天文学基本概念精选(九篇)

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第1篇：天文学基本概念范文

关键词：《天体力学》；课程建设；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0058-02

一、引言

天体力学是应用力学规律研究天体的运动和形状的一门学科，是天文学的一个分支，同时又与数学和物理学的关系密切。天体力学诞生于1687年，但作为学科名称是拉普拉斯于1798年首次提出的[1]。天体力学的基本理论虽然源于对自然天体的研究，但同样适用于人造天体。随着卫星技术的广泛应用，现代天体力学与航天科学、大地测量学和地球物理学等学科相互交叉，形成了一些共同的研究领域。因此，天体力学不仅是天文学专业必修的专业基础课，也是其他相关专业的重要选修课。天体力学涉及的内容广泛，理论性强，公式复杂，对于非天文专业的学生而言，天体力学是一门难度较大的课程。由于教学对象和教学目标不同，非天文专业开设的《天体力学》课程不可能照搬天文学专业的课程体系，而必须结合自身专业特点和需求进行课程体系建设。本文以武汉大学测绘学院天体力学课程为例，从教学目标、教学内容与教材、教学方法和考核等方面对非天文专业天体力学课程建设进行探讨，以供同行参考。

二、教学目标

武汉大学测绘学院开设天体力学课程主要针对测绘工程和地球物理两个本科专业。目前，全球卫星导航技术、遥感技术和卫星重力等现代卫星技术广泛用于测绘、地球物理领域的生产实践和科学研究，掌握基本的天体力学理论对于理解和掌握后续的专业课程具有重要作用。因此，天体力学是一门重要的专业基础课，一般在二年级下学期开设。通过本课程的教学，应达到以下目标：（1）使学生了解天体运动的基本规律，掌握天体运动的基本理论，为GPS原理及应用、卫星大地测量学、卫星重力学等后续专业课的学习奠定基础；（2）使学生了解天体力学的研究方法，通过一些理论公式的推导和天体运动规律的分析，增强学生科学理性的逻辑思维能力；（3）指导学生将天体力学基本理论应用于实际天体，利用案例介绍天体力学在本专业中的应用，培养学生独立分析与解决问题的能力。

三、教学内容与教材

人造天体的出现与电子计算机的广泛应用，极大扩展了天体力学的内容和应用范围，但是非天文专业天体力学课程不可能也没必要涉及天体力学的所有内容。结合专业特点和需求，选择的教学内容以经典天体力学的核心内容为主，即二体问题和摄动理论。考虑到非天文专业大学生的实际，教学内容侧重于基本概念和基础理论，并辅以所需的数学和物理学基础知识。表1列出了具体教学内容和课时安排。第1章绪论对课程进行概述，简要介绍天体力学的研究内容和发展历史。第2～3章是针对非天文专业学生缺乏相应基础而安排的数学、物理和天文学方面的基础知识。第4～6章是经典天体力学的主要内容，也是课程学习的重点。第7章是多体问题，重点介绍三体问题。第8章主要以地球为例介绍天体的形状与自转理论。教学内容由浅到深、由易到难逐渐递进，便于学生理解吸收。

国内天体力学的教材较少，而且由于出版时间较早现已经没有再版，如《天体力学引论》[2]、《天体力学基础》[3]。近年来，也鲜有天体力学方面的书籍出版。时间最近的天体力学书籍是2008年出版的《现代天体力学导论》[4]，但是该书专业性较强，主要介绍现代天体力学的内容和代表性研究成果，不适合作为非天文学专业本科生的教材。为了满足课程教学的需要，课程组在2006年就结合国内外资料编写了《天体力学》讲义，内容覆盖了所需的基础知识和天体力学基本理论，并添加在本专业的一些实际应用案例。经过多年的不断更新和完善，讲义基本具备了出版教材的条件。

四、教学方法与手段

1.合理利用计算机技术辅助教学。信息技术的发展及在教育教学领域的应用，导致了教学方法和手段的深刻变革，目前多媒体教学已成为课堂教学的主流方式。天体力学涉及不少抽象的天文学概念和复杂的空间关系，同时也有较多的公式，因此采用板书和多媒体相结合的方式更利于学生对课程内容的理解。对于一些重要公式的推导采用板书形式，这样容易引导学生的思路，增加与学生的互动。对于抽象的概念和理论，采用图片、动画和视频等多媒体资料进行讲解，不仅可以激发学生的学习兴趣，也有利于他们更好地理解和掌握。例如，第二章中的天球坐标系就涉及到天球上的许多点、线、面的概念，以及地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系等多种天球坐标系的定义，采用传统方法讲授这些知识需要较多课时。而使用多媒体教学方式，只需几幅图片和一个动画就可以将这些坐标系的定义及相互关系形象直观地展现出来，极大提高了教学效率。另外，还可以编写一些程序或运用专业仿真软件（如STK卫星工具箱[5]）对某些教学内容进行演示，增进学生的感性认识，如天体的运行轨道模拟、摄动力对轨道的影响等内容。

2.理论联系实际，注重培养知识运用能力。天体力学课程是一门公式多、理论性强、逻辑严密的理论课。但是如果过多地讲授理论和公式推导，学生听课会觉得枯燥无味，学习兴趣下降，导致教学效果不佳。授课过程中应注重理论知识与实际应用的联系，特别是增加与本专业相关的一些应用或者是当前的热点问题。例如，讲授卫星轨道的相关知识时可以介绍嫦娥探月卫星轨道设计等实际问题，讲授轨道摄动问题时可以介绍卫星轨道摄动在确定地球重力场方面的应用。还可以采用案例教学法对一些公式较多的知识点进行教学，例如天体星历的计算，给定某实际天体运行轨道的轨道根数，让学生编程计算该天体在任意时刻的位置。通过介绍应用案例或者让学生自己动手解决实际问题，能激发学生的学习兴趣，增强对知识的理解。

3.利用灵活多样的考核方式保障课程教学质量和学生的学习效果。课程考核是实现教学目标和检验学生学习效果的一种手段，是课程教学的一个重要环节。为了避免传统期末考试“一考定成绩”的诸多弊端，本课程采用多元的考核方式，课程成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成，分别占总成绩的45%和55%。平时考核可采取考勤、作业、课堂演讲与讨论、编程实验等多种形式，对于全面了解学生的学习状况和教师的授课效果非常有效，同时也可减小学生对考试的畏惧心理，避免考前突击行为。期末考试可采用开卷、半开卷和闭卷三种形式。开卷考试以应用题为主，题目覆盖课程的主要知识点，但又不能在学生携带的参考资料中找到完整的考题答案，以考察学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。半开卷形式则允许学生考试时将自己觉得重要的公式和理论抄写在一张纸上带进考场，这种方式有利于使学生理解知识点之间的联系，全面系统地复习、归纳和总结知识体系。闭卷形式虽然要求学生不准携带任何资料进入考场，但是为了避免学生对理论和公式死记硬背，试卷中会给出可能用到的重要公式，从而引导学生在学习过程中着重对知识点的理解、分析和运用。

五、结语

《天体力学》课程专业性较强，开设该课程的多为天文学专业。非天文专业开设《天体力学》，无论是教学内容还是教学方法，都没有经验可以借鉴。我院开设该课程已近十年，在课程建设方面进行了一系列教改实践，并取得了良好效果。学生学习该课程后掌握了本专业所需的基本知识，有的学生因此喜欢上天文专业并考取了该专业的研究生。本文在多年的教学实践基础上，在教学内容、教学方法和教学手段、考核方式等方面总结了教学经验，为非天文类的其他相关专业开设《天体力学》课程提供了参考。

参考文献：

[1]易照华.天文动力学和天体力学[J].云南天文台台刊，2002，（3）：1-8.

