專科院校數學實驗課程模式建設研究

李衛平

（南通師范高等專科學校，江蘇 南通 226006）

專科院校數學實驗課程模式建設研究

李衛平

（南通師范高等專科學校，江蘇 南通 226006）

分析當前專科院校數學實驗課程教學的現狀和原因，論述數學實驗課程的教學模式、課程設計與實施等相關內容，提出相應措施。

專科院校；數學實驗課程；模式；建設

一、專科院校數學實驗課程教學的現狀及原因

數學課程一門理論抽象、思維嚴謹的學科。因此，教育部在1988年頒布的有關章程中，明確規定將“數學實驗”課程列入數學類專業的主要課程中，自實施以來，數學實驗課程的教學也取得了一定的成績。數學實驗課程依托于計算機技術，從生活實際出發，利用計算機等應用軟件，對生活中的實際問題進行建模分析，探索其中的規律、法則等，并力求用于指導生活實踐［1］。

我國開設數學實驗課程的時間較短，雖然取得了一定的成績，但是從無到有積累經驗的過程還是比較艱苦的。尤其是專科院校，真正開展數學實驗課程的時間還較短，經驗不足，師資力量與配套設備等都還不完善，數學實驗是信息化與計算機經濟發展的客觀產物，對師資力量和科研水平的要求較高，而這正是專科院校所缺乏的。另一方面，數學實驗課程在從無到有的探索過程中，滲透著傳統數學教學的影子，常常是有針對性的設計某些實驗題目，無法真正做到讓學生自我發揮，實現創新的目的，且容易造成理論與實驗的脫節，因此，專科院校的數學實驗存在“學數學”與“用數學”難以銜接的問題［2］。

二、專科院校數學實驗課程模式的建設

（一）專科院校數學實驗課程的指導思想

信息化大時代背景下的計算機技術飛速發展，為數學實驗課程的成功開設提供了物質保證。大量使用易學的數學應用型軟件為學生進行數學實驗提供了便利，學生可以在短時間內自由靈活的選擇和運用并且能夠在顯示器上看到數值或幾何問題的具體化，大大提高了學生自主動手的能力，激發了他們學習數學的興趣和欲望，也提高了學生獨立思考的能力。因此，數學實驗課程應以“培養學生用數學的能力、加強學生獨立動手和思考的能力及提高學生興趣”為指導思想，制定科學合理的授課計劃，選擇易學實用的數學軟件，幫助學生提煉、分析、解決實際問題的能力。

（二）專科院校數學實驗課程的教學模式

數學實驗課程是聯系數學基礎理論知識與實際問題的重要紐帶。在開設數學實驗課程時，可以采用三種教學模式。一是以探索數學基礎應用方法為主，一般是通過學習常用的數學軟件，進行數值計算、優化設計和統計分析。二是以探索數學的理論和內容為主，即通過數學實驗分析，發現和理解數學中較為抽象的理論內容，并進行深入分析和拓展，從而應用到實際生活中，。三是針對實際問題進行數學理論的運用，即以“案例”的形式，對各個領域中的問題進行提煉、總結，利用數學理論知識進行建模，并結合數學軟件進行歸類總結、原因分析等，在解決問題的過程中進一步深化對數學理論知識的理解。無論哪種模式的數學實驗課程，在開展過程中，都要注重學生獨立思考、自主動手能力的培養，包括學生提煉總結實際問題、選擇和學習數學軟件以及分析和解決數學問題的能力等。同時在數學實驗課程的實施過程中，計算機是必不可少的，學生對計算機的運用能力也是影響其數學實驗能力的一大因素。

因此在綜合考慮專科院校學生的實際情況和師資力量及科研設備的前提下，我們選擇的數學實驗課程模式為：在數學理論的學習過程中，要輔以實際問題的提煉和上機能力的培養，在實驗課題的選擇中，教師要進行正確引導，在實驗課的解決過程中，教師要進行積極的理論干預和實驗幫助。在問題解決后，教師要引導學生進行結題總結，讓學生可以深刻理解課題解決過程中的成功經驗與失敗教訓。最后，教師要再學期末尾根據學生的實際情況，指定相應的實驗課題，讓學生根據所用的理論知識和數學軟件獨立完成，并根據學生的完成情況給予相應的幫助和指導。

（三）專科院校數學實驗課程的內容設計

開設數學實驗課程是數學教學的一種嘗試，沒有統一的模式可以遵循。在根據學校和學生的實際情況，制定科學合理的數學實驗課程教學模式，并進行相應教學內容的設置。在教學內容的設置過程中，應遵循一定的原則。首先要從基礎開始，即首先要介紹一些與數學實驗相關的基礎理論知識和必要的應用軟件，使學生可以產生感性認識。其次，要搭建或選擇合適的數學實驗平臺，如Matlab等，在實現數學實驗課程目的的同時，便學生的學習和應用。再次，要以數學建模為主線，從基礎建模開始，循序漸進，逐漸深入。整個過程中，要注重培養學生獨立思考和自主動手的能力［3］。

