工科数学教育应加强数学实验课的教学

潘玉荣，贾朝勇

（蚌埠学院 数理系，安徽 蚌埠 233000）

工科数学教育应加强数学实验课的教学

潘玉荣，贾朝勇

（蚌埠学院 数理系，安徽 蚌埠 233000）

数学实验课是一门从实际问题出发，通过建立数学模型，借助数学软件，解决问题的实验课程,它是工科数学教育的重要组成部分，也是培养工程技术人才具备的数学素质不可或缺的一个重要环节，笔者认为工科院校要从人的因素即学校领导、教师和学生切实重视和加强数学实验课程的教学.

数学实验课；工科数学教育；数学素质

伟大的物理学家爱因斯坦说:“创造性原则寓于数学之中”，许多科学家就是在探索数学的过程中,成就了自己的事业,同时也为人类做出了巨大的贡献，社会发展到了今天，数学文化已成为现代科技文化核心.工科院校肩负着为国家培养21世纪高级技术人员和高级研究人员的重要任务,要想培养出的高素质人才能在原发性的创新工作中占有一席之地，就一定要重视数学教育.

工科数学教育问题一直是国内学者研究的热点.田有先根据工科数学教育的现状,讨论了数学教育的基础性、全体性、主体性和可持续性等重要特征[1]，他认为在工科院校数学教育的基础性在于它是培养人才创新能力的有效工具.知识经济社会对教育提出了巨大挑战,对工科数学课程教学提出了新的要求.王朝辉认为工科数学改革可从三方面入手:培养学生思维能力、培养学生科学审美意识以及大力推广现代教育技术手段和现代教学方式,更好发挥数学工具作用[2].而有识之士指出[3]“今天，在技术科学中最有用的数学研究领域是数值分析和数学建模”.笔者认为数学实验课是数学教育的重要组成部分，它不仅可以提高学生学习数学的兴趣，加强对数学理论知识的理解，而且对培养工科学生的创造性思维、意识和实践能力具有特殊的作用，因此工科数学教育应重视数学实验课.近年来，国内一些学者对工科的数学实验课教学展开了研究并提出一些有意义的想法[4-6]，并且有一些院校也开设了这门课，但我国很多工科院校对数学实验课程教学的重视程度还远远不够，数学实验课是培养工科学生具备良好数学素质和创新能力的重要环节，所以工科院校应进一步加强数学实验课程教学.

1 工科数学开设数学实验课的目的和意义

数学实验课是一门从实际问题出发，通过建立数学模型，借助计算机和数学软件，解决问题的实验课程,是工科数学教育的重要组成部分.工科院校开设数学实验课的目的在于，通过数学实验的手段将高等数学中原本抽象的定义、公式和定理等具体化形象化，提高了学生们学习数学的兴趣，使他们愿意积极主动地参与到课程实践中来.数学实验课的开设还可以使学生们更好地掌握数学的思想方法及精髓，进而提高对数学的应用意识和创新能力，以适应新时期高素质技术人才的需要[7].

数学实验作为一种有用的学习手段，不仅改进了原有的教学方法，而且为学生提供了一个应用数学模型来解决各种实际问题方法的模拟训练场，学生们可根据自己的需要，充分发挥主观创造性.数学实验往往通过对特定例子的计算和观察，可帮助学生直观地理解非常抽象的数学内容，了解它的应用背景，化枯燥为生动，激发学习数学的兴趣.数学实验更是一种有效地科研方法：将一堆数据可视化，选择有代表性的实例进行观察，从中发现和归纳有意义的规律并进行理论论证，这种研究方法现被科学者广泛地采用.如今，随着计算机技术的发展，高校高等数学教学改革步伐的加快和办学条件的改善，数学实验课已成为数学课程体系的一个重要环节.

总而言之，数学实验课程教学不仅可以缩短了数学理论与实践的距离，弥补了传统的数学教学中的许多不足；而且使学生深入理解数学基本理论，体会数学技术的重要性，注重创新思维的训练；激发学习数学的兴趣；并掌握数值计算方法，熟悉常用的数学软件；提高自身的数学素养，为将来面对的科学研究和生产实践奠定必要的基础.