[2]易照华.天体力学引论[M].北京：科学出版社，1978.

[3]易照华.天体力学基础[M].南京：南京大学出版社，1993.

[4]孙义燧，周济林.现代天体力学导论[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]张文昭，高健.STK卫星仿真软件在天体力学教学中的应用[J].实验技术与管理，2013，30（2）：118-121.

第2篇：天文学基本概念范文

的教育对象，不同的学科文化中，数学史扮演着不同的作用和使命.

关键字：数学史；教育；作用

【中图分类号】G633.6

1数学史使学者真正走进数学世界，有利于培养学生学习数学的兴趣

不同的历史阶段，不同的教育对象，数学史所起到的中心作用也不尽相同，在高等数学教育中，由于高等数学的难度较大，使学者保持良好的兴趣并进行主动的探索，数学史有着至关重要的作用.

爱因斯坦曾经说过："兴趣是最好的老师，它永远胜于责任心".兴趣是人的情意领域（情感、态度、兴趣和价值观）中最为活跃的成分，它的形成有利于激发学生学习的主动性.但在学校的数学教学中，由于受社会整体价值观的影响，功利性的思想在社会上非突出：为取得高成绩，为参加竞赛拿到奖项，为考取名校，这成为了他们惟一的目标.随着国家经济的快速发展和综合国力的提升，素质教育的呼声越来越高，教育的目标也越来越高，全面提升学者的数学能力，学习能力，自觉能力以及新型创新人才都使数学史在数学教育中发挥越来越重要的作用，培养学者的兴趣成为关键的第一步.

在教育过程中讲述著名数学家的事迹，例如讲解一些数学家成才的成长历程，在课程中遇到的"从阿贝尔到伽罗瓦"，伽罗瓦创建群论的时候只有18岁，阿贝尔22岁证明一般五次以上代数方程不存在求根公式.德国数学家高斯19岁解决了正多边形作图的判定问题，20岁证明代数基本定理，24岁出版影响整个19世纪数论发展、至今仍相当重要的《算术研究》；法国数学家帕斯卡，16岁成为射影几何的奠基人之一，19岁发明原始计算器；还有部分数学家是自学成才，在没有别人的帮助下，取得了重大的发现并推动了数学的发展，比如19世纪的大几何学家施泰纳在农家成长，从小做农活，直到14岁还没有接触过正规教育，当他18岁的时候才对数学产生浓厚的兴趣，再后来为了生存给别人做私人教师，并且对开始对数学进行深入的研究，最终在三十岁的时候有所成就，在数学史上留下了美好的一页.在数学的教学中适当讲述这些学生比较感兴趣而且具有很强知识性的历史，有助于减缓学生对数学的恐惧感，在一定程度上增加数学的吸引力，数学学习就会上升到一个新的台阶.

2数学史有助于学者体会数学创造过程，培养正确的思维方式

数学教材内容的呈现是以知识逻辑体系组织的，是形式化了的东西，因而掩去了知识的发生和发展过程，把数学发明创造的火热思考丢在了一边.这样的话，虽然利于学生接受知识，但很容易使学生产生数学知识就是先定义，接着总结性质和定理，后来解决问题的错误观点，影响了正确数学思维方式的形成.对此，张奠宙认为："数学教学的目标之一，是要把数学知识的学术形态转化为教育形态."作为老师，把课本上完美的数学发展过程和结构还原到数学最初的发展探索过程中去有着很大的教育意义，激发学生的思维，让学生认识到数学进步的曲折，体会数学创造过程中的不同的思维和最初定义的原理，深刻理解数学创新的过程，加强探索数学的精神.

例如函数，最先是由莱布尼兹引进数学的，用来表示"曲线上的点的横坐标、纵坐标、切线长度的量"；后来，瑞士数学家约翰贝努利把他扩张为"由变数X和常数所构成的式子，叫X的函数"，即达朗贝尔的"解析式"；接下来的是欧拉的"几何上能用曲线表示"的观点；黎曼的"作为一种规律，根据它由自变量的值确定因变量的值"；最后是课本中的"对应说"、"映射说".学生清楚了函数概念的演进过程，也就理解了函数概念的性质--数集间的一种对应关系."解析式"、"几何上能用曲线表示"等只不过是这种关系的特殊形式.从而让学生对数学的基本概念的来历有了清晰的认识，从实践上升到理论的过程，达到更加抽象的研究，对数学概念的本质有深刻有理解，同时使学生的数学思维能力得到了很大的提高，对数学的应用和定义有了更高层次的理解.

3数学史有助于帮助学者认识数学的应用价值和文化价值

最早出现的科学知识除了天文学外就是数学.数学是随着生产实践和天文观测的需要而产生和发展起来的.古代的天文学只能在数学发展的基础上发展，所以使人们增加了对数学的探索.后来，随着人类文明的快速发展，在农业上对数学的要求越来越高，特别是对几何的需求，由于商业的出现和手工业的产生，力学也被人们认识到，一定程度上促进了数学的发展.后来，航海和战争的不断发展，对数学提出了新的问题，这样，数学的发展开始是以由生产和生活促进的.

数学在自然学科和人文科学中的应用是无处不在的.回顾数学史的发展道路，我们可以看到，数学和天文学的发展一直都有着不可分割的联系，天体的发现和星系的发展都给我们提供了不同的视角；当然数学与物理学也是密不可分的，光学的发展和相对论的建立以及宇宙的起源和未来都离不开数学的研究成果.在数学教学中，有很多将数学知识应用到物理学中去的例子，微积分在各种物理模型中的应用，爱因斯坦相对论在数学的帮助下，取得了突破性的进展.

数学在计算机中的应用无处不在，程序的编辑需要数学逻辑思想，操作系统的分类和管理，网络结构中的拓扑设计，各种地址的设计、分配以及数学映射思想的应用等，编码学，密码学等对数学的需要，物流对图论的应用，测量中对几何的运用，控制论中的逻辑，通信中传输的函数原理.

在数学史上，这样的例子不胜枚举，通过数学史的介绍，能够帮助学生了解数学在人类文明发展中的作用，树立正确的数学观，切实体会到数学在现实生活中的应用，并能逐步做到学以致用，不会对所学知识感到陌生，达到数学教育的最终目的并实现自身的价值.

4结束语

通过对数学史在数学教育中作用的初步探索，对培养学者兴趣、形成良好的数学思维、树立正确的价值观，世界观以及提高学生的个人学习能力方面都一定的促进作用.

参考文献

[1]数学与数学思想发展概编.西南交大

[2]数学在数学教学中的作用.科技信息，2009.

[3]王旭.浅论数学史教学的教育功能.理财世界，2009.

