MATLAB在高中數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用進(jìn)程探討

楊曉麗

摘要：MATLAB作為一款強(qiáng)大的工程數(shù)學(xué)軟件自其誕生和使用以來(lái)已經(jīng)在諸多工程領(lǐng)域得到運(yùn)用和發(fā)展。尤其在應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域所需的計(jì)算能力和計(jì)算速度水平亟待提高，數(shù)學(xué)軟件的使用就顯得特別便利和重要。MATLAB在工業(yè)領(lǐng)域看重?cái)?shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)計(jì)算能力，在高中教學(xué)領(lǐng)域中MATLAB的數(shù)據(jù)可視化功能逐漸得到重視并且正在作為一種教學(xué)創(chuàng)新融入到廣大教師的教學(xué)方法中。

關(guān)鍵詞：MATLAB應(yīng)用;高中數(shù)學(xué);教學(xué)方式

引言：

在高中教學(xué)階段國(guó)家高中教學(xué)數(shù)學(xué)大綱要求培養(yǎng)和提升學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)探究意識(shí)和能力，數(shù)學(xué)建模能力。但是現(xiàn)階段的高中常規(guī)教學(xué)手段不足以滿足高中教學(xué)大綱要求。為了解決現(xiàn)階段教學(xué)手段的不足，就需要在常規(guī)教學(xué)方式的基礎(chǔ)上引入創(chuàng)新型的教學(xué)技術(shù)和教學(xué)工具，不僅能夠滿足教學(xué)大綱的要求同時(shí)能夠降低教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。在高中數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，面對(duì)龐大的數(shù)學(xué)知識(shí)體系，如果單純依靠粉筆、黑板等教具畫(huà)出的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)圖形就會(huì)給數(shù)學(xué)教學(xué)帶來(lái)困擾。因此在數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用MATLAB一方面能夠繪制出相當(dāng)精確的數(shù)學(xué)圖像使學(xué)生能夠更加直觀的看待數(shù)學(xué)問(wèn)題另一方面新奇的數(shù)學(xué)工具也能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以MATLAB在高中數(shù)學(xué)領(lǐng)域中有很高的利用價(jià)值。

一.MATLAB軟件功能簡(jiǎn)介

MATLAB軟件擁有數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化、非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真等諸多超群的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算功能。同時(shí)具有相當(dāng)優(yōu)秀的圖像處理能力，能夠在不同的計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行混合編譯。正是由于其強(qiáng)大的運(yùn)算分析功能才被廣泛的應(yīng)用在工程計(jì)算、信號(hào)處理、數(shù)學(xué)建模等社會(huì)尖端科技領(lǐng)域中。

二.高中數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域傳統(tǒng)教學(xué)方式所遇到的問(wèn)題

1.傳授知識(shí)的方式過(guò)于固化，大多數(shù)高中現(xiàn)任教師面對(duì)教學(xué)大綱所規(guī)定的知識(shí)點(diǎn)都只是機(jī)械性的講解。不僅教學(xué)效果適得其反甚至?xí)箤W(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

2.脫離了數(shù)學(xué)在于應(yīng)用的初衷，教師更加注重知識(shí)點(diǎn)和解題技巧而忽視了數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用領(lǐng)域，割裂了數(shù)學(xué)認(rèn)識(shí)與數(shù)學(xué)應(yīng)用的辯證統(tǒng)一關(guān)系。

3.學(xué)生單方面被教育忽視了對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)，并未注重教育的主體是學(xué)生這一原則。現(xiàn)階段學(xué)生大部分是被迫學(xué)習(xí)、被動(dòng)學(xué)習(xí)這就造成了課堂上壓抑的學(xué)習(xí)氛圍不利于學(xué)生發(fā)展。

三.MATLAB軟件在高中數(shù)學(xué)中的應(yīng)用

對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)講無(wú)論是理解能力還是動(dòng)手能力與初中階段學(xué)生相比都有較大提升所以在高中階段引入MATLAB較為適宜，在引進(jìn)的同時(shí)也鍛煉了高中學(xué)生的實(shí)踐操作能力。在興趣的驅(qū)動(dòng)作用下潛移默化的將學(xué)習(xí)由被動(dòng)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)。同時(shí)MATLAB作為在工程上廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)工具也以自身的應(yīng)用價(jià)值向?qū)W生詮釋了數(shù)學(xué)的重要作用。

