數(shù)學(xué)實驗與素質(zhì)教育探索

張春紅，張 靜，李 立

(黑龍江職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150001)

數(shù)學(xué)實驗與素質(zhì)教育探索

張春紅，張 靜，李 立

(黑龍江職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150001)

素質(zhì)教育是我國教育的基本方針之一。數(shù)學(xué)實驗課程在素質(zhì)教育中具有重要的地位。數(shù)學(xué)實驗將計算機與數(shù)學(xué)軟件有機地結(jié)合起來，學(xué)生在獲取知識的同時，全面提升了運用計算機的能力，解決實際問題的能力，學(xué)習(xí)及創(chuàng)新能力。只有不斷優(yōu)化課程內(nèi)容設(shè)置，強化教師培訓(xùn)，才能保證數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)質(zhì)量不斷提高。

數(shù)學(xué)實驗；素質(zhì)教育；數(shù)學(xué)軟件

0 引言

在數(shù)學(xué)教學(xué)中,開展數(shù)學(xué)實驗活動,是素質(zhì)教育的要求，能提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決實際問題的能力，為社會培養(yǎng)出符合需求的合格人才。

1 數(shù)學(xué)實驗的含義與發(fā)展

所謂數(shù)學(xué)實驗是指在一定數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)理論指導(dǎo)下, 借助于計算機對客觀事物進行數(shù)學(xué)化操作,包括對其數(shù)量化特性進行觀察、測試、逼近、模擬等,從而解決數(shù)學(xué)和科學(xué)問題的一類科學(xué)研究方法。今日數(shù)學(xué)不僅是一門科學(xué), 還是一種普適性的技術(shù)。它兼有科學(xué)與技術(shù)兩種特性, 這是其它學(xué)科不能比擬的。利用計算技術(shù)去解決復(fù)雜的方程和最優(yōu)化問題,已改變并影響了工業(yè)過程的組織和新產(chǎn)品的設(shè)計。在經(jīng)濟建設(shè)、科學(xué)技術(shù)、軍事與國防各領(lǐng)域廣泛采用的“數(shù)學(xué)實驗”方法,催生了高新科技和高效率的經(jīng)濟管理方法,為國家經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮著不可替代的作用。在這種形勢下，數(shù)學(xué)教學(xué)中仍然沿用一張紙、一支筆的訓(xùn)練就顯得太不適應(yīng)了。為了讓學(xué)生能跟上時代的發(fā)展，全面提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，教會學(xué)生使用Mathcad、Mathematica、Matlab等具有強大功能的數(shù)學(xué)軟件迫在眉睫。

2 職業(yè)院校數(shù)學(xué)課中數(shù)學(xué)實驗的設(shè)置

2.1 滿足高職院校教育目標要求

高職院校的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)在生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線工作的高級技術(shù)應(yīng)用型人才，這就決定了高職院校人才培養(yǎng)必然具有以下特點：實踐性、主動性、過程性、個性化。在數(shù)學(xué)課程中設(shè)置數(shù)學(xué)實驗, 目的很明確, 就是以實驗為載體, 展示數(shù)學(xué)的探索發(fā)現(xiàn)過程, 使學(xué)生親歷這個過程, 從中體驗數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)、發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)、運用數(shù)學(xué), 在獲得數(shù)學(xué)知識的同時, 提升探索問題的能力和非邏輯思維能力。

2.2 數(shù)學(xué)實驗課程的設(shè)置

2.2.1 基礎(chǔ)實驗

以Mathcad、Mathematica、Matlab 等軟件為依托，熟悉數(shù)學(xué)軟件的命令，做數(shù)值計算。如用Matlab求解極限、導(dǎo)數(shù)、積分、級數(shù)、微分方程等。通過熟悉軟件的命令，會做基本的計算，同時為進一步實驗做準備。 通過Matlab 畫圖，從直觀上幫助學(xué)生理解相關(guān)的概念，實現(xiàn)數(shù)形結(jié)合。

2.2.2 探究性實驗

從一個數(shù)學(xué)問題或?qū)嶋H問題開始，根據(jù)已有的數(shù)學(xué)知識和學(xué)習(xí)經(jīng)驗，探索求解方法，通過數(shù)值實驗或圖形進行觀察，對于得到的實驗數(shù)據(jù)，運用已有的經(jīng)驗和邏輯推理分析，尋找規(guī)律，或者給出某種猜想，并從理論上進行證明。