第3篇：天文学基本概念范文

关键词 文科物理 文科物理课程 文科物理教材 文科物理教育

中图分类号：O4-4 文献标识码：A

1 文科物理教育的重要性

随着科技迅猛发展与社会不断进步，世界范围内的问题和矛盾展现出复杂化和多样化的新特点。人们对跨学科、跨领域人才的迫切需求，促进了文理互渗和交叉学科的急速发展。然而，文科向理科的渗透是较为顺利的，理科向文科的渗透、交叉和发展却困难重重、不尽人意。著名物理学家吴健雄博士曾指出，为避免出现社会可持续发展中的危机，当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中的两种文化（科学文化和人文文化）之间的隔阂，而加强这两方面的交流和联系，最合适的是大学。从物理学的重要性来看，“物理学作为研究自然界最普遍规律的科学和最成 熟的自然科学，对科学世界观的形成所起的作用是最直接的，物理学的方法是科学方法的典型代表。”北京大学刘华杰教授也曾指出：“目前我国文理分裂比较严重，造成文科生学习科学的困难，但已经有很多大学开设文科物理课程。尝试为对物理学感兴趣的文科生提供了一个空间和平台。”由此可见，在大学文科学生中开展文科物理课程并且对现有的文科教育改革具有十分重要的意义。

开设文科物理的意义：第一，“科学素养”培养的基本要求。科学素养是公民应有的基本素质之一。第二，提高公民科学文化素养水平。教育是影响我国公民科学文化素养的主要因素。开设文科物理，提高文科学生的科学文化素质，普及科学常识，教授科学的研究方法迫在眉睫。第三，科学的理念比知识更重要。开设文科物理课程，不仅是传授物理知识，更是培养科学的理念，文科物理课程将科学精神和人文理念贯穿整个课程，旨在培养一种理念，交给读者科学方法，提高科学素养。

2我国高校文科物理教育的发展情况

西方发达国家自上世纪中期意识到物理教学对学生发展有着重要作用，开始重视学生物理知识和物理科学方法的学习。我国开展文科物理教学起步晚，始于上世纪90年代。表1更清楚、更直观地展示国内开展文科物理教学概况。如上海交大的《天文学史》则是对人文学院开设的，讲授从古代到近现代天文学的发展历史，同时也兼及介绍中国古代的天文学成就。 中国人民大学的《物理与科技发展》立足于物理学基础知识简介与其在现实生活、科研实践，以及工业化进程中的应用。该课程着力于系统地培养学生对物理的兴趣，使选该选修课的同学能够在一定程度上对于物理学中的逻辑思维，演化方法获得一定的掌握。

同时，表2列举了我国当今通行的文科物理教材情况。如北京大学的《演示物理学》采取以演示实验方式进行教学，引导学生感悟物理学的精髓，使学生对物理学获得一个初步而准确的整体印象，作为今后自身扩展科技知识的基础。

3我国文科物理教材的特点

众所周知，人文精神和科技进步是推动社会进步的两翼。当今的文科大学生，除了专业知识之外，亦应具备科技背景，这是新一代应具有的素质，也是适应社会发展，迎接挑战的需要。目前各高校文科物理教材教材建设步伐加快；教材内容多样化；侧重科学素养的养成；物理思想与人文精神有机结合，现择两本点评：

吴宗汉的《物理学概论：文科大学物理教程与实验》由三部分组成：第一部分概述了一些基础知识如力学概述、热学与能源工程、电磁学、相对论与量子论、原子核与基本粒子的等。第二部分为21世纪前沿科技选编，介绍了混沌现象、材料科学、信息技术、宇宙成因探索等内容。第三部分介绍了物理实验中数据处理方法。可以看出，该书主要偏向概念性介绍，照顾到文科生的知识基础，目的是拓宽学生知识面，获得科学方法论的教益与启迪。

吴大江的《文科物理学教程：物理概念与科学文化素养》具有如下鲜明的特点：（1）内容编排科学。在阐述物理基础知识方面，明晰了概念的引入、概念的形成和概念的应用，继承并发扬了理工科精品教材中知识的系统性、科学性、严谨性等特点。与此同时，强调物理文化，突出物理学中的科学方法和创新思维。（2）将经典理论与其在现代科学技术中的应用紧密结合。同时，引入案例教学，以生动的素材增加趣味性和故事性，从而提升学生学习物理的兴趣。（3）教材以物理模型、例题分析、知识拓展为主线贯穿始终，力求促进能力和素质培养。全书深入浅出地阐述基本现象、基本概念和基本原理并增加了典型例题。解题时，调物理过程、解题思路、抽象思维、形象思维、辩证思维以及科学方法，以便培养学生的观察力、思维力、自学力和创新能力。（4）在弘扬中华数千年科技文明的同时，本教材结合物理学在中西方两种文化融合方面进行了有意义的探索，努力将注重基础理论和知识传授的传统和学习能力及创新意识培养的理念结合起来。

葛德彪的《文科物理教程》主要包含力学、热学、电磁学、光学概论；相对论基础；量子论基础。该书主要特色：（1）考虑文科大学生的数学基础较为薄弱，所以尽量略去了复杂的数学推导，注重物理概念和定律背后的深刻含义的挖掘，注重人文文化与科学文化相融合、物理知识与物理学史相结合、基本定律与科学思路相配合。（2）适当插入物理学史、物理学家、物理理论的形成发展过程和科学哲学的介绍，以实现启迪思维能力、激发探索精神和提高综合素质的目标。（3）压缩经典物理内容，扩大近代物理比例，打破了传统的内容安排的格局。在大学物理内容改革上大大地向前迈了一步，真正体现了“优化经典，加强近代”的改革目标。（4）将三次技术革命与物理学的关系纳入到正式内容中，提升学生学习物理的兴趣，认识物理理论与科技进步之间的关系。（5）精选思考题和习题。思考题和习题的选择注重基本问题的理解和基本解题方法的训练，尽量避免难题和偏题，紧扣每部分教学内容的典型题，适当控制题目数量，不贪多求大，力求简洁精悍。

4对我国文科物理教育的思考与探索

文科物理是高校实施文化素质教育的一门重要课程，对体现科学教育与人文教育的融合，特别对提高非理工学生的科学文化素质起着重要作用。如今，越来越多的学校开设了文科物理的公选课、通选课，可见文科物理越来越受到了学校和老师的重视。在文献中，作者通过对中南大学的学生样本的调研，发现在教学过程中，学生对文科物理的重视程度远远不够，很多文科学生对学过的知识理解不深，往往没过多久就全忘了。然而，随着时代的发展，物理知识已经融入到了我们的生活中，是成为21世纪文科高素质人才中不可或缺的组成部分。

通过对我国文科物理教育状况的调研与分析，本文对我国文科物理教育有了以下几点思考：（1）注重文科物理的逐步转化。现在的文科物理越来越注重多样化，我国文科物理正在从简化理科大学物理逐步转化为扩大学生知识面、提高学生综合素养和分析问题的能力、融合物理思想与人文精神。（2）注重人文教育，实现文理结合。文科物理正在不断的向与人文教育息息相关的方向发展，我们可以看到，这样的发展更能够吸引文科学生的兴趣，也更容易被文科读者所接收，不仅增加了内容的趣味性，降低对物理知识的要求，强调现实中的、艺术中的物理。（3）注重培养学生的实际应用能力，授人以渔。文科学生对物理的学习不需要用到太多专业知识，关键是如何将物理应用到自己专业领域。在教学过程中，要充分发挥物理学的社会教育功能和思想文化功用，向学生传播著名科学家的科学思想、科学方法和科学精神，提高学生独立思考、发现问题、分析判断的能力，激发学生的创新意识。

参考文献

[1] 杨娟.文科类大学物理课程的设置及教学研究与实践[D].合肥工业大学，2007.

[2] 吴宗汉.物理学概论：文科大学物理教程与实验[M].东南大学出版社，2001.

