數(shù)學實驗課程融入高職院校數(shù)學教學的探索

周 同，杜珍珍

（銅陵職業(yè)技術(shù)學院，安徽 銅陵 244000）

在當前高等職業(yè)教育不斷發(fā)展變化的新時期，高等數(shù)學的思想、內(nèi)容和方法已經(jīng)滲透到很多專業(yè)學科的不同領(lǐng)域，成為一門必修的“基礎課”、“工具課”。數(shù)學對科學技術(shù)及其它各學科的發(fā)展有重要的作用，越來越多的人認識到“高新技術(shù)從本質(zhì)上說就是數(shù)學技術(shù)”。近幾年高職院校的數(shù)學教學出現(xiàn)了一種新的模式，這就需要我們在高職數(shù)學教學中，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學模式，逐步融入數(shù)學實驗課程。

一、數(shù)學實驗課程融入高職數(shù)學教學的背景

高職院校學生的特點主要體現(xiàn)在數(shù)學基礎薄弱，學習缺乏主動性，方法不好，效率低下，對數(shù)學不重視，學習興趣不高，抽象思維能力差等等。

數(shù)學作為自然學科，是可以像化學、物理等學科一樣去做實驗的。數(shù)學做實驗是以計算機數(shù)學軟件為基礎，教師在這個過程中引導學生結(jié)合數(shù)學相關(guān)模型，發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)，提出歸納猜想，自主探索研究，相互合作交流從而解決問題。可以看出數(shù)學實驗教學是一種新型的數(shù)學教學模式，它是在基礎數(shù)學知識、數(shù)學應用、專業(yè)課學習之間架起的一座橋梁，能讓學生借助計算機來學習數(shù)學，并應用數(shù)學知識解決實際問題。

高職院校對數(shù)學實驗課程不夠重視，其數(shù)學實驗教學不容樂觀。針對目前高職院校學生的特點和數(shù)學課程教學中存在的問題，若能盡早進行數(shù)學實驗教學，是當前高職院校數(shù)學教學取得長遠發(fā)展的必由之路，也是符合新時期高職院校人才培養(yǎng)目標的要求。

二、數(shù)學實驗課程融入高職數(shù)學教學的意義

（一）教師方面

1.提高教學水平

目前很多高職院校的數(shù)學教師對數(shù)學實驗教學了解程度較少，這就需要教師本人加強學習并把它融入到教學中來提高自己的教學水平，以致在當今信息大爆炸時代不被淘汰。當前數(shù)學教師對數(shù)學實驗感到陌生主要體現(xiàn)在數(shù)學軟件的熟悉程度，不僅很多老教師沒有接觸過這些軟件，就連一些青年教師也沒有。為了適應時代的發(fā)展，提高自己的教學水平，教師需要學會數(shù)學軟件并靈活運用它。

2.增強教學效果

高職院校數(shù)學教學的特征是內(nèi)容多、課時少，以致數(shù)學教師在教學時一直沿用大容量、高速度的滿堂灌教學模式，課堂上缺少學生的參與，教學效果不好，難以達到現(xiàn)階段高職院校的人才培養(yǎng)目標。新時期高職數(shù)學教學改革刻不容緩，而數(shù)學實驗教學能解決這一系列的問題。

3.提升科研水平

教師熟練掌握數(shù)學實驗教學后，可以去解決生產(chǎn)生活等各個領(lǐng)域中的實際問題，以此來申報各項省級、校級課題，并發(fā)表相關(guān)的科研論文。數(shù)學實驗可以提升數(shù)學建模能力和計算機應用能力，為教師指導學生參加全國大學生數(shù)學建模競賽打下基礎，以此提升科研水平。

4.促進教學改革

為了適應新時期高職院校的人才培養(yǎng)目標，高職數(shù)學教師要不斷的學習最新的理論知識和教學方法以此來推進數(shù)學教學改革。數(shù)學實驗教學這種新型的教學模式，能夠促成數(shù)學教學的良性循環(huán)，彌補傳統(tǒng)教學方法的不足，為教師教學改革指明了方向。

（二）學生方面

1.解放學生的思想

很多高職學生覺得高等數(shù)學難學，沒有信心學好，學習積極性不高。而數(shù)學實驗教學有利于解放學生的思想，促進學生學習觀念的轉(zhuǎn)變。因為數(shù)學實驗教學增加了實踐環(huán)節(jié)，教學中讓學生參與進來，通過學生自己動腦、動手，來培養(yǎng)學習數(shù)學的主動性、積極性，以此來解放學生對數(shù)學的畏難心理。

2.培養(yǎng)學生的能力

數(shù)學實驗不但能使學生掌握課本知識，而且能培養(yǎng)學生的數(shù)學應用能力、探究能力和創(chuàng)新能力。數(shù)學實驗教學中首先是提出與生活相關(guān)的實際問題，引發(fā)學生思考，再讓學生對問題進行探索，在教師的引導下運用所學知識及計算機軟件解決問題。學生在這個過程中，可以獲得相關(guān)的知識和技能，為以后的學習和工作打下良好的基礎。

