《新编高等数学》课程标准.docx
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《新编高等数学》课程标准
课程标准
课程名称：
高等数学
适用专业：
1.前言
数学是反映客观世界的科学，是对客观世界定性把握和定量描述，进而逐渐抽象概括形成方法和理论，并且进行广泛应用的科学。
数学是抽象的，又是具体的，是一种工具，也是一种文化，更是一种信息。
随着时代的发展，文明的进步，特别是二十世纪中叶以来，数学与计算机的结合愈来愈紧密，使得数学在研究领域、研究方式和应用范围等方面得到了空前的发展。
数学可以帮助人们更好地探求客观世界的规律，并对现代社会中大量繁杂的信息作出最优的判断和选择，同时为人们交流信息提供了一种有效而简捷的手段。
数学作为一种普遍适用的技术，有助于人们收集、整理、描述信息、建立模型，进而解决问题，直接为社会创造价值。
1.1课程的性质
在我国高校教学教育中，高等数学是一门必修的公共基础课。
它将为今后学习工程数学、专业基础课以及相关的专业课程打下必要的数学基础，为这些课程的提供必需的数学概念、理论、方法、运算技能和分析问题解决问题的能力素质。
基于职业教育的特点，以及为适应迅猛的社会经济发展，为公司企业输送相应层次的技术人才，在高等数学的教学中必须遵循“以应用为目的，以必需，够用为度”的原则，注重理论联系实际，强调对学生基本运算能力和分析问题、解决问题能力的培养，以努力提高学生的数学修养和素质。
1.2课程基本理念
（1）优化课程结构，适应高等职业教育人才培养模式
高等教育是以培养高等技术应用性专门人才为根本任务，以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，毕业生应具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点。
因此，课程的教学内容体系应突出“应用”的主旨，从而与经济建设、科技进步和社会发展要求相适应，与人的全面发展需求相适应，与高等教育大众化条件下多样化的学习需求相适应，与高等教育课程改革与建设的国际化趋势相适应，与国家基础教育课程改革的要求相衔接。
（2）以能力培养为切入点，充分体现课程的基础性、应用性和发展性
数学是人们生活、劳动和学习必不可少的工具，能够帮助人们处理数据，进行计算、推理和证明，它为其它学科提供了语言、思想和方法，从而数学的基础性地位无可替代，更不能偏废。
但在高等职业技术教育中，高等教学在作为公共基础课的同时，应充分遵循“学有所用”、“学有所需”的原则，而在一切的教学过程中，都要从能力培养出发，发掘学生的潜在的创新思维，以切实提高学生的综合教学素质。
（3）以学生为中心，充分发挥学生的学习能动性
高等教学的学习内容应当根据实际的需求进行调整，而内容的是呈现也应采用不同的表达方式，以满足多样化的学习需求，同时教学活动必须建立在学生的接受能力基础之上。
而教师也不是被动的，应调动一切可行的手段，激发学生的学习积极性，向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和和掌握数学知识与技能、数学思想和方法，获得广泛的数学活动经验，为学习和实践提供有效的知识工具和良好的思维素质。
（4）加强计算机与数学教学的整合，促进教学改革，提高教学质量
现代信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大的影响。
数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术，加强计算机与数学教学的整合，大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源，把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具，致力于改变学生的学习方式，使学生整合到现实的、探索性的数学活动中去。
（5）构建本课程新的评价体系，考察学生的“输出”能力
评价的主要目的是为了全面了解学生的数学学习历程，考察学生的实际能力，同时激励学生的学习和改进教师的教学。
但以往的评价手段过于单一，不能全面反映学生的真实情况，而且评价的价值取向犹为偏颇。
所以应建立评价目标多元、评从方法多样的评价体系。
