元函數(shù)求最大值和最小值的問(wèn)題。如在物理化學(xué)熱力學(xué)中一定量的理想氣體的體積V=f(T,P),其全微分是。熱力學(xué)能U=f(T,V),熱力學(xué)能的微小變化。焓的變化、偏摩爾量、狀態(tài)函數(shù)特征及麥克斯韋關(guān)系式等都用到了全微分函數(shù)。
第五,常微分方程及其解法的應(yīng)用。微分方程主要是要來(lái)解決某個(gè)含有自變量、未知函數(shù)以及未知函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的函數(shù)關(guān)系式。例如在化學(xué)中學(xué)到化學(xué)動(dòng)力中的連串反應(yīng),化學(xué)氫原子和類(lèi)氫離子之間的薛定諤方程。在物理化學(xué)中克拉貝龍方程、克勞修斯——克拉貝龍方程、化學(xué)反應(yīng)速率等問(wèn)題的求解過(guò)程中均體現(xiàn)出微分方程這部分知識(shí)在化工中的應(yīng)用。在化工原理中單層筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)并流和逆流中的平均溫度差中傳熱速率的微分式。在化工儀表及自動(dòng)化中描述簡(jiǎn)單的水槽對(duì)象特性的微分方程式描述RC電路特性的方程式,描述兩只貯槽串聯(lián)的對(duì)象的微分方程式。
通過(guò)以上闡述可以體會(huì)到化學(xué)中非常需要高等數(shù)學(xué)這個(gè)工具,高等數(shù)學(xué)是學(xué)好化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)。只有掌握了高等數(shù)學(xué)這門(mén)工具課,才能將數(shù)學(xué)與化學(xué)充分融合,體會(huì)到數(shù)學(xué)模型的實(shí)際意義,達(dá)到知識(shí)無(wú)盲點(diǎn)地連續(xù)銜接的學(xué)習(xí)。宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,數(shù)學(xué)無(wú)處不在。一切科學(xué),只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí),才算達(dá)到了真正完善的地步。
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作者簡(jiǎn)介:朱青春,女,漢族,1979年6月,山西省朔州市應(yīng)縣人,大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,講師,本科學(xué)歷,碩士學(xué)位,研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)