数学分析课程开展研究性学习的意义和途径

    摘?要：本文讨论了数学分析课程开展研究性学习的意义、原则、途径及其可行性分析。在数学分析课程中开展研究性学习，有助于改善和丰富数学分析的课堂教学，提高学生对数学分析的学习兴趣，激发学生对数学分析的学习动力，以及解决学生面对学习过程中所遇到的各项困难和挑战等方面。

    关键词：数学分析;研究性学习;意义;原则;途径

    数学分析是数学类专业的一门必备的基础课，对于它的学习好坏程度，关系到许多后续数学专业课程的学习，而且其中包含的许多知识是很多研究领域的重要预备知识。数学分析课程的研究性学习，是指以“培养学生对数学分析具有永不满足、追求卓越的态度和在数学分析课程学习过程中发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为基本目标;以学生从数学分析学习过程中获得的各种数学分析课题为基本的学习载体;以在提出数学分析问题和解决数学分析问题的全过程中学习到的对数学分析的研究方法和获得的数学分析文化知识为基本内容。对于数学分析课程教学改革的探索需要一直进行下去，而在数学分析课程开展研究性学习是一项值得进行的改革尝试。

    1 数学分析课程开展研究性学习的意义

    数学分析是开展研究性学习的重要阵地，将研究性学习引入到数学分析课程的教学中，可以适当展示当代数学进步的历史动因、社会背景以及人文精神，可以改变数学分析教学中普遍存在的“不知为何而学，更不知学而为何”的局面，有助于改善和丰富数学分析的课堂教学，提高学生对数学分析的学习兴趣，激发学生对数学分析的学习动力，还可以让学生尽早地掌握一定的科学研究方法，为毕业论文的顺利完成以及今后的教研工作打下坚实的基础。數学分析课程开展研究性学习是一个极具魅力而又充满挑战的课题，也是一项迫切而复杂的工程，需要脚踏实地，不断尝试，总结经验，不断前进，不断进步。

    近年来，数学分析课程开展研究性学习是很多高校教师教改研究的热点，已经有了很多的成果[1-5]。文献[1]探讨了数学分析课程教学与科研的关系及相互渗透作用;文献[2]在教学中渗透研究性学习作了一些探索性和尝试性的改革创新;文献[3]探讨了在高职院校中研究性学习的模式，并应用在数学分析课程上;文献[4]结合目前大学生数学研究性学习课题的选题现状以及存在的问题提出了的一些简单的看法;文献[5]研究了大学数学教学开展研究性学习的思考与实践。

    2 数学分析课程开展研究性学习的原则

    2.1 主体是学生

    学生是学习的主体，尊重学生的主体性是数学分析课程开展研究性学习最重要的前提。在开展数学分析的研究性学习过程中，通过改变教师偏爱优等生这种现象，改变教师的教学方式和学生的学习方式，改变传统的“接受式学习”在数学分析课堂占主导地位的倾向，让数学分析教师从知识的权威者、传递者转变为学生学习的指导者、组织者、促进者，为学生构建开放的数学分析学习环境，提供多渠道让学生获取数学分析知识和应用于实践的机会。这样有助于能激发学生学习数学分析的热情与兴趣，提高学生学习数学分析的自主性和能动性，发掘学生自身的特长，培养学生的理论素质和实践能力，让学生实现数学分析学习与研究的有机结合，亲历发现和探索数学分析中的具体问题，为以后的学习和研究打好坚实的基础。

    2.2 问题是核心

    问题是数学的灵魂，也是数学分析课程研究性学习的核心。我们知道，任何复杂深奥的数学新理论都是在某些相对来说比较简单和比较基本的旧理论的基础上建立和发展起来的，在旧理论中可以找到新的理论的生长点。数学分析里面就集聚了很多这样的生长点，是一个巨大的科研宝藏，它包含很多有趣的、有意义的问题，是许多科研课题的源头，包含许多有价值的研究课题。例如，最简单的实数理论也涉及许多实际问题，还与第一次数学危机有关;为什么要学习极限、微分和积分，分别解决什么问题等等。学生要积极地发现和探索数学分析中的问题，才能真正了解学习数学分析的目的和本质。

