數(shù)學實驗在高校數(shù)學教學中的實踐與分析

王江

摘要：一直以來，數(shù)學作為各階段教學和學習的重點，具有較強的復雜性、綜合性。尤其是高校數(shù)學教學，難度更高。高校教學改革趨勢下，數(shù)學教研工作在現(xiàn)代信息技術的支持下，將數(shù)學教學與技術整合到一起，能夠在課堂中進行多項實驗，將原本抽象的數(shù)學知識變?yōu)楦泳唧w、生動，降低理解難度，深化學生對知識的吸收和掌握。文章立足于數(shù)學實驗對高校數(shù)學教學重要性，深入探討數(shù)學實驗在高校數(shù)學教學中的實踐應用，為高校數(shù)學教師提供一些參考。

關鍵詞：數(shù)學實驗；高校數(shù)學；教學實踐

前言：

21世紀，信息時代下，計算機逐漸滲透中社會各個領域，使得各學科和專業(yè)日漸細化，越來越多的數(shù)學分支開始出現(xiàn)，如線性代數(shù)、積分變換及數(shù)值代數(shù)等，并物化到先進設備之中。目前，高校數(shù)學教學改革不斷深化，為了培養(yǎng)更多專業(yè)數(shù)學人才，教師要盡快轉變自身傳統(tǒng)教學理念，把握現(xiàn)代技術發(fā)展，將數(shù)學實驗引入到課堂教學中，強化學生對數(shù)學知識內(nèi)在規(guī)律的探索，逐步構建完善的數(shù)學知識體系，從而提高數(shù)學教學有效性。

1、數(shù)學實驗對高校數(shù)學教學重要性

所謂數(shù)學實驗，是指在數(shù)學思想、理論指導下，充分利用數(shù)學軟件的數(shù)值運算、符號運算功能，檢驗、解決數(shù)學問題的一種方法。就目的角度來看，數(shù)學實驗可以細化為三類：一是傳授型實驗，以概念為基礎，驗證數(shù)學理論的實驗，以強化學生對數(shù)學基礎知識的學習。二是應用型實驗，通過構建數(shù)學模型進行實驗，充分考慮各項影響因素解決現(xiàn)實生活中的問題。三是探索型實驗，通過計算機編程檢驗數(shù)學猜想，高效解決問題。

將數(shù)學實驗應用到高校數(shù)學教學中，能夠?qū)?shù)學理論與現(xiàn)代技術相融合，在實驗的支持下，引導學生運用自己的思維方式，參與到數(shù)學建構中，驗證數(shù)學理論和方法，以此來感受和體會數(shù)學的強大。不僅如此，通過該方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，最大限度上滿足學生求知欲，提高學生數(shù)學學習興趣，促使學生發(fā)揮主觀能動性，逐漸形成良好的學習習慣。從某種意義上來說，數(shù)學實驗對于數(shù)學教學改革具有積極推動作用，符合現(xiàn)代化需求，有利于培養(yǎng)復合型、應用型人才，具有時代性、先進性優(yōu)勢[1]。數(shù)學實驗以理解為目標，學生學習負擔較小，且具有較強的靈活性，學生可以根據(jù)自身需求針對性選擇，從根本上顛覆了以往教師為主導的教學弊端，對于復合型人才的培養(yǎng)具有重要意義。

2、基于數(shù)學實驗的高校數(shù)學教學改革策略

數(shù)學實驗建立在現(xiàn)代技術基礎之上，能夠為數(shù)學教學和學習帶來更多便利和支持，在教學中，具體可以從如下幾個方面開展教學。

2.1優(yōu)化教學模式

通過數(shù)學實驗，能夠驗證數(shù)學理論是否正確，直觀層面上促使學生更好地接受數(shù)學思想，掌握數(shù)學規(guī)律。在教學中，教師可以利用MATLAB軟件的數(shù)值計算等功能，通過編程，繪制出精確地二維、三維圖形，實現(xiàn)對極限、積分等計算。教師將此作為實驗平臺，能夠為學生營造形象的教學情境，提高教學有效性。如在極限、定積分等概念教學中，教師可以利用多媒體演示極限動畫過程，使得學生能夠看到很多微觀層面的東西，促使學生更好地接受。或者在函數(shù)的傅立葉級數(shù)教學中，可以以某一函數(shù)為著手點，觀察曲線擬合過程，降低知識理解和接受難度，提高教學有效性。

