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高職建筑施工與測繪工程技術專業(yè)數(shù)學教學改革實踐

發(fā)布日期： 2016-06-03 發(fā)布：  

  2015年32期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘 要 北京工業(yè)職業(yè)技術學院以建筑施工與測繪工程技術專業(yè)為切入點，以專業(yè)需求為導向，從教學目標、教學內容、教學方法和考核方式四個方面對數(shù)學教學進行了全面系統(tǒng)的改革。根據專業(yè)需求調整數(shù)學教學目標，精選教學內容并進行模塊化設置，依據不同類型教學內容改進教學方法，突出學習過程考核比重等。實踐表明，改革有助于提高學生的學習興趣，有利于專業(yè)課程的學習。
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　　關鍵詞 高等職業(yè)院校;數(shù)學教學;建筑施工與測繪工程技術專業(yè);專業(yè)需求;教學改革
　　中圖分類號 G718.5 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2015）32-0046-03
　　數(shù)學作為一門公共基礎課，其主要作用是夯實理論基礎，提供專業(yè)學習的工具和增強應用能力。然而，高職院校的數(shù)學課時普遍較少，以北京工業(yè)職業(yè)技術學院為例，目前建筑施工與測繪工程技術專業(yè)的數(shù)學僅有80個課時，如果仍然沿用傳統(tǒng)的教學模式，無法滿足專業(yè)的需求，這對高職數(shù)學教學提出了嚴峻挑戰(zhàn)。以專業(yè)需求為導向，實施高職數(shù)學教學改革，使數(shù)學課與專業(yè)課最大限度地融合就成為當務之急。
　　一、高職建筑施工與測繪工程技術專業(yè)對數(shù)學的需求分析
　　筆者對專業(yè)課教師就專業(yè)課中應用數(shù)學知識的情況及要求進行了訪談，同時查閱了大量的專業(yè)教材，并對北京工業(yè)職業(yè)技術學院建筑施工與測繪工程技術專業(yè)的學生進行了問卷調查，通過對調研結果的整理和分析，將高職建筑施工與測繪工程技術專業(yè)對數(shù)學的需求情況歸納為以下5個方面。
　　一是專業(yè)課程的學習中涉及很多數(shù)學知識。該專業(yè)的主要專業(yè)課程包括建筑力學、建筑工程制圖、建筑工程預算、工程測量、測量平差等，涉及到的數(shù)學知識見表1。
　　二是部分專業(yè)概念和原理要借助數(shù)學概念來理解。如工程技術上經常提到的“變化率”實質上就是“導數(shù)”的概念[1]，測量業(yè)里著名的“誤差傳播定律”本質上就是全微分[2]。
　　
　　三是不少制約關系需要簡化成數(shù)學中的函數(shù)圖像來處理。如土建工程中要研究振動問題， 而常見的簡諧振動方程就是正弦型函數(shù)，大跨度建筑物（如大橋）經常用到懸索結構，基本的懸索線方程就是雙曲余弦函數(shù)[3]。
　　四是許多專業(yè)問題的解決都涉及到數(shù)學計算。如工程測量中許多地方涉及到解三角形計算，房屋構造中有不少角度計算和距離計算，工程造價和定額中大量的數(shù)據計算等。
　　五是一些專業(yè)問題的分析要運用數(shù)學思想方法。如數(shù)形結合方法在學習建筑工程制圖這門課中非常重要;“測量平差”是數(shù)學家高斯于1821-1823年在漢諾威弧度測量的三角網平差中首次提出的，后經許多科學家的不斷完善才逐漸成為測繪學中的基礎理論，而其中處理各種觀測結果的核心方法就是數(shù)學中的最小二乘法。
　　二、以專業(yè)需求為導向的高職建筑施工與測繪工程技術專業(yè)數(shù)學教學改革實踐
　�。ㄒ唬┱{整教學目標
　　數(shù)學課程在建筑施工與測繪工程技術專業(yè)人才培養(yǎng)中的主要作用是夯實理論基礎， 提供專業(yè)工具，增強應用能力。因此，對應的數(shù)學教學目標應以必需、夠用為度，突出工具性和應用性。具體來講，首先，提供專業(yè)課所需的數(shù)學基礎知識，特別應介紹數(shù)學概念在專業(yè)中的通用性;其次，融入更多的專業(yè)案例，提高學生用數(shù)學解決專業(yè)問題的能力;再次，提高基本的計算能力，對于復雜的計算，教會學生使用常用的數(shù)學軟件來處理;最后，滲透常用的數(shù)學思想方法，拓寬學生分析和解決問題的渠道，增強學生的硬實力。
