数学实验课程融入高职院校数学教学的探索

周 同，杜珍珍

（铜陵职业技术学院，安徽 铜陵 244000）

在当前高等职业教育不断发展变化的新时期，高等数学的思想、内容和方法已经渗透到很多专业学科的不同领域，成为一门必修的“基础课”、“工具课”。数学对科学技术及其它各学科的发展有重要的作用，越来越多的人认识到“高新技术从本质上说就是数学技术”。近几年高职院校的数学教学出现了一种新的模式，这就需要我们在高职数学教学中，转变传统的教学模式，逐步融入数学实验课程。

一、数学实验课程融入高职数学教学的背景

高职院校学生的特点主要体现在数学基础薄弱，学习缺乏主动性，方法不好，效率低下，对数学不重视，学习兴趣不高，抽象思维能力差等等。

数学作为自然学科，是可以像化学、物理等学科一样去做实验的。数学做实验是以计算机数学软件为基础，教师在这个过程中引导学生结合数学相关模型，发现问题本质，提出归纳猜想，自主探索研究，相互合作交流从而解决问题。可以看出数学实验教学是一种新型的数学教学模式，它是在基础数学知识、数学应用、专业课学习之间架起的一座桥梁，能让学生借助计算机来学习数学，并应用数学知识解决实际问题。

高职院校对数学实验课程不够重视，其数学实验教学不容乐观。针对目前高职院校学生的特点和数学课程教学中存在的问题，若能尽早进行数学实验教学，是当前高职院校数学教学取得长远发展的必由之路，也是符合新时期高职院校人才培养目标的要求。

二、数学实验课程融入高职数学教学的意义

（一）教师方面

1.提高教学水平

目前很多高职院校的数学教师对数学实验教学了解程度较少，这就需要教师本人加强学习并把它融入到教学中来提高自己的教学水平，以致在当今信息大爆炸时代不被淘汰。当前数学教师对数学实验感到陌生主要体现在数学软件的熟悉程度，不仅很多老教师没有接触过这些软件，就连一些青年教师也没有。为了适应时代的发展，提高自己的教学水平，教师需要学会数学软件并灵活运用它。

2.增强教学效果

高职院校数学教学的特征是内容多、课时少，以致数学教师在教学时一直沿用大容量、高速度的满堂灌教学模式，课堂上缺少学生的参与，教学效果不好，难以达到现阶段高职院校的人才培养目标。新时期高职数学教学改革刻不容缓，而数学实验教学能解决这一系列的问题。

3.提升科研水平

教师熟练掌握数学实验教学后，可以去解决生产生活等各个领域中的实际问题，以此来申报各项省级、校级课题，并发表相关的科研论文。数学实验可以提升数学建模能力和计算机应用能力，为教师指导学生参加全国大学生数学建模竞赛打下基础，以此提升科研水平。

4.促进教学改革

为了适应新时期高职院校的人才培养目标，高职数学教师要不断的学习最新的理论知识和教学方法以此来推进数学教学改革。数学实验教学这种新型的教学模式，能够促成数学教学的良性循环，弥补传统教学方法的不足，为教师教学改革指明了方向。

（二）学生方面

1.解放学生的思想

很多高职学生觉得高等数学难学，没有信心学好，学习积极性不高。而数学实验教学有利于解放学生的思想，促进学生学习观念的转变。因为数学实验教学增加了实践环节，教学中让学生参与进来，通过学生自己动脑、动手，来培养学习数学的主动性、积极性，以此来解放学生对数学的畏难心理。

2.培养学生的能力

数学实验不但能使学生掌握课本知识，而且能培养学生的数学应用能力、探究能力和创新能力。数学实验教学中首先是提出与生活相关的实际问题，引发学生思考，再让学生对问题进行探索，在教师的引导下运用所学知识及计算机软件解决问题。学生在这个过程中，可以获得相关的知识和技能，为以后的学习和工作打下良好的基础。

3.激发学生的兴趣

数学实验教学可以激发学生的学习兴趣，形成科学的学习方法。以往的数学学习方法主要是课前预习、上课做笔记认真听课、课后复习总结并做大量习题。引入数学实验后，在前面的学习方法后再加上实验环节。而实验环节中，学生通过自己动手来亲身经历，还会出现师生互动、学生之间交流的情形，学生学习的积极性得到提高，这样还有利于学生理解知识内容，解决问题。

4.降低复杂的计算

数学实验教学不但可以降低数学理论知识的难度，化抽象为具体，还可以解决数学中一些复杂计算，节约时间，提高学习效率，增强学生对数学学习的信心。如复合函数求导，三重积分的计算，方程求解，行列式、矩阵的计算，求期望和方差等，可利用MATLAB进行计算；利用MATLAB的绘图功能，还可以轻松地画出空间图形，以此来帮助我们想象理解。

三、数学实验课程融入高职数学课堂教学中的实施路径

我们要从数学实验课程的教学内容、教材选择、开设方式、教学模式及考核评价等方面来探索如何把数学实验课程融入高职数学课堂教学中去。

1.数学实验课的教学内容

高职院校数学实验课的教学内容主要包括：（1）数学软件的用法。专业数学软件主要有MATLAB、LINDO/GO、MATHEMATICA等，对于它们的学习主要有：一是软件的基本操作，二是基于该软件的程序设计。（2）数据处理与数值计算。主要有公式计算、方程组的求解、常微分方程的数值解、数据变换、插值和拟数值分析等。（3）函数、数据的可视化处理。对各类函数进行画图，对数据进行动态过程的可视化模拟等。

2.数学实验课教材选择

根据高职学生的数学基础及各个院校开始数学实验课的时间不一样，我们可以选择的教材有：（1）《实用数学实验》（面向21世纪高职高专实用教材），罗星海等，同济大学出版社，2009年8月。（2）《数学应用与实验》，辛虹，东北大学出版社，2014年10月。教材的选择应体现以学生为中心的思想，激发学生学以致用的意识，不但要考虑实用性，还要考虑趣味性及学生的接受程度。

3.数学实验课的开设方式

根据各院校及学生的实际情况，开设方式可分为：（1）在日常高等数学教学过程中，增加数学实验课。 （2）选修课方式。 （3）分层教学。 （4）网上学习方式。教师在具体的数学实验课开设中要综合考虑各方面因素，来选择好的方式。

4.数学实验教学模式

数学实验的类型一般可分为计算实验、验证实验和应用实验。但在教学中，其教学模式都可以分为课前、课中、课后三部分完成。课前部分通常由教师完成，包括：提出实验课题，创设问题情境，确定实验方案。课中部分以学生为主体，教师适当指导，包括：提出个人猜想，归纳验证猜想，小组合作与交流，教师总结提高。课后部分主要是写出实验报告由学生独立完成。上述过程是师生共同合作完成，在这个过程中学生们会收获很多，感受颇深，而这正是数学实验教学的魅力所在。

5.数学实验教学考核与评价

鉴于数学实验课程的独特性，其教学考核和评价可以采用撰写实验报告和期末上机考试两部分组成。其中撰写实验报告占70%，上机考试占30%。这种考核与评价方式主要是要求学生参与，这样可以提高学生的动手能力和数学应用能力。

四、结束语

“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。”数学实验对学生数学知识的理解、专业课的学习及未来走上工作岗位提供了很大的帮助。本文从数学实验课程融入高职院校数学教学的背景、意义及实施路径出发，分析了数学实验融入数学教学的重要性，指出了它已经成为新时期高职院校数学教学一种重要的教学模式。