近年來，各高校校園網(wǎng)建設愈發(fā)完善，教師可以校園網(wǎng)為平臺開設專門的“數(shù)學實驗室”，為學生隨時隨地參與實驗提供支持。數(shù)學實驗能夠賦予學生更多自主權，學生通過動手、觀察和探索，實現(xiàn)對數(shù)學知識的理解，有利于學生學習潛能的深入挖掘，促進學生能夠在數(shù)學知識學習中走得更遠。

2.2強化實驗教學

數(shù)學理論能夠為社會生活提供支持，歸功于數(shù)學建模，在數(shù)學模型中，能夠?qū)⒊橄蟆⑿问交Z言轉變?yōu)榫唧w的問題。建模是一個復雜過程，對此教師可以引導學生利用計算機建模求解。可見，數(shù)學實驗是數(shù)學知識與實際問題的橋梁。在教學中，教師要強化實驗教學，充分利用選修課、課程網(wǎng)站等向?qū)W生普及建模中具有實用價值的數(shù)學方法，如統(tǒng)計分析法、最優(yōu)化方法等，還有一些常用的實驗軟件，excel、SAS、MATLAB等，為學生自主學習和探究提供支持。在此基礎上，學生能夠體會到數(shù)學軟件的實用價值，提高學習有效性[2]。從某種意義上來說，數(shù)學實驗與建模的融合，能夠提升自身知識應用能力，且能夠挖掘自身創(chuàng)新能力。

2.3整合課程建設

現(xiàn)階段，重視數(shù)學實驗教學對于課程建設具有重要意義，且能夠探索全新的教學模式。詳細來說，針對硬件設施來說，高校應設置專門的實驗室，配置需要的教學設備。同時，要將數(shù)學實驗納入到教學計劃當中，從制度層面上明確數(shù)學實驗教學，為教學實踐提供依據(jù)。就內(nèi)容而言，指定專業(yè)指導書，引導學生在遇到實際問題時，第一時間想到數(shù)學軟件，逐步掌握運用數(shù)學思想解決問題的能力[3]。在靈活性上，高校可以根據(jù)具體情況設置不同的培訓班，滿足有興趣同學的需求，在校內(nèi)營造一種良好的學習氛圍。不僅如此，高校要精選實驗課題，拓展教學網(wǎng)站功能，使得更多的學生能夠積極思考，深化對數(shù)學實驗的認識，從而促進學生綜合素質(zhì)的提升。

結論：

根據(jù)上文所述，數(shù)學實驗作為一門專門課程，具有較強的綜合性，對教師專業(yè)素質(zhì)要求較高，在提高數(shù)學教學質(zhì)量、強化學生數(shù)學素養(yǎng)等方面占據(jù)至關重要的位置。因此在教學中，教師要轉變自身教學理念，積極引入數(shù)學實驗，充分把握數(shù)學教學軟件，強化數(shù)學實驗教學，同時，要積極整合課程建設，鼓勵學生能夠借助數(shù)學實驗解決實踐問題，深化學生對數(shù)學知識的理解，提高學生數(shù)學知識應用能力，培養(yǎng)更多專業(yè)人才，從而促進學生全面發(fā)展，在未來崗位工作中發(fā)揮自身能動性。

參考文獻：

[1]黃永.數(shù)學實驗在高校數(shù)學的教學中的實踐與探索[J].才智，2015，（11）：104-105.

[2]張玉輝，李玉華等.數(shù)學實驗在高校數(shù)學教學中的實踐與分析[J].黑龍江科技信息，2017，（02）：32.

[3]馬戈，王喜平等.數(shù)學實驗在高校數(shù)學教學中的實踐與探索[N].南陽理工學院學報，2009，（04）：107-109.endprint