杭红霞
（江苏联合职业技术学院无锡交通分院，江苏无锡214151）
摘要：本文通过对数学教学在机电专业学习中的重要性的分析，探讨了数学教学在高职机电类专业中面临的突出问题，并提出了在机电类专业当中数学教学的具体应用对策，希望能够对提高高职机电类专业的数学教学质量提供借鉴和参考。
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关键词 ：新课标；高职；机电类专业；数学教学
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1671—1580（2014）11—0095—03
数学作为一门基础学科，其教学目的是为学生学习专业课提供必要的知识和数学方法，是学生学习专业知识的必要准备。特别是机电类专业，高等数学作为其必修课程，在教学任务中占有重要的地位，在学生对专业理论知识进行学习的过程中，具有至关重要的作用。［1］数学理论如何更好地运用到机电类专业中去，如何更好地发挥高等数学在机电类专业中的作用，是在教学过程中需要考虑的重点问题。
一、数学知识在机电类专业中的重要意义
（一）专业课程对于数学知识的需求高
数学知识对于机电类专业的重要性，主要表现在具体的专业课学习中。对于机电类专业的学生来说，只有打下良好的数学基础，才能满足机电类专业的专业课需求，如大量的工程制图和机电图纸都需要结合数学知识才能掌握。例如，“工程力学”中需要学习的连续梁力矩计算，就涉及到高等数学中的定积分和微元法；在“机械设计基础”课程中，图解和解析法设计盘形凸轮轮廓就要利用高等数学中的二阶导数和定积分等知识。这样的例子还有很多，可以说，数学知识在机电类专业课程学习中具有不可替代的地位。
（二） 专业课程对高等数学知识需求质量高
一般在高等数学教学过程中，主要强调数学知识的纯理论性。而在高职机电类专业中，更多的是需要数学知识的实际运用，这就给高等数学的教学带来了新的要求和考验。专业课程对于高等数学知识的需求明显增加，不仅仅只是要求理论知识的堆积，而是要将数学理论知识和专业课程进行有效结合，进而充分发挥数学知识在专业课程中的作用。专业课程对数学知识的需求主要表现在两个方面：一是利用数学表达式表述专业问题；二是利用数学表达式对相关专业知识进行推导，分析专业问题。例如，在“工程力学”中，某一机电设备弹簧每压缩0.01cm，就需要增加2N的功，如果此时弹簧压缩了0.06cm，求一共做了多少功。此时，就需要利用数学表达式将方程式表达出来，通过求解方程，推导相关结论，并进行科学验证。［2］
二、高职机电类专业数学教学面临的问题
对机电类专业来说，需要利用大量的数据和数字处理技术，这也就显而易见地突出了数学在机电类专业中的重要作用。数学作为基础性工具学科，在数据处理和机电设计方面发挥着不可替代的作用，特别是现阶段，对于机电设计的精准度要求越来越高，机电专业的大量设计和处理工作都与数学具有密切联系。［3］这就要求高职院校在设置机电专业课程时，必须突出数学的重要性，尤其是对高等数学和线性代数的课程安排。数学的主要作用体现为工具性和指导性，换句话说，数学既为机电类专业提供了教学工具，也能指导机电类专业的教学。但是，在机电类专业课程中，数学教学还存在一些不足，主要表现在以下几个方面：
（一）对数学的重视程度不够
首先，高职院校机电类专业对数学教学的课程设置不足，导致后期需要利用数学知识进行计算时，出现学生难以理解和接受的情况；其次，高职院校机电类专业数学教师缺乏相关专业知识，教学水平不高。
（二）数学教学方法单一，很少与专业课结合
许多教师在教学过程中还采用“满堂灌、填鸭式”的教学方式，导致学生学习的效率极低。一些学生对数学缺乏兴趣，教师很难调动其学习积极性和主动性，再加上学生对数学有畏难情绪，严重地影响了教学质量的提升。数学教师在教学过程中未能和相关专业相结合，造成理论和实际运用的脱节，这大大影响和制约了机电类专业学生对数学知识的学习。
