科学研究与教学相结合的探讨

２０１０　Ｎ０．２８　ｅｈｌｎａ　Ｅｄｕｏａｔ１ｏｒｌ　Ｉｎｎｏｖａｔｌｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　科教研究　科学研究与教学相结合的探讨　李淑俊　杨友松　（内蒙古科技大学数理与生物工程学院　内蒙古包头０１　４０１　０）　摘要：工科数学教学与科学研究结合，可以了解生产实际，开拓知识面，改善知识结构，提高教师科研素质。教发学生主动学习的积极性。　从而提高教学质量。　关键词：教学　科研　质量　中图分类号；Ｇ　６　４　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—９７９５（２０ｌ０）１　０（ａ）一００６　Ｏ－－Ｏｌ　１工科数学教学应与科学研究相结合　炼的特点，根据超声波传播机理，由测杆材　平衡方程出发，进行了测温全系统的非线　工科院校培养学生的目标大多数是工　质的受热温度梯度分布和相变出发，我们　性分析、计算，找到了影响水温测量精度的　程实施型人才，而工科数学的学习，将为学　提出测杆中的相变能影响超声波传播的数　生专业课程的学习及今后直接参加工程项　学模型，并利用偏微分方程分析了高炉炉　目的研究奠定坚实的数学基础。将来学生　墙厚度在线监测系统的检测回波波形，对　进入厂矿，参加科研，面对的是解决生产一　回波信号位置的判定给出合理解释。　线的问题。这就需要教师的数学课程讲授　例：锥形端反射信号的分析（图１）。　与工程实践相结合。让数学教师直接面对　取锥形杆ｃ点为坐标原点，Ｘ轴正方向，　工程问题确实难度很大，但我们应该看到　截一小体元ｓｄｘ建立微分方程：　这是另一个知识领域，我们的学生毕业后　将要在这样的领域中发挥他们的聪明才　出　：Ｅ　点　）出　智，而作为基础课教师、作为培养他们的人　其中　：　（　）是锥形杆前端Ｘ位置的横　对这样的一番天地却一无所知，这在教学　截面积，　中、在培养人才上无疑将是一个很大的损　失。对工业生产的工程问题我们确实不懂，　但在解决工程问题的过程中将会遇到大量　设　瓜　ｔｇ　，令　、／　，　的基础应用问题、遇到大量的数学问题，这　得方程　、　正是数学教师活跃的舞台。这就要求教师　、：　一（Ｘ２　）　要积极参加科学研究工作，努力去一点点　ｆ‘ｘ‘ｘ　Ｘ　地了解生产问题、生产需求，积极学习，在　做变换西（参与课题组的科研中，努力用数学知识帮　做变换西（　，　，）＝二　ｔ）：　！　，方程可化为：，方程可化为：　助分析科研中出现的问题，建立数学模型　ａ　、王，　，ａ　、王，　解决科研中出现的问题，将数学知识与生　产实践、科学研究紧密结合，在教学实践中　设　（　，ｆ）的通解是：　提高数学教师参加科学研究的能力、从而　ｌ王，（　，ｆ）＝ｇ（ｘ－ｖｔ）＋ｆ（ｘ＋ｖｔ），则：　提高教学质量。　（　，ｒ）＝二［ｇ（　—ｖｔ）＋ｆ（ｘ＋ｖｔ）］　２参加科研开拓知识提高教学质量　结果显示，进入锥形位置后，出现幅度　教师参与科研的同时，获得了许多生　随Ｘ增加而减少的反射波，与图形显示一　产现场的知识、了解了生产现场的需求，学　致。对于回波波形的正确分析，能使声电智　习了与课题研究相关的内容，这些有针对　能转换在线检测技术进一步提高，具有重　性的学习，拓宽了理论知识面，改进了知识　要的实际意义。这样既提高了教师的科研　结构，使课堂教学能理论联系实际、教学内　能力也为数学建模和微分方程的讲解提供　容大大丰富。教师对教学内容的应用性、趣　了实际事例，尤其是讲给冶金专业的同学　味性上感觉底蕴深厚，可以完全驾驭课堂　时，课堂气氛显得格外活跃、有兴趣，收到　ｇＩ导学生做解决实际问题的数学思考，潜　了好的教学效果。　移默化的培养着学生分析问题与解决问题　又如课题组研制开发的“高炉冷却水　的能力。　水温差在线检测技术”若想应用到高炉生　我们在参与课题“高炉炉墙厚度在线　产中，其技术突破Ｉ＝Ｉ在于对水温的测量精　监测”的研究中，当研究人员提出用测杆作　度要高，课题研究要求对整个测温系统进　为一次性测厚器件的思路后，针对高炉冶　行误差分析。为此，我们参阅、学习了自动　检测、数据处理和用Ｍａｔｌａｂ编程绘制函数图　形等专业知识，由测温传感器桥式电路的　峰蠢　１ｋ　图１　测杆出现锥形前端和回波信号示意图　图２　桥式温度传感器示意图　６０　中国科教创新导刊Ｃｈｉｎａ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　主要因素在温度传感器上。　例：桥式温度传感器的非线性分析（图　２）。　由电桥工作原理，在信号＋、一端输出电　压：　３一　２　４　（　＋Ｒ２ＸＲ３＋Ｒ４）‘　△尺　取　＝　＝　＝Ｒ（由　极值分析　Ｒ：＝Ｒ３时测量误差最小，实际取Ｒ。＝１０００　Ｑ）。　根据铂热电阻与温度的关系有：　Ｒ　＝Ｒ０（１＋Ａｔ＋Ｂｔ　＋Ｃｔ　）其中Ａ，Ｂ、Ｃ　均为常数。　若温度有△ｆ的变化，即Ｒ　有ＡＲ的变　化时，　Ｒ　＝Ｒ０＋ＡＲ，　ＡＲ＝Ｒ　（ｄＡｔ＋２ＢｔＡｔ＋３０　Ａｔ），则输出电　压的变化为：　Ａｕ＝　（１＋竺）～４Ｒ．　ｏ　２Ｒ０　’　而（１＋　＝　（　）　级数展开后，可以看出，输出电压是非　线性的。在桥式传感器结构中，非线性误差　在高精度测量中，影响很大。该事例后来在　导数与微分、多元函数与偏导数的教学中　成了很好教学素材。在讲课举例的同时也　为自动化、计算机专业的学生提供工程设　计需要的参考信息，学生感觉很有收获。　在教学中引入科研，将科研过程事例　作为例子讲给学生，更多的希望是让他们　受到数学思想的熏陶与启迪，培养学生应　用数学思想解决实际问题的欲望和勇气。　当面临有待解决的实际问题时，培养他们　善于将实际问题转化为数学问题，进而用　数学的理论和方法解决实际问题的和能　力。为今后从事科学研究打下基础，提高他　们发展、开拓、创造新的能力，培养出高素　质的工程技术人才。　参考文献　［１】包头钢铁学院．高炉冷却系统水温在线　检测装置［Ｐ］．中国专利：ＺＬ　０２　２　３６６３６．　９．２００３一Ｏ４—０９．　【２】国家科技部发展计划司国家级科技成　果重点推广项目．编号：２００ｌ０４０４０２．