MATLAB在高中数学教学领域的推广应用进程探讨

杨晓丽

摘要：MATLAB作为一款强大的工程数学软件自其诞生和使用以来已经在诸多工程领域得到运用和发展。尤其在应用数学领域所需的计算能力和计算速度水平亟待提高，数学软件的使用就显得特别便利和重要。MATLAB在工业领域看重数据分析和数据计算能力，在高中教学领域中MATLAB的数据可视化功能逐渐得到重视并且正在作为一种教学创新融入到广大教师的教学方法中。

关键词：MATLAB应用;高中数学;教学方式

引言：

在高中教学阶段国家高中教学数学大纲要求培养和提升学生的自主创新意识、应用意识，提高学生的数学探究意识和能力，数学建模能力。但是现阶段的高中常规教学手段不足以满足高中教学大纲要求。为了解决现阶段教学手段的不足，就需要在常规教学方式的基础上引入创新型的教学技术和教学工具，不仅能够满足教学大纲的要求同时能够降低教师的教学负担。在高中数学教学领域，面对庞大的数学知识体系，如果单纯依靠粉笔、黑板等教具画出的简单数学图形就会给数学教学带来困扰。因此在数学教学中应用MATLAB一方面能够绘制出相当精确的数学图像使学生能够更加直观的看待数学问题另一方面新奇的数学工具也能提升学生的学习兴趣。所以MATLAB在高中数学领域中有很高的利用价值。

一.MATLAB软件功能简介

MATLAB软件拥有数值分析、矩阵计算、科学数据可视化、非线性动态系统建模和仿真等诸多超群的数据处理和运算功能。同时具有相当优秀的图像处理能力，能够在不同的计算机环境下进行混合编译。正是由于其强大的运算分析功能才被广泛的应用在工程计算、信号处理、数学建模等社会尖端科技领域中。

二.高中数学教学领域传统教学方式所遇到的问题

1.传授知识的方式过于固化，大多数高中现任教师面对教学大纲所规定的知识点都只是机械性的讲解。不仅教学效果适得其反甚至会使学生产生厌学情绪。

2.脱离了数学在于应用的初衷，教师更加注重知识点和解题技巧而忽视了数学在现实生活中的应用领域，割裂了数学认识与数学应用的辩证统一关系。

3.学生单方面被教育忽视了对学生主动学习态度的培养，并未注重教育的主体是学生这一原则。现阶段学生大部分是被迫学习、被动学习这就造成了课堂上压抑的学习氛围不利于学生发展。

三.MATLAB软件在高中数学中的应用

对于高中阶段的学生来讲无论是理解能力还是动手能力与初中阶段学生相比都有较大提升所以在高中阶段引入MATLAB较为适宜，在引进的同时也锻炼了高中学生的实践操作能力。在兴趣的驱动作用下潜移默化的将学习由被动转换为主动。同时MATLAB作为在工程上广泛应用的数学工具也以自身的应用价值向学生诠释了数学的重要作用。

（一）函数图像的绘制

在高中数学教材内容范围内有相当多的特殊函数图像需要学生进行掌握和理解，例如在判别y=xa图像在ɑ取不同值的区别时如果使用MATLAB绘制出精确的函数图像，老师在讲课的时候使用精确图像相互比较这样能让学生更加直观仔细的理解函数的奇偶性、对称性、增减性等函数特性。但是如果仅仅是老师讲解这些特殊图像性质和对应的函数性质，对于学生学习和掌握知识点来说依然只停留在单方面被教授的水平上。如果让学生自主进入计算机机房通过使用MATLAB软件绘制相关特殊函数图像那么教学效果就由被动转为主动，这正是在训练培养学生的自主学习能力。

（二）高次方程求解

在高中数学理论中的高次方程求解问题上MATLAB在输入方程等式后能快速求解并且得出高精度解。同样也可以绘制高次方程的图像曲线可以快速判断方程解的个数，通过数形结合的方式使学生更加透彻的理解高次方程求解问题。

（三）空間立体几何中立体几何图形的绘制

在空间立体几何知识点的学习过程中需要通过绘制立体几何图形来帮助理解，现阶段的教学方法中通常是老师用粉笔绘制图形讲解或者使用课件上的图形讲解，往往会因为图形绘制的精度不够或者是图形绘制的没有立体感使学生对空间立体几何的相关知识理解不了。MATLAB软件拥有强大的二维、三维图像的绘制能力，绘出的图像不仅能满足精确度需求还会通过颜色标识使三维图像更加有立体感。使用MATLAB所绘制的图像参与空间立体几何的教学，将会个课堂带来极大的便利。通过精确立体的图像培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。

（四）概率数学实验模拟

在概率数学中MATLAB不仅可以用来求解正态分布概率等问题而且能够生成随机数。在对随机事件与其概率问题的分析过程中随机数显得非常关键，常规实验是人为的进行随机实验不仅消耗师生学习精力而且相当浪费课堂时间，使课堂学习效率变得相当低下。使用MATLAB生成随机数进行实验，实验效果一目了然使学生理解更加通透而且节省了课堂时间。

四、MATLAB软件在高中其他学科教学中的应用拓展

MATLAB软件使用技术作为理工类本科生必备技能之一，完全有必要在高中阶段让学生稍作接触，不仅可以开阔学生视野也能培养学生兴趣。在高中教学课程中可以适当设置MATLAB软件学习选修课，便于学生将MATLAB使用技术应用于以数学为基础的其他学科中，如物理，化学等学科。尤其在物理学科中MATLAB使用技术会展现其强大的优越性。

结束语：

在科技时代的背景下将MATLAB融入高中数学教学中是顺应教学创新的一种趋势，作为新时代的人民教师掌握MATLAB软件的使用技巧是科技时代的要求更是满足学生学习的需求。将新型教学技术手段应用于教学实践学生将是最大的受益者。在有理由预测在将来高中数学教育领域中MATLAB将会首先被教师作为一种教学手段广泛应用于数学课堂然后由学生初步掌握运用于数学学习。

参考文献：

[1]黄宇.MATLAB在高中函数教学中的应用研究[D].宁夏大学，2013.

[2]任延安，刘霞霞，宋莹.及时用好电脑软件  克服惧怕数学心理——以高中数学回归分析为例[J].南昌教育学院学报，2014，29 （06）：113-115.