數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與成人素質(zhì)教育

蔡 霖

[摘要]本文通過對(duì)素質(zhì)教育與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)之間關(guān)系的分析,認(rèn)為開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于成人素質(zhì)教育的實(shí)施,有利于提高成人的邏輯思維能力、抽象思維能力和創(chuàng)新能力,有利于激發(fā)成人的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

[關(guān)鍵詞]數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn);素質(zhì)教育;關(guān)系

一、素質(zhì)教育與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

素質(zhì)教育,作為一種教育思想,符合人的發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的方向,實(shí)施素質(zhì)教育對(duì)促進(jìn)人的全面發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步有著非常重要的意義?！吨袊逃母锖桶l(fā)展綱要》指出:“當(dāng)今世界政治風(fēng)云變幻,國際競爭日趨激烈,科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速。世界范圍的經(jīng)濟(jì)競爭、綜合國力競爭,實(shí)質(zhì)上是科學(xué)技術(shù)的競爭和民族素質(zhì)的競爭。從這個(gè)意義上說,誰掌握了面向21世紀(jì)的教育,誰就能在21世紀(jì)的國際競爭中處于戰(zhàn)略主動(dòng)地位”

。當(dāng)前,實(shí)施素質(zhì)教育是中國教育改革的主旋律,它既是我們對(duì)21世紀(jì)教育發(fā)展的積極應(yīng)答,也是我國21世紀(jì)教育發(fā)展的必然選擇。一般說來,素質(zhì)教育的目標(biāo)或作用概括地講包括了科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)造素質(zhì)、人文素質(zhì)和思想道德素質(zhì)等方面的培養(yǎng),第一是直接傳授知識(shí)和培養(yǎng)成人的能力,這是一種即時(shí)效應(yīng),往往可以立竿見影;第二是教會(huì)成人如何思維,激發(fā)成人的創(chuàng)造精神,這是一種短期效應(yīng),決定著成人未來的適應(yīng)能力和工作成就;第三是要教成人如何做人,培養(yǎng)正確的價(jià)值觀和人生觀,提高成人思想道德水平和文化素養(yǎng),這是一種長期效應(yīng),影響著成人一生的道路。素質(zhì)教育必須以人的身心的健康發(fā)展為目的,使人在德智體美等方面得到全面發(fā)展。

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)數(shù)學(xué)教育改革的一門新興課程,隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展、信息時(shí)代的迅速到來應(yīng)運(yùn)而生的。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)工具,以數(shù)學(xué)理論作為實(shí)驗(yàn)原理,以數(shù)學(xué)素材作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,以簡單的對(duì)話方式或復(fù)雜的程序方式作為實(shí)驗(yàn)形式,以數(shù)值計(jì)算、符號(hào)演算或圖形演示等作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,以實(shí)例分析、模擬仿真、歸納總結(jié)等為主要實(shí)驗(yàn)方法,以輔助學(xué)數(shù)學(xué)、輔助用數(shù)學(xué)或輔助做數(shù)學(xué)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為最終形式的上機(jī)實(shí)踐活動(dòng)。

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課特點(diǎn)就是⑴實(shí)踐性,⑵主動(dòng)性,⑶過程性,⑷個(gè)性化。從問題出發(fā),把成人置身于情景之中,在講述理論的同時(shí),要研究算法,還要在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算,得出結(jié)果并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行驗(yàn)證。也就是說,成人首先要對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行分析,提煉成一個(gè)數(shù)學(xué)模型,然后決定采取一定的算法,使用相應(yīng)的數(shù)學(xué)軟件,在計(jì)算機(jī)上編程計(jì)算,最后將結(jié)果代回到實(shí)際問題中討論、分析、驗(yàn)證。長期以來,數(shù)學(xué)一直沿著定義-定理-證明-推論這樣一條邏輯演繹的路線進(jìn)行,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的高度抽象性和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?然而數(shù)學(xué)教學(xué)的目的絕非僅僅是傳授數(shù)學(xué)知識(shí),更重要的在于提高成人的數(shù)學(xué)素質(zhì),培養(yǎng)成人運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課一方面就是期望成人在自己的探索實(shí)踐中體驗(yàn)到知識(shí)發(fā)生的過程,不僅知其然,更是知其所以然,另一方面數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過程也是一個(gè)科學(xué)研究、探索真理的過程,在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,成人親自動(dòng)手操作,從一個(gè)旁觀者變成了一個(gè)參與者,由被動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)入主動(dòng)探索狀態(tài)。不僅如此,更重要的是在數(shù)學(xué)教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際,通過成人的動(dòng)腦、動(dòng)手,提高成人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性與主動(dòng)性,加強(qiáng)成人對(duì)數(shù)學(xué)的應(yīng)用意識(shí),逐步將所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能。