3.激發(fā)學生的興趣

數(shù)學實驗教學可以激發(fā)學生的學習興趣，形成科學的學習方法。以往的數(shù)學學習方法主要是課前預習、上課做筆記認真聽課、課后復習總結(jié)并做大量習題。引入數(shù)學實驗后，在前面的學習方法后再加上實驗環(huán)節(jié)。而實驗環(huán)節(jié)中，學生通過自己動手來親身經(jīng)歷，還會出現(xiàn)師生互動、學生之間交流的情形，學生學習的積極性得到提高，這樣還有利于學生理解知識內(nèi)容，解決問題。

4.降低復雜的計算

數(shù)學實驗教學不但可以降低數(shù)學理論知識的難度，化抽象為具體，還可以解決數(shù)學中一些復雜計算，節(jié)約時間，提高學習效率，增強學生對數(shù)學學習的信心。如復合函數(shù)求導，三重積分的計算，方程求解，行列式、矩陣的計算，求期望和方差等，可利用MATLAB進行計算；利用MATLAB的繪圖功能，還可以輕松地畫出空間圖形，以此來幫助我們想象理解。

三、數(shù)學實驗課程融入高職數(shù)學課堂教學中的實施路徑

我們要從數(shù)學實驗課程的教學內(nèi)容、教材選擇、開設方式、教學模式及考核評價等方面來探索如何把數(shù)學實驗課程融入高職數(shù)學課堂教學中去。

1.數(shù)學實驗課的教學內(nèi)容

高職院校數(shù)學實驗課的教學內(nèi)容主要包括：（1）數(shù)學軟件的用法。專業(yè)數(shù)學軟件主要有MATLAB、LINDO/GO、MATHEMATICA等，對于它們的學習主要有：一是軟件的基本操作，二是基于該軟件的程序設計。（2）數(shù)據(jù)處理與數(shù)值計算。主要有公式計算、方程組的求解、常微分方程的數(shù)值解、數(shù)據(jù)變換、插值和擬數(shù)值分析等。（3）函數(shù)、數(shù)據(jù)的可視化處理。對各類函數(shù)進行畫圖，對數(shù)據(jù)進行動態(tài)過程的可視化模擬等。

2.數(shù)學實驗課教材選擇

根據(jù)高職學生的數(shù)學基礎及各個院校開始數(shù)學實驗課的時間不一樣，我們可以選擇的教材有：（1）《實用數(shù)學實驗》（面向21世紀高職高專實用教材），羅星海等，同濟大學出版社，2009年8月。（2）《數(shù)學應用與實驗》，辛虹，東北大學出版社，2014年10月。教材的選擇應體現(xiàn)以學生為中心的思想，激發(fā)學生學以致用的意識，不但要考慮實用性，還要考慮趣味性及學生的接受程度。

3.數(shù)學實驗課的開設方式

根據(jù)各院校及學生的實際情況，開設方式可分為：（1）在日常高等數(shù)學教學過程中，增加數(shù)學實驗課。 （2）選修課方式。 （3）分層教學。 （4）網(wǎng)上學習方式。教師在具體的數(shù)學實驗課開設中要綜合考慮各方面因素，來選擇好的方式。

4.數(shù)學實驗教學模式

數(shù)學實驗的類型一般可分為計算實驗、驗證實驗和應用實驗。但在教學中，其教學模式都可以分為課前、課中、課后三部分完成。課前部分通常由教師完成，包括：提出實驗課題，創(chuàng)設問題情境，確定實驗方案。課中部分以學生為主體，教師適當指導，包括：提出個人猜想，歸納驗證猜想，小組合作與交流，教師總結(jié)提高。課后部分主要是寫出實驗報告由學生獨立完成。上述過程是師生共同合作完成，在這個過程中學生們會收獲很多，感受頗深，而這正是數(shù)學實驗教學的魅力所在。

5.數(shù)學實驗教學考核與評價

鑒于數(shù)學實驗課程的獨特性，其教學考核和評價可以采用撰寫實驗報告和期末上機考試兩部分組成。其中撰寫實驗報告占70%，上機考試占30%。這種考核與評價方式主要是要求學生參與，這樣可以提高學生的動手能力和數(shù)學應用能力。

四、結(jié)束語

“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之變，生物之謎，日用之繁，無處不用數(shù)學?！睌?shù)學實驗對學生數(shù)學知識的理解、專業(yè)課的學習及未來走上工作崗位提供了很大的幫助。本文從數(shù)學實驗課程融入高職院校數(shù)學教學的背景、意義及實施路徑出發(fā)，分析了數(shù)學實驗融入數(shù)學教學的重要性，指出了它已經(jīng)成為新時期高職院校數(shù)學教學一種重要的教學模式。