地方高校開設公共數學實驗課的研究與探討

朱永剛

【摘要】從學生自身學習的迫切需求、教學改革的迫切需要和學校人才培養的迫切需要三個方面研究了地方高校開設公共數學實驗的迫切性和現實意義，探討了地方高校開設公共數學實驗的可行性和實施方法，強調了開設公共數學實驗課是一種積極且有效的教學改革途徑.

【關鍵詞】數學實驗;教學改革;創新能力

在21世紀第一個十年過去之后，高等學校公共數學的教學遇到了令人擔憂的境況，根據地方綜合性高校的特點，以三峽大學為例，三峽大學現有29個學院，70個本科專業，涵蓋理、工、文、醫、經、管、法、教育、藝術九大學科門類，眾多專業需開設公共數學課程，雖然實施分級教學，但同一層次數學課程教學效果不佳，究其原因，主要是學生對數學的興趣在下降，對枯燥的課堂教學產生厭倦，對數學知識的不求甚解.這些現狀直接導致了三個方面的問題：一是學生的學業令人堪憂，二是教師的傳統教學難以為繼，三是人才培養的目標難以實現.這就迫使我們盡快地開展教學研究與改革，嘗試各種積極且有效的方法或途徑，提高教學效果，提高人才質量.教育部提出了高校非數學專業數學教學應“把現代信息技術作為學生學習數學和解決問題的強有力工具”，利用計算機和數學軟件平臺，以學生為主體進行數學知識學習，開設公共數學實驗課是一種積極且有效的教學改革途徑.在全校公共數學教學改革中，積極展開實驗教學，通過動手動腦，可以逐步培養學生的實驗能力、邏輯推理能力和創新能力.

一、 實施數學實驗有著它的迫切性和現實意義

1.開設數學實驗是學生自身學習的迫切需求

首先，增加學生學習數學的興趣.通過對實際問題或數學問題的分析，感受信息技術在解決問題中的應用，并在做數學實驗中體驗數學發現的過程.學生在求解探索過程中不僅能體會到理論與實踐之間的互動作用，而且能從結果的實際意義中看到了數學的價值，直觀理解相關的數學概念，提高對數學的學習興趣.

其次，突出學生的主體地位.數學實驗是學生在教師的指導下，在實驗中主動地獲取知識，應用知識，改變了以接受教師傳授知識為主的學習方式，為學生營造開放性的學習環境.學生從問題出發，借助信息技術，通過親自設計和動手，體驗解決問題的過程，從實驗中去學習、探索和發現數學規律.

最后，培養學生的創新能力.以往抽象的數學內容一般只能通過思維、表象和想象領會，有些計算勞神勞力，耗盡心血，已無創新的樂趣.但在數學實驗中，一些與數據處理相關的繁難運算，都能通過計算機進行，一些抽象知識也可以有直觀的表示，幫助學生從一些煩瑣、枯燥和重復性的工作中解脫出來，從而使他們擁有更多的動手、動腦、思考和探索機會，充分發揮其自主意識，發揮其創造性，充分挖掘其潛力，使不斷提出問題、解決問題的學習成為可能.

2.開設數學實驗是教學改革的迫切需要

現在這個時代很不一樣，微課，MOOCS，SPOCS，強力沖擊著傳統教學，甚至于顛覆傳統教學，各個高校也在緊跟潮流，紛紛建立各種網絡教學平臺.但是數學課程不為所動，一本書，一支筆，一張紙，根本無視我們的學生變了，知識更新了，服務社會的需求更強烈了，傳統數學教學模式收效甚微，教師也很疲憊.數學教學改革迫在眉睫.

將數學實驗引入數學教學，可以補充傳統的數學教學模式，使對數學規律的認識走向了多元化，使數學技術更直接地被學生接受并轉化為適應社會和未來工作需要的能力和素質.這一改革措施重要且有效.現在學生獲取知識的途徑很多，但怎么用數學，怎么解決實際問題，這方面能力比較欠缺，及時地開設數學實驗十分必要.

很多學者提倡在教學中倡導研究性學習，對于數學課程，進一步引進數學實驗，更能促進問題的解決，從而提出更新更好的問題去研究，極大地提升教學的質量.