    2.3 方法是关键

    学生在学习数学分析知识的同时，需要深刻领悟其中的数学思想和方法。在数学分析课程的学习过程中，会学习和接触很多方法，掌握这些方法是学习和研究的关键。在数学分析课程每一章结束后，学生需要通过自己的消化、理解和掌握，思考和回答本章到底有哪些基本问题，每类问题各有哪些基本方法，每种方法又有哪些典型实例等。为此数学分析教师需要给出一些合适的研究性课题，引导和鼓励学生自由去思考和讨论，让学生在学习和交流的过程中，提出新问题、新见解，最后产生新思想。如讲授完数列极限一章后，归纳总结求数列极限的方法及其实例，更进一步可以探索极限理论的意义;学习了不定积分一章后，要明白为什么要引入不定积分，对后面定积分的学习和实际中有什么作用等。

    2.4 能力培养是目的

    在数学分析课程的学习过程中，学生可以培养很多方面的能力，比如逻辑思维能力，创新能力，发现问题、分析问题和解决问题的能力等。在数学分析的教学设计中，要把掌握数学知识和数学思想方法、发展能力同时纳入教学目的。以积分学为例，其内容丰富，定理与公式繁多，它们有共同的特性，也有各自独特的地方。比如定积分的概念、性质、计算，含参变量积分、重积分、曲线积分、曲面积分的计算，几种积分的联系等内容都可以用定积分的思想方法进行推导，进行统一处理。而且，数学分析教师可以把定积分的应用问题，例如曲边梯形的面积、平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积和物理中的功、压力等，交给学生研究，引导学生去发现、去分析、去解决问题，从而加深对这一章的知识内容、数学思想的理解，提高学生的综合应用能力。在国外一些著名大学十分重视学生的研究性学习，教师和学生将其分别纳入教学计划和学习计划，是大家评奖评优的重要参考因素。我国有些高校也要求和鼓励学生在学习专业课程的同时参与科研学术活动，把培养学生的科研能力当作除了教书育人外的另一项重要任务。

    3 数学分析课程开展研究性学习的途径

    3.1 组建研究小组

    在数学分析课程开展研究性学习的最初阶段，学生可以通过自愿的原则组成研究小组，成立小团队，这有利于之后教师的指导，实施学生的自主性学习和充分发挥合作学习的优势。例如，可以组建数学分析兴趣小组，营造良好的学习氛围，让学生养成探索求知和互相交流的学习习惯，促进课内学习与课外实践的有机融合。另外，学校和学院应大力支持学生参加数学分析课外科研活动，比如数学竞赛，鼓励学生参与数学分析课题研究，并为其提供一些必要的帮助。此外，教师也可以鼓励和邀请学生加入自己的研究团队，进一步加深教师与学生、学生之间的交流。

    3.2 确定研究课题

    在数学分析课程的研究性学习中，研究性学习课题内容选择尤为重要，这个方面存在一些问题。比如，目前很多数学类学生在数学分析研究性学习的选题中存在局限性，对课题内容不明确;所选课题的内容抽象、空泛、主观、过大、过难，具体实施过程很难或者根本无从下手，不考虑课题研究的可行性;课题确立的内容陈旧，缺乏创新性和价值性，不考虑课题的科学性和合理性。原因主要有两方面。一方面，由于长期受应试教育的影响，很多学生已习惯于被动地接受书本知识，往往缺乏自主思考能力。再加上数学分析知识所具有的高度抽象性，为学生自主学习和研究带来了较大的困难。另一方面，由于数学分析学习的内在机制十分复杂，数学分析知识的获得、数学技能的形成、数学方法的掌握，需要大量系统的训练。

