基于MATLAB的工程應用數(shù)學課程改革的思考

蔣慶磊 聶永濤

濰坊工程職業(yè)學院

基于MATLAB的工程應用數(shù)學課程改革的思考

蔣慶磊 聶永濤

濰坊工程職業(yè)學院

MATLAB軟件廣泛應用到課程實踐、工程設計等領域，文章借助MATLAB軟件輔助教學，結合工程應用數(shù)學課堂教學經(jīng)驗，對課程在教育教學方法上存在的問題進行了分析，并在注重數(shù)學基礎知識和提高學生創(chuàng)新實踐能力的前提下，提出了課程改革的新思路，來改善課堂教學效果。

MATLAB 工程應用數(shù)學 教學方法 課程改革

一、引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)學教育教學的改革也在不斷深入，涉及到課程設計、內(nèi)容刪減、學時調(diào)整等方面。工程應用數(shù)學是機電一體化技術、數(shù)控技術等專業(yè)學習的基礎課程，對培養(yǎng)學生的邏輯思維起著重要作用。在課程實踐教學的基礎上，文章結合高職院校課程改革新形勢，指出了作為高職課程的工程應用數(shù)學在課程設置、教育教學方法上存在的問題，并在注重課程基礎知識、實踐創(chuàng)新能力的前提下，提出了課程改革的幾點建議。

二、工程應用數(shù)學教學中的問題

1.教學工作量與課程學時的沖突

高職教學的課程新標準，要求增加學生實踐實訓的學時數(shù)，縮減理論學時，但是隨著工程應用數(shù)學新技術的迅速發(fā)展，很多新的知識、數(shù)學邏輯思維方式要擴充到課程中，并融入到課堂教學項目中。這就造成教學工作量大與課程學時不夠的沖突。如何優(yōu)化、整合課程的教學內(nèi)容，以達到調(diào)整學時和完成基本教學任務的目的，是我們關注的重點。

2.選用教材、教學內(nèi)容與學生實際情況的沖突

大部分高職院校在設置工程應用數(shù)學課程時，選用本科院校的教材和教學方法，沒有針對高職學生開發(fā)一套相應的教材和教學方法，造成教師在課堂教學中十分被動，教學內(nèi)容的學習超出了學生接受知識的能力。能否結合高職學生的特點，編寫具有創(chuàng)新性、蘊涵數(shù)學新思維的校本教材，促進了課程改革的實現(xiàn)，是需要我們反思的問題。

3.數(shù)學實驗、數(shù)學建模與傳統(tǒng)教育教學方式的沖突

由于工程力學、高等數(shù)學等知識的綜合性和邏輯性，采用傳統(tǒng)的教育教學方式，使得工程應用數(shù)學的學習比較乏味，如果綜合運用PPT、MATLAB、實驗項目、數(shù)學建模等手段進行教學使課程內(nèi)容直觀、具體，既能激發(fā)學生的學習興趣，又能化繁為簡使教學內(nèi)容通俗易懂。把計算機網(wǎng)絡也增加到傳統(tǒng)教學中，以獲得較好的教學效果。

三、MATLAB軟件在工程應用數(shù)學上的應用

MATLAB軟件具備豐富的數(shù)學實用函數(shù)，并廣泛應用到教育教學、工程設計、科學研究等領域。對于高職生而言,學會應用MATLAB軟件來解決數(shù)學問題，可以提高他們的創(chuàng)新能力。MATLAB語言是當前通用的程序設計語言之一，其特點是語言簡潔、設計效率高、交互性好，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。工程應用數(shù)學的理論性和實踐性都比較強，如果充分利用好實驗項目，可以激發(fā)學生的興趣,調(diào)動他們的主觀能動性。一般提前布置數(shù)學實驗作業(yè)，讓學生在實驗前做好準備，解決工程實際問題的程序要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成并調(diào)試，問題解決后都要寫出實驗報告。MATLAB在工程應用中的知識不斷更新,因此在教學中結合工程應用實例，使學生學會使用MATLAB軟件解決實際工程問題，開闊他們的視野,激發(fā)學習的興趣，獲得良好的學習效果。