（一）函數(shù)圖像的繪制

在高中數(shù)學(xué)教材內(nèi)容范圍內(nèi)有相當(dāng)多的特殊函數(shù)圖像需要學(xué)生進(jìn)行掌握和理解，例如在判別y=xa圖像在ɑ取不同值的區(qū)別時(shí)如果使用MATLAB繪制出精確的函數(shù)圖像，老師在講課的時(shí)候使用精確圖像相互比較這樣能讓學(xué)生更加直觀仔細(xì)的理解函數(shù)的奇偶性、對(duì)稱(chēng)性、增減性等函數(shù)特性。但是如果僅僅是老師講解這些特殊圖像性質(zhì)和對(duì)應(yīng)的函數(shù)性質(zhì)，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)點(diǎn)來(lái)說(shuō)依然只停留在單方面被教授的水平上。如果讓學(xué)生自主進(jìn)入計(jì)算機(jī)機(jī)房通過(guò)使用MATLAB軟件繪制相關(guān)特殊函數(shù)圖像那么教學(xué)效果就由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，這正是在訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（二）高次方程求解

在高中數(shù)學(xué)理論中的高次方程求解問(wèn)題上MATLAB在輸入方程等式后能快速求解并且得出高精度解。同樣也可以繪制高次方程的圖像曲線可以快速判斷方程解的個(gè)數(shù)，通過(guò)數(shù)形結(jié)合的方式使學(xué)生更加透徹的理解高次方程求解問(wèn)題。

（三）空間立體幾何中立體幾何圖形的繪制

在空間立體幾何知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中需要通過(guò)繪制立體幾何圖形來(lái)幫助理解，現(xiàn)階段的教學(xué)方法中通常是老師用粉筆繪制圖形講解或者使用課件上的圖形講解，往往會(huì)因?yàn)閳D形繪制的精度不夠或者是圖形繪制的沒(méi)有立體感使學(xué)生對(duì)空間立體幾何的相關(guān)知識(shí)理解不了。MATLAB軟件擁有強(qiáng)大的二維、三維圖像的繪制能力，繪出的圖像不僅能滿足精確度需求還會(huì)通過(guò)顏色標(biāo)識(shí)使三維圖像更加有立體感。使用MATLAB所繪制的圖像參與空間立體幾何的教學(xué)，將會(huì)個(gè)課堂帶來(lái)極大的便利。通過(guò)精確立體的圖像培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和邏輯思維能力。

（四）概率數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M

在概率數(shù)學(xué)中MATLAB不僅可以用來(lái)求解正態(tài)分布概率等問(wèn)題而且能夠生成隨機(jī)數(shù)。在對(duì)隨機(jī)事件與其概率問(wèn)題的分析過(guò)程中隨機(jī)數(shù)顯得非常關(guān)鍵，常規(guī)實(shí)驗(yàn)是人為的進(jìn)行隨機(jī)實(shí)驗(yàn)不僅消耗師生學(xué)習(xí)精力而且相當(dāng)浪費(fèi)課堂時(shí)間，使課堂學(xué)習(xí)效率變得相當(dāng)?shù)拖?。使用MATLAB生成隨機(jī)數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果一目了然使學(xué)生理解更加通透而且節(jié)省了課堂時(shí)間。

四、MATLAB軟件在高中其他學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用拓展

MATLAB軟件使用技術(shù)作為理工類(lèi)本科生必備技能之一，完全有必要在高中階段讓學(xué)生稍作接觸，不僅可以開(kāi)闊學(xué)生視野也能培養(yǎng)學(xué)生興趣。在高中教學(xué)課程中可以適當(dāng)設(shè)置MATLAB軟件學(xué)習(xí)選修課，便于學(xué)生將MATLAB使用技術(shù)應(yīng)用于以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的其他學(xué)科中，如物理，化學(xué)等學(xué)科。尤其在物理學(xué)科中MATLAB使用技術(shù)會(huì)展現(xiàn)其強(qiáng)大的優(yōu)越性。

結(jié)束語(yǔ)：

在科技時(shí)代的背景下將MATLAB融入高中數(shù)學(xué)教學(xué)中是順應(yīng)教學(xué)創(chuàng)新的一種趨勢(shì)，作為新時(shí)代的人民教師掌握MATLAB軟件的使用技巧是科技時(shí)代的要求更是滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。將新型教學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐學(xué)生將是最大的受益者。在有理由預(yù)測(cè)在將來(lái)高中數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域中MATLAB將會(huì)首先被教師作為一種教學(xué)手段廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)課堂然后由學(xué)生初步掌握運(yùn)用于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。

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