“機電數(shù)學(xué)”是高等職業(yè)院校機電類專業(yè)(如機電一體化、機械制造、數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計與制造等)的一門創(chuàng)新性特色課程,它貫徹了“突出應(yīng)用性,與專業(yè)結(jié)合,為專業(yè)服務(wù)”的課程思想,能為機電類專業(yè)技術(shù)人才的能力培養(yǎng)提供有效的支持。本書內(nèi)容包括三角函數(shù)及其應(yīng)用、坐標(biāo)與方程、導(dǎo)數(shù)與微分、定積分及其應(yīng)用等4章,特別注重數(shù)學(xué)知識在專業(yè)實踐中的應(yīng)用,著力學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。本書的邏輯結(jié)構(gòu)清晰,語言敘述簡明,例題講解詳實,習(xí)題配備適當(dāng)。
近8年來,我們一直致力于高等職業(yè)院校數(shù)學(xué)課程的理論研究與教材開發(fā),已先后出版了《計算機數(shù)學(xué)》(2013年)和《電路數(shù)學(xué)》(2014年),這兩本教材突破了傳統(tǒng)《高等數(shù)學(xué)》的藩籬,已經(jīng)對我國高職數(shù)學(xué)課程與教材改革產(chǎn)生了積極影響。
2014年5月,我就開始與機電一體化、數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計與制造等相關(guān)專業(yè)的主任和教師進(jìn)行坦誠交流,一是說明教材編寫的意義和真實想法,二是因為存在知識上的盲區(qū),想請他們指導(dǎo),并解決疑惑。在接下來的近兩年時間里,我心無旁騖,反復(fù)查閱機電一體化和機械加工等專業(yè)的相關(guān)資料和教材,希望能從中找到一些有用的素材或得到一些啟發(fā),以便能建構(gòu)一門在體系或結(jié)構(gòu)上具有機電類專業(yè)特色的數(shù)學(xué)教材,直到2016年初才有了呈現(xiàn)在大家面前的這本《機電數(shù)學(xué)》。
“機電一體化”是機械工程學(xué)、電子學(xué)與信息技術(shù)等合為一體的技術(shù),它包含許多復(fù)雜的構(gòu)成要素(比如控制器技術(shù)、軟件技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳動技術(shù)、接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等),其中最典型的技術(shù)是機器人技術(shù)和數(shù)控機床技術(shù),所以本書所使用的“機電”也意指廣義的“機電一體化”。從某種意義上講,大學(xué)里開設(shè)的“機電一體化技術(shù)”、“機械設(shè)計與制造”、“數(shù)控加工技術(shù)”都可以歸屬到“機電”大類,而“機電數(shù)學(xué)”就是這個大類比較基礎(chǔ)性的課程?紤]到高職高專機電類人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)習(xí)要求,我們只選擇了非;A(chǔ)的初等微積分,削減了不必要的內(nèi)容,并對《機電數(shù)學(xué)》做了如下的內(nèi)容選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計。它包括三角函數(shù)及其應(yīng)用、坐標(biāo)與方程、導(dǎo)數(shù)及微分、定積分及其應(yīng)用等4個部分。其中,第1章和第2章的主要內(nèi)容都是中學(xué)階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過的,當(dāng)前側(cè)重點是學(xué)會使用它們解決機械加工與設(shè)計中的計算問題。有些讀者可能會有疑問: 這兩章的內(nèi)容是不是偏多了?其實不然,因為它們是機電類專業(yè)的基本功,其應(yīng)用是如此的普遍以至于不能不有所加強。第3章導(dǎo)數(shù)與微分主要介紹導(dǎo)數(shù)與微分的概念、求導(dǎo)法則與公式、函數(shù)的極值、曲率等。第4章定積分及其應(yīng)用主要介紹不定積分與定積分的概念、性質(zhì)與計算方法、定積分的應(yīng)用等。這兩章并不只是單純地講解數(shù)學(xué)知識,還包括了它們在機電類專業(yè)中的一些應(yīng)用。同時,我們還降低了知識難度和數(shù)學(xué)技巧,增加了許多具有鮮明專業(yè)特色的例題和習(xí)題。希望大家通過適當(dāng)?shù)呐,就能掌握和運用這些數(shù)學(xué)知識,為專業(yè)技能發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