四、工程應用數(shù)學課程改革的新思路

1.強化工程應用數(shù)學課程內(nèi)容的中學與高職的銜接，適當調(diào)整課程內(nèi)容

因為高職數(shù)學課程的改革沒有同步中學數(shù)學課改，使得工程應用數(shù)學的課程內(nèi)容與中學數(shù)學的內(nèi)容相交叉。在中學數(shù)學的課程改革中，把積化和差公式、極坐標等內(nèi)容從高中數(shù)學課程中刪減了，但要以此為基礎進行工程應用數(shù)學的教學，比如極坐標變換、求三角函數(shù)的不定積分等內(nèi)容，因此我們要查缺補漏，使學生順利學習新知識。同時，調(diào)整一下授課順序，適當補充一些數(shù)學基礎導入知識，使學生易于接受新知識。另外導數(shù)的內(nèi)容在中學課程改革中已經(jīng)滲透，中學生已經(jīng)掌握了用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性等問題，所以在講授工程應用數(shù)學時簡單復習一下這些內(nèi)容?？傊處熢诹私庵袑W數(shù)學課改的基礎上，處理好中學與高職課程內(nèi)容的銜接，才能取得良好的教學效果。

由于高職生的知識水平相差較大，不同專業(yè)對工程應用數(shù)學的要求也各異，因此適當調(diào)整課程內(nèi)容。例如向量值函數(shù)等較難掌握的知識，根據(jù)實際情況，教師可以簡單講授；極限、函數(shù)的微積分等重點知識，教師應詳細系統(tǒng)講解。要對工程應用數(shù)學的內(nèi)容與教法，進行歸納、總結與拓展，可以極大提高學生的科學素養(yǎng)，提升學生的創(chuàng)新和知識綜合運用能力。

2.選用案例，強化任務目標驅(qū)動的教學法

為培養(yǎng)高職生的創(chuàng)新能力，在工程應用數(shù)學的教學中，我們可以選用工程案例，進行任務驅(qū)動教學。恰當選用案例十分重要，要考慮其難易程度和挑戰(zhàn)性，可以激發(fā)學生的興趣。教師采用合適的方式給學生展示案例，激發(fā)學生學習的熱情，使學生帶著問題去學習教材知識，有目標的去解決問題。在案例教學中，教師應組織學生進行研討并現(xiàn)場點評，使學生加深對知識的理解。

在學習理論基礎上，打破傳統(tǒng)教學方法，以解決問題、完成任務目標為主的多元化教學理念；組織探究式學習，調(diào)動學生的學習積極性，使學生運用所學知識和經(jīng)驗，提出解決問題的方法，即任務目標驅(qū)動教學法。為學生營造工程實踐的學習情境，圍繞任務目標組織學習，總結任務結果和學習過程等內(nèi)容，轉(zhuǎn)變學生的學習態(tài)度，增加學生學習的主動性，使學生積極地研究、思考任務，高效地完成、實現(xiàn)目標。

3.理論聯(lián)系實際，突出數(shù)學實驗、數(shù)學建模等項目

為培養(yǎng)高職生的數(shù)學應用意識，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識去解決工程實踐問題的能力，設計一些恰當?shù)臄?shù)學實驗項目，借助計算機和MATLAB軟件進行完成。高職教學中的數(shù)學實驗，比如證明一些數(shù)學理論，展現(xiàn)一些數(shù)學圖形等，通過這些實驗項目來培養(yǎng)學生的數(shù)學思維、創(chuàng)建模型的能力、知識綜合運用能力。例如在講解導數(shù)、積分等內(nèi)容時，教師可以在講授完求導、求積分方法后，讓學生采用MATLAB軟件去求解，只要輸入簡單的程序命令，就可以計算出結果。這樣既調(diào)動了學生的學習積極性，又激發(fā)了學生學習數(shù)學興趣，學以致用，取得了良好的效果。

高職院校的數(shù)學教改十分重視數(shù)學建模。在工程應用數(shù)學課程教學內(nèi)容中，教師組織學生進行數(shù)學建模學習和實踐，指導學生進行研討，讓學生理論聯(lián)系實際，在此過程中既提高了學生的實踐應用能力，也深化了學生的知識理解。同時鼓勵學生積極參加學校組織的數(shù)學建模競賽，在競賽中使學生充分感受到數(shù)學建模的作用，也激發(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生綜合應用知識的能力，拓寬學生的知識面。

五、結語

高職數(shù)學的重要目的在于提高學生的數(shù)學思維，培養(yǎng)學生運用工程應用數(shù)學解決實際問題的能力。所以結合工程應用數(shù)學課程特點，綜合考慮學生的實際情況、接受能力，采用靈活的、創(chuàng)造性的教學方法,調(diào)整課程內(nèi)容、課時，創(chuàng)新數(shù)學實驗、數(shù)學建模等內(nèi)容，培養(yǎng)學生的自主學習能力，團隊意識。通過采取以上的教學改進措施，在全院的教學實踐中已取得初步成果，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力，提高了工程應用數(shù)學課程的教學質(zhì)量。

[1]馬斌.M atlab語言及其工程應用課程教學方法的探索和思考[J].甘肅科技，2011,27（2）:162-163.

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