对数学学习的评价要关注学生学习的结果，也要关注学习的过程；要关注数学知识的掌握，也要关注数学知识的运用。
总之，评价的结果优劣要经得起实践检验。
该门课程的总学时为144学时。
2.课程目标
2.1总目标
本课程的总目标是要通过对高等数学在高等教育阶段的学习，使学生能够获得相关专业课及工程数学须使用，适应未来工作及进一步发展所必需的重要的数学知识，以及基本的数学思想方法和必要的应用技能；使学生学会用数学的思维方式去观察、分析现实社会，去解决学习、生活、工作中遇到的实际问题，从而进一步增进对数学的理解和兴趣；使学生具有一定的创新精神和提出问题分析问题解决问题的能力，从而促进生活、事业的全面充分的发展；使学生既具有独立思考又具有团体协作精神，在科学工作事业中实事求是、坚持真理，勇于攻克难题；使学生能敏感地把握现实社会经济的脉搏，适应社会经济的变革发展，做时代的主人。
2.2具体目标
2.2.1知识与技能方面的目标
（1）了解微积分的发展史，认识微积分的重要性、抽象性、实用性，进而认识科学发展的一般规律。
（2）理解极限的概念，掌握极限的运算法则，能够熟练计算一般函数间极限。
（3）理解导数微分的概念，掌握导数微分的运算法则，能够熟练计算一般函数的导数与微分。
（4）理解积分的概念，掌握积分的运算法则，能够熟练计算一般函数的积分。
（5）了解微分方程的概念，熟练掌握一些简单的一阶微分方程的解法，掌握几种简单形式的二阶微分方程的解法。
2.2.2数学思想与能力运用方面的目标
（1）通过对本课程的学习，使学生在掌握必要的基础知识的同时，具有一定的数学建模思想，并将这种思想贯穿于整个提出问题分析问题解决问题的过程。
（2）通过对极限概念的学习，使学生建立无限的思想观，并使学生能用“分割求和取极限”的思想方法求一些诸如无穷数列和、图形面积等问题。
（3）通过对微分的学习，使学生能够建立实际问题的模型，理解诸如最值方面的问题，并能分析、推证、解释跟最值有关的一些现实现象。
（4）通过对积分的学习，使学生能够利用“微元法”的思想方法，解决一些诸如求面积、求体积、求功等问题。
（5）通过对生分方程的学习，使学习初步掌握综合运用微积分的能力。
（6）通过对本课程的学习，使学生具有一定的自学能力和将数学思想扩展到其它领域的能力。
2.2.3科学观和价值观方面的目标
（1）具有高尚的科学观，实事求是，尊重客观规律，反对迷信邪教。
（2）有较强的求知欲，逐步进步，崇尚科学思维，有较强的毅力，不怕困难，有信心战胜它。
（3）热爱生活，有团结协作精神，勇于批评和自我批评。
（4）有理想、有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。
3.课程内容和要求
序号
学习目标
知识内容及要求
一
函数
知识内容
第1章函数
1.1函数及其性质
1.2初等函数
1.3应用示例——椅子能否在不平的地面放稳
1.4数学实验一：
使用MATLAB作基本运算与绘制函数图像
学习要求
1.认知函数的概念，知道反函数的定义.
2.理解函数的性质，包括有界性、单调性、奇偶性和周期性.
3.熟知基本初等函数，理解复合函数和初等函数.
4.能用函数解决实际问题.
二
极限与连续
知识内容
第2章极限与连续
2.1数列的极限
2.2函数的极限
2.3两个重要极限
2.4函数的连续性
2.5应用示例——城市垃圾的处理问题
2.6数学实验二：
使用MATLAB求极限
学习要求
1.理解数列极限的定义，知道收敛数列的性质.
2.了解函数极限的定义，并能利用极限的四则运算法则对极限进行求解.
3.理解无穷小量与无穷大量，并会对无穷小量和无穷大量进行求解.
4.会使用两个重要极限进行极限的变换求解.
5.理解函数连续性的概念，尤其是左连续和右连续的概念.
6.知道什么是函数的间断点，并能够利用函数的间断点判断函数的连续性.
7.掌握闭区间上连续函数的性质.
三
导数与微分
知识内容
第3章导数与微分
3.1导数的概念
3.2求导法则
3.3高阶导数
3.4函数的微分
3.5应用示例——拐角问题
3.6数学实验三：
使用MATLAB求函数的导数
学习要求
1.理解导数的定义，知道导数的几何意义，并能够描述函数可导性与连续性的关系.
2.掌握导数的四则运算法则的使用方法.
3.会使用反函数的求导法则对反函数进行求导.
4.掌握复合函数的求导法则，并能够利用这些法则对复合函数求导.
5.了解并掌握隐函数的求导法则.