開設數學實驗，變被動為主動，變灌輸為研究，數學教學模式的這種積極有益的變革，才會更好地服務社會，與當前社會對數學教育的需求保持一致.

3.開設數學實驗是學校人才培養的迫切需要

各個高校都明確自己的人才培養方案，三峽大學圍繞把學校建設成水電特色鮮明的高水平綜合性大學的辦學目標，以“雙服務”為辦學導向，進一步明確我?！案咚刭|、強能力、應用型”人才培養目標定位，推進素質教育，堅持教育創新，優化課程結構，打造全面育人的人才培養課程體系;深化人才培養模式改革，構建以培養創新精神和實踐能力為核心的應用型人才培養模式，全面提升學校人才培養質量.突出兩個核心創新與實踐，實現一個“高素質、強能力、應用型”的目標.眾多工科專業的專業課程處處需要數學，或有數學的背景，或要進行數值的計算，或數學模型的建立與解決，或數學軟件的直接應用，數學基礎薄弱，將導致專業學習困難，造成專業研究瓶頸，模仿尚且困難，何談創新與突破.加強數學實驗，鞏固數學基礎，掌握數學建模，鍛煉解決實際問題的能力，是更好地學習專業課程的重要保證，是提升素質與能力的前提，是實現人才培養目標的迫切需要.

二、開設數學實驗在地方高校是可行的

地方高校學生的水平和學習自覺性有較大差異，統一要求、統一規格，顯然不現實，也不合理.既要保證基本的數學實驗教學質量，又要促進優秀學生的成長.解決這個問題的一種探討是實施分層實驗，推進個性化實驗，要推進個性化實驗就必須給學生留有足夠的自主選擇余地.因此，設計多層次的開放性實驗項目，滿足具有不同興趣領域、不同基礎的學生的需求，使各個不同層次的學生都能取得盡可能大的收獲.

1.具體實驗對象和內容

三峽大學有70多個本科專業，都開設了基礎數學課程，為了適應新形式下的公共數學的大學數學課程教學，在多年教學研究成果的基礎上，我們建立了三峽大學公共數學教學平臺，需設立多門公共數學課程實驗，其中包括大學數學《高等數學Ⅰ課程實驗》《高等數學Ⅱ課程實驗》《線性代數Ⅰ課程實驗》《線性代數Ⅱ課程實驗》《概率統計Ⅰ實驗》和《概率統計Ⅱ實驗》《數學建模》以適應大學數學課程教學的改革.

我們在現有教學學時內有序開展數學實驗，層次分明.在高等數學課程中上學期劃出8個學時進行數學實驗，下學期也劃出8個學時進行數學實驗，實驗內容詳見《高等數學實驗講義》;在線性代數課程中劃出4個學時進行數學實驗，在概率統計課程中劃出6個學時進行數學實驗，實驗內容詳見《線性代數與概率統計實驗講義》.這些實驗屬于基礎實驗.

《數學建?！氛n程將有16學時進行數學實驗，實驗內容詳見《數學建模講義》.這些實驗屬于中級實驗.

在此基礎上，對數學實驗感興趣的同學可選修數學實驗課程，內有大量豐富的實驗，可結合各專業實際需求，預約進行實驗.這些實驗屬于專業實驗.

2.實驗擬達到的目標

通過基礎實驗，可以達到對公共數學課程的更為直觀的認識，簡化理論計算，注重軟件計算.

通過中級實驗，可達到對數學知識的前后貫穿，加深數學基礎.

通過專業實驗，可達到對數學知識的綜合應用，培養解決實際問題的能力.

3.實施計劃

初期計劃：在課程教學過程中，合理安排課時及實驗內容，完成基礎實驗，完善基礎實驗講義，試點部分班級.

中長期計劃：總結經驗，調研其他高校，制定重點實驗、名牌實驗，推廣到全校學生當中去.

長遠計劃：教學團隊力爭將“大學數學實驗”申報為名牌課程、精品課程.

開設數學實驗，可以讓學生熟悉數學，愛好數學，用上數學，再不斷融入最新科技成果來適應實驗的分層次個性化需求，從而調動學生主動學習，激發學生的學習興趣，開發創新潛能，促進學生知識、能力、素質全面協調發展.

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