2.2.3 綜合性實驗

以實際問題為背景，讓學(xué)生體驗并嘗試數(shù)學(xué)建模過程：模型假設(shè)、數(shù)學(xué)模型的建立與修正、模型求解、結(jié)論分析以及完成數(shù)學(xué)建模報告。數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)實驗與實際問題的進一步結(jié)合，它體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值，以解決問題為目的，是“做數(shù)學(xué)”；通過數(shù)學(xué)建模進一步培養(yǎng)學(xué)生解決問題的綜合能力，啟發(fā)學(xué)生的思維，拓展學(xué)生的視野，為參加數(shù)學(xué)建模競賽做準備。

3 數(shù)學(xué)實驗的自身特點決定其與素質(zhì)教育的關(guān)系

數(shù)學(xué)實驗本身具有如下特點:

3.1 以問題為載體:通過解決實際問題,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的意識和能力。

3.2 以計算機為手段:實際問題的解決離不開數(shù)值計算,計算機的強大功能保證了復(fù)雜問題的順利解決。

3.3 以軟件為工具:科學(xué)工具的主體是各種軟件,而它們的共同基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)軟件工具,合理使用軟件工具,可以使有限的資源發(fā)揮更好的效益,避免低水平的重復(fù)勞動。

3.4 以學(xué)生為主體:“數(shù)學(xué)實驗”既然是實驗，就要求學(xué)生多動手、多上機，教師要少講，多讓學(xué)生練習(xí)。

通過數(shù)學(xué)實驗，拓寬了學(xué)生的知識面，綜合素質(zhì)得到了提高，這是傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課無法比擬的。首先，是計算機知識。在信息化時代,受教育者完善的知識體系中一定離不開計算機使用技能,而數(shù)學(xué)實驗正是連接數(shù)學(xué)知識和計算機技能的橋梁。不論是教師運用多媒體技術(shù)進行演示教學(xué)，還是學(xué)生們自己動手做實驗,不論是基礎(chǔ)實驗還是開放、探究式學(xué)習(xí),計算機總是貫穿始終。其次，由于數(shù)學(xué)實驗(尤其是數(shù)學(xué)建模)都是以實際問題為導(dǎo)向的,而現(xiàn)實世界的客觀問題涉及到各個學(xué)科,同學(xué)們在完成實驗或者建立模型的過程中,需要對所研究的問題有足夠的認識和了解,所以這也是完善高職院校學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的有益嘗試。第三，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識和創(chuàng)新的能力。21 世紀是“知識經(jīng)濟”時代, 知識更新的速度不斷加快。教會學(xué)生會學(xué)習(xí)，將使學(xué)生終生受益。

4 結(jié)語

黑龍江職業(yè)學(xué)院已開設(shè)“數(shù)學(xué)實驗”選修課多年，經(jīng)過多年實踐，逐漸形成了自身特色，編寫了適合高職院校應(yīng)用的講義。由于堅持對部分學(xué)生進行“數(shù)學(xué)實驗”，我校學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的成績逐年提高。學(xué)生在將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)軟件和計算機應(yīng)用技術(shù)有機結(jié)合的實踐中全面提高了自身素質(zhì)。未來，優(yōu)化數(shù)學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，全面提升學(xué)生綜合能力素質(zhì)，彌補課時不足，培養(yǎng)一支業(yè)務(wù)能力強、認真負責(zé)的數(shù)學(xué)實驗教師隊伍，是提高數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)質(zhì)量的重要任務(wù)。

[1]周瑋.融數(shù)學(xué)實驗于高職數(shù)學(xué)教學(xué)的實踐與研究[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報,2010.12.

[2]李華.高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的數(shù)學(xué)實驗[J].教學(xué)方法,2009.03.

[3]吳曉.大學(xué)數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)[J].大學(xué)教育,2014.03.

(編輯 文新梅)

Exploration on Mathematics Experiment and Quality Education

ZHANG Chunhong, ZHANG Jing, LI Li

(Heilongjiang Vocational College, Harbin 150001, China)

Quality education is one of the basic policies of our country’s education. Mathematics experiment course plays an important role in quality education. Mathematics experiment combines the computer with the mathematics software organically. In the acquisition of knowledge, they enhance the ability to use the computer and to solve practical problems. Then they also improve the ability of learning and innovation. Only continuously optimize the course content, strength the training of teachers, can it guarantee the continuous improvement of teaching quality of mathematics experiment course.

mathematics experiment; quality education; mathematics software

2016-11-05

張春紅(1963—)，女。理學(xué)學(xué)士，高級工程師。研究方向：數(shù)學(xué)應(yīng)用及教育理論。

O29

A

1672-0601(2016)12-0079-02