[3] 吴大江.文科物理学教程：物理概念与科学文化素养[M].北京师范大学出版社，2010.

[4] 葛德彪，张世全.文科物理教程[M].电子工业出版社，2010.

第4篇：天文学基本概念范文

《概率论与数理统计》是本科专业重要的公共基础课，理论抽象，思想方法独特，侧重应用，主要研究自然界、人类社会及技术过程中大量随机现象的统计性规律，在理、工、农、医等学科领域都有着广泛的应用，它在培养学生的理性精神、逻辑推理能力、抽象思维能力、随机事件应对能力、处理数据能力和综合素质等方面有着独特和不可替代的作用，为各专业培养应用型人才提供了基础实践的平台。

通过本课程的学习，学生能掌握概率论与数理统计的基本概念和基本理论，初步学会处理随机现象的基本思想和方法，做到从确定性思维到随机性思维的转变，而不再局限于基础数学的领域，能接受随机思想和随机观念，能利用这门课的基本理论知识分析和解决具体的实际问题。

二、课程思政的设计理念

在日常的教学中，教师利用自身的哲学素养创造性地处理教学内容，对教学内容中所蕴含的辩证唯物主义思想因素进行有效挖掘，自然地渗透辩证唯物主义哲学的观点，使学生从中领会到知识的相对性和绝对性，以及真理无限而人类对世界的认知有限等基本道理，领悟数学的本质;同时对本课程在中国特色社会主义现代化建设项目（政治，经济，文化，社会民生建设、国防）和未来发展蓝图中的实际应用加以介绍，激发学生的爱国情怀和学习兴趣，让学生爱国、爱学习。

三、本课程思政建设特色与创新点

1.精进专业素养，课程中渗入思政理念

科学作为一种独立的社会活动是从希腊开始的，希腊人最早对世界形成了一种不同于神话的、系统的理性看法，且创造了数学语言来表示自然界的规律。希腊第一个哲学家泰勒斯提出万物源于水的命题，奠定了西方哲学追究世界本源的感性而抽象的思维体系。古希腊哲学家、数学家毕达哥拉斯主张数学是理解宇宙奥秘的钥匙，他说“万物皆数”、“数字统治着宇宙”。“解析几何之父”——法国数学家笛卡尔是西方现代哲学思想的奠基人。“近代科学之父”——意大利物理学家、数学家、天文学家伽利略说：“宇宙被写在哲学这本书中，而这本书的语言是数学。”

物理的尽头是数学，数学的尽头是哲学。

具体的物理学量和数的概括抽象的数学万事万物的本质及关系哲学。神学的认真导致了哲学诞生，哲学的讨论导致了科学诞生，科学的需求导致数学的发展，数学的发展导致了对于建立在公理之上的纯粹理念世界的优美，深刻（哲学）和真实（物理）的新一轮讨论。数学不仅是哲学问题的重要来源和根据，而且为哲学的发展提供了丰富的土壤和环境，数学以其无与伦比的确定性和真理性与哲学结下不解之缘。恩格斯在《自然辩证法》中这样描述“只有微分学才能使自然科学有可能用数学来不仅仅表明状态，并且也表明过程：运动。”

概率论的研究对象是随机现象的统计规律性，由于随机现象的发生带有不确定性，随机现象发生的条件与结果不具有逻辑上的因果关系，故教学中通过实例让学生充分理解随机现象各结果发生的偶然性以及大量重复试验中随机现象所呈现的统计规律性之间的辩证关系。将哲学知识引入教学中，使学生理解随机现象的含义，正确把握偶然与必然的关系。

本课程通过实例解释基本概念和理论方法，且将复杂的理论知识简化，将实际问题抽象成概率统计中的数学模型，再用概率统计的相关知识来解决问题。哲学是关于世界观的学问，是对自然科学知识和社会科学知识的概括和总结。辩证唯物主义——哲学，不仅是世界观的理论，也是策略论的理论。《概率论与数理统计》中实际应用问题的解决离不开以唯物辩证法为中心的哲学思想策略。我很重视提高自身的哲学素养，对教学内容中蕴含的辩证唯物主义思想因素进行有效挖掘，使学生把握《概率论与数理统计》的精髓，领悟其本质。唯物辩证法的哲学思想策略已成为唤醒学生内心深处的数学知识、技能及数学策略的激发器，是开启其数学深思和智慧的钥匙。

2.关注学生身心健康，唤醒学习的内在动力

向学生推荐了连岳、海蓝博士、张德芬、武志红、曾奇峰等著名心理学者和作家的公众号，这些大咖是我们前行路上的一盏盏明灯。我在课堂教学之余提醒学生关注身心健康，唤醒他们学习的内在动力，使其在漫漫人生路上不断成长，能更好的成为自己。

第5篇：天文学基本概念范文

关键词：工程问题 科学问题 模型化

近年来,围绕农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、材料、综合交叉和重要科学前沿等领域中的关键科学问题,我国启动了一大批重大专项工程[1],包括核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品、极大规模集成电路制造装备及成套工艺、新一代宽带无线移动通信网、绿色制造关键技术与装备、水体污染的控制与治理、转基因生物新品种培育、大型飞机、高速磁悬浮交通、重大数字化医疗设备关键技术及产品开发、高分辨率对地观测系统、地球系统过程与资源、环境和灾害效应、载人航天与探月工程以及复杂条件下的岩土工程如“三峡”、“二滩”、“海底隧道”及“南水北调”等等。

以上工程的研究对象日趋复杂,投入大、风险高,要求在施工前对工程可靠性和稳定性做出满意的评价,同时在施工过程和运营过程中会碰到各种各样的难题,这些都使研究工作和工程进展面临种种困难。事实上,对于一个难于直接下手研究的复杂客体,能不能顺利地进行研究,其关键在于能不能针对所要研究的问题构建出一个合适的科学模型。正确地建立模型是描述问题和解决问题的关键,是工程思想方法的精髓。

模型方法是现代科学的核心方法。“模型”这一组合词的本义,即是一种用实物做模的方法[2]。但是,科学模型是人们按照科学研究的特定目的,在一定的假设条件下,用物质形式或思维形式再现原型客体的某种本质特征,诸如关于客体的某种结构、功能、属性、关系、过程等等[3,4]。工程问题需要借助基础理论来解决,科学模型则是基础理论应用于工程中解决其问题的桥梁和纽带。所以通过对科学模型的研究,来推知工程研究对象的某种性质或规律。在考虑模型的多样性和局限性的前提下,在模型应用过程中不断地对模型进行验证和改进,科学地指导工程实践。

1、科学模型的分类

科学研究中的模型有两大类,一类是实验研究中所采用的实物模型,另一类是理论研究中所采用的理论模型,表现为科学概念、科学假说和数学问题等形态。在现代工程实践和理论研究中,大量地使用着思维形式的科学模型,诸如理想模型、数学模型、理论模型、半经验半理论的模型等。

1.1 理想模型

实际的工程问题都是拥有多种属性的,并且处于与其他因素的相互作用中。当我们将某一物体作为特定的研究对象,针对某种目的,从某种角度进行研究时,没有直接关系的属性和作用就可以忽略不计。例如,胡克定律就是一个最典型的理想模型,适用于一切固体材料的弹性定律,也是力学最重要基本定律之一。

科学研究离不开科学抽象,简化了的理想模型作为科学抽象的结果,在各门科学中比比皆是。例如,数学中的点、线、面;物理学和化学中的点电荷、绝对黑体、理想流体、理想晶体、理想热机、理想溶液;生物学中的模式细胞等等。这些理想模型反映了客体的本质属性,同时也是各门科学中的基本概念。

