MATLAB在高中數學教學領域的推廣應用進程探討

楊曉麗

摘要：MATLAB作為一款強大的工程數學軟件自其誕生和使用以來已經在諸多工程領域得到運用和發展。尤其在應用數學領域所需的計算能力和計算速度水平亟待提高，數學軟件的使用就顯得特別便利和重要。MATLAB在工業領域看重數據分析和數據計算能力，在高中教學領域中MATLAB的數據可視化功能逐漸得到重視并且正在作為一種教學創新融入到廣大教師的教學方法中。

關鍵詞：MATLAB應用;高中數學;教學方式

引言：

在高中教學階段國家高中教學數學大綱要求培養和提升學生的自主創新意識、應用意識，提高學生的數學探究意識和能力，數學建模能力。但是現階段的高中常規教學手段不足以滿足高中教學大綱要求。為了解決現階段教學手段的不足，就需要在常規教學方式的基礎上引入創新型的教學技術和教學工具，不僅能夠滿足教學大綱的要求同時能夠降低教師的教學負擔。在高中數學教學領域，面對龐大的數學知識體系，如果單純依靠粉筆、黑板等教具畫出的簡單數學圖形就會給數學教學帶來困擾。因此在數學教學中應用MATLAB一方面能夠繪制出相當精確的數學圖像使學生能夠更加直觀的看待數學問題另一方面新奇的數學工具也能提升學生的學習興趣。所以MATLAB在高中數學領域中有很高的利用價值。

一.MATLAB軟件功能簡介

MATLAB軟件擁有數值分析、矩陣計算、科學數據可視化、非線性動態系統建模和仿真等諸多超群的數據處理和運算功能。同時具有相當優秀的圖像處理能力，能夠在不同的計算機環境下進行混合編譯。正是由于其強大的運算分析功能才被廣泛的應用在工程計算、信號處理、數學建模等社會尖端科技領域中。

二.高中數學教學領域傳統教學方式所遇到的問題

1.傳授知識的方式過于固化，大多數高中現任教師面對教學大綱所規定的知識點都只是機械性的講解。不僅教學效果適得其反甚至會使學生產生厭學情緒。

2.脫離了數學在于應用的初衷，教師更加注重知識點和解題技巧而忽視了數學在現實生活中的應用領域，割裂了數學認識與數學應用的辯證統一關系。

3.學生單方面被教育忽視了對學生主動學習態度的培養，并未注重教育的主體是學生這一原則。現階段學生大部分是被迫學習、被動學習這就造成了課堂上壓抑的學習氛圍不利于學生發展。

三.MATLAB軟件在高中數學中的應用

對于高中階段的學生來講無論是理解能力還是動手能力與初中階段學生相比都有較大提升所以在高中階段引入MATLAB較為適宜，在引進的同時也鍛煉了高中學生的實踐操作能力。在興趣的驅動作用下潛移默化的將學習由被動轉換為主動。同時MATLAB作為在工程上廣泛應用的數學工具也以自身的應用價值向學生詮釋了數學的重要作用。

（一）函數圖像的繪制

在高中數學教材內容范圍內有相當多的特殊函數圖像需要學生進行掌握和理解，例如在判別y=xa圖像在ɑ取不同值的區別時如果使用MATLAB繪制出精確的函數圖像，老師在講課的時候使用精確圖像相互比較這樣能讓學生更加直觀仔細的理解函數的奇偶性、對稱性、增減性等函數特性。但是如果僅僅是老師講解這些特殊圖像性質和對應的函數性質，對于學生學習和掌握知識點來說依然只停留在單方面被教授的水平上。如果讓學生自主進入計算機機房通過使用MATLAB軟件繪制相關特殊函數圖像那么教學效果就由被動轉為主動，這正是在訓練培養學生的自主學習能力。

（二）高次方程求解

在高中數學理論中的高次方程求解問題上MATLAB在輸入方程等式后能快速求解并且得出高精度解。同樣也可以繪制高次方程的圖像曲線可以快速判斷方程解的個數，通過數形結合的方式使學生更加透徹的理解高次方程求解問題。

（三）空間立體幾何中立體幾何圖形的繪制

在空間立體幾何知識點的學習過程中需要通過繪制立體幾何圖形來幫助理解，現階段的教學方法中通常是老師用粉筆繪制圖形講解或者使用課件上的圖形講解，往往會因為圖形繪制的精度不夠或者是圖形繪制的沒有立體感使學生對空間立體幾何的相關知識理解不了。MATLAB軟件擁有強大的二維、三維圖像的繪制能力，繪出的圖像不僅能滿足精確度需求還會通過顏色標識使三維圖像更加有立體感。使用MATLAB所繪制的圖像參與空間立體幾何的教學，將會個課堂帶來極大的便利。通過精確立體的圖像培養學生的空間想象能力和邏輯思維能力。

（四）概率數學實驗模擬

在概率數學中MATLAB不僅可以用來求解正態分布概率等問題而且能夠生成隨機數。在對隨機事件與其概率問題的分析過程中隨機數顯得非常關鍵，常規實驗是人為的進行隨機實驗不僅消耗師生學習精力而且相當浪費課堂時間，使課堂學習效率變得相當低下。使用MATLAB生成隨機數進行實驗，實驗效果一目了然使學生理解更加通透而且節省了課堂時間。

四、MATLAB軟件在高中其他學科教學中的應用拓展

MATLAB軟件使用技術作為理工類本科生必備技能之一，完全有必要在高中階段讓學生稍作接觸，不僅可以開闊學生視野也能培養學生興趣。在高中教學課程中可以適當設置MATLAB軟件學習選修課，便于學生將MATLAB使用技術應用于以數學為基礎的其他學科中，如物理，化學等學科。尤其在物理學科中MATLAB使用技術會展現其強大的優越性。

結束語：

在科技時代的背景下將MATLAB融入高中數學教學中是順應教學創新的一種趨勢，作為新時代的人民教師掌握MATLAB軟件的使用技巧是科技時代的要求更是滿足學生學習的需求。將新型教學技術手段應用于教學實踐學生將是最大的受益者。在有理由預測在將來高中數學教育領域中MATLAB將會首先被教師作為一種教學手段廣泛應用于數學課堂然后由學生初步掌握運用于數學學習。

參考文獻：

[1]黃宇.MATLAB在高中函數教學中的應用研究[D].寧夏大學，2013.

[2]任延安，劉霞霞，宋瑩.及時用好電腦軟件? 克服懼怕數學心理——以高中數學回歸分析為例[J].南昌教育學院學報，2014，29 （06）：113-115.