轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的建立與研究

房佳婷

摘要：源于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，同時(shí)也是教育改革尤其是現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)發(fā)展和地方本科高校自身生存發(fā)展壯大的需要，地方本科高校走上轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。綜合種種，應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)改革勢(shì)在必行，而作為人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，應(yīng)用型本科教育課程的調(diào)整與改革首當(dāng)其沖進(jìn)入了研究的視野。在此新形勢(shì)下，以數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)為主體，以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)教育能力及計(jì)算機(jī)與數(shù)學(xué)建模結(jié)合能力為職業(yè)發(fā)展方向，突出師范類(lèi)院校應(yīng)用性、基礎(chǔ)性、師范性、學(xué)術(shù)性的特色。本文結(jié)合目前轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了新的探討與研究。

關(guān)鍵詞：地方高校 轉(zhuǎn)型 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G845-4

在新的歷史發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式快速轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整、實(shí)體經(jīng)濟(jì)迅速壯大的背景下，社會(huì)對(duì)人才需求的規(guī)模、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等方面均發(fā)生了新的變化，從而直接對(duì)高等教育服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力提出了新的挑戰(zhàn)，成為我國(guó)高等教育分類(lèi)管理和結(jié)構(gòu)調(diào)整的外在動(dòng)因。

通過(guò)數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)雖然使學(xué)生在一定程度上掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，提高了學(xué)生的邏輯推理能力和計(jì)算能力，但應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力并沒(méi)有得到提高，實(shí)際上這些能力正是當(dāng)代教育改革的重點(diǎn)，也是提高國(guó)家科技創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。

由于數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課程具有高度抽象性、嚴(yán)密的邏輯性，大多數(shù)學(xué)生難于理解，采取死記硬背的學(xué)習(xí)方法，這種教學(xué)方式缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)，所以不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺乏學(xué)習(xí)興趣也就沒(méi)有了創(chuàng)造力和發(fā)展空間，使學(xué)生感覺(jué)學(xué)到的知識(shí)不能用到實(shí)處，學(xué)生就會(huì)失去了對(duì)學(xué)習(xí)積極性。

因此，為了適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求，要培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才，除了辦學(xué)特色的轉(zhuǎn)變，基礎(chǔ)理論課程的改革也勢(shì)在必行。本文主要從創(chuàng)建應(yīng)用型本科院校的新形勢(shì)出發(fā)，探討數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)方法對(duì)學(xué)生應(yīng)用型創(chuàng)新型能力培養(yǎng)的作用。

一、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)意義與作用

隨著當(dāng)今社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，數(shù)學(xué)教學(xué)在整個(gè)人才的培養(yǎng)過(guò)程中至關(guān)重要。由于這種應(yīng)用模式的普及運(yùn)用，傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展的需求，教學(xué)內(nèi)容也不能滿足應(yīng)用的需要，教學(xué)方法與教學(xué)手段等都必須與現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)有效結(jié)合，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是當(dāng)前高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的核心內(nèi)容，也是21世紀(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的亮點(diǎn)。所以，當(dāng)今社會(huì)就要求學(xué)生不僅能夠利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，還要促使學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)、認(rèn)真分析研究、提出合理假設(shè)，然后用數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型、借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程或者利用數(shù)學(xué)輔助軟件解決該問(wèn)題，最后找出解決實(shí)際問(wèn)題的一種或多種方案。而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程就是這方面的一個(gè)有效的載體，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程將經(jīng)典的數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)應(yīng)用三者有機(jī)的結(jié)合在一起，使學(xué)生可以深入的理解數(shù)學(xué)基本概念、基本理論，熟悉常用數(shù)學(xué)軟件。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，也培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