1.2 数学模型

构建数学模型是一件创造性的工作,要根据不同的问题,不同的情况作不同的抽象和处理。建立数学模型的基本点就是寻找出所研究的实际问题与某种数学结构的对应关系,从而使实际问题能得到简化,归结成为一个数学问题。需要建立实际对象与各元素之间的对应关系。例如,流体在多孔介质中的传输是一个非常复杂的问题。19世纪以前,还不能对地下水进行定量的计算。1856年,法国工程师H.Darcy在解决城市供水过程中,在一系列试验的基础上,得出了渗流能量损失和渗流速度之间呈现性关系,即著名的Darcy定律,这标志着渗流力学的诞生。

1.3 理论模型

理论模型是包括了数学模型的,能从一定的基本概念和数量关系出发,进行推理和演算,对有关的各种现象和问题,进行定量的解释和回答,并且推导出新的预言,做出指明一定误差范围的预测。

例如,弹性力学中的能量原理是一个典型的理论模型,它可以直接处理整个弹性系统,考虑该系统的能量关系,建立一些泛函变分方程,把弹性力学问题归结为在给定约束条件下求泛函极值的变分问题。

1.4 半经验半理论模型

在很多情况下,复杂系统,特别是十分复杂的工程系统,通常机理不很清楚,关键数据匮乏,其中所涉及的变量和参量,不但数量大而且其中有许多因素是难以测量、难以定量化的,不能提炼出定量的数学模型,也不能应用理论分析模型对系统的行为做出有效的分析预测。于是人们就常常在经验基础上、或是经验与理论相结合的基础上,对某些因素做出量的估计,并据以提出概念和假设,这时所得到的结果其实只能理解为半定性半定量的。

半经验半理论模型,在科学和工程问题中大量地使用着,尤其对复杂系统的研究,煤矿冲击地压预测模型如强度理论、刚度理论以及冲击倾向性理论等,都属于半经验半理论模型。而在实际工程中,进行定量分析与定性分析相结合的综合研究方法往往有效。

2、科学模型的作用

模型在科学研究中体现出多重作用,这正是它能成为现代科学研究的核心方法,并具有强盛的生命力的重要原因。从以下三个方面简述科学模型的重要功能和作用。

2.1 科学模型研究的间接方法

能够直接通过观察实验进行研究的工程客体只占少数,大多数工程研究对象需要采用间接研究的方法,借助于既有客观依据又带有主观想象的模型来开展研究,逐步推进认识。纵观近、现代自然科学史,在以复杂系统为研究对象的天文学、地质学、生物学等基础科学研究中,科学模型的间接方法均有应用。

例如,恒星内部结构与演化理论研究是现代天文学研究前沿领域之一,是一个开放的复杂巨系统问题。由于除太阳以外,其他恒星都非常遥远,只能以“点源”看待,很难取得丰富的观测资料。太阳离地球最近,在恒星内部结构与演化研究中,理所当然地把太阳选作典型。已知太阳质量与半径,以其可观测量（主要是光度与表面温度）为边界条件,提出“把太阳看作球对称的平衡气体球”的假说,根据有关的科学定律导出太阳内部结构的数学模型,并用数值方法近似求解。分析结果表明,太阳内部大致可分为核反应区、辐射区和对流区。太阳结构模型经过可观测量的检验,反复调整有关内部参量后导出分析值,与实际观测值误差在1/1000以下。通过改变核心区参量,并作必要的补充假说,可依次导出红巨星、白矮星、中子星模型。1960年现的脉冲星,就是对这种以科学模型的间接方法及其预言的生动检验。

2.2 科学模型的研究纲领作用

科学模型不仅是已有认识的总结,作为科学工作者的创造,又加进了人们的新的猜测和假设,含有新的概念和思想。建立起新的理论模型,必须回答这个新的理论是否能够说明各种与其有关的实验现象,是否能对过去已知的事实,做出回溯性的合理的科学解释,是否能够预见新的事实？

太沙基提出的一维固结理论和有效应力远离标志着土力学学科的诞生,因此一维固结理论在土力学中有着重要地位。在此基础上,比奥考虑了土体固结过程中孔隙水压力消散和土骨架变形之间的耦合作用,提出了比奥固结理论,将一维固结理论推广到三维的情况。

因此,一个新的理论模型实际上能起到一种新的研究纲领的作用,使研究工作获得极大的推动和展开。

2.3 模型研究对实践的指导作用

科学模型是对实际工程客体的一种合理的正确的抽象,具有简化、优化和理想化的特点。在模型上进行研究的结果,一般优于实际结果。这样,就能以科学模型所提供的优化条件作为追求目标,使人们能够改善实际工程客体或环境条件,以争取达到较佳效果的方向和途径。

在工程设计中,模型对实践的指导作用尤为直接和明显。通过科学模型预测某一工程系统的未来发展情况,无论是做出短期的还是长期的预测,定性的或是定量的预测,都有重要意义。现在,有了电子计算机这样强有力的科学手段,使许多复杂问题的预测成为可能,这对于决策和管理的科学化是大有帮助的。

3、科学模型建立的途径

建模方法大体可分为白箱、黑箱和灰箱模型。白箱模型是根据系统运动规律建立的“机理模型”,它提供较完整的信息,在机理清楚的情况采用。黑箱模型无法反映系统的内部状态,一般是输入输出模型,可用统计或智能方法建立。如果我们对系统的结构和机理掌握部分知识,应充分利用,将黑箱转化为灰箱,灰箱模型是在工程中遇到最多的情况,建模方法则各有差异。

建模工作中要针对实际情况具体分析,结合整体论和还原论,不要舍本求末,结合宏观与微观的辩证统一,采用分解和集成或者定性合成与定量分析的综合手段,把微观机理特性反映到宏观模型中来。

建立模型的过程,是对原型客体进行科学抽象的过程。科学处理局部与整体、微观与宏观、经验和理论、定性与定量、感性与理性等问题,分清主次,舍弃次要的无关大局的细节,抓住本质性和关键性的东西,才能建立具有科学性的模型。

4、结语

面对越来越复杂的工程系统,应正确认识并提炼出来工程中的科学问题,抽象出能够正确描述工程问题的科学模型,将工程问题模型化,发挥科学模型其强大作用,对工程科学研究将起到明显的指导意义。

参考文献

[1]国家科学技术部,国家十一五科技发展规划.2005.

[2]辞海.上海辞书出版社,980.

