數學建模視角下談軟件應用在高職數學教學中的作用

摘 要： 本文分析了傳統教學模式下高職數學中存在的問題，并基于數學建模視角具體闡述了在高職數學教學中加強軟件應用，不僅有效地提高了課堂教學效率，而且為提高學生適應未來社會發展的綜合素質和能力提供了有力支撐。

關鍵詞： 高職數學教學 軟件應用 數學建模

在高職院校教育教學中，高等數學課程的開設在培養學生的數學思維，數學素質，學習專業知識，以及專業技能中起到了重要且基礎性的作用。

一、傳統教學模式下高職數學教學中存在的問題

在教學內容方面，首先，高職院校高等數學課程的教材內容一般沿用本科少學時的內容，強調知識的系統性而沒有突出應用性與職業特點。另外，由于高職院校對高等數學課程學時的削減，在傳統的教學模式下，課堂上僅能保證基本概念和基本運算方法的講授，很難進一步針對專業需求進行教學實踐；在教學方法與教學手段方面，傳統的教學模式下，以講授法為主，只注重知識的傳授，采取批改課后作業，期末閉卷筆試的方式，對于抽象思維能力、數學推理能力及計算能力不強的高職學生來說，很難適應高職數學大容量的教學內容教學方式，學習數學的積極性不高，大大降低了課堂教學效率。

針對以上出現的問題，本文以數學建模為切入點，在轉變傳統的教學模式上著重探討了軟件應用在高職數學教學中所起的作用。

二、將軟件應用于高職數學教學的必要性

（一）改變傳統的教學方式

1.教學內容形象化、直觀化，數學軟件可準確地繪制函數的圖形，通過數形結合可以將復雜的問題簡單化，抽象的問題直觀化，幫助學生體會知識中蘊含的思想抓住問題的本質，如：利用動畫演示極限的無限趨近的思想；導數瞬時變化率問題；定積分的微元法及旋轉體的體積，等等。

2.解決復雜的計算問題，高職數學的教學目標要求學生具備一定的運算能力，傳統的教學重視的是對學生計算技巧方面的訓練，這不但占用了大量的教學時間，而且打擊了學生學習的積極性。在計算機技術高速發展的今天，運算能力對于高職學生從某種意義上講是運用軟件的能力。利用計算機軟件解決有關運算的問題，將有效提高課堂教學效率，在學時減少的情況下保證學生領會和掌握數學的思想方法。

（二）將教學內容與專業緊密結合

將數學教學與專業緊密結合，把所學的數學知識更好地應用到專業實踐中是高職數學教學的重要目標，而軟件的應用為此掃清了障礙，將與專業相關的實際案例引入到課堂教學中，有利于提高學生的應用能力及對課程的認同度。

三、數學建模視角下軟件應用的作用與效果

高職院校人才培養是以崗位需求為標準，培養技能型、高素質應用型的人才。因此，高職數學課程的教學也要找到與專業的結合點，在提高學生素質的同時著重培養學生的應用能力。數學建模在其間架起了一座非常好的橋梁，而要想建立數學模型解決實際問題恰當而熟練地運用軟件是必要的基礎。高職院校一般采用的數學及統計軟件主要是MATHEMATICA、SPSS等，并且根據不同專業的人才培養目標也要求學生掌握必要的軟件。如：我校電氣自動化專業要求掌握制圖軟件CATIA；汽車專業要求掌握制圖軟件AUTOCAD；物流專業要求掌握Access數據庫及Excel等，所有學生都要求具備一定的辦公軟件Office的操作技能。

下面以全國大學生數學建模競賽的賽題及針對我校相關專業數學建模培訓的項目為例介紹軟件應用在學生能力培養及后續專業課程學習中所起的作用。

2012年全國大學生數學建模競賽?？平MC題機器人避障問題，以我校學生為例，選拔的隊員主要來自于機電學院和汽車學院，根據題中所給的條件（機器人行走路徑中的障礙物不多共12個），隊員首先利用專業中所學的制圖軟件CATIA或AUTOCAD模擬出了機器人行走的路徑，借助于專業軟件制圖功能上的優勢，不但節省了時間，更為進一步找到解決問題的數學方法提供了思路，最終參賽隊員也取得了優異的成績；2012年全國大學生數學建模競賽?？平MD題腦卒中發病環境因素分析及干預問題，參賽的隊員主要來自于物流專業，問題中涉及大量數據處理及概率統計方面的知識。在數學知識與方法上同學們通過高等數學的學習基本上已經掌握，重點在于如何通過計算機實現。這里結合物流專業的特點我們選取了專業中常用軟件Excel，首先該軟件在功能上能夠滿足要求（數據處理、描述統計、方差分析、回歸分析等），更重要的是學生能夠熟練操作，有了軟件的輔助同學們很好地完成了比賽。在對學生進行數學建模培訓時，我們也有意識地加入了與專業相關的案例，與此同時也會介紹相應軟件的使用，如：多商品配送問題的數學模型（利用Excel求解線性規劃問題）；車燈線光源的設計（利用MATHEMATICA求解多元微積分問題）；鎖具裝箱問題（利用MATHEMATICA解決有關窮舉法的問題），等等。

當然，在課堂教學中也要加強數學建模思想的滲透，正因為有了計算機軟件的輔助，在課堂上不僅能夠講解模型原理，還增加了學生動手實踐的環節，最終收到了滿意的教學效果。

四、結語

基于數學建模視角，我們發現在高職數學的教學中強調軟件應用，不但讓學生對數學理論知識理解得更深刻，提高了思維能力和動手實踐能力，而且與其后續專業課程的學習起到了相輔相成的作用，找到了數學教學與專業課程的契合點，增強了學生學習的積極性，高職數學課程的教學質量也因此得以提高。

參考文獻：

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