　�。ǘ┚x教學內容
　　以建筑施工與測繪工程技術專業(yè)對數(shù)學的需求為導向，將數(shù)學教學內容分為初等數(shù)學、函數(shù)與極限、一元微積分、二元微積分、概率與統(tǒng)計初步五個模塊，并對每個模塊的知識點、能力點和對應要解決的專業(yè)問題（專業(yè)鏈接）進行了設置。以函數(shù)與極限模塊為例，傳統(tǒng)的高數(shù)課程要學習函數(shù)的定義、性質、圖像、反函數(shù)、復合函數(shù)、極限的定義、存在性判斷與證明、極限計算、兩個重要極限、函數(shù)連續(xù)性及其性質等知識點，雖然系統(tǒng)全面但占據了大量課時，而且一部分知識點對于建筑施工與測繪工程技術專業(yè)的學生來講是不必要的。改革后，教師首先確定該模塊的專業(yè)鏈接內容為材料拉伸過程圖等一些函數(shù)圖像以及建筑力學中的應力，基于此來確定該模塊知識點為函數(shù)圖像、極限的概念及計算，能力點為熟悉常見函數(shù)的圖像及性質、理解極限的逼近概念、正確進行求極限運算，并設置數(shù)學建模項目為“擬合模型在混凝土的抗壓強度與水灰比的關系中的應用”，最終確定主要的教學方法及模塊所需課時。其余模塊的分析過程類似，具體內容見表2。
　　
　�。ㄈ└倪M教學方法
　　傳統(tǒng)的“黑板+粉筆，例題+練習”的教法對學生來講單調枯燥，對教師來講費時費力，必須加以改進。根據前面模塊化的教學內容設計，針對每一模塊的特點，選擇對應的教學方法。以初等數(shù)學模塊為例，可選用任務驅動法和小組討論法來展開教學，先布置任務為“測放某個住宅樓的控制軸線”，之后讓學生以小組為單位，討論確定求解步驟，涉及到的計算部分教師應重點復習解三角形、三角函數(shù)等相關的知識點。學生積極參與和體驗運用數(shù)學方法完成任務的全過程，對數(shù)學在專業(yè)學習中的作用有了親身的感觸，，才能激發(fā)學習興趣。對教師而言，也更有利于后續(xù)教學的展開。
　　此外，不同類型的教學內容對學生能力的培養(yǎng)有著不同的側重點，教師應采取相應的教學方法，以增強學生能力培養(yǎng)的有效性，具體包括以下幾個方面：一是對于基本概念性內容應注重發(fā)現(xiàn)式教學法的運用。例如，在講解極限和導數(shù)的概念時，可通過建筑力學中“某點的應力”來展開，讓學生討論作用在某一點處的應力該如何表達，教師可引導學生想象，當面積△A越來越小時，平均應力 越來越接近于點應力，而“無限接近”就是“極限”的概念，教學中應突出這種動態(tài)逼近的思想。當學生掌握了極限概念后，自然會得出某點處的應力為 。二是對于基礎理論性內容應側重探究式教學法的運用。例如，講解兩個重要極限時，應回避復雜的推導證明，而是通過數(shù)值計算，讓學生觀察計算結果，探究規(guī)律，最終得到結論。三是對于應用性內容宜采用案例法和討論法進行教學。例如，建筑施工中常常需要估算形狀不規(guī)則建筑物的體積，教師在講解定積分的應用時可引入這方面的案例，鼓勵學生積極討論，引導學生運用定積分來計算建筑物的體積。四是對于計算性內容應加強數(shù)學實驗在教學環(huán)節(jié)中的應用。傳統(tǒng)的數(shù)學教學占用2/3左右的時間訓練計算技巧，學生不易消化掌握。事實上，專業(yè)課中的計算并不是很復雜，可以在介紹基本的算法之后，教會學生運用數(shù)學軟件（如Mathematica）來完成計算。 　�。ㄋ模└驴己朔绞�
　　傳統(tǒng)的數(shù)學考核多為閉卷考試，存在重成績而輕過程、重記憶而輕應用的弊端，過程性評價注重學生整個學習過程中的綜合表現(xiàn)，是一種更為科學合理的評價方式[4]。評價體系包括兩個一級指標，即學習過程考核（70%）和知識掌握考核（30%），其中，知識掌握考核為閉卷考試，學習過程考核包括五個二級指標：出勤情況（10%）。課堂表現(xiàn)（20%）、課后作業(yè)（10%）、單元總結（10%）和數(shù)學建模項目（20%）。課堂表現(xiàn)的觀測點為課堂筆記、回答問題和小組合作情況;課后作業(yè)的觀測點為解題步驟、準確率和訂正情況;單元總結的觀測點包括知識和數(shù)學思想方法的總結情況;數(shù)學建模項目以數(shù)學模塊為單元，內容見表2。借鑒數(shù)學建模的方法，要求學生以小組為單位，運用數(shù)學知識，結合計算機技術，建立數(shù)學模型來完成項目求解，最終提交一篇研究論文。在項目研究過程中，學生不僅提高了數(shù)學的應用能力，而且鍛煉了小組合作、查閱資料、軟件操作、論文寫作等能力，獲益良多。