第6篇：天文学基本概念范文

对于英语和数学来说，有一些里程碑式的课程帮助学生将学习的重点从有用的技能培养转化到这些学科的学术研究上，在英语中，文学分析的课程为学生批判性地阅读和理论上的认知铺平道路，在数学上，证明的理解和构建成为进入高等数学的途径。这些课程成为重要的知识飞跃的关键。虽然基础教育意味着熟练读，写和算的技能，但并不意味着理解和执行学术英语和数学的知识或能力，类似地，程序设计则是计算思维（作为技术）和计算机科学（学术科目）的里程碑课程，但程序设计不是计算思维培养过程中所必需的，也不是基本计算机科学学习中所必需的知识，从逻辑上讲，一个程序是对许多计算实例的简洁的，有限的描述，每个都包含一个可能的无限过程，当一个人还没有牢固掌握并不熟悉的描述的流程设计的形式语言规范时，书写程序设计过程是很不容易的，所以我们认为，在学生进行程序设计之前，需要在计算思维方面作实质性的培养训练。学习程序设计之前，计算思维的培养，重点应该强调理解（和能够手动执行）计算的过程，而不是表现在会熟练使用特定的编程语言上。要不断提高对算法概念的理解程度，如，基本流程的控制是很重要的。核心是培养和发展过程的信息抽象、表示和属性评价的技能。首先，要深挖计算的内涵，比较数学的计算和计算机的计算。数学的计算遵循进位制计算规则。计算机的计算靠匹配，遵循状态匹配规则，即0和1的匹配。通过这种比较，可以让学生了解计算的不同表达形式，进一步体会计算的本质。其次，计算自动执行的过程正在改变所有的学科如何去思考专业领域知识。设计学生熟悉的简单计算实例，并尽量结合学生本专业的实例，挖掘专业计算背后所隐含的计算含义和技术，潜移默化地讲解计算机解决问题的方法和手段，让学生体会何谓“计算无处不在，无人不在计算”。通过深入浅出的阐述，学生不仅可以对计算的概念获得一个清晰的理解，而且会对计算增加浓厚的兴趣。无论面向什么层次的计算环境，问题求解首先需要解决的是问题的表示，例如编码/解码和建模等都是典型的例子。只有这样才能够建立计算环境所能理解的基本计算对象，进而为基于计算环境的问题求解提供可能。进一步需要设计问题求解过程，典型的方法有：约简、嵌入、转化、仿真、递归、并行、启发式推理、平衡与折中等。最后需要验证以确定计算过程的正确性与效率，典型方法有预防、保护、冗余、容错、纠错等，其中还需要多维度（时间、空间、简洁、社会、成本）考量计算的效率。

2学习计算过程的实例

可以利用简单的多步计算和小的组合问题的例子融入计算思维的培养过程。通过这些例子来传递计算机科学的一些基本概念和思想，计算是一个广义的概念，它包括不同的任务、概念和技术。同样，计算思维涉及广泛的方法和技能。提出和理解不同种类的计算思维，并通过不同领域中的实例来识别计算思维的差别和相似性。在计算思维学习的过程中，还应当使用适合的计算思维语言。例1：介绍乘法，两个常见的概念是“乘法重复加法”和“乘法满换律”。利用乘法的定义，可以介绍两个计算的概念：迭代和效率。我们或许可以解释符号“+”的每一次应用都是一次迭代，并且当这种操作是交替的时候，乘法的两种表示形式的效率可能是不同的。比如可以进行下面的练习。①对于每一个乘法，把它写成重复加法然后写下答案。同时也记下迭代所需的数量。②写乘法交换两个数字，比如6*3和3*6，比较所需的迭代次数。哪一个是更有效率呢？例2：阅读理解，在培养英语阅读理解能力时，有一种将句子排序的训练，比如，a：Idon’twantpizzaagainforalongtime.b：Iatetenpiecesofpizza.c：Laterthatnight，Igotsick.d：Ifeltveryfull.下面哪个排序的选项是正确的?1）a，c，d，b2）d，c，b，a3）b，c，a，d4）c，a，d，b5）b，d，c，a这5个可能性的排序，每一个可以视为一个状态，构成了问题的搜索空间。为了解决这个问题，我们可以单独检验每个状态，也可以使用分治的方法来删除不正确的答案。可以对学生提出以下的启发式问题：b和c的正确顺序是什么；在搜索空间中出现错误的b和c的顺序的状态有哪些；还有哪些可能的状态没有列出，等等？实际上，这些问题的引入和启发都渗透着计算机科学中以启发式搜索的方式求解问题的思想。例3：公式推理，学生在中学时代已经熟练掌握了基本代数，也逐步在各种课程如物理、化学、天文学和生物学中引入方程的使用。我们应该充分地利用这些学生熟知的简单的公式来讲解计算思维的核心技能——功能抽象和程序性问题的解决。比如，物理中加速度的定义，即单位时间内速度的变化。本质上，加速度a可以表示为一些变量的输出函数，a=v/t，加速度也可以作为子过程出现在一些基本的物理公式中，如牛顿第二定律F=ma。这种抽象推理功能，数据输入，函数组合是直观的、简化和有力的。概念的集成帮助学生加深了计算思维普遍性和无处不在的认识，此外，传递了计算思维的技能在各种领域中是必不可少的。例4：跨学科的项目，一个有趣的跨学科的项目是旅游宣传册。这个问题需要学生运用语言艺术、数学和社会研究（如地理）。这是一个规划问题，必须考虑距离、时间、费用、感兴趣的可能目的地等约束。学生不仅要提交完成的规划，还被要求说明如何表示约束，如何计算关于目标函数的最优解等计算思维活动。例如，一个目标函数是在满足旅行者“开心”的约束下最大化旅行团的利润。除了通过传统的主题明确计算思维和计算思维语言的集成，还要将信息处理引入到实例中。例5：小组课题，分组工作在科学课程是很常见的。通常都按照任务进行分组：每个小组成员负责一个或两个任务（如，数据记录，报告书等），数据交换的情形就对应着接口和封装的概念。如果项目报告必须协作（同步或异步）完成，就可以融入锁定和消息传递等概念。在本节的例子，计算机没有作为明确讨论一部分。事实上，在计算思维和计算思维语言的引入和培养过程中，学生是计算的智能体。这里的重点是帮助学生像计算机一样更加智能和高效地处理问题，不是强调如何去实现计算，而是将计算机科学的知识和课程渗透到涉及信息处理的各学科中。

3结论

第7篇：天文学基本概念范文

关键词：学习策略；中学物理教学；物理学科策略

物理学是一门与天文学、地理学、生物学、化学等其他自然科学有密切联系的基础学科，是自然科学中的一部分，也是一门研究物质、能量及其相互作用的学科。它既包含了对物质世界普遍而基本规律的探索，又对其他自然科学及科学技术社会生产力的发展具有强大的推动作用。和初中物理相比，高中物理定性的东西少，定量的东西多，学习过程中还大量运用三角函数、几何知识、图像分析等数学知识，从思维方式上讲，高中物理重在培养学生的逻辑思维、抽象思维和创新思维等高级思维方式。现就高中物理的学习方法浅谈一些自己的看法以便对物理这门课程的学习有所帮助。

1、联系实际生活，捕捉物理概念本质

物理概念不仅有一般科学概念的共通性，也包含了自身的个性对于物理学而言，物理概念是反映物理现象的本质特征的，是事实的抽象它是物理理论知识的一个重要组成部分，是构成物理定理和定律的理论基础所以学生在学习物理的过程中，也就是不断地建立物理概念

首先，生活中的许多事物都存在着物理概念，比如手提购物袋，购物袋下拉手；打别人一下，你的手也会痛，这些都能给学生以力的作用的相互的认知，然后为了理解这种相互作用，就有了力的概念的产生单说抽象的东西，学生不一定能理解，但是一旦与生活相联系，它就不再抽象，也易于理解所以，要学会联系实际和生活，引入高中物理概念但是有时候，生活中的错误经验会给学生学习物理概念带来一定的负面影响遇到这种情况，就需要用普通的科学实验来让其加以信服和区分与生活中的错误理解。