社會在變化,教育在發(fā)展,人及其周遭的一切都處在改變之中傳統(tǒng)的高等數(shù)學(xué)課程是不是應(yīng)該為高等教育大眾化時代的學(xué)生專業(yè)發(fā)展而做出積極的改變呢?因此,應(yīng)該打破固有框架,去構(gòu)建一個沒有“高等”之標(biāo)識、基于專業(yè)應(yīng)用的類別化高職數(shù)學(xué)課程。轉(zhuǎn)換到這個思想軌道上來需要多大的力度,我從來沒有估量過,也沒辦法去估量,而我的探索悄悄地經(jīng)歷了八年之久。為此,我非常感謝廣州大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院院長、博士生導(dǎo)師、首屆國家級教學(xué)名師曹廣福教授,他的專業(yè)學(xué)識與人格魅力一直都令我敬佩。他建議我要聯(lián)合多方面的力量,深入到專業(yè)課之中去尋找和發(fā)現(xiàn)結(jié)合點。與他學(xué)術(shù)交流多年,不管得到的是贊同或是疑議,最終都促使我對高職數(shù)學(xué)課程做了更多、更深入地思考。
感謝珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師,特別是李軍利院長、廖桂波副院長和龍海團(tuán)主任,他們積極支持我所倡導(dǎo)的高職數(shù)學(xué)課程類別化建設(shè),并參與了編寫本書的具體工作。還要感謝機電工程學(xué)院青年教師楊寶鵬,他花費了許多時間帶我參觀十多個實訓(xùn)室,給我講解了許多專業(yè)設(shè)備及其工作原理、工件加工方法,回答了我的諸多問題。
還要感謝廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)教學(xué)部主任黃偉祥副教授和廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾慶武老師熱情地參與編寫工作。
在編撰本書的過程中,我們參閱了機電類專業(yè)相關(guān)的書籍,在此要對這些書籍的作者表示衷心感謝。當(dāng)然,最后要感謝電子工業(yè)出版社朱懷永先生,他希望我能把高職數(shù)學(xué)課程與教材改革系列教材做得更廣泛、更深入、更有特色。在這樣一個如此躁動的時代,他一如既往地給予我支持與鼓勵,實在是彌足珍貴。
另外,我們?yōu)楸緯峁┝讼嚓P(guān)的教學(xué)資源,包括課程教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度表、PPT課件等,請大家到電子工業(yè)出版社相關(guān)網(wǎng)站下載。
由于編者才疏學(xué)淺,書中不足之處在所難免,期待廣大讀者和專家在使用與閱讀過程中提出您的建議和批評,并發(fā)送至郵箱anjun65@sina.com。對此,我們將心存感激。
編者
游安軍,男,1965年生,珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職數(shù)學(xué)課程研究中心主任、數(shù)學(xué)教育教授、數(shù)學(xué)學(xué)科帶頭人,兼任北京師范大學(xué)珠海分校應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)教育碩士生導(dǎo)師。
第1章三角函數(shù)及其應(yīng)用
1.1三角函數(shù)的定義
1.2基本三角公式
1.3正弦型函數(shù)
1.4反三角函數(shù)
1.5解直角三角形
1.6解斜三角形
第2章坐標(biāo)與方程
2.1坐標(biāo)變換及其應(yīng)用
2.2直線與二次曲線
2.3參數(shù)方程及其應(yīng)用
2.4極坐標(biāo)及其應(yīng)用
2.5空間坐標(biāo)與曲面方程
第3章導(dǎo)數(shù)與微分
3.1函數(shù)的極限
3.2導(dǎo)數(shù)與微分
3.3求導(dǎo)法則
3.4基本求導(dǎo)公式
3.5高階導(dǎo)數(shù)
3.6函數(shù)的單調(diào)性與極值
3.7曲率
第4章定積分及其應(yīng)用
4.1不定積分的概念
4.2基本積分公式
4.3不定積分的方法
4.4定積分的概念
4.5定積分的性質(zhì)與方法
4.6定積分的應(yīng)用
部分習(xí)題參考答案
參考文獻(xiàn)