對高等院校開設數(shù)學實驗課的探索

王芳

【摘要】“數(shù)學實驗課”是一門新開設的課程，目前還處于探索與實踐階段.本文簡要介紹數(shù)學實驗課的概念，并說明高等院校開設數(shù)學實驗課的必要性.同時給出一個具體的實施思路，并將其分為三個階段，由淺入深、從基礎到應用，最后闡述具體實施的困難和要求.

【關鍵詞】數(shù)學實驗；高等院校；教學

目前關于數(shù)學實驗課的教材很多，對于什么是數(shù)學實驗課，不同的教師也有不同的理解.首先，筆者認為數(shù)學實驗應該不同于大學物理、化學等實驗，它的目的不是模擬自然現(xiàn)象而進行研究的課程，而是一門讓學生熟練運用MATLAB、Mathematic等數(shù)學軟件進行數(shù)值計算和圖形處理的課程，通過學生自己動手做實驗，深刻理解數(shù)學概念、定理等，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)臄?shù)學思維，達到提高學生應用數(shù)學知識分析和解決實際問題的能力.其次，數(shù)學實驗課也不同于數(shù)學建模課，該課程不光是為了數(shù)學建模，它是介于數(shù)學理論課和數(shù)學建模課之間、由淺入深、從理論到實踐的一門課程.

開設數(shù)學實驗課的必要性：

1.剛踏入大學校門的新生，由于剛經歷過高考的學習壓力，對于大學的課程學習積極性降低，尤其是面對枯燥的數(shù)學類課程，學習興趣不高，課堂學習氛圍不濃，導致數(shù)學的不及格率比較高.而且數(shù)學作為高等院校的基礎課，學生沒有學好數(shù)學會嚴重影響到后期的專業(yè)課程的學習，同時數(shù)學也是一門考研必考課程，直接關系到學生的繼續(xù)深造.

2.1995年5月，高等學校工科數(shù)學課程教學指導委員會提出了《關于工科數(shù)學系列課程教學改革的建議》，1997年5月又進一步提出《關于一般院校工科數(shù)學課程建設與改革的幾點意見》，這些建議和意見指明了高等院校數(shù)學教學應該加強數(shù)學實驗的應用和實踐，而不應該單純地讓學生進行公式的記憶和解題技巧的訓練.這些計算，都可以借助計算機利用數(shù)學軟件或通過編程來解決.

所以很有必要開設數(shù)學實驗課，一方面，可以提高學生學習數(shù)學的興趣，增強課堂教學效率.另一方面，通過開設數(shù)學實驗課，學生可以熟練掌握一些常用的數(shù)學軟件，同時也可以提高學生的動手能力和利用數(shù)學知識分析和解決實際問題的能力，從而加強學生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)應用型人才做出貢獻.筆者結合自己的從教經驗給出開設數(shù)學實驗課的具體實施思路.

第一階段，課堂講解數(shù)學相關軟件，比如，MATLAB、Mathematic等，讓學生掌握一些基本運算命令和簡單的編程功能，使學生感受這些軟件強大的數(shù)學運算和繪圖等功能，引導學生自主學習數(shù)學軟件.

第二階段，學生上機操作，通過課堂上的理論講解，布置一些實際的、簡單的數(shù)學問題，可以是數(shù)學概念、定理的提出過程，也可以是數(shù)值的計算和推導過程.比如，高等數(shù)學中函數(shù)的極限、導數(shù)、積分等計算，線性代數(shù)中行列式的值、線性方程組的求解等.引導學生動手操作，一方面可以檢驗自己平時用筆計算的結果正確與否，從而形成對數(shù)學知識的主動建構；另一方面，加強了學生對計算機的熟練程度，為后續(xù)學習與計算機相關的課程打下基礎，同時也培養(yǎng)了學生獨立思考和動手的能力.

第三階段，實際應用階段，以每年的“高教社杯”全國大學生數(shù)學建模競賽和“深圳杯”數(shù)學建模挑戰(zhàn)賽題目為主題，讓學生自己組隊，三人一個小組，通過分工合作、查閱資料、建立數(shù)學模型，借助計算機分析和解決問題，最后撰寫論文.教師批閱論文并給出分數(shù)，分別評選出一等獎、二等獎和優(yōu)秀論文，并且對獲獎同學給予一定的獎勵，頒發(fā)校級榮譽證書，最后在課堂上進行一次論文點評，讓學生深刻體會數(shù)學的廣泛應用，從而激發(fā)學生的求知欲，提高學生學習數(shù)學的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，同時也為每年的全國大學生數(shù)學建模競賽做準備.

最后，教師要對數(shù)學實驗課進行一定的教學反思，及時聽取學生對數(shù)學實驗課的反饋意見，針對教學中存在的問題寫教后記，認真總結經驗，及時優(yōu)化數(shù)學實驗教學，提高數(shù)學實驗課的教學水平.

本文雖然指出了對高等院校開設數(shù)學實驗課的必要性以及具體的實施方案，但真正實施起來還具有一定的困難.例如，實驗課教材的選擇、學時的分配、機房的籌備與管理等，另外也對任課教師有了較高的要求，不僅需要教師具備豐富的數(shù)學知識，還需要教師具備更精湛的專業(yè)知識和計算機操作技能.

目前數(shù)學實驗課還在探索階段，本文對數(shù)學實驗課的認識也還比較膚淺，需要更深入地研究和學習，但是進行這樣的探索與實踐是很有必要的，它符合高等教育大眾化條件下對數(shù)學教育的要求，也有利于21世紀創(chuàng)新型人才的培養(yǎng).

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