因此,開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于提高邏輯思維能力與抽象思維能力,有利于培養(yǎng)成人的探索能力和科學(xué)創(chuàng)新精神,這與中央關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的精神是一致的,以創(chuàng)新精神為核心的素質(zhì)教育必然要呼喚數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。在我國,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的研究開始于二十世紀(jì)九十年代后期,現(xiàn)在很多重點(diǎn)大學(xué)都開設(shè)了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),一些普通院校也相繼在開設(shè),高職高專還沒有開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的提出與開設(shè),為我們提高教育教學(xué)效率,實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的目標(biāo),切實(shí)提高受教育者的素質(zhì)提供了廣闊的前景。

二、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)提高成人素質(zhì)的作用

1、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于提高邏輯思維能力與抽象思維能力

邏輯思維能力包括:觀察、分析、推理、論證、判斷、運(yùn)用結(jié)論等等能力;而抽象思維能力包括:分析、綜合、概括、歸納、提取等能力,一方面,觀察能力是思維能力及其它各種能力發(fā)展的基礎(chǔ)和前提。觀察能力的培養(yǎng)不僅關(guān)系到成人的學(xué)習(xí)質(zhì)量,也關(guān)系到他們將來從事創(chuàng)造性勞動(dòng)和科研工作的能力。因此,對(duì)成人觀察能力的培養(yǎng)是素質(zhì)教育的重要任務(wù)之一,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)成人觀察能力的主渠道。成人必須精心操作,集中注意力去觀察,這樣反復(fù)多次,持之以恒。經(jīng)過一段時(shí)間的磨煉,就能使他們形成良好的注意力,從而培養(yǎng)出高超的觀察能力。另一方面,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)建模。數(shù)學(xué)建模求解與分析的過程是由具體到抽象的認(rèn)識(shí)過程,通過思維分析把感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),這個(gè)過程有助于提高成人抽象思維能力。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是從實(shí)際問題到數(shù)學(xué)問題;從數(shù)學(xué)問題到數(shù)學(xué)求解;從數(shù)學(xué)求解到數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn);這一過程提高了大成人邏輯思維能力與抽象思維能力。

2、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)成人的探索能力和創(chuàng)新能力

江澤民主席在考察北京大學(xué)時(shí)指出:“創(chuàng)新是不斷進(jìn)步的靈魂”,“創(chuàng)新,最根本的一條就是要靠教育、靠人才”。人類已經(jīng)跨入21世紀(jì),新的世紀(jì)對(duì)人才提出了更高的要求。具有很強(qiáng)的探索能力和創(chuàng)新能力,是新世紀(jì)人才必備的基本素質(zhì)。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)成人的探索能力和創(chuàng)新能力方面具有獨(dú)特的作用。在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中,大多問題沒有現(xiàn)成的答案,沒有現(xiàn)成的模式,要靠充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性去解決,而面對(duì)一大堆資料、計(jì)算機(jī)軟件等,如何用于解決問題,也要充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大成人的創(chuàng)造性的培養(yǎng)是很有好處的,這對(duì)他們離開學(xué)校走上工作崗位后,不管是從事實(shí)際工作還是從事研究工作,都得到了很好的鍛煉,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)使理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來,使成人的探索能力和創(chuàng)新能力得到了培養(yǎng)和提高。