在以上原則的指導下，專科院校的數學課程內容主要設計如下。首先要進行基礎性實驗，根據各個學校和專業的不用，有針對性的培養學生的數學實驗能力，包括優化理論和方法、數值計算方法以及相關方法的實現軟件等，要注重加深學生對數學基礎概念、公式，必要時可通過對相關定理、公式、推論證明實現。其次，要進行綜合性實驗訓練。在具備基礎數學理論的前提下，要指導學生利用基礎知識解決實際問題。在這個過程中，一般需要教師設計提煉好實驗課題，而學生只需獨立思考自主解決即可。最后是進行設計性實驗訓練。該內容要求學生具備完善的理論知識、嚴謹的數學思維。學生需要根據實際問題自己提煉、抽象實驗課題，并獨立解決，最終以實驗報告的形式提交。實驗報告需要包括實驗課題、數學建模、運用的數學方法、最終結果以及實驗總結等相關內容。實驗報告的是否完備可以在一定程度上反映學生的數學思維是否科學嚴謹。

（四）專科院校數學實驗課程的建設實施

與其他傳統科目不同，數學實驗課程的開設時間較短經驗不足。課程的指導思想、使用教材、內容設置、教學方法、成績評定等都需要進行合理的討論和規劃。因此可從以下幾個方面進行數學實驗課程的建設。

1.加強數學實驗課程的教材建設

教材是教師進行授課的重要依托，也是學生自學的重要工具。一本科學的教材，應該既包括基本的數學理論和基礎性實驗，還包括綜合性的數學建模實驗，并將一些常用的計算方法、優化設計思想融入其中，必要時還應包括相關軟件的基本介紹等。在教材的編纂過程中，要注意安排一些典型實驗案例，通過簡單案例的完整分析，為學生自學提供便利。

2.建設和完善數學實驗環境

數學實驗課程的成功開設需要同時保證硬件設施與軟件條件。盡管很多專科院校都調動大量經費支持多媒體教室等硬件設施的建設，但由于院校的規模擴充較大，依然存在計算機使用擁擠等現象。另外，學校應該注重支持或開發相關的軟件學習平臺，為學生自主參與數學實驗課程、學習相關知識技能提供便利。

3.創新教學方式，加強教師隊伍建設

數學實驗課程的教學需要大量具備扎實理論知識、寬闊專業視角、嫻熟軟件能力的高水平、高素質教師。在當前的專科院校中，存在師資力量匱乏或師資水平不高的問題，因此，學校應該注重對專業青年教師的培養，為數學實驗的師資隊伍注入新的力量。另外，傳統的教學方式已經難以適應數學實驗課程。數學實驗課程本身富有創造性、開放性和實踐性，迫切需要轉變教學理念、創新教學方式。例如，“換位法教學”。

4.開展數學建模大賽

數學建模大賽是由國家教育部和中國工業與應用數學學會共同主辦的競賽，對于提高學生的數學建模與計算機運用能力有至關重要的作用，因此專科類院校要積極鼓勵學生參與。在教學過程中，教師要意識的將“數學建模”的思想貫穿其中，通過對實際問題的數學建模和求解，使學生切身感受數學實驗課程的重要性。同時，教師還要注重課內教學與課外實踐的有效結合，鼓勵學生從生活發現數學問題，并利用數學建模的方法加以解決，從而鞏固和提高課堂教學效果，也大大提高了學生的實踐能力。

［1］肖翠娥.數學實驗方法的分類與本質特征［J］.益陽師專學報，1988，15（6）：64-66.

［2］艾冬梅.加強數學實驗教學，培養學生應用數學的能力［J］.實驗技術與管理，2007，24（4）：25-27.

［3］張波，鄧志云，楊云蘇.數學實驗課程教學內容與教學方式的探討［J］.江西教育科研，2006（2）：46-47.

［4］任善強，劉瓊蓀.“數學實驗”課程的教學研究與實踐［J］.高等數學研究，2007，7（1）：8-10.

［5］畢義明，郝琳.論大學數學實驗的內容與實現方法［J］.實驗室研究與探索，2005，（7）：54-57.

［6］王庚.數學建模與數學實驗課程的探索、實踐與收獲［J］.高等數學研究，2007，10（1）：101-102.

［7］趙靜，但琦.數學建模與數學實驗［M］.北京：高等教育出版社，2003.

Research on the Mode Construction of Mathematics Experiment Course in Colleges

LI Wei-ping
（Nantong Normal College，Nantong Jiangsu 226006，China）

This paper discusses the current situation and reasons of college mathematics experiment course teachingand explores the teaching mode，curriculum design and implementation of the course in colleges to provide some

for the college to successfully offer the mathematics experiment course.

College；Mathematics experiment course；Mode；Construction

G712

A

2095-8528（2016）05-035-03

編輯 鄭晶

2016-05-30

李衛平（1981），女，江蘇如皋人，碩士，講師，研究方向為數學教育教學。

本文為江蘇省教育科學“十二五”規劃2015年度重點自籌課題“基于認知工具的中學數學實驗教學研究”（課題批準文號：B-b/2015/01/088）的研究成果。