    根据教师自身的研究领域和数学分析课程的特点，首先，教师应引导学生根据自身兴趣选择适合自己的课题，这样学生就能够提高对数学分析课程的学习积极性和思维活跃性，从而推动数学分析研究研究性学习的顺利展开。其次，教师应帮助学生明确方向，将学生要研究的对象调整为范围比较小、比较具体、比较好把握的内容，并且要注意面向实际，注重可操作性。例如一些相对简单的课题：求数列极限的方法、求函数极限的方法、求不定积分和定积分的方法等等。当然，对于基础好的学生，可以挑战一些相对较难得课题：求含参变量积分、曲线积分、重积分、曲面积分的方法等。最后，教师应建议学生对课题进行前期论证，做好科学性和可行性研究，引导学生先做前期小范围的调查研究，了解当前研究的热点课题，这样学生就可以结合兴趣和现实意义出发，使课题具有研究的价值。

    3.3 教师指导

    在数学分析研究性学习的指导中，教师要针对不同小组的不同情况进行具体分析，以引导和鼓励为主，充分体现学生的主体性，充分调动学生的积极性，充分培养学生的创造力，鼓励学生大胆创新与探索，尊重学生的个体差异，鼓励个性和多样性的共同发展。千万不能管得太细，只有这样才能真正提高学生的自主学习和主动研究的素质，使学生真正在研究性学习过程中受益。数学分析教师可以通过上课、网上交流等方式与学生进行个别访谈或者集体讨论。在数学分析教学中，教师应该在教学中渗透研究思想，结合授课内容将最新学术研究成果传授给学生，多引入一些专题研究活动，营造研究性学习的氛围，宣传研究性学习的优势。例如，教师可以结合自己的研究领域，针对不同的小组，给各个小组提出一些现阶段可以研究的问题，让学生明白数学分析中的哪些知识是必需的。

    3.4 研究效果评估

    我们可以引入多元化的学生成绩评价方式来评估数学分析研究性学习的研究效果，通过平时成绩、期末考试以及研究成果，按照一定的比例来综合评定学生本课程的成绩;可以在同一班级里面把开展研究性学习的学生与其他学生进行比较，对他们一学期的综合表现作出评估;也可以对比不同教学模式下的班级，例如将1班学生的数学分析教学中引入了研究性学习模式，而2班则依旧沿用传统学习模式，在学生其他方面相近的前提下，对两个班的平时表现和期末考试卷面成绩进行比较。

    4 结语

    以上是笔者对数学分析课程如何开展研究性学习方面的一些想法和尝试。目前还存在诸多困难，尚有很多工作要做，例如是否能改善数学分析课程教学，能否将本课程的教研究性学习应用到其他数学课程上，这都有待作进一步地探索与实践。鉴于此，我们应该紧密结合数学类专业的学生自身的特点和教师的教学能力，努力进行数学分析课程研究性学习的探究。

    参考文献：

    [1]吴善和.《数学分析》教学与科研相互渗透的探索与实践[J].龙岩学院学报，2015，33（02）：109-114.

    [2]刘晓玲，张艳霞.《数学分析》教学中的研究性学习[J].邯郸学院学报，2008，18（03）：63-65.

    [3]曹晓阳，张秋丽.《数学分析》课程研究性学习的实践探索[J].教育教学论坛，2012，S2：127-128.

    [4]刘英伟.大学生数学研究性学习课题内容的初探[J].剑南文学（经典教苑），2012，4：311.

    [5]陆健华，邢婧.大学数学教学开展研究性学习的思考与实践[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2011，08（011）：184-185.

    基金項目：广西民族大学校级引进人才科研启动项目（2019KJQD04），广西自然科学基金项目（2019GXNSFBA185005），广西高等教育本科教学改革工程项目（2019JGA156）

    作者简介：曾彪（1990—?），男，汉族，湖南永州人，博士，讲师，研究方向：应用数学。