　　調查顯示，針對此項改革的效果，教師感到非常滿意的占26.3%，表示滿意的占60.5%，認為一般的占11.5%，覺得不滿意的占1.7%，學生對應的比例分別為15.8%、57.1%、24.5%、2.6%，可見，大部分的教師和學生對改革的情況表示滿意。在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，數(shù)學建模項目的完成不是很理想，教師應該在教學中補充更多的數(shù)學建模知識，并通過與專業(yè)課教師交流合作，設置更多合適的項目內容，讓學生多加練習，切實提高運用數(shù)學解決專業(yè)問題的能力。
　　參 考 文 獻
　　[1]王琨.高職建筑專業(yè)數(shù)學教學改革的研究與實踐[J].太原職業(yè)技術學院學報，2012（4）： 43-44.
　　[2]加春燕.高職數(shù)學與工程測量專業(yè)課程有效結合的探究[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2012（4）：93-96.
　　[3]汪榮偉，云連英.高職院校土木類專業(yè)數(shù)學教學內容的探索與研究[J].河南職業(yè)技術師范學院學報，2006（6）： 125-126.
　　[4]加春燕.過程性評價在高職數(shù)學教學中的應用[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2013（3）：108-110.
　　On the Practice of Mathematics Teaching Reform for Construction and Surveying Engineering Technology Specialty in Higher Vocational Colleges
　　Jia Chunyan， Liu Lanming
　　Abstract  Oriented by professional needs， taking construction and surveying engineering technology specialty as a starting point， Beijing Polytechnic College conducted a comprehensive and systematic reform of mathematics teaching from four aspects of teaching objective， teaching content， teaching method and assessment method. The specific reform process is to adjust the objectives of mathematics teaching according to professional needs， select teaching contents and implement modular design， improve the teaching method according to the different types of teaching contents， and highlight the proportion of learning process evaluation， etc. The practice results show that the reform is helpful to improve the students’learning interest， is advantageous to the learning for professional courses.
　　Key words  higher vocational colleges; mathematics teaching; construction and surveying engineering technology specialty; professional needs; teaching reform
　　Author  Jia Chunyan， lecturer of Beijing Industrial Vocational and Technical College（Beijing 100042）; Liu Lanming， professor of Beijing Industrial Vocational and Technical College

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