6.理解高阶导数的概念，了解二阶导数的物理意义.
7.理解微分的概念，并能进行微分运算.
8.掌握微分在近似计算中的应用.
四
导数的应用
知识内容
第4章导数的应用
4.1洛必达法则
4.2函数的单调性
4.3函数的极值与最值
4.4应用示例——效率最值问题
4.5数学实验四：
使用MATLAB求函数的极值
学习要求
1.理解并掌握洛必达法则.
2.掌握函数单调性的判定方法.
3.理解函数的极值与最值，并能够求函数的极值与最值.
五
不定积分
知识内容
第5章不定积分
5.1不定积分的概念与性质
5.2换元积分法
5.3分部积分法
5.4应用示例——黄色交通灯问题
5.5数学实验五：
使用MATLAB求不定积分
学习要求
1.理解不定积分的概念与性质.
2.掌握不定积分的基本积分公式，并能够在实际问题中进行应用.
3.理解不定积分的性质.
4.掌握第一类换元积分法的使用.
5.掌握第二类换元积分法的使用.
6.理解并掌握分部积分法.
六
定积分及其应用
知识内容
第6章定积分及其应用
6.1定积分的概念与性质
6.2微积分的基本公式
6.3定积分的计算
*6.4广义积分
6.5定积分的应用
6.6应用示例——利用定积分解决广告策略问题
6.7数学实验六：
使用MATLAB求定积分
学习要求
1.理解并掌握定积分的概念与性质，熟悉定积分的几何意义.
2.会对积分上限函数及其导数进行求解.
3.熟悉微分基本定理，并能够应用其进行问题的求解.
4.掌握定积分的换元积分法和分部积分法的使用.
5.理解广义积分的相关知识.
6.掌握微元法，并理解定积分在几何上和物理上的应用.
七
多元微积分
知识内容
第7章多元微积分
7.1多元函数的基本概念
7.2偏导数
7.3全微分及其应用
7.4多元复合函数的微分法
7.5二重积分
7.6应用示例——质量与质心问题
7.7数学实验七：
使用MATLAB求多元函数的偏导数和二重积分
学习要求
1.理解多元函数的概念.
2.会对二元函数的极限进行求解.
3.理解二元函数的连续性.
4.掌握偏导数的概念和计算方法.
5.理解高阶偏导数，并能够对高阶偏导数进行求解.
6.理解全微分的概念，掌握全微分在近似计算中的应用.
7.掌握多元复合函数的求导法则.
8.了解隐函数的求导法则.
9.理解二重积分的概念，并能够对相关二重积分进行求解.
八
常微分方程
知识内容
第8章常微分方程
8.1常微分方程的基本概念
8.2一阶微分方程
8.3可降阶的高阶微分方程
8.4二阶常系数线性微分方程
8.5应用示例——新产品推广模型问题
8.6数学实验八：
使用MATLAB求常微分方程的通解
学习要求
1.理解常微分方程的基本概念.
2.理解可分离变量的微分方程及齐次方程的求解方法.
3.会求解一阶线性微分方程.
4.掌握求解可降阶的高阶微分方程的方法.
5.会求二阶常系数齐次线性微分方程的通解.
6.会求解二阶常系数非齐次线性微分方程的通解.
九
无穷级数
知识内容
第9章无穷级数
9.1常数项级数的概念和性质
9.2常数项级数及其敛散性
9.3幂级数
9.4函数的幂级数展开
9.5应用示例——投资费用问题
9.6数学实验九：
使用MATLAB求级数之和
学习要求
1.理解常数项级数的概念.
2.理解并掌握收敛级数的基本性质.
3.掌握常数项级数及其敛散性.
4.理解绝对收敛与条件收敛.
5.理解函数项级数的概念.
6.掌握幂级数的概念，理解幂级数的收敛半径与收敛域.
7.会对幂级数的收敛半径进行求解.
8.掌握幂级数的性质.
9.理解并掌握泰勒级数的相关知识.
10.掌握函数展开为幂级数的方法.
十
线性代数
知识内容
第10章线性代数
10.1行列式
10.2矩阵的概念及运算
10.3矩阵的初等行变换与矩阵的秩
10.4线性方程组的解法
10.5应用示例——商品市场占有率问题
10.6数学实验十：
使用MATLAB求矩阵的基本运算与解线性方程组
学习要求
1.掌握二阶、三阶和n阶行列式的求法.
