Matlab在初中数学教学中的应用探讨

朱钦辉

（东莞市翰林实验学校 广东·东莞 523000）

0 引言

数学（Maths）是学习和研究各种自然科学的基础学科。在人类文明的发展以及社会生活的各个方面，数学发挥着极其重要的作用。尤其是进入21世纪之后，数学在推动现代科技进步和发展中发挥着不可替代的作用。经过多年的发展，数学已经成为人类社会发展必不可少的实用技术。因此，数学在现代教育中占有非常重要的分量，贯穿于学生的整个学习生涯。

在传统的初中数学教学过程中，老师通常采用粉笔、黑板、实物模型等传统教学工具，对课本中的各种数学定理、公式以及概念等进行推导，但是这种“满堂灌”的教学方式，会极大地降低老师和学生之间的互动程度，进而使得数学教学氛围变得更加沉闷，严重影响了数学教学和学习的质量和效率。随着科技的快速发展，各种新的信息手段和技术应运而生，在教学方面的应用越来越广泛。本文主要对数学软件Matlab在初中数学中的应用进行了分析与探讨，以期改善初中数学的教学效果。

1 Matlab简介

Matlab俗称矩阵实验室，是一款优秀的商业数学软件。最早的Matlab是美国的Cleve Moler在20世纪70年代编写，后来由MathWorks公司于1984年将其推向市场。经过30多年的优化和完善，Matlab吸收了Maple、C、Fortran等编程语言的优点，已经成为国际三大数学软件之一，是当今科研、生产以及教学必备的工具。Matlab的优势特点主要有以下8点：（1）编程环境十分简单；（2）用户界面非常友好；（3）系统管理全面；（4）可移植性强；（5）强大的图形处理；（6）功能极其丰富；（7）可移植性好；（8）自然化语言，使其易于学习和掌握，从而可以让用户从复杂繁琐的数学运算中解脱出来，能够有效解决相应的数学问题，应用的范围也十分广泛。

2 Matlab在初中数学教学中的应用

在初中数学教学过程中，利用Matlab进行教学，在一定程度上颠覆了传统的教学方式，能够将数学中的相关内容和知识，形象、生动地呈现出来，营造了良好的学习氛围，使得枯燥乏味的数学学习变得生动有趣，激发了学生的学习兴趣，从而有效地提高了初中数学教学的质量和效率。

2.1 函数教学

函数是初中数学教学中的重要内容，老师可以利用Matlab来辅助函数教学，化抽象为具体，培养学生数形结合的思维，从而让他们加深对函数知识的理解与认识。例如进行“二次函数的图像和性质”的教学过程中，老师可以利用 Matlab绘制y=ax2+b的图像，通过改变a与b，函数的顶点、开口、增减性等性质会发生改变，学生可以更好地了解二次函数的图像性质以及特点，如图1所示。与此同时，可以将二次函数拓展成三次函数，如将y=ax2+b变成y=ax3+b，利用Matlab绘制出该三次函数，进而可以拓宽学生的知识面，从而提升他们的数学思维能力。

图1：二次函数

2.2 概率教学

在初中数学教学过程中，很多老师发现学生感觉概率知识比较抽象，学习起来比较困难，极易被自身的主观意识所误导。例如在进行“随机事件与概率”教学的过程中，通常会设计“抛硬币”的实验，硬币正反面的概率基本相等，数值都为0.5。采用动手的实验方式，需要抛很多次，会耗费较多的时间和精力，在一定程度上会影响老师的教学进度。如果采用Matlab进行模拟实验，自动生成概率，就会十分快速便捷，整个过程只需要1-2分钟，大幅提高了教学效率。

2.3 方程教学

在初中数学学习过程中，求解各种方程是学生必须掌握的内容，如“一元二次方程”“不等式组”“二元一次方程”等，始终贯穿于整个初中阶段。因此，初中数学老师应该重视和提高方程方面的教学质量。对于方程求解而言，初中生主要采用两种方法：（1）代入消元法；（2）加减消元法。但是很多学生在求解的过程中容易出现若干问题，如计算混乱、丢掉部分解，极大地降低了方程求解的正确性。在求解方程的解时，老师可以将其转换为函数，然后利用Matlab的绘图和计算功能，让学生更加清晰地了解方程的几何意义，同时更加深入地理解方程的本质。例如，在求解X24X+3=0时，可以令Y=X24X+3，然后利用Matlab绘制出对应的曲线，通过观察曲线图像就可以得到对应的解，X=1、X=3。

2.4 几何教学

在初中数学教学过程中，几何知识是老师教学的重点。但是，许多学生的空间想象能力较差，因此，几何知识是初中学生学习的重点和难点。Matlab具有完备的图形处理功能，可视化能力较强，能够较好地解决初中数学中的几何难题。例如在《几何图形》的教学过程中，很多学生很难在自己的脑海中构造出几何图形的三视图，这时老师可以用Matlab绘制出一些几何图形的三视图，进而展现出几何图形每个方位的形状，培养学生的空间想象能力，深入理解长对正、高平齐、宽相等的实际含义，从而有效突破课程中的教学瓶颈，如图2所示。

图2：圆柱体的三视图

3 结论与不足

（1）Matlab是一款十分重要的数学软件，利用Matlab辅助初中数学教学在一定程度上能够弥补传统数学教学的缺陷，尤其是可以节省大量的课堂时间，提高初中数学教学的质量与效率。作为一名初中数学老师，应该顺应时代的发展，学习和研究最新的信息技术手段，并将其应用于数学教学中来，更好地为初中数学教学服务，满足新课改的要求。

（2）在日常教学过程中，老师可以利用Matlab绘制出各种数学现象，让学生认真观察和研究，发现自身的缺陷、问题或者困惑，进而通过分析和思考，使得这些问题或者困惑得到有效的解决。与此同时，通过采用Matlab软件进行教学，可以让学生进行猜想，引导他们深入地体验、理解以及学习数学，从而更好地掌握数学的相关知识和方法。

（3）利用Matlab来辅助初中数学教学只是信息化教学中的一个方面，在此基础上还应该利用其它的信息技术进一步提高初中数学教学的效果。如何将Matlab与其它信息技术进行优势互补，在以后的学习和工作中将会持续研究和探讨。