基于大连东软信息学院TOPCARESCDIO教学改革,2013年出版了TC系列教材《高等数学(下册)》,为了帮助师生更好地使用教材和学习高等数学,2016年编写出版了与之配套的《多元微积分训练指导手册》。
随着改革的进一步的深入,急需对《多元微积分训练指导手册》进行改版升级。此次改版是在原来的课堂训练和课后作业的两个模块基础上,增加题量和试题类型,将课后作业进行分层,分为基本题、综合题和提高题,使不同学生的需求得到满足;增加学习目标、预习导学,使学习指导更具有针对性; 增加自学内容的试题,使学生自主学习能力训练更具有可操作性。强化概念,注重应用,注重和专业的结合,并且分为理工、经管两类,本教材是理工类。
1.教材的基本信息
《多元微积分训练指导手册(第三版)(理工类)》在习题选取上难易适中,数量合理,可供教师课堂上作为随堂练习使用,也可作为学生课后自学参考使用。适用对象主要是应用型大学的理工类本科生、专科生以及对高等数学有兴趣的读者。
《多元微积分训练指导手册(第三版)(理工类)》由陈昊、韩志芳、李连富、李延玲、王欣、王玉君、严维军、张黎丽、赵仓梅编写完成。第5章由王玉君、王欣、赵仓梅编写,第6章由李延玲编写,第7章由陈昊、韩志芳编写,第8章由王玉君、张黎丽编写,李连富、王玉君、韩志芳、严维军统筹规划全书的整体结构,其他教师参与校对审核。
2.教材的基本结构与内容组织
《多元微积分训练指导手册(第三版)(理工类)》在内容安排上包括空间解析几何、多元函数微分学、多元函数积分学和级数。由于各章之间相对独立,所以以章为单位,列出知识框架图如下:
空间解析几何向量数量积向量积曲面及其方程空间曲线平面及其方程空间直线及其方程
多元函数微分学多元函数基本概念多元函数概念二元函数的极限二元函数连续性偏导数偏导数概念高阶偏导数全微分全微分概念多元函数可微,偏导数存在与连续关系全微分近似计算多元复合函数与隐函数偏导数多元复合函数求导法则隐函数的求导多元函数微分学几何应用空间曲线切割与法平面方程曲面的切线方程与法线方程方向导数与梯度多元函数极值极值存在的充分条件与必要条件拉格朗日乘数法
多元函数积分学二重积分定义基本性质计算方法直角坐标系先x后y积分法先y后x积分法极坐标法(先r后θ)曲线积分第一类定义、性质、物理意义计算:∫Lfx,yds=∫βαf(φt,ψ(t))φ′2t+ψ′2tdt第二类定义、性质、物理意义、两类曲线积分之间的联系计算:∫LPx,ydx+Qx,ydy=∫βα{P(φt,ψ(t))φ′t+Q(φt,ψ(t))ψ′(t)}dt格林公式:∮LPdx+Qdy=DQx-Pydxdy第一类曲面积分定义物理意义:曲面的质量性质计算:Σfx,y,zdS=Df(x,y,z(x,y)1+z2xx,y+z2yx,ydxdy
级数常数项级数定义:级数,部分和,交错级数,正项级数收敛判别法正项级数部分和法(定义法)比较判别法(包含极限形式)比值判别法交错级数——莱布尼兹判别法幂级数定义:幂级数、收敛域、收敛区间、和函数性质阿贝尔定理→收敛区间→收敛域可导性逐项求导可积性逐项积分泰勒级数定义直接展开法间接展开法
在结构设计上,每一节都设有学习目标、预习导学、课堂笔记、课堂练习、课后作业,课后作业分为A、B、C三层,A层为基本题,B层为综合题,C层为提高题。课堂练习、A、B层课后作业是必做题,C层作业师生可以根据情况进行选做。每一章都有知识点总结。便于学生建立知识体系。每一章最后都有章复习题,帮助学生检测复习本章的全部内容。加星号的章节和习题是自学内容习题,便于学生检测自学效果。
由于编者水平有限,《多元微积分训练指导手册(第三版)(理工类)》中一定存在许多缺点和不足, 诚请专家、读者批评指正。
