論MATLAB軟件在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的推行

◆覃雄燕

(柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

現(xiàn)代高職教育提倡加強(qiáng)職業(yè)教育信息化建設(shè)，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引入現(xiàn)代信息技術(shù)就是這樣一種提高教學(xué)質(zhì)量、推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量優(yōu)質(zhì)化的重要手段。MATLAB被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”，是一種功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)科學(xué)計算和工程仿真軟件，充分利用好MATLAB軟件能夠更好地提高教學(xué)效率。

一、MATLAB軟件及其強(qiáng)大功能

MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言(如C、Fortran)的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。

MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。

MATLAB軟件在數(shù)學(xué)方面應(yīng)用突出:數(shù)學(xué)計算以及繪制二維圖形、三維圖形、數(shù)學(xué)建模等重要領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，直觀強(qiáng)勁的視覺沖擊。

1.三維效果程序

MATLAB建立的三維等高線效果圖

2.動態(tài)變化程序

建立一個隨時間變化而變化的曲線

二、提倡在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入MATLAB軟件

高等職業(yè)教育作為高等教育發(fā)展中的一個類型，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的使命。參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，高職教育改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容要求建立突出職業(yè)能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范課程教學(xué)的基本要求，提高課程教學(xué)質(zhì)量，改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)。在滿足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展要求與保持高等教育的教學(xué)層次的前提下，更加關(guān)注學(xué)生職業(yè)能力的提高，更加注重學(xué)生的知識應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。現(xiàn)代信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，不斷推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)化，提高教學(xué)效率。在此指導(dǎo)思想下，MATLAB軟件是一款有助于提高學(xué)生應(yīng)用能力優(yōu)秀軟件，主張在高等職業(yè)數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件數(shù)學(xué)實驗課是以培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動腦、創(chuàng)新能力為前提，讓學(xué)生學(xué)會借助軟件平臺，驗證、應(yīng)用并發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律，提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。因此，在高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中開設(shè)部分實驗課，利用數(shù)學(xué)軟件，在電腦里完成求解任務(wù)目標(biāo)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法值得提倡。

三、在高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義

隨著高職教育的改革和發(fā)展，各專業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容都做了相應(yīng)的調(diào)整，提高了數(shù)學(xué)教學(xué)的要求，但同時也縮減了數(shù)學(xué)教學(xué)的課時，加劇內(nèi)容多、課時少的矛盾。在教學(xué)中使用MATLAB軟件就可以較好地緩解此矛盾。因為高職生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)很大程度是為其專業(yè)課打基礎(chǔ)的，既然數(shù)學(xué)服務(wù)于專業(yè)知識，那么其深奧的推理過程、繁瑣的計算過程，我們在教學(xué)中可以適當(dāng)減免，將數(shù)學(xué)知識點看成一個公式然后使用MATLAB軟件將其計算出結(jié)果即可。這樣即節(jié)約了時間又保障了準(zhǔn)確性。

我國高職院校大多是工科院校，長久以來數(shù)學(xué)教學(xué)因為灌輸與填鴨式的教學(xué)手段與教學(xué)方式過于單一，導(dǎo)致學(xué)生對數(shù)學(xué)課困乏，提不起興趣。上世紀(jì)90年代引入MATLAB軟件后，MATLAB軟件也很快引入數(shù)學(xué)教學(xué)課堂的。高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天，高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義在于:

1.MATLAB軟件自身的優(yōu)點

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，易學(xué)易懂，用戶使用方便，語言簡單，內(nèi)涵豐富，編程效率高，繪圖功能強(qiáng)。

2.MATLAB軟件輔助教學(xué)提高教學(xué)效率

從教師角度看，高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天，高職教師的教學(xué)素質(zhì)和教學(xué)能力越來越受到社會的關(guān)注，形象直觀視覺沖擊、生動的教學(xué)方式是“粉筆+黑板”所無法比擬的。它能使一些在傳統(tǒng)教學(xué)手段下很難表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容或無法觀察到的現(xiàn)象直觀、形象、生動地顯示出來;MATLAB軟件輔助教學(xué)加深學(xué)生對問題的理解，提高其學(xué)習(xí)積極性;它能大大增加課堂教學(xué)的信息量，提高教學(xué)效率，成為解決學(xué)時矛盾的重要途。

3.MATLAB軟件輔助學(xué)習(xí)優(yōu)越性明顯

從學(xué)生角度看，有限的教學(xué)時間與無限的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的矛盾日顯突出，以學(xué)生為主體、自主學(xué)習(xí)的要求日趨迫切，終身學(xué)習(xí)理念從終身學(xué)習(xí)的理念來看，掌握MATLAB軟件后，可提高學(xué)習(xí)的自學(xué)能力學(xué)習(xí)能力，與學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力，并能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力，提高高職數(shù)學(xué)教學(xué)效率。

