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生物工程高数教育思索

2012-11-08 15:56 来源:生物医学论文 人参与在线咨询

本文作者:马翠 蔡昌启 温惠中 单位:第三军医大学数学与生物数学教研室 第三军医大学神经生物学教研室

生物医学工程(biomedicalengineering)是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,目标是培养具备生命科学、电子技术、计算机技术的基础理论和医学与工程技术相结合的科研能力,胜任平战时三军综合性卫生勤务保障工作,从事医学电子设备、影像设备、军事卫生装备研究、设计、使用、维修和管理工作的高级工程技术人才。作为该专业的重要基础课程之一,高等数学是学生掌握数学工具,培养理性思维的主要载体。通过学习该课程,可为后续课程(复变函数与积分变换、概率论与数理统计、生物数学建模与仿真)和部分医学基础课的学习以及将来从事生物医学工程研究奠定必要的数学基础。高等数学在培养生物医学工程领域高技能人才培养目标所必需的基础知识、基本能力和素质结构中,占有十分重要的地位[1]。如何提高高等数学教学质量是摆在该专业高等数学教师面前的重要任务。结合近年来教学工作实践经验,本文主要从如何提高课堂教学水平、培养学生自学能力两方面进行初步探讨。

1改进方法,提高课堂教学水平

课堂教学的好坏直接关系到教学质量的高低。课堂讲授在整个教学过程中所占时间最长,与学生接触最多,是一个重要环节。要搞好课堂教学,必须改进教学方法,提高教学水平。

1.1充分备课,强化课堂教学“设计”理念:高等数学的内容体系业已成熟,教学参考资料琳琅满目。备课过程中,结合生物医学工程专业的特点,在广泛收集素材的基础上,教师应不断更新教学内容,博采众长,融会贯通,明确重点、难点后,对教学内容进行总体设计,科学重组。根据课程标准和该专业的培养方案进行有效取舍、详略得当,并付诸于教案与课件中,力求做到使教学内容脉络更加清晰、衔接更加自然。课堂讲授应留有“余地”,本着“少而精”的原则,既要坚持“在总体上压缩学时,在内容不减少,重点、难点、目的要求不削弱,能力不减弱”的原则,又要在每个部分上灵活处理,有所伸缩,有所侧重,采取有效途径,在有限的学时内达到该专业的培养方案以及高等数学课程标准的要求,让学生真正弄懂弄通。然而在规定的教学时间内,要达到最佳的教学效果,对教材内容的讲授往往不能面面俱到、平铺直叙,必须抓住精华、突出重点、把握主线,对重点内容要讲深讲透,突出一个“精”字[2]。对简单内容要少讲或不讲,把那些学生能通过自学弄懂的问题留给他们自己去解决,即使是教师讲授,也不要阖盘托出,而应留有余地,提纲挈领地讲,把更多的思考空间留给学生自己发挥。此外,课堂设计提问时,对提什么样的问题,提问题的时机,以什么形式提问,课前应有明确的安排。在习题课上,应注重揭示教学内容的内在联系及规律,要使讲授过的内容系统化、条理化,使学生对于所学课程内容有一个较清晰的脉络框架。尤其是在习题课的例题设计上,应具有一定的深度、广度和精度。讲授时主要分析解题思路、方法和规律。作业布置也要有针对性,特别注重选题的质量,对成绩较好的学生可适当增加一些选做题,体现层次性。当然,个别难题可给出必要提示。

1.2取长补短,灵活采用教学手段:将多媒体与板书有机结合,取长补短,是提高高等数学的课程教学质量的有效途径。例如,在证明定理、分析例题时,适当采用板书教学,使学生的思维得以连贯,在强化中不断加深对知识的理解,效果较好。同时,教师可以用课件演示定义、定理以及与教学内容相关的背景材料、历史故事、数学家照片、图形等内容。这样高等数学的教学更加直观,会给学生留下深刻的印象。不仅使学生对学习的内容理解更透彻,而且能提高学生学习高等数学的兴趣。此外,鉴于数学软件提供的便捷的画图功能和强大的计算功能,不仅使数学概念的几何表示更为丰富,还使诸如方程的近似解、数值计算等内容比以前更加详尽。在时间允许的前提下,将一些传统内容(如极限运算、微积分运算、函数作图、微分方程求解等)通过数学软件加以展现,不仅有利于解决简单的生物医学实际问题,而且有助于学生创造性形象思维的培养。

1.3正确定位,让课堂充满激情:一个好的教师要像演员那样,一上台就要进入角色,要用自己的语言和动作去感染学生,把经过消化吸收后的教学内容,绘声绘色的表达出来。要想让课堂气氛活跃,教师首先就得对教学感兴趣,讲课时要充满激情;板书要简要、准确、工整、清晰,便于学生理解、记录;讲课时吐字清楚,声音抑扬顿挫、铿锵有力;肢体语言形象直观、恰到好处,关键的地方甚至“手舞足蹈”、“眉飞色舞”,以眼色神情掌握住学生的思路和注意力。总之,喜怒哀乐要自然流露,用良好的精神状态、丰富的人格魅力去感染学生。让学生满怀激情听讲,使其感到数学课生动而不死板、直观而不抽象,上数学课是一种享受,而不是折磨。

2合理引导,培养学生自学能力

高等数学是一门基础课程,具有高度的抽象性与严密的逻辑性。由于生物医学工程专业所开设高等数学学时数的限制,若单靠课堂上的学习,想要提高学生的学习兴趣和学习效果是不够的。而自学能力的强弱对今后的工作学习也是有较大影响的。因此,教师需注重学生自学能力的培养,合理引导学生自学,鼓励学生将课内学习和课外学习相结合,使其变被动学习为主动学习。学生刚进入大学,自学能力差,不会看书。针对这一点可以在每节课下课前,利用多媒体显示出下次上课的预习提纲,这样学生就可以有针对性地看书。在此基础上,学生就可以根据提纲进行看书,由于有的地方学生可以读懂,有的地方读不懂,那么可以将不懂的地方做上记号,学生带着问题来听课,精力自然也会比较集中。久而久之他们就能学会如何抓住书中的重点,慢慢养成自主学习的能力。在定理与习题教学中,可适当减弱条件,让学生研究发现结论是否依然成立(如对二阶混合偏导数可交换次序问题),或结论减弱,条件是否也可减弱(如隐函数存在定理教学)等。通过这些途径,培养学生良好的自学和思维习惯,激发学生的思维活动,提高学生的思维能力,锻炼学生自我摄取知识、正确运用知识、独立思考和探索问题的能力。同时,还可以利用习题课、自习时间增加适当的数学实验课程,培养学生运用数学软件解决实际问题的能力,将会取得更好的效果。自学是一种常态的学习方法,而不是特例。常态的方法成为习惯,长期的习惯成为意识,长期的意识养成能力[2]。学生自学能力的提高,既要靠老师不断积累教学经验,又要学生不断努力、开拓进取。

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