《高等数学》课程教学改革情况.

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《高等数学》课程教学改革情况

《高等数学》课程作为非数学专业数学基础课程,历来受到重视,并由理工科向文科不断推进。我校己在理工科专业物理、化学、计算机、生物、生化、信管和文科专业:工商管理、行政管理、旅游管理等开设《高等数学》课程。

1、基本情况

从1999年来,我们承担和主持校级以上《高等数学》教学研究课题3项:《师专物理、化学专业高等数学课程教学内容和体系的研究与实践》(陕西省教育厅教学研究项目984037)、《大学数学课程改革研究》(安康师专系部重点研究项目2003AZXZ001)和《数学实验与高等数学教学》(安康师专科研项目2004AZX003);获得市级以上学会组织奖励4项:《师专物理、化学专业高等数学课程建设的调查分析》(2003年全国高等师范专科教学研究会优秀论文二等奖)、《高等数学极限理论教学改革的研究与实践》(2004年陕西省教育学会优秀论文一等奖)、《利用Dirichlt 函数描述连续和导数概念的局部性》和《一致连续函数的判断》(2004年安康市第七次自然科学优秀论文一等奖和二等奖)。21世纪以来,出版高等数学教学用书两部:《高等教学》(上、下册)(杨开春、张富林、赵临龙,陕西人民出版社,2003.7)教材一部和《高等数学自学必读》(谢克藻、张少华,西安地图出版社,2004.1)教学参考书一部,并出版高等教学辅助教学参考书《常微分方程研究新论》(赵临龙,西安地图出版社,2000.1)和《数学模型方法及应用》(熊启才、曹吉利、张东生、赵临龙,重庆大学出版社,2003.7)两部;发表教学与科研论文15篇(见参考文献),其中被《EI》收录论文1篇。

2、教学改革

2.1理论研究。《高等数学》课程作为一门传统课程,其理论体系基本达到完善的程度,但它不等于没有研究的问题。当前教学改革的核心问题,还是针对大学扩招后的学生,提供一套切实可行的教材,这就要求对传统的《高等数学》教材从理

论上作适当处理,自然需要我们对某些理论作进一步讨论,以形成反映现代科技最新成果的教材。

我们在《高等数学》理论研究中,取得以下主要结果:

(1)在函数概念中,给出分段函数的统一表达式。

结论:对于分段函数

f (x )=12()

()()()

f x x a f x x a ≥⎧⎨⎩ 若初等数函f 1(x )和f 2(x )满足f 1(a )= f 2(a ),则

f (x )= f 1[12(

]+ f 1[12

]- f 1(a ) (2)在极限理论中,给出两个重要极限的简化证明。

Ⅰ 极限0

lim x →[sinx/x] =1 该极限的证明,关键是证不等式:sinx

如图.设单位圆⊙O 的渐开线为 AB .若记∠TOA =x ,并过T作TH ⊥X轴于H,TBC 切⊙O且交AB 及X轴分别于B、C,则

Sinx =TH

我们说这个证明不仅是一个创造性的,更主要它避免了传统证法中的“循环论证”.

因扇形面积OAT =12

x 的求得,一般是n 等分∠AOT 成n 个等腰△A i OA i-1(i=1.2,…,n,A=A 0,T=A n ),则 ∑△A i OA i-1=∑12Sin (x/n )=12

n Sin (x/n ) 此时,扇形面积OA T=lim n →∞∑△A i OA i-1=∑12Sin (x/n )=12

x lim n →∞[Sin (x/n )/(x/n )] 显然当lim n →∞[Sin (x/n )/(x/n )]=1时,扇形面积OAT =12

x ,但令t= x / n ,则该极限为要证明的重要极限I,即出现循环论证。

Ⅱ极限lim

n→∞

(1+1/n)n = e

设A n=(1+1/n)n,利用算术和几何不等式关系,得:

A n=(1+1/n)(1+1/n)……(1+1/n)・1≦[(n(1+1/n)+1)/(n+1)] n+1

即数列{A n}单增。

另外,设Bn=n/(n+1),利用算术和几何不等式关系,得:

Bn=1- 1/(n+1)>1- 1/n=[(2・(1/2)+(n-2))/n]≥[(1/2)2・1n-2]=(1/4)1/n

则4≥[(n+1)/ n]= (1+1/n)n

即数列{A n}有上界。

于是,极限Ⅱ存在,并记为数e。

(3)在函数连续中,给出一致连续函数的充要条件。

结论:函数f(x)在区间I上一致收敛的充要条件是对区间I上任意两个数到{x n}

与{y n},当lim

n→∞(x n-y n)=0时,则lim

n→∞

(f(x n)- f(y n))=0。

(4)在微积分中,给出牛顿——菜布尼兹积分公式的推广形式。

结论:设在[a,b]上f(x)可积,F(X)连续且在(a,b)内除有限个点外均有F′(X)= f(x),则

a

b

⎰f(x)dx = F(a)- F(b)

(5)在微分方程中,给出二阶线性微分方程不变量解法。

结论:对于方程y〞+p(x)y′+q(x)y=f(x),若存在函数ϕ(x)满足I=p′(x)+2 p(x)- 4 q(x)=ϕ′(x)+2ϕ 2(x),则有方程z〞+ϕ(x)z′+ = f(x)e1/2∫(ϕ- p)dx,其中y=z(x)e1/2∫(p-ϕ)dx。

此结果将二阶线性方程的常、变系及齐次、非齐次方程统一起来,而且扩大了f(x)的形式。因此,它自然被《EI》收录。

2.2教材建设.1999-2001年我们在承担陕西省教育厅《高等数学课程体系改革研究与实践》教学项目中,通过调查研究于2001年8月,编写出试用教材《高等数学》