四、目前我國高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)中使用MATLAB軟件的情況

1.教學(xué)中使用率不廣泛

數(shù)學(xué)在高職院校教學(xué)時間1學(xué)年甚至是學(xué)一學(xué)期，學(xué)時是50～120，MATLAB教學(xué)分配的課時不足1/5，此外有的是教材里有MATLAB使用的內(nèi)容，但教師教學(xué)時不講，作為課外閱讀，有的是所使用教材就沒有MATLAB教學(xué)的內(nèi)容。新的有效軟件教學(xué)平臺得不到充分地推廣使用。

2.教師教學(xué)固有觀念影響MATLAB在教學(xué)使用的推廣

教師是教育教學(xué)方法推動的主力軍，是具體實施者。新軟件教學(xué)平臺的成敗取決于教師觀念和行為能否緊跟時代步伐，接受新事物，并以行動去實踐檢驗它。多年教學(xué)實踐規(guī)律顯示，教師通常是教改的最大阻力。這有兩個原因，第一是習(xí)慣，即教師自身十多年的學(xué)習(xí)生涯與長期教學(xué)經(jīng)歷所養(yǎng)成的習(xí)慣。教師面對新的要求，包括學(xué)習(xí)新事物，都對教師已有的教學(xué)實踐帶來挑戰(zhàn)。第二有的教師把教學(xué)工作僅僅看作是謀生之道。不愿意投入較多的精力去嘗試一個不知道教學(xué)效果能否達(dá)到預(yù)期效果的新教學(xué)手段。教學(xué)方法的改進(jìn)，教師對新知識的接受、認(rèn)可與駕馭能力從某種程度上影響著教學(xué)實踐的成敗。

3.從我院學(xué)生使用MATLAB軟件情況調(diào)查問卷分析學(xué)生使用MATLAB軟件存在的問題

問題1:你了解MATLAB軟件的功能嗎?

選項:A了解;B了解部分;C不了解;

2%的學(xué)生選A;80%的學(xué)生選B;18%的學(xué)生C.

問題2:什么情況下你會使用MATLAB軟件?

選項:A上課及隨堂練習(xí)時;B課后做作業(yè)或練習(xí)題;C其他;

60%的學(xué)生選A;30%的學(xué)生選B，10%的學(xué)生C.

從調(diào)查問卷得出的結(jié)論學(xué)生只在教學(xué)課堂時較多使用MATLAB軟件，沒有形成主動使用MATLAB軟件的意識。主要原因在沒有充分認(rèn)識到MATLAB軟件的價值，對使用的廣度與深度還不夠，因此需要老師的進(jìn)一步引導(dǎo)。

五、在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中推行MATLAB軟件幾點建議

1.高職院校需有相應(yīng)政策的支持

如建立制度，鼓勵教師使用新的教學(xué)手段，對于勇于實踐新軟件教學(xué)平臺的老師給予一定的物質(zhì)獎勵或精神勉勵。校園里從上至下的推廣新軟件的使用成果，樹立典型，鼓勵先進(jìn)。

2.教師要及時更新觀念

人們在在思維上有固守成規(guī)的觀念，不愿意對新事物新教學(xué)方法、法式的接受與嘗試。每一個數(shù)學(xué)教師都要有堅強(qiáng)的信念和毅力，投入到教育事業(yè)中，勇于嘗試，不斷學(xué)習(xí)，不斷超越，努力做一個新型的時代前沿并被學(xué)生認(rèn)可的優(yōu)秀教師。

3.在教學(xué)中慎用MATLAB軟件

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，并不是每個教學(xué)內(nèi)容都推薦使用MATLAB軟件。而是在適合的教學(xué)課堂中使用，創(chuàng)造教學(xué)中的知識點的直觀性，與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.MATLAB軟件教學(xué)注重理論聯(lián)系實際提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極、主動性

知識點的進(jìn)口要重視和加強(qiáng)教學(xué)的實踐環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)教育教學(xué)的實踐過程可分為理論學(xué)習(xí)、典型示范、實踐訓(xùn)練三個環(huán)節(jié)進(jìn)行。學(xué)習(xí)中讓學(xué)生把數(shù)學(xué)理論用到實踐過程中，轉(zhuǎn)化運(yùn)用能力。因此給學(xué)生講解理論知識后，及時運(yùn)用MATLAB軟件示范檢驗，讓學(xué)生更直觀的了解并掌握所學(xué)知識，然后讓學(xué)生動手解決生活中數(shù)學(xué)題，提高學(xué)習(xí)興趣，讓其產(chǎn)生想動手找答案的主動性、積極性。

六、結(jié)語

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，通過推廣實踐應(yīng)運(yùn)，挖掘其的巨大潛力，服務(wù)我們的高職數(shù)學(xué)教學(xué)，我們期待著它為我們教育事業(yè)交出滿意的答卷。

［1］教育部關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見(教職成［2011］12號).

［2］國務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定［Z］(國發(fā)［2002］16號).

［3］何正風(fēng).MATLAB在數(shù)學(xué)方面的應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2012.