3、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于激發(fā)成人的學(xué)習(xí)興趣

愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),改變了傳統(tǒng)教學(xué)。教師在教學(xué)過程中起設(shè)計(jì)、引導(dǎo)、疏導(dǎo)、誘導(dǎo)作用,啟發(fā)成人思維,充分發(fā)揮了成人的教學(xué)主體作用。使成人由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí),由教成人學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)到教成人會(huì)學(xué),充分調(diào)動(dòng)了成人學(xué)習(xí)的積極性。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的題目一般都具有開放性,成人能對(duì)問題進(jìn)行開設(shè),甚至問題的結(jié)果具有不確定性,給成人充分的聯(lián)想空間,以發(fā)揮他們的聰明才智,在提高分析問題、解決問題的同時(shí),讓成人體會(huì)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的樂趣。在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中,成人手、眼、腦并用,使大量難以理解,只能死記硬背的數(shù)學(xué)概念、定律、變成形象生動(dòng)、栩栩如生的感性知識(shí)深深植入成人的腦海之中。成人在對(duì)多姿多彩、變化萬千的數(shù)學(xué)的探求中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的好奇心,對(duì)新的知識(shí)及新的方法產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣、開發(fā)了智力、增長了知識(shí)、發(fā)展了個(gè)性。

4、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)成人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中,教師首先要求成人做到一絲不茍、實(shí)事求是,要求成人在記錄原始數(shù)據(jù)時(shí),不得使用鉛筆,以防偽造,具體操作時(shí)應(yīng)先觀察現(xiàn)象,后記錄數(shù)據(jù),教育成人認(rèn)識(shí)到只有觀察到正確的現(xiàn)象后,記錄的數(shù)據(jù)才有意義。如果出現(xiàn)較大誤差,不應(yīng)簡單地把該數(shù)據(jù)舍去,而應(yīng)仔細(xì)分析,提出處理意見。使用方法上找原因,這對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)是非常有益的。因此,當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí),就啟發(fā)成人以理論為指導(dǎo),分析具體實(shí)驗(yàn),查找故障原因,而不是簡單地予以糾正,這就進(jìn)一步端正了成人實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。

5、開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)成人的人文素質(zhì)

(1)有利于培養(yǎng)艱苦奮斗,為科學(xué)獻(xiàn)身的思想教育。在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中往往不是單靠數(shù)學(xué)知識(shí),它需要跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合知識(shí),要閱讀許多資料,有些知識(shí)是以前沒有學(xué)過的,當(dāng)然完成數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)必須下功夫?qū)W習(xí),開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)成人全面發(fā)展很有好處。

(2)有利于培養(yǎng)相互協(xié)作的集體主義精神。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)開設(shè)中,由于客觀的原因,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要特點(diǎn)是以組為單位,參加實(shí)驗(yàn)的成員必須通力合作,充分發(fā)揮自己的特長,才能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),在傳統(tǒng)教育中,無論是作業(yè)還是考試我們總是強(qiáng)調(diào)獨(dú)立解決問題,而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)成人相互協(xié)作與人合作的精神,而這正是當(dāng)今社會(huì)所需要的,這種精神將使成人受益終生。

[參考文獻(xiàn)]

[1]朱永新.中國教育家展望21世紀(jì)[M].太原:山西教育出版社,1999.20-50.

[2]李尚志,陳發(fā)來.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[3]任善強(qiáng).數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)研究與實(shí)踐[J].高等數(shù)學(xué)研究,2004.1.

[4]謝云蓀,張志讓.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京:科學(xué)出版社,1999.

[5]惠泱河,卜曉軍.綜合大學(xué)加強(qiáng)大成人文化素質(zhì)教育的實(shí)踐與思考[J].高等理科教育,1997.4.

[6]吳敏生.清華大學(xué)教育教學(xué)改革的思考與實(shí)踐[J].高等理科教育,1997.4.