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地方院校转型背景下复变函数研究性教学的探讨

时间:2022-03-05 09:38:32 浏览次数:

摘要:研究性教学作为一种最具影响力的教学模式,正对转型背景下的地方院校教学产生着深刻的影响.在复变函数教学过程中,对概念的导入、定理的论证、解题方法的探讨等过程实施研究性教学,有助于激发学生自主学习的意识,培养学生的团队合作与创新能力.

关键词:复变函数;研究性教学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)49-0183-02

复变函数是高等学校的一门重要的数学基础课,是数学分析在复数域上的延伸。也是自然科学与工程技术中常用到的数学工具,它是微分方程、奇异微分方程、计算数学和概率论等数学分支的主要解析方法,又是空气动力学、流体力学、弹性力学、电磁学和热力学等学科的几何定性研究方法。该课程具有理论性强、内容抽象的特点。地方院校的数学专业教学一直受传统教学思想束缚,在教师主导下重知识的传授,学生完全被动接受,忽略了学生的主体地位。

当前我国高等教育已进入了一个新的发展阶段,大多数地方本科院校适应地方经济发展方式转变、产业结构调整与升级的要求,面临着向应用技术型转型发展,这必然导致教学方式方法的革新。基于以上认识,在复变函数的课堂教学中,要反思以知识注入为特征的传统教学模式,重构以学生为主体的主动学习和创造性学习为灵魂的现代教学模式,引导学生去思考,探索与发现,增强学生的智慧,激发学生的创新欲望,培养学生的创新能力。为达到这一目的,笔者认为最有效的教学方式就是采用研究性教学。

一、对研究性教学模式的认识

所谓研究性教学模式,是指教师在教学过程中不把现成结论告诉学生,而是创设一种类似科学研究的情境和途径,指导学生自主发现问题,探究问题和获得结论的一种教学模式。主要表现在:(1)强调教学过程,突出知识点产生的起因和研究过程的展现,重在对知识点的研究思想、方法和取得的成就的渗透,激发学生的发散思维。(2)重组教学课堂。打破传统的教師讲学生听的单向灌输模式,以研究的方式组织教学活动,学生积极参与研究之中,激发学生自主学习和主动探究的动机,养成对立思考善于交流的良好品质。

二、实施复变函数研究性教学的几种途径

1.在概念的导入中实施研究性教学。复函数教材中的概念呈现形式多面向结果的方式,而对理论形成的过程鲜有介绍。教师在课堂上受学时和教学手段的限制,往往只突出结论,而将过程精炼。这种教学方法忽视了知识的探究过程,不利于学生对概念的认识和理解,束缚了学生的批判性思维。

例如,解析函数的孤立奇点的三种类型及其定义,教学时因数学分析中没讲相应的内容,学生无法进行类比来理解此概念,往往采用死记硬背的方法,抓不住概念的要点。对此,在教学中采用研究性教学可解决这一难点,具体做法如下。

(1)提出问题:三个函数

f(z)= ,f(z)=sin ,f(z)= 的孤立奇点都有哪些?它们在z=0的洛朗展示各为什么?

(2)引导探究:由学生分组、讨论这三个函数在指定点的极限各为多少?有何特点?

(3)总结反思:通过探究,学生清晰了解析函数的孤立奇点的类型与负幂项相熟的内在联系,学生很容易归纳出解析函数的孤立奇点的三种类型及其定义,而且为三类有限孤立奇点的特征性学习打下基础。

由此可见通过教师提问,引导学生积极思考与探索并合作交流,能激发学生的学习积极性,培养团队合作精神,也是提高学生创新能力的重要途径。

2.在定理的论证中实施研究性教学。复变函数教材中的定理是学习的重点也是难点。传统的讲授法教学往往是教师一言堂,学生完全处于被动接受地位,严重打击了学生对知识的兴趣与学习热情,而研究性教学能还原定理的发现思路,培养学生发现问题的能力.在定理的论证过程中,通过学生的主动探索,让学生体验研究过程,提升学生研究问题的兴趣和能力。

例如:在解析函数的洛朗定理的证明教学时,通常直接先给出洛朗定理:f(z)在圆环H:r<|z|

c = = dξ(r<ρ

接着就直接证明,学生对于系数的公式不太容易记住,也不会去联想与泰勒定理的关系,这样这个知识就成为一个孤立的知识点,对于学生理解和记忆都不利,采用研究性的教学就容易理解多了。(1)提出问题:什么是双边幂级数?洛朗级数的证明是否依赖于泰勒定理的证明?与洛朗级数的关系怎样?(2)引导探究:学生分三组,分别探究A:双边幂级数的定义;B:洛朗定理的证明;C:泰勒定理与洛朗定理的关系。(3)得出结论:泰勒定理是洛朗定理的特殊情形。

3.在方法的探索中实施研究性教学。研究性教学开放式的特点决定了解题方法的多样性。一题多解、一题多变、一题多思等发散思维的训练也是研究性教学的主要内容之一。在解题方法的探索中实施研究性教学,组织学生分组讨论、研究、激发学生学习兴趣,拓宽学生解题思想,帮助学生加深对所学知识的理解,对数学思维的训练大有裨益。

例如:用多种方法求函数在某一点的留数时,由学生分组探讨、汇报,然后教师辅助总结。过程为:(1)提出问题:求f(z)= 在z=0处的留数。

(2)引导探究:首先想到的就是定义,也就是洛朗展开式中 的系数:

解法一:采用洛朗展示由于z=0为孤立奇点,将发

f(z)在|z|<1内展开为f(z)= - (2+5n)z ,故留数为Res[f(z),0]=2.

其次,就是根据点的极点的阶数的特点来求留数:

解法二:采用留数的计算方法Res[f(z),0]= zf(z)=2

解法三:利用留数定理的另一计算方法Res[f(z),0]= =2

(3)总结反思。借助一题多解开展研究性教学,一方面能帮助学生沟通复变函数课程各部分知识的内在联系,另一方面也能培养学生的探究能力,引起学生的多向思维,创设让学生动脑,动口,动手的空间,从而让学生在主动探索和探讨中达到解决问题的目的。

三、结束语

总之,在高等教育转型背景下,地方本科院校面临新的挑战,也对各门课程的教师提出挑战,高校的数学课程具有开展研究性教学的基础和优势,其实施途径也必将多元化。笔者在此以复变函数课程的研究性教学为例实属抛砖引玉,根本目的还在转变教师观念。

参考文献:

[1]钟玉泉.复变函数论(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]刘力.研究性学习通论[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]庞淑萍.研究性教学在高等数学教学中的应用研究[J].教育探索,2008,(7),58-59.

[4]夏开萍,姚源果.研究性教学在高等数学教学中的实践[J]百色学院学报,2008,21(3):33-35.

[5]周启元,向绪言,邹庆云.数学分析课程中发现教学法的探究与实践[J].科教导刊,2014(184),144-145.

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