第五章空间解析几何1
§1*向量及其线性运算(1)5
§2向量及其线性运算(2)12
§3数量积 向量积19
§4曲面及其方程26
§5*空间曲线及其方程33
§6平面及其方程38
§7空间直线及其方程44
第六章多元函数微分学53
§1多元函数的基本概念59
§2偏导数69
§3全微分(1)80
§4全微分(2)87
§5多元复合函数与隐函数偏导数(1)95
§6多元复合函数与隐函数偏导数(2)101
§7*多元函数微分法在几何上的应用108
§8*方向导数与梯度115
§9多元函数的极值(1)123
§10*多元函数的极值(2)129
第七章多元函数积分学140
§1二重积分的概念与性质145
§2二重积分的计算(1)154
§3*二重积分的计算(2)162
§4曲线积分(1)170
§5曲线积分(2)175
§6格林公式及其应用181
§7曲面积分187
第八章级数197
§1*数列的极限202
§2常数项级数206
§3常数项级数的审敛法(1)211
§4常数项级数的审敛法(2)216
§5幂级数(1)220
§6*幂级数(2)函数展开成幂级数(1)225
§7函数展开成幂级数(2)230
附录学习知识要点及能力要点238
参考文献239
2016年6月,中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员,这是中国工程教育国际化进程的重要里程碑。“回归工程”、培养学生的“大工程观”是当今国际工程教育的主流理念。《华盛顿协议》对毕业生提出的12条素质要求中,不仅要求工程知识、工程能力,还强调通用能力和品德伦理;在实践上,以学生为中心,以产出为导向,注重对目标达成的支撑及持续改进,与CDIO工程教育实质等效。
CDIO工程教育是近年来国际工程教育改革的最新成果,以“预期学习结果”集合来驱动课程内容、教学方法、教育文化的设计,重视营造工程教育文化,其注重工程能力培养和基于工程项目全生命周期的一体化设计思想,对于国内工程类和相关专业的建设具有重要的实施价值。
作为承载了教学改革思想的载体,融入CDIO工程教育理念的高品质教材,东软CDIO工程教育教材在注重理实结合的同时,也注重对学生八大能力的培养,即:技术知识与推理能力,开放式思维与创新,个人职业能力,沟通表达与团队合作,态度与习惯,责任,价值观,实践构思、设计、实现和运行对社会的贡献。
CDIO工程教育教材是 CDIO教育教学改革在教学实施过程中的集中体现,它不仅承载着课程和项目的教学内容,而且贯穿和体现了CDIO工程教育的理念、思想与方法,是在系统化理论的指导下,将知识、能力、素质培养进行一体化设计,有机融合在教材体系中。教材的编写以能力培养为主线,以案例教学为引导,以项目为载体,充分体现“做中学”和“学中做”的思想,具有以下优势:
(1)以能力培养为主线,培养学生专业知识学习能力和工程实践能力。
(2)以案例为驱动,在做案例的过程中学习新知识,充分体现了“做中学”。
(3)以项目为载体,基于工程化教育方法,按照分析、设计、实施、运行展开项目及知识点的讲解。
(4)围绕专业知识结构和能力体系设计教材,实现同一专业下不同教材紧密的关联性。
(5)内容编排循序渐进,符合人的认知规律。
(6)适应柔性化教学变革,构建一体化、立体化教学资源。
CDIO工程教育教材可供以应用型人才为培养目标的高等院校以及职业培训机构作为教材使用。
目前,CDIO工程教育教材的建设还处于探索阶段,是一项创造性的工作,尚需要通过改革的实践不断加以深化和持续改进,任重而道远。