2.理解行列式的性质，并掌握行列式的计算方法.
3.理解并掌握克莱姆法则.
4.了解矩阵的基本概念，会对矩阵进行相关运算.
5.能够对矩阵进行初等行变换，会求矩阵的秩.
6.掌握线性方程组的解法.
4.实施建议
4.1教材编写
教材为学习活动提供了基本线索，是实现课程目标、实施课程教学的重要教材编写应以《标准》为基本依据，要充分提供生动素材，呈现方式应丰富多彩。
教材的编写应有助于确立学生在教学过程中的主体地位，激发学生的学习兴趣，引导学生在积极思考与合作交流中获得良好的情感体验，建构自己的数学知识。
教材的编写还要有利于调动教师的能动性，创造性地进行教学。
考虑到不同层次学生之间的差异，在保证基本要求的前提下，教材应体现出自己的特色，并具有一定的弹性。
编写教材时，应充分考虑与其他课程资源的开发和利用相结合。
因此，根据《标准》的要求，教材的内容要以应用为目的，以必需、够用为度和少而精的原则，在保证科学性的基础上，注意讲清概念，减少数理论证，注重学生基本运算能力和分析问题、解决问题的能力的培养，重视理论联系实际，内容通俗易懂，既便于教师教，又便于学生学，努力体现专业特色。
在内容的组织上，在保证相对系统性的前提下，突出以问题解决为核心来组织编排内容，并及时配备与教材内容吻合，灵活多样难度量适中的习题。
在内容的呈现上要形式多样化，力争将抽象的内容形象化，这样就要求文字描述简洁明快流畅、多配图形，版面整洁新颖，从而编写出具有自身特色，为师生所喜爱的教材。
4.2教学建议
为实现本课程的目标，体现本课程的基本理念，《标准》提倡多种教学形式。
广大教师应结合实际情况，创造性开展教学，在教学中总结经验，探索教学规律。
下面就教学方面的一些问题提出建议和参考案例。
（1）落实课程理念，倡导探究性学习
本课程的基本理念中强调对学生的科学素质的培养。
科学素质是指学生将来参加社会生活、从事经济生产、作出个人决策所必需的对科学概念和过程的理解，以及一定的探究能力，能较好地理解科学技术与社会的相互关系和科学的本质，形成科学的态度和正确的价值观。
所以倡导探究性学习，对我们的教学工作具有重要的指导意义，应当贯彻在我们的全部教学活动中。
倡导探究性学习的根本目的的在于提高学生的问题解决的能力，因此仅仅靠知识的传承、讲授、灌输就不能有效地达到目的，必须改变教学的策略和方法，改变学生的学习方式。
倡导探究性学习能使学生既能理解、掌握和应用知识，又发展了收集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力，分析解决问题的能力，交流与合作的能力，特别是培养了创新精神和实践能力；同时，还将使学生的学习过程更富有个性化，对情感的体验、科学态度的养成，正确价值观的树立，也会有极大的促进。
（2）明确教师在教学活动中的地位，强调以学生为中心的教学。
数学教学是数学活动的教学，是师生之间、学生之间互动的过程。
教师是教学活动的组织者、引导者与合作者。
一切的教学活动必须建立在以学生为中心的基础上。
要正确认识学生个体差异，因材施教，使每个学生都在原有的基础上得到发展。
要让学生获得成功的体验，树立信心。
而要体现以学生为中心的理念，必须在教学过程中充分发挥学生的主观能动性，发掘学生的创新精神。
其次要让学生有多种机会在不同的情境下去应用他们所学的知识，最后要让学生能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。
这就要求我们教师在教学过程中尽力帮助学生自己进行知识构建，而不是去复制知识，即教师要引导学生自己去认识和发现知识，认识和发现科学的方法，创造和实现知识与科学方法的应用。
为此，教师就要精心设计每一次的教学活动，要根据不同层次的教学对象，课程的不同内容以及不同的目标要求灵活多样地组织教学。
或讲授，或讨论，或课题设计，或问题解决，或设立情境。
（3）以问题解决为核心组织教学，创立良好的教学环节促进“问题解决”的实现
教学的问题可分为概念问题、方法问题、思想问题、计算问题、推论问题、应用问题以及实际操作或模拟实现等问题。
