數學實驗對高職數學教育的研究與探討

蔣武生　張風沙

【摘要】從數學實驗教學的理論出發，根據高職學生的現狀，以及高職教育重職業技能的特點，提出以數學實驗教學改善當前高職數學教育的現狀，并案例說明。

【關鍵詞】高職 數學實驗 教學

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）13-0165-01

一、數學實驗教學研究

美國的中學里有專門的數學實驗室，英國的中學教材中也有許多數學實驗材料， 這說明發達國家數學教學中比較重視數學實驗。而我國在推進素質教育的今天， 數學實驗在學生的學習中也有著一種無可替代的作用， 但對其重視程度卻不夠， 這應引起廣大教師和學生的關注。[1]

早在1997年，教育部在高等數學教學改革研討會上，要求各級各類高等院校增加數學實驗課程，體現了開展數學實驗教學的重要性和迫切性。1998 年教育部在《普通高校本科專業目錄和專業介紹》更加明確了數學實驗在數學類專業課程中的重要地位[2]。

可是目前我國高校中，數學實驗的開展依然緩慢。特別是在廣大高職教學中，近乎沒有。

數學實驗的定義可以界定為：為獲得某種數學理論、檢驗某類問題，實驗者運用一定的物質手段，在數學思維活動的參與下，在特定的實驗環境下進行的探索、研究活動[3]。

數學實驗教學的特點是以問題為載體，借助于計算機數學軟件的強大功能，在教師的精心指導下，學生自主探究解決問題，在失敗和成功的體驗中獲得數學經驗，提高數學素質。數學實驗教學模式是指在數學實驗教學中所遵循的數學教學活動結構框架和活動程序。現階段數學實驗教學中所采用的教學模式有兩種，即以實物模型操作演示的數學實驗教學模式和以計算機模擬的數學實驗模式。高職院校數學實驗教學模式主要是指后者，其教學模式主要包括創設問題情境；動手實驗操作；提出問題猜想；通過實驗驗證猜想；問題討論與交流等幾個環節。

二、高職學生現狀分析

作者從事高職數學教育近十年，從任教實際經歷來看，現在高職學生的數學素質不容樂觀。主要存在以下幾個特點：

1.數學基礎相對薄弱

從高考成績來看，大部分同學數學均在60分以下，部分五年一貫制的學生，高中數學的系統教育都未能完成，知識基礎相對薄弱。

2.對數學課程不夠重視

數學理論教學對高職在校生日后繼續深造、參與生產實踐、乃至開展科學研究都至關重要。而大部分學生認為重技能輕理論，對于數學不夠重視。

3.教學內容多，難度大，學生較難適應

中學階段的數學教學內容相對較為單一、進度相對較慢，而教師在講授完某塊內容之后，一般要求學生隨堂練習，通過舉一反三，把問題消滅在萌芽狀態，使學生大都能迅速掌握所學內容。而在高職院校的數學學習過程中，課堂講授容量加大，內容明顯增多，加上高職數學本身較為抽象、學時較少的特點，教師的授課方式受到較大限制。而且課后師生、同學之間的學習交流較少，師生互動缺乏，與中學數學學習形成較大反差，學生一時很難適應，造成了學生對數學課、對數學學習本身越來越被動、冷漠、反感。

4.學習方法不當，學習效率低下

我們經常會聽到學生這樣抱怨：“公式、法則我可都背過了呀，為什么還不會做題？”這些就是因為學生沒有很好學會數學學習方法，導致學習效率低下。

5.心理承受能力低

他們認為自己從來就沒把數學學好過，有同學甚至覺得“自己根本就不是塊學數學的料”，很多學生從初中起，數學就未曾幾個。這些學生從心理上就先敗下陣來，一旦稍微遇到點困難就輕言放棄，從而波及到學習數學的積極性，直接影響了學習效果。

三、高職數學教育的目的

具體到高職數學教育中，當前高職數學教育主要為了滿足以下幾個目的：

1.數學是后續專業課必不可少的基礎，必須培養學生運用數學的意識和運用數學解決問題的基本技能。

2.高職教育是培養高技能實用型人才，要求數學內容能夠與專業培養目標相適應。

3.高職教育是以應用能力為本位的一種教育模式，要求數學知識在生活中的實際運用，這就要求在教學中突出數學工具的實用，教學過程中要突出應用案例。

4.高職教育不同專業對于數學能力的要求是明顯不同的，因而不同專業在課程內容的選取和深度的選擇上要有明顯區別。

四、案例分析

函數的極限和導數是微積分的開始部分也是重要的基礎，在學習的過程中很難理解，這個時候通過實驗使學生更透徹地理解概念的含義，在學生掌握MATLAB的基本操作后，熟練地利用MATLAB的繪圖函MATLAB在高職基礎數學教學中的應用研究數，學會利用圖形的可視化把抽象化的概念直觀化，使學生加深對概念的理解，同時學會調用求函數的極限和函數的導數的命令，使之在具體的計算過程中如果碰到較復雜的求極限和函數的求導可以利用軟件來解決，從而克服數學上的難題。

比如在實際教學過程中，很多教師對于的證明都是略過不講的，以學生的基礎很難掌握，只要求學生死記硬背，然后使用。而在實際教學中我們可以使用MATLAB的可視化功能讓學生接受，加強記憶，并熟練使用。

根據MATLAB，我們可以做出圖像，這個時候我們可以提出猜想，當N接近30時，，然后讓學生繼續使用MATLAB工具，自己作出當n接近100時，以及接近1000時的圖像，讓學生印象深刻。

根據教學反饋情況來看，實驗教學后學生在數學學習態度、對問題探究的興趣，參與學習的程度，課堂發言的積極，聽課注意力集中程度，同學之間的合作與交流，分析、解決問題的能力等方面都有顯著提高。可見數學實驗教學調動了學生的數學學習積極性，提高了分析問題和解決問題能力，同時也提高了學生的計算機應用水平。

參考文獻：

[1]黃新生.數學教學應重視數學實驗[J]教育探索2004.9

[2]李慧.高中數學實驗教學探索[D]2014

[3]曹一鳴.《數學實驗教學模式探究》[J]課程·教材·教法2003.1