（三）数学教学效果不理想
数学是大部分学生认为最难学的学科，加上数学教师未能给予正面的引导，使得学生学习起来非常吃力，也不知道应该如何运用数学知识，进而导致恶性循环，学生学不会就很难产生学习兴趣，缺乏兴趣就更不愿意学习。在高职机电类专业数学教学中，面临的突出问题还有很多，只有通过不断地学习，才能保证数学教学的效率。
（四）数学方法的具体应用不充分
由上述几点可以看出，在高职机电类专业，数学方法的具体应用效果并不好，受教师教学水平和与专业课的贴合程度的影响，数学知识得不到充分利用，增加了机电类专业学生的学习负担。如何将具体的数学方法巧妙地应用到机电类专业理论知识中去，是机电类专业教师应该考虑的一个重要问题。
三、宏观上高职机电类专业中数学知识的应用
（一）制订科学的高职院校数学课程培养目标
机电类专业涉及到的数学理论知识较多，数学教学质量直接影响到学生对于专业知识的掌握。因此，本着数学教学服务于专业课程的原则，确定数学课程的培养目标为：学生能够熟练地运用数学知识，解决在机电专业课程中面临的相关问题，满足实际需要，从数学知识需求的角度、深度甚至广度，做到“应知、应会，活学、活用”。
（二）数学的教学侧重点和教学方式的调整
数学教学的侧重点应该从概念性数学向应用型数学调整。在概念理论学习过程中，应更加强调专业课程的相关规范语言的应用，以此来加深学生对理论和实践知识的了解程度，满足概念性教学和专业性教学紧密结合的需求。例如，在导数概念的学习中，引入工程技术中一点的变化率，可以使学生迅速地将数学概念的理论学习与实际机电专业的相关知识联系在一起，从而深化认识，强化其对于数学知识的理解。
（三）模具设计和制造专业应加强实际案例的应用
针对传统模具专业教学中的突出问题，通过系统的数学理论知识搭建一个有效的平台，可以帮助学生记忆和理解专业知识，提高学生的认知程度。在模具设计和制造专业的教学过程中，将数学知识和实际的专业案例进行结合是教学改革的必然趋势。许多高职院校已经在尝试着利用这种新型的教学方式解决学生在学习过程中遇到的各种问题，从而帮助学生更快地学习和掌握专业知识。在数学教学中，强化实践性和操作性，能够提升学生的学习积极性和创造性，还可以活跃课堂气氛，提高教学质量。
四、微观上高职机电类专业中数学知识的应用
（一） 有限元分析方法介绍
有限元分析是通过有限元方法来分析静态或者动态的物理物体或物理系统。有限元分析方法的应用范围极其广泛，在数学教学中，有限元分析法是重要的教学方法和手段，其伴随着计算机的快速发展得到了迅速的普及。在现代机械工程计算领域，有限元分析法是先进的计算方法，其将复杂结构假设离散为有限数目的单元组合体，对复杂结构的物理性用离散法进行分析得出的近似结果来代替复杂计算，从而解决理论分析无法解决的问题。在使用时主要利用的软件有ANSYS、MSC/NASTRAN等。有限元软件的前处理器，使用计算机视窗、图形技术和交互式操作方式，建立相关模型，对于解决数学上的一些非线性问题，具有较好的处理效果。因此，在数学教学过程中，教师应该充分利用有限元分析方法，强化学生对有限元分析方法的运用，提高数学教学在机电类专业中的适用性和有效性，进而提高数学教学水平。［4］
（二） 有限元分析方法的应用
有限元分析方法内容丰富，本文主要介绍ANSYS有限元分析软件在教学过程中的应用。ANSYS主要包含以下几个功能：结构分析、结构非线性分析、热分析、电场分析等。有限元分析方法主要分为三个阶段，即前处理阶段、计算求解阶段和后置处理阶段。这里以齿轮模态的有限元分析为例进行介绍。［5］
随着机械结构向重载、高速轻质的方向发展，对机械结构进行动态设计的要求越来越迫切，而结构模态分析是结构动态设计的核心。在进行齿轮的模态分析时，首先建立齿轮有限元模型，在建立模型的基础上，进行模态分析，求出齿轮的固有频率和固有振型，进而进行齿轮的有限元分析。