教师组织教学就是要引导和帮助学生或激励和启发学生一一解决这些问题。
要让学生置身于问题之中，有获得问题解决的成就感，也有乐于和敢于面对新问题挑战的紧张感。
这可以大大提高学生的分析问题解决问题的能力，实际应用的能力，知识拓展的能力，以及总体把握的能力；而且这对提高团队协作能力和科学的素质有极大的帮助。
为促进“问题解决”的实现，必须创立良好的教学环境。
多媒体辅助教学就是一种重要的手段。
多媒体辅助教学的突出功能就是信息交换量大，而且实时快捷，另一个突出功能就是形象直观，易于接受。
另外设立相关资料库、报告会、专题讨论、分组讨论等都是可考虑采用的手段。
以下给出一些问题解决的具体案例，仅供参考。
（1）关于极限概念问题
极限本身是一个很抽象的概念，与已掌握的中学教学知识有着持的飞跃，学生要理解这个概念有很大的难度。
但为了使学生更好地了解这个概念，我们可以多讲一些实例，提出学生感兴趣的问题，引导学生去思考、去分析。
譬如，我们可以介绍“割圆术”，先画几个图例，圆的内接正三角形、正六边形、十二边形……让学生观察、分析、归纳，最后得出结论，正多边形的面积与圆的面积相差愈来愈小，从而直观地认知：
圆的面积与这组正几边形的面积有着特殊的关系。
进而我们说这圆的面积就称为正几边形的面积的极限。
然后再引导：
现在不知道圆的面积，怎样来求它呢？
让学生思索。
通过引导、归纳，知道只须求正几边形的面积的极限。
紧接着、提出问题：
如何求不规则图形的面积？
（画一个曲线三角形）。
引导（画一些分割线）启发（画一个矩形）让学生自己动手画一些分割线，取矩形……得到一组分割图。
引导：
现在无法直接计算曲线三角形的面积，但是可以……学生自己会得出比较清晰的结论，从而建立“分割求和取极限”的思想。
而对于极限概念就有了比较具体的影象。
这里的图例可以通过多媒体演示来完成，效果会更好，如果再有相应的课件，能够进行计算，就很完美了。
如此，学生的各方面的素质都会得到提高。
对于导数的概念，定积分的概念也有同样的思路和手段。
（2）关于建立数学模型，解决实际生活中的最值问题。
这一方面教材中都有一些典型的例题，用来训练和提高学生的建模思想和实际应用能力。
这里我们可以让学生观察生活中的一些最值问题，并进行分析。
譬如让学生观察饮料瓶的底和高的比例。
引导学生解决这个比例问题。
发现这是一个用料最省的问题。
进一步用数学思想来表达：
容积一定的情况下，如何确定底高之比，使得表面积最小？
进而建立函数关系，利用导数知识来最终解决这个问题。
这种锻炼既提高运用知识的能力，又培养科学的习惯，探索的精神，求知的兴趣。
4.3教学评价
（1）对学习过程的评价与对学习结果的评价相统一的原则。
既不仅要关注对学生学习结果的最后判断，更要关注学习过程的发展、变化状态，随时把握它们的发展态势，使之不断得到调节和完善。
（2）教师评价与学生自我评价和相互评价相统一的原则。
即评价的主体应多样化。
（3）对学生智力因素与非智力因素评价相统一的原则，既评价的内容应是全方位，多层次的，既包括对学生知识、技能、能力的评价，也包括对学生态度情感和行为等的评价。
（4）关注评价的多元化，结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况，综合评定学生成绩。
4.4课程资源的开发与利用
（1）注重课程资源与现代化教学资源的开发和利用，这些资源利于创设形象生动的工作情景，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。
（2）积极开发和利用互联网课程资源，如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆等，使教学从单一媒体向多种媒体转变。
同时应积极创造条件搭建远程教学平台，扩大课程资源的交互空间。
（3）产学合作开发实验实训课程资源，充分利用本行业典型的企业资源，加强产学合作建立实习实训基地，实践工学交替，满足学生的实习实训需求，同时为学生的就业创造机会。
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