其次，在处理生活中出现的物理问题时，应该去掉可排除的所有东西，直切主题，将问题的主要矛盾凸显出来，让人体会到真实的物理概念任何一个物理概念都不单是停留在字面上的理解或者是各个量之间所表达出来的表面关系，它所表现的关系是动态的，不同的情况要有不同的理解和分析把握概念的物理意义，不仅仅要理解它确切表达的是什么，还要保证它所延伸到的各个生活方面，只有这样才能从真正意义上理解什么是物理概念在学生物理概念中，有很多的公式中所用的是同一个字母表示的，但是在不同的公式中，这个字母所表示的意义是不一样的，所以学生必须要真实地理解每个概念中同一个字母所表示的不同含义，才能真正地理解这个物理概念而且每个公式都有不同的运用条件和范围，这都是学生在学习过程中需要注意的问题。

再次，应该在确定事情的统一性和差异性时，要善于比较人们都是首先认识事物的特点，这就需要在客观上把其他事物和研究对象区分开来，进行比较所以，比较是区分、认识和联事物最有效的选择方式同时也能促进学生在学习物理概念时的辨析能力，所以要灵活地比较学生在对待学习之后出现的概念，就可依据它们的相同性和不同性来加以区别运动和归类总结。

最后，心理学家奥苏贝尔认为，人的学习应该是意义学习，当学习者有意义学习的倾向，并把所要学的新知识同原有知识联系起来时，意义学习便发生了物理概念的学习不是独立的，而应该在意义学习的指导下，利用概念之间的联系，在脑中建立完整的概念关系网络图，用作更适合记忆的方式方法因为物理概念不是死板的东西，是客观存在的，且存在形式灵活多变所以学生可以在不同情况下区分运用不同的概念公式去理解通过物理情景的再现，去运用和理解物理概念，可以让学生更有效地记住和提高物理成绩。

2.注重物理概念、规律的理解，灵活运用。学习物理不是简单的套用公式进行数字推导，最重要的是要掌握扎实的基础知识。物理学习包括对物理概念和物理规律的学习。物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，它是在大量直观手段的基础上，运用逻辑思维的方法把物理事物的本质特征集中加以概括形成的；物理规律是物理现象、过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及本质联系的反应。基础知识薄弱，缺乏必要的知识准备和生活经验是学习物理的障碍之一。因此，学习物理首先要对基本物理概念、物理规律清楚弄清本质，明白相关概念和规律之间的联系，明白物理公式定理、定律在什么条件下应用，而不能简单地以题海战术来代替。比如速率，它有两个意思：一是表示速度的大小，二是表示路程与时间的比值（如在匀速圆周运动中），而速度是位移与时间的比值（指在匀速直线运动中）。关于基本规律，比如说平均速度的计算公式，有两个经常用到v=s/t、v=（vo+vt）/2，前者是定义式，适用于任何情况，后者是导出式，只适用于做匀变速直线运动的情况；其次，对基本概念和基本规律的学习和理解，如果概念不清，做题不仅费时间、费精力，而且遇到的矛盾或困惑就可能越多，久而久之产生畏难情绪，做习题的目的是为了巩固基本知识，从而达到灵活运用。做物理题的过程重要的是分析思考，画图分析是辅导手段，图是一种很好的物理模型，可以变抽象为具体，变虚幻为真实，使解题更加容易。

3、总结

学习策略是外显性与内隐性相统一的，所以在教学中可以根据教与学的实际来调控，且可以通过教学方式并结合学科实际传授给学生.让学生成为一个名副其实的策略学习者，这是时代的要求，也是我们每位物理教师在新课程改革中必须完成的艰巨的任务.

参考文献

第8篇：天文学基本概念范文

关键词：微积分 公共课教学 困难 解决方法

中图分类号：G712 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.01.117

微积分是高等教育院校中工科和理科教学的重要内容，是“高等数学”中的重要组成部分，是数学中的基础分支，在天文学、生物学、化学、工程学和力学等方面都有着广泛的应用。微积分学科是一门用极限思想研究函数的学科，包括函数、微分学和积分学和微积分应用等主要内容。在高等院校中开设微积分公共课教学，可以提高学生对微积分的应用能力。

1 关于微积分

1.1 微积分的概念

微积分的基本概念指，通过微分、积分和相关的概念及应用对高等数学中的函数进行研究，是高等数学的基本分支。微积分的主要内容包括：微分学、积分学、极限和微积分应用学。

1.2 微积分和数学分析

从微积分的基本内容分析，微积分的数学分析指通过对函数的研究，研究从量的方面到事物运动的变化，是一种分析方法。根据广义的范围，数学分析可以包括微积分和函数论等不同的数学分支学科，但是，通常的情况下，数学分析和微积分是结合在一起的。所以，微积分也叫做数学分析。

2 微积分教学的困难

2.1 忽略了教育对象

我国高等院校微积分教学过程中，主要的困难包括：

第一，学生综合素质普遍较低，不能全面地对高等数学进行理解和逻辑推理。因此，在微积分公共教学过程中，学生不能很好地掌握微积分知识，进行融会贯通。

第二，学生在微积分公共课教学过程中，缺乏学习兴趣，不重视对微积分知识的学习和掌握。教师在教材讲解之后，不重视跟学生的互动，没有完全引导学生进行微积分知识学习，学生缺乏主动性和积极性。

第三，我国的高等数学教育过程中，不重视对课外作业的布置，不能发挥课外作业对学生知识巩固和思维拓展的作用。特别是在微积分这种比较困难的知识中，学生都很少进行课外学习和课外研究，不利于学生微积分知识的学习。

2.2 学生缺乏学习兴趣

高等数学的微积分教学是一门比较枯燥和乏味的学科，只有培养学生的学习兴趣，才能让学生主动去学习，提高学生微积分学习的积极性，促进微积分教学的发展。增强学生对微积分学习的兴趣，需要让学生了解微积分的作用，让学生自觉主动地进行微积分学习和研究，探索微积分知识中的奥秘。在微积分教学过程中，教师应该充分让学生了解微积分的重要性，强调微积分的重要地位，让学生产生浓厚的学习兴趣。

2.3 教学方法落后

我国高等学院的教育教学，通常都是发挥教师的引导作用，让教师在教学过程中，引导学生完成思维和能力的转化。思维转化就是引导学生把教材中的知识，转化为自己的知识；能力的转化就是将教材中知识的应用转化为自己知识的应用，提高自己的知识应用能力。高等数学的微积分，相对来说比较复杂，不易于理解，需要教师发挥逆向思维，突出学生在教学过程中的主体地位。传统的微积分教学，只是单一的知识传授，教学方式比较落后，不能调动学生微积分学习的积极性和创造性。

3 解决微积分教学困难的方法

3.1 做好微积分和高等数学内容的衔接

我国教育体制的改革，对教学内容做出了新的要求和规定。微积分公共教学科的开展，提高了高等数学中对微积分的讲解，需要教师做好微积分和高等数学教学内容的衔接。因为，一些学生掌握的知识不足，理解能力有限，所以不能深刻理解教学内容，不能实现教学效果。我国的高等数学微积分教学，存在“眼高手低”的情况。例如，很多学生会计算求导公式，却不明白导数的真正意义。

针对出现的这些状况，教师可以重点讲解学生比较陌生，或者经常出错的知识点。例如，教师对分部积分公式 udv=uv- vdu

的讲解，很多学生不能分辨u和v。教师可以让学生反幂三指，指的内容是：对数函数、反三角函数、幂函数、三角函数和指数函数，这个顺序代表在前面的函数设为u，另外一个就是v。在考试前，教师可以让学生进行习题突击，帮助学生巩固微积分解题的思想和方法，提高学生对微积分知识的应用能力，这样才能促进微积分公共课教学的顺利进行。