2 数学实验课是培养工科学生具备良好数学素质的重要环节

现代数学教育观认为：所谓人的数学素质是指认识和处理数与形的规律，理解和运用逻辑关系，领会和研究抽象事物的能力，也是一种思维模式和思维习惯.对大学生主要表现在对问题善于从量的方面洞察、抽象和研究，思维的逻辑性和严谨性；用数学的原理方法去解决实际问题的意识、兴趣和能力以及思维方式的创新性等方面.诚然，工科大学生的良好数学素质培养和提高是多方面的,但最关键的是自主学习的意识、应用能力和创新能力的培养，而这些都需要通过相应的课程体系来体现和反映出来.数学实验课是数学教育改革的产物，它既提供了一些新的教学内容,又构成了一个新的教学环节；它将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体，强调让学生通过解决实际问题来学数学、用数学,注重学生在教学过程中的主观能动性与共同参与意识的培养，而这些正是数学素质教育所蕴涵.数学知识是数学实验课的基础和根本，数学建模是数学实验课程的核心内容，它是实际问题的抽象与模拟，需要学生发挥主观能动性，通过学生心智活动的参与，实现问题的建构和解决.数学建模特别强调学生自主学习能力，而这对培养学生的数学综合素质无疑具有典型意义.数学模型的建立、求解以及验证都离不开计算机，所以熟练使用计算机，掌握数值计算方法对数学素质的培养也是至关重要的.因此，要培养工科学生具备良好数学素质，数学实验课的教学是一个不可或缺的重要环节.

3 工科数学教育应重视和加强数学实验课程教学

数学实验课作为一门近年来新兴的数学课程,是21世纪高等数学教学改革的产物，它的许多问题包括课程教学内容、教学方法等确实尚待探索.但作为数学课程本身而言，笔者个人认为工科院校首先应从主观上即人的因素来重视和加强数学实验课程的教学：

一、工科院校的院、系领导首先要重视这门课，加大宣传力度,要在政策上予以倾斜，经费上给予投入；要建立本课程教学所必需的实验设备；积极鼓励数学教师和其他教师重视这门课程的教学，要制定切实可行的措施,稳定现有的师资队伍,并培养一批优秀的数学实验课的中青年骨干教师和补充“双师型”教师从事这方面的教学.

二、一支好的教师队伍是数学实验课教学得以实施的重要保障.数学实验这门课程对任课教师的素质有很高的要求.首先,担任此课的教师必须具备比较扎实的数学专业知识和丰富的教学经验,对数学建模中的各种数学模型非常熟悉，并能依据教学大纲制定出行之有效的教学方案.其次,要有较高的计算机应用水平,能熟练操作相关的数学软件如Mathematica、Matlab、SAS、SPSS等.最后，还要求担任数学实验课的老师知识面要宽、要广，对其他专业的知识要了解，以便在教学过程中能根据问题的专业背景建立相关的数学模型.所以，担任此课程的教师任重而道远.

三、数学实验课的教学更离不开学生的积极参与.在教学过程中,学生要积极参与到问题的探讨、模型的构建中来，学习时不只是关注计算机的操作和实验的方法,更重要的是通过课程学习去体会新思想的产生过程,培养自身发现问题、解决问题的能力，以及初步的科学研究精神和素质.另外，学生积极参加全国大学生数学建模竞赛和高等数学竞赛，通过竞赛促进数学实验课程的学习.

总之，工科数学教育的目的在于培养工程技术人才具备的良好的数学素质，数学实验课教学是达到这个目的的一个重要环节；它将数学理论与应用的紧密结合,充分调动学生学习数学的主动性，并能培养学生的应用能力和创新意识.因此，工科数学教育应切实重视和加强数学实验课程的教学.

〔1〕田有先.工科数学教育特征研究[J].大学数学，2005(4):27-29.

〔2〕王朝晖.关于工科数学课程教学改革的思考[J].大学数学，2003,19(5):21-23.

〔3〕左双奇.数学实验—一种研究性学习的实践方式[J].数学通报，2003,(9):24-26.

〔4〕王莉琴,李乃华.工科数学教学应当突出数学方法的教育 [J].天津轻工业学院学报，2003(12): 121-123.

〔5〕钱树华.工科院校高数课程中开设数学实验的探索与实践[J].高师理科学刊，2005(4)：17.

〔6〕王彤.工科数学建模教学的问题与方法探讨[J].重庆交通学院学报(社科版)，2006（2）:135-136.

〔7〕杜静.对《计算机数学基础》数学实验课的认识与实践[J].甘肃科技纵横.2007,35(6):179.

O13；G642

A

1673-260X（2014）02-0001-02

安徽省高等学校优秀青年教师人才科研资助项目(2010SQRL115)；蚌埠学院2013年院级教研项目(2013jyxm04)