二、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀和可行性

隨著計(jì)算機(jī)的技術(shù)普及與大量應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言以及計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)軟件的不斷研發(fā)和推廣使用，為學(xué)生將課堂中所學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)數(shù)學(xué)軟件，數(shù)學(xué)中的一些抽象的問(wèn)題就可以形象的演示出來(lái)，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)建模，學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中，對(duì)一個(gè)具體的實(shí)際問(wèn)題，可以建立不同的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用不同的軟件和不同的算法進(jìn)行反復(fù)計(jì)算和仿真模擬，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)物體的一般規(guī)律，并從這些規(guī)律中進(jìn)行大膽的猜測(cè)和假設(shè)，再對(duì)猜測(cè)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，檢驗(yàn)假設(shè)和猜測(cè)的正確性和合理性，模型的可行性，最后解決實(shí)際問(wèn)題。用到的專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)軟件有MATLAB、Mathematica、Maple、SPSS、SAS，這些軟件不僅容易學(xué)習(xí)，而且對(duì)計(jì)算的硬件要求也不高，非常適合教學(xué)，使得數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程的開(kāi)設(shè)成為可能。

三、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容

從早期的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的選材來(lái)看，有數(shù)值計(jì)算的迭代算法，有關(guān)于數(shù)論的模代數(shù)和素?cái)?shù)問(wèn)題，有圖的著色問(wèn)題，也有幾何問(wèn)題和統(tǒng)計(jì)問(wèn)題。現(xiàn)在的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教材也包含有優(yōu)化、投入產(chǎn)出、統(tǒng)計(jì)分析、線性規(guī)劃等大量實(shí)際問(wèn)題。另外，結(jié)合學(xué)生的不同知識(shí)結(jié)構(gòu)，可以引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于大一年級(jí)的學(xué)生，我們可以選擇用差分方法推導(dǎo)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇迭代方法研究邏輯問(wèn)題和環(huán)境治理問(wèn)題以及生態(tài)平衡問(wèn)題等。讓學(xué)生從開(kāi)始就感受到數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程和傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)課程的不同之處。對(duì)于大二年級(jí)的學(xué)生可以選擇函數(shù)極值問(wèn)題，擬合問(wèn)題，計(jì)算機(jī)模擬，線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃問(wèn)題。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容要求與高等數(shù)學(xué)教學(xué)密切配合，成為高等數(shù)學(xué)的補(bǔ)充和延伸。例如，求導(dǎo)數(shù)和積分、線性方程組求解在以往的教學(xué)中占了較大的比重，如今通過(guò)數(shù)學(xué)軟件就可以讓計(jì)算機(jī)來(lái)完成這些工作。由于在實(shí)驗(yàn)中常常要用到數(shù)學(xué)軟件，因此，數(shù)學(xué)軟件的學(xué)習(xí)也是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的一項(xiàng)非常重要的教學(xué)內(nèi)容。另外，掌握和精通一門(mén)數(shù)學(xué)軟件也是當(dāng)代大學(xué)生的必需的一項(xiàng)能力。

四、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)

數(shù)學(xué)實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)的先決條件是實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)狀況。主要包括以計(jì)算機(jī)為代表的硬件建設(shè)和數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)軟件建設(shè)兩個(gè)方面。開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的各種數(shù)學(xué)軟件和其他程序設(shè)計(jì)軟件可以承擔(dān)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備任務(wù)，也為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的開(kāi)展提供了有力保障。

學(xué)校開(kāi)設(shè)“數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)”、“數(shù)學(xué)軟件”、“數(shù)學(xué)建?！钡认嚓P(guān)課程，并不斷地組織各專(zhuān)業(yè)的學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生建模競(jìng)賽，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程的積極性和主動(dòng)性。設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)，選取生產(chǎn)生活中具有較高應(yīng)用價(jià)值的實(shí)踐案例，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上注重學(xué)生的研究能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。使學(xué)生在建立模型和求解模型的過(guò)程中體會(huì)理論與實(shí)踐有效結(jié)合，體會(huì)在解決實(shí)際問(wèn)題中如何合理運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和技能，體會(huì)建立數(shù)學(xué)模型求解問(wèn)題時(shí)如何將領(lǐng)域知識(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)方法來(lái)解決。

目前，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)走進(jìn)各個(gè)高校的課題，各高校在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上大體分為三種思路：強(qiáng)調(diào)具體的數(shù)學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)課題與數(shù)學(xué)主干課程相結(jié)合；著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神；強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)，把計(jì)算方法、統(tǒng)計(jì)決策、運(yùn)籌優(yōu)化與專(zhuān)業(yè)軟件、典型案例結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用的能力。

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