3.2 丰富教学形式，调动学生积极性

传统的教学模式，属于“填鸭式”教学，不重视学生对教学过程的参与，学习效率较低，也没有实现预期的教学效果。因此，教师需要对教学模式和教学方法进行改革，提高学生的学习兴趣，调动学生的积极性。例如，教师可以限定时间，让学生记忆公式或者进行解题，在规定时间内完成的给予奖励，超出时间的适当进行惩罚。

3.3 结合实际生活，加强微积分的重要性认识

公共课教学的基本概念包括极限、微分和积分，对学生的教育不能只局限于对知识的了解，还应该让学生明白微积分的真正意义，让学生在实际的生活过程中，应用微积分知识，加强微积分的重要性认识。在实际生活中的应用，教师可以根据实际生活中圆柱形易拉罐的设计问题，进行函数极值和最值的讲解。例如，一个固定容积的圆柱形容器，顶面的厚度是其他面的三倍，求底面半径和高的比例是多少的时候，容器消耗的材料最少？设容积为V，半径r，高h，厚度w，这个问题就转化为，r为多大，才能保证S的值最小。

4 总结

微积分在我国的不同领域都有一定的作用，是高等数学教学过程中的重要内容。针对微积分的特点，根据我国微积分公共课教学的现状，做出调整，才能提高微积分教学质量和水平，促进微积分教学的发展。

参考文献：

[1]张宝金.“微积分”教学中融入数学文化的教学设计[J].新课程研究，2010，28（6）：56-57.

[2]张国强.关于微积分公共课教学探讨[J].中国科教创新导刊，2013，32（7）：97-98.

第9篇：天文学基本概念范文

关键词：GPS原理 教学内容 实践

1 概述

GPS（全球定位系统）源于美国上世纪70年展的卫星导航与定位系统，具有全天候作业、观测站之间无需通视、定位速度快、精度高、自动化程度高以及可直接测定点的三维坐标等优势，已经广泛应用于车辆导航、大地测量、资源勘查等多个领域[1，2]。基于此，近年来，国内外大多数高等院校均开设了“GPS原理”课程。然而，考虑到该课程理论与公式计算复杂，内容专业性强，涉及知识面广泛，同时其理论、技术、方法与应用均在不断发展更新[3]。因此，面向工程应用领域，对该课程教学方法与模式开展探讨，有助于培养学生对该课程的兴趣，加强课程的教学质量，并深入开展GPS的广泛应用。

2 “GPS原理”教学目标与特点

2.1 课堂教学目标

①明确课程的定位：“GPS原理”课程属于测绘与地理类专业基础课，学生需要掌握基本的数学知识以及空间思维，同时也与后续专业课程具有密切联系。另一方面，这门课程强调学生综合能力，设计实验、完成实验并最终获得独立思考、分析和解决实际问题的能力。

②培养学生空间思考的能力：“GPS原理”课程涉及到的内容不仅仅包括局部小范围区域，同时需要学生综合掌握地球表面、地球中心以及天球、卫星轨道面等多个崭新的概念，对学生的空间思维能力是一种极大的拓展。

③掌握GPS工作的基本知识：本课程要求学生理论与实践相结合，掌握GPS定位技术的基本概念、基本理论以及基本应用，理解GPS定位的基本原理，并明确GPS网的设计与实施。理论与实践相结合。

④培养学生GPS应用的能力：GPS的基本功能在于定位，课程要求学生在定位的基础之上，发挥创造性思维，结合GPS的发展趋势，以面向应用，为进一步的发展夯下坚实的基础。

2.2 “GPS原理”课程特点

①基础理论重要，实验技能必不可少：这是GPS课程的显著特点之一，不仅要讲授基础理论与公式，使学生掌握定位原理、误差来源以及数据处理等基本技能，同时要求学生在实验方面掌握GPS基线解算、控制网的外业实施与作业以及手持GPS、差分GPS等一起的基本操作。

②多学科交叉，知识面广：GPS技术是在理论上依托于数学、测量、地学、计算机技术、地理信息系统等学科，同时在应用上依赖于具体应用学科如导航、城市建设、交通工程等理论和技术的发展。另一方面，GPS课程的学习涉及到天文学、信号学、坐标系统与时间系统等多方面的基础知识，这都要求教师与学生具备广泛的知识面与扎实的基础。

③发展迅速、内容更新快：GPS的发展历史虽然只有30多年，然而近年来的“3S”（全球定位系统、地理信息系统、遥感）技术的蓬勃发展，以及手机GPS、车载GPS的广泛应用，GPS已经成为人们日常生活中重要的信息来源，并在此基础上发展出基于位置服务（LBS）等多种创新里面。基于此，GPS内容与技术的快速更新，对学科的教学方法与教学模式也提出了更高的要求。

3 当前教学中存在的主要问题

3.1 传统教学模式的问题

“GPS原理”课程的传统教学模式为“传递——接受”教学模式，主要为教师讲授为主，本质上属于教师为中心的教学模式。这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥，有利于教师对课堂教学的组织、管理与控制。然而把学生当作灌输的对象、外部刺激的接受器，学生在教学过程中难以发挥主体作用，强调学生的任务就是要消化、理解教师讲授的内容，并导致学生养成了不问“为什么”，甚至不知道要问“为什么”的习惯。

3.2 教学内容的问题

“GPS原理”课程教学内容、教学重点存在极大的随意性。目前GPS原理方面的教科书种类繁多，然而不同学科存在着不同角度的理解，其内容与侧重点往往存在极大的差异。同时，目前各高校上课时往往由任课教师选择某种参考书中的某些内容组织教学，其自身的知识背景与理解均存在较大的差异，导致课程讲授存在极大的随意性，进而导致学生学习效果不佳。另一方面，GPS的发展日新月异，而目前的教学内容中仍然重点偏向于传统GPS测量的部分，对新的GPS进展方面往往涉及不多。教师同一套教案沿用多年，这些均导致当前教学内容与时代的发展不对应。

3.3 实验与实习中存在的问题

实践教学是教学过程中的重要组成部分之一。GPS应用非常广泛，涉及内容多，同时时间紧，仪器设备条件有限，往往导致学生在具体实践与应用过程中一知半解，蒙混过关。尤其在课间上机实验的过程中，部分学生对GPS基线解算和GPS网平差的数据处理过程完全不明白其原理，理论与实践的脱节也是目前教学过程中存在的较大问题之一。

4 教学改革的思路与方法

4.1 结合多媒体技术，丰富教学内容

“GPS原理”课程内容包括卫星运动基础、信号传播理论、空间坐标与时间系统等多个方面的内容，涉及到卫星、天体、空间等抽象概念。传统的板书难以清晰明确地展示这些内容。多媒体技术在传播图形、图像以及视频等教学内容方面具有无可比拟的优势，可以直观地展示抽象内容，如天球坐标系统与地球坐标系统的图片讲解，以及通过flash播放的卫星运动图片，可以有效地提升学生对课堂学习的兴趣，同时也有助于对抽象内容的深入理解。

同时，必须考虑多媒体教学过程中存在的不足。如利用多媒体技术推导伪距观测方程公式，存在速度难以控制，学生思路易打断等方面的不足。传统板书的模式速度慢，条理性强，可以引导学生一起进行公式的推导，进一步加强学生的基本功。