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当数学遇见冰城韵律:一堂SC模式下的偏导数探索课

作者:   时间:2026-04-15   点击数:

在高等数学的课堂上,抽象的偏导数概念如何变得可感、可触、可共鸣?高云峰老师以“SC”教学模式给出了一份充满创意与温度的答案。他将课堂搬进“哈尔滨大剧院”的几何曲线与“音乐之都”的城市韵律中,利用AI技术生成动态函数,引导学生们在合作探究中求偏导、绘图像、展成果,完成了一场数学理性与艺术感性交织的学习之旅。

课程伊始,高老师展示哈尔滨大剧院的实景影像,指出其曲面形态可用多元函数描述,而理解曲面的局部变化正是偏导数的核心思想。他利用AI技术依据大剧院外观特征生成一个双变量函数模型,让数学公式承载起建筑美学。

学生们分组行动:对同一函数求解一阶偏导数,自主选择观察点与切片方向,并用GGB软件将曲面与偏导数的几何意义可视化。高老师巡回引导,鼓励学生通过固定变量、观察切线斜率来理解偏导数所表示的变化率。有学生兴奋地说:“曲面最弯曲处偏导数值变化最剧烈,对应大剧院入口的扭转形态!”

各小组轮流上台展示GGB图像与求解过程:有的展示偏导场箭头疏密,有的用颜色映射偏导分布,还有的将曲面与大剧院实景对比,解读建筑曲率与函数参数的关系。一位小组代表指出:“固定一个变量后,导数图像在入口附近斜率突变,反映了建筑‘收腰’的力学设计。”台下掌声不断。

全部展示后,高老师没有传统打分,而是请全班根据“求解准确性、图像表达力、讲解清晰度、与主题契合度”四个维度投票选出最心仪的一组。最终,将偏导数几何意义与建筑结构受力分析结合最紧密的小组获胜。学生表示:“投票让我们不仅看答案,更看重创意与表达,组内每个人都必须真正弄懂偏导数。”

高老师总结道:“SC模式的核心是把课堂还给学生,教师需设计好情境与任务链。大剧院的曲面足够直观,AI生成函数让数学源自真实特征,GGB打通了符号与空间想象。”他还强调,投票让学生成为评价主体,在互评中深化理解。

一堂偏导数课,因为一座剧院、一座城市、一次AI生成和一场投票,变成了学生口中“最不像数学课的数学课”。数学不再是抽象符号,而成为探索形态、对话城市的工具——冰城的雪、剧院的曲线、学习者的合作与表达,共同转动了看待数学的视角。


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