数学实验与素质教育探索

张春红，张 静，李 立

(黑龙江职业学院，哈尔滨 150001)

数学实验与素质教育探索

张春红，张 静，李 立

(黑龙江职业学院，哈尔滨 150001)

素质教育是我国教育的基本方针之一。数学实验课程在素质教育中具有重要的地位。数学实验将计算机与数学软件有机地结合起来，学生在获取知识的同时，全面提升了运用计算机的能力，解决实际问题的能力，学习及创新能力。只有不断优化课程内容设置，强化教师培训，才能保证数学实验课程教学质量不断提高。

数学实验；素质教育；数学软件

0 引言

在数学教学中,开展数学实验活动,是素质教育的要求，能提高学生应用数学方法解决实际问题的能力，为社会培养出符合需求的合格人才。

1 数学实验的含义与发展

所谓数学实验是指在一定数学思想、数学理论指导下, 借助于计算机对客观事物进行数学化操作,包括对其数量化特性进行观察、测试、逼近、模拟等,从而解决数学和科学问题的一类科学研究方法。今日数学不仅是一门科学, 还是一种普适性的技术。它兼有科学与技术两种特性, 这是其它学科不能比拟的。利用计算技术去解决复杂的方程和最优化问题,已改变并影响了工业过程的组织和新产品的设计。在经济建设、科学技术、军事与国防各领域广泛采用的“数学实验”方法,催生了高新科技和高效率的经济管理方法,为国家经济建设发挥着不可替代的作用。在这种形势下，数学教学中仍然沿用一张纸、一支笔的训练就显得太不适应了。为了让学生能跟上时代的发展，全面提高学生的数学素养，教会学生使用Mathcad、Mathematica、Matlab等具有强大功能的数学软件迫在眉睫。

2 职业院校数学课中数学实验的设置

2.1 满足高职院校教育目标要求

高职院校的培养目标是培养在生产、建设、管理、服务第一线工作的高级技术应用型人才，这就决定了高职院校人才培养必然具有以下特点：实践性、主动性、过程性、个性化。在数学课程中设置数学实验, 目的很明确, 就是以实验为载体, 展示数学的探索发现过程, 使学生亲历这个过程, 从中体验数学、理解数学、发现数学、运用数学, 在获得数学知识的同时, 提升探索问题的能力和非逻辑思维能力。

2.2 数学实验课程的设置

2.2.1 基础实验

以Mathcad、Mathematica、Matlab 等软件为依托，熟悉数学软件的命令，做数值计算。如用Matlab求解极限、导数、积分、级数、微分方程等。通过熟悉软件的命令，会做基本的计算，同时为进一步实验做准备。 通过Matlab 画图，从直观上帮助学生理解相关的概念，实现数形结合。

2.2.2 探究性实验

从一个数学问题或实际问题开始，根据已有的数学知识和学习经验，探索求解方法，通过数值实验或图形进行观察，对于得到的实验数据，运用已有的经验和逻辑推理分析，寻找规律，或者给出某种猜想，并从理论上进行证明。

2.2.3 综合性实验

以实际问题为背景，让学生体验并尝试数学建模过程：模型假设、数学模型的建立与修正、模型求解、结论分析以及完成数学建模报告。数学建模是数学实验与实际问题的进一步结合，它体现了数学的应用价值，以解决问题为目的，是“做数学”；通过数学建模进一步培养学生解决问题的综合能力，启发学生的思维，拓展学生的视野，为参加数学建模竞赛做准备。

3 数学实验的自身特点决定其与素质教育的关系

数学实验本身具有如下特点:

3.1 以问题为载体:通过解决实际问题,培养学生应用数学知识解决实际问题的意识和能力。

3.2 以计算机为手段:实际问题的解决离不开数值计算,计算机的强大功能保证了复杂问题的顺利解决。

3.3 以软件为工具:科学工具的主体是各种软件,而它们的共同基础是数学软件工具,合理使用软件工具,可以使有限的资源发挥更好的效益,避免低水平的重复劳动。

3.4 以学生为主体:“数学实验”既然是实验，就要求学生多动手、多上机，教师要少讲，多让学生练习。

通过数学实验，拓宽了学生的知识面，综合素质得到了提高，这是传统数学课无法比拟的。首先，是计算机知识。在信息化时代,受教育者完善的知识体系中一定离不开计算机使用技能,而数学实验正是连接数学知识和计算机技能的桥梁。不论是教师运用多媒体技术进行演示教学，还是学生们自己动手做实验,不论是基础实验还是开放、探究式学习,计算机总是贯穿始终。其次，由于数学实验(尤其是数学建模)都是以实际问题为导向的,而现实世界的客观问题涉及到各个学科,同学们在完成实验或者建立模型的过程中,需要对所研究的问题有足够的认识和了解,所以这也是完善高职院校学生知识结构的有益尝试。第三，培养学生获取知识和创新的能力。21 世纪是“知识经济”时代, 知识更新的速度不断加快。教会学生会学习，将使学生终生受益。

4 结语

黑龙江职业学院已开设“数学实验”选修课多年，经过多年实践，逐渐形成了自身特色，编写了适合高职院校应用的讲义。由于坚持对部分学生进行“数学实验”，我校学生参加全国大学生数学建模竞赛的成绩逐年提高。学生在将数学知识、数学软件和计算机应用技术有机结合的实践中全面提高了自身素质。未来，优化数学实验教学内容，全面提升学生综合能力素质，弥补课时不足，培养一支业务能力强、认真负责的数学实验教师队伍，是提高数学实验课程教学质量的重要任务。

[1]周玮.融数学实验于高职数学教学的实践与研究[J].数学教育学报,2010.12.

[2]李华.高等数学教学中的数学实验[J].教学方法,2009.03.

[3]吴晓.大学数学中的数学实验教学[J].大学教育,2014.03.

(编辑 文新梅)

Exploration on Mathematics Experiment and Quality Education

ZHANG Chunhong, ZHANG Jing, LI Li

(Heilongjiang Vocational College, Harbin 150001, China)

Quality education is one of the basic policies of our country’s education. Mathematics experiment course plays an important role in quality education. Mathematics experiment combines the computer with the mathematics software organically. In the acquisition of knowledge, they enhance the ability to use the computer and to solve practical problems. Then they also improve the ability of learning and innovation. Only continuously optimize the course content, strength the training of teachers, can it guarantee the continuous improvement of teaching quality of mathematics experiment course.

mathematics experiment; quality education; mathematics software

2016-11-05

张春红(1963—)，女。理学学士，高级工程师。研究方向：数学应用及教育理论。

O29

A

1672-0601(2016)12-0079-02