對(duì)高等院校開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的探索

王芳

【摘要】“數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課”是一門新開設(shè)的課程，目前還處于探索與實(shí)踐階段.本文簡要介紹數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的概念，并說明高等院校開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的必要性.同時(shí)給出一個(gè)具體的實(shí)施思路，并將其分為三個(gè)階段，由淺入深、從基礎(chǔ)到應(yīng)用，最后闡述具體實(shí)施的困難和要求.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；高等院校；教學(xué)

目前關(guān)于數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教材很多，對(duì)于什么是數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，不同的教師也有不同的理解.首先，筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該不同于大學(xué)物理、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)，它的目的不是模擬自然現(xiàn)象而進(jìn)行研究的課程，而是一門讓學(xué)生熟練運(yùn)用MATLAB、Mathematic等數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和圖形處理的課程，通過學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，深刻理解數(shù)學(xué)概念、定理等，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維，達(dá)到提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力.其次，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課也不同于數(shù)學(xué)建模課，該課程不光是為了數(shù)學(xué)建模，它是介于數(shù)學(xué)理論課和數(shù)學(xué)建模課之間、由淺入深、從理論到實(shí)踐的一門課程.

開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的必要性：

1.剛踏入大學(xué)校門的新生，由于剛經(jīng)歷過高考的學(xué)習(xí)壓力，對(duì)于大學(xué)的課程學(xué)習(xí)積極性降低，尤其是面對(duì)枯燥的數(shù)學(xué)類課程，學(xué)習(xí)興趣不高，課堂學(xué)習(xí)氛圍不濃，導(dǎo)致數(shù)學(xué)的不及格率比較高.而且數(shù)學(xué)作為高等院校的基礎(chǔ)課，學(xué)生沒有學(xué)好數(shù)學(xué)會(huì)嚴(yán)重影響到后期的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)數(shù)學(xué)也是一門考研必考課程，直接關(guān)系到學(xué)生的繼續(xù)深造.

2.1995年5月，高等學(xué)校工科數(shù)學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出了《關(guān)于工科數(shù)學(xué)系列課程教學(xué)改革的建議》，1997年5月又進(jìn)一步提出《關(guān)于一般院校工科數(shù)學(xué)課程建設(shè)與改革的幾點(diǎn)意見》，這些建議和意見指明了高等院校數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用和實(shí)踐，而不應(yīng)該單純地讓學(xué)生進(jìn)行公式的記憶和解題技巧的訓(xùn)練.這些計(jì)算，都可以借助計(jì)算機(jī)利用數(shù)學(xué)軟件或通過編程來解決.

所以很有必要開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，一方面，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，增強(qiáng)課堂教學(xué)效率.另一方面，通過開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生可以熟練掌握一些常用的數(shù)學(xué)軟件，同時(shí)也可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和利用數(shù)學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，從而加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才做出貢獻(xiàn).筆者結(jié)合自己的從教經(jīng)驗(yàn)給出開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的具體實(shí)施思路.

第一階段，課堂講解數(shù)學(xué)相關(guān)軟件，比如，MATLAB、Mathematic等，讓學(xué)生掌握一些基本運(yùn)算命令和簡單的編程功能，使學(xué)生感受這些軟件強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算和繪圖等功能，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)軟件.

第二階段，學(xué)生上機(jī)操作，通過課堂上的理論講解，布置一些實(shí)際的、簡單的數(shù)學(xué)問題，可以是數(shù)學(xué)概念、定理的提出過程，也可以是數(shù)值的計(jì)算和推導(dǎo)過程.比如，高等數(shù)學(xué)中函數(shù)的極限、導(dǎo)數(shù)、積分等計(jì)算，線性代數(shù)中行列式的值、線性方程組的求解等.引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，一方面可以檢驗(yàn)自己平時(shí)用筆計(jì)算的結(jié)果正確與否，從而形成對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)；另一方面，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的熟練程度，為后續(xù)學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)相關(guān)的課程打下基礎(chǔ)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和動(dòng)手的能力.

第三階段，實(shí)際應(yīng)用階段，以每年的“高教社杯”全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽和“深圳杯”數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽題目為主題，讓學(xué)生自己組隊(duì)，三人一個(gè)小組，通過分工合作、查閱資料、建立數(shù)學(xué)模型，借助計(jì)算機(jī)分析和解決問題，最后撰寫論文.教師批閱論文并給出分?jǐn)?shù)，分別評(píng)選出一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)和優(yōu)秀論文，并且對(duì)獲獎(jiǎng)同學(xué)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，頒發(fā)校級(jí)榮譽(yù)證書，最后在課堂上進(jìn)行一次論文點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生深刻體會(huì)數(shù)學(xué)的廣泛應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)也為每年的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽做準(zhǔn)備.

最后，教師要對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行一定的教學(xué)反思，及時(shí)聽取學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的反饋意見，針對(duì)教學(xué)中存在的問題寫教后記，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)優(yōu)化數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)水平.

本文雖然指出了對(duì)高等院校開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的必要性以及具體的實(shí)施方案，但真正實(shí)施起來還具有一定的困難.例如，實(shí)驗(yàn)課教材的選擇、學(xué)時(shí)的分配、機(jī)房的籌備與管理等，另外也對(duì)任課教師有了較高的要求，不僅需要教師具備豐富的數(shù)學(xué)知識(shí)，還需要教師具備更精湛的專業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)操作技能.

目前數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課還在探索階段，本文對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)識(shí)也還比較膚淺，需要更深入地研究和學(xué)習(xí)，但是進(jìn)行這樣的探索與實(shí)踐是很有必要的，它符合高等教育大眾化條件下對(duì)數(shù)學(xué)教育的要求，也有利于21世紀(jì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng).

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