（三） 有限元分析方法和数学教学
在采用有限元分析方法时，从建立模型到计算求解都要用到大量的数学知识。也就是说，有限元分析法以数学为支撑，以数字计算的结果为相关依据，如果偏离了相关数据，就等于没有应用有限元分析法；如果数据出现错误，也会影响到有限元分析方法的结果。［6］而在数学教学过程中，通过有限元分析法能够扩展解题思路，提高学生应用数学知识解决实际问题的能力。
五、机电类专业数学教学的具体应用对策
（一） 充分运用“体验式”的教学方法
在数学教学过程中，应该转变“填鸭式”的教学方式，充分运用“体验式”教学方法，从而全面提升学生学习的主动性。可以通过对真实的工作环境的创设，使教学内容的原貌得以还原。在“体验式”课堂教学中，学生可以采用自主选择或者分组的方式进行团队的组建，同时，还要在团队内部将每个人的学习任务确定下来。利用在体验中以及思考中学习的方式取代传统的以看、听为主的教学过程，能够将学生的学习热情极大地调动起来。［7］
（二） 以机电类专业的实践要求为根据，开发应用理念
1.培养学生的数学应用能力。很多数学知识都与现实生活有着非常密切的联系，因此，在教学过程中，可以将教学内容与生活中的实际问题紧密结合在一起，让学生充分认识到数学知识的实用性。教师可以将新知识从实际情境当中引出来，让学生对解决方法进行探索，并且对所得结论进行验证。
2.搜集数学应用实例，加深学生对数学应用的体会。近几十年来，随着社会的不断进步和科学技术的迅速发展，数学的应用范围在不断扩大，早已突破了传统的范围。机电类专业开始越来越多地应用到数学知识，因此，教师应该鼓励学生到实际生活中寻找应用数学知识的各种实例，这样学生不仅可以了解到数学在生产实践当中的具体应用，同时，还可以清楚地了解数学的实际应用价值，从而激发学生学习数学的兴趣。［8］
3.开设数学建模课程。数学建模在机电类的数学应用当中具有非常重要的作用，其不仅能够模拟现实中的问题和情况，还可以为学生提供一个很好的平台，使其能够运用数学知识解决各种问题。
（三）转变数学课堂以计算为主的教学方式
计算的方法和技巧在传统的数学教学中属于学习的重点，而且占据课堂的大部分时间。很多机电类专业学生数学基础较为薄弱，在进行数学计算时往往存在一定困难，最终导致数学教学效果受到影响。因此，要保证高职机电类专业的数学教学质量，就必须转变“重计算、轻思想”的教学模式。采用正确的数学思想对学生的学习进行引导，具有重要的意义。教师必须清楚地认识到，计算方法和技巧并不是数学教学中最为重要的内容，数学教学的关键是数学思想及其应用，其中包括导数、积分以及极限等思想。在具体的数学教学过程中，在对重点算法进行讲解时可以采用人工计算的方式，而具有较高复杂性的计算则可通过软件来实现。［9］
数学知识在高职机电类专业的应用非常广泛，并且具有决定性的作用，其与专业课的学习具有十分密切的关系。数学教学有许多方法和技巧，在实际操作中，应结合学生的专业特点合理选择和科学谋划，以提高数学教学水平。同时，还要立足于培养专业应用人才的目标，设计好知识体系，侧重于培养学生解决实际问题的能力以及自主学习的能力，最终使高职机电类专业中数学这门基础课的作用充分地发挥出来。
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［2］梁建和，陈伟珍，赵新业，姜俊，钟丽珠.高职高专机电类专业能力本位模块化教学的课程开发［J］.中国成人教育，2009（4）.
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［6］毛大会，盛晓玲.转变高职数学教学观念，实施以应用为目的——高职数学教学探讨［J］.科技信息（科学教研），2007（14）.
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