數學實驗與成人素質教育

蔡 霖

[摘要]本文通過對素質教育與數學實驗之間關系的分析,認為開設數學實驗教學有利于成人素質教育的實施,有利于提高成人的邏輯思維能力、抽象思維能力和創新能力,有利于激發成人的學習興趣,培養嚴謹的科學態度。

[關鍵詞]數學實驗;素質教育;關系

一、素質教育與數學實驗

素質教育,作為一種教育思想,符合人的發展和社會發展的方向,實施素質教育對促進人的全面發展,促進社會的進步有著非常重要的意義。《中國教育改革和發展綱要》指出:“當今世界政治風云變幻,國際競爭日趨激烈,科學技術發展迅速。世界范圍的經濟競爭、綜合國力競爭,實質上是科學技術的競爭和民族素質的競爭。從這個意義上說,誰掌握了面向21世紀的教育,誰就能在21世紀的國際競爭中處于戰略主動地位”

。當前,實施素質教育是中國教育改革的主旋律,它既是我們對21世紀教育發展的積極應答,也是我國21世紀教育發展的必然選擇。一般說來,素質教育的目標或作用概括地講包括了科學素質、創造素質、人文素質和思想道德素質等方面的培養,第一是直接傳授知識和培養成人的能力,這是一種即時效應,往往可以立竿見影;第二是教會成人如何思維,激發成人的創造精神,這是一種短期效應,決定著成人未來的適應能力和工作成就;第三是要教成人如何做人,培養正確的價值觀和人生觀,提高成人思想道德水平和文化素養,這是一種長期效應,影響著成人一生的道路。素質教育必須以人的身心的健康發展為目的,使人在德智體美等方面得到全面發展。

數學實驗作為大學數學教育改革的一門新興課程,隨著計算機科學的飛速發展、信息時代的迅速到來應運而生的。數學實驗,就是利用計算機系統作為實驗工具,以數學理論作為實驗原理,以數學素材作為實驗對象,以簡單的對話方式或復雜的程序方式作為實驗形式,以數值計算、符號演算或圖形演示等作為實驗內容,以實例分析、模擬仿真、歸納總結等為主要實驗方法,以輔助學數學、輔助用數學或輔助做數學為實驗目的,以實驗報告為最終形式的上機實踐活動。

數學實驗區別于傳統的數學課特點就是⑴實踐性,⑵主動性,⑶過程性,⑷個性化。從問題出發,把成人置身于情景之中,在講述理論的同時,要研究算法,還要在計算機上實現計算,得出結果并在計算機上進行驗證。也就是說,成人首先要對實際問題進行分析,提煉成一個數學模型,然后決定采取一定的算法,使用相應的數學軟件,在計算機上編程計算,最后將結果代回到實際問題中討論、分析、驗證。長期以來,數學一直沿著定義-定理-證明-推論這樣一條邏輯演繹的路線進行,充分體現了數學的高度抽象性和嚴謹的邏輯性,然而數學教學的目的絕非僅僅是傳授數學知識,更重要的在于提高成人的數學素質,培養成人運用數學知識解決實際問題的能力,開設數學實驗課一方面就是期望成人在自己的探索實踐中體驗到知識發生的過程,不僅知其然,更是知其所以然,另一方面數學實驗過程也是一個科學研究、探索真理的過程,在數學實驗過程中,成人親自動手操作,從一個旁觀者變成了一個參與者,由被動學習進入主動探索狀態。不僅如此,更重要的是在數學教學中理論聯系實際,通過成人的動腦、動手,提高成人學習數學的積極性與主動性,加強成人對數學的應用意識,逐步將所學數學知識轉化為技能。

因此,開設數學實驗有利于提高邏輯思維能力與抽象思維能力,有利于培養成人的探索能力和科學創新精神,這與中央關于深化教育改革全面推進素質教育的精神是一致的,以創新精神為核心的素質教育必然要呼喚數學實驗。在我國,數學實驗課程的研究開始于二十世紀九十年代后期,現在很多重點大學都開設了數學實驗,一些普通院校也相繼在開設,高職高專還沒有開設數學實驗。數學實驗的提出與開設,為我們提高教育教學效率,實現素質教育的目標,切實提高受教育者的素質提供了廣闊的前景。

二、開設數學實驗對提高成人素質的作用

1、開設數學實驗有利于提高邏輯思維能力與抽象思維能力

邏輯思維能力包括:觀察、分析、推理、論證、判斷、運用結論等等能力;而抽象思維能力包括:分析、綜合、概括、歸納、提取等能力,一方面,觀察能力是思維能力及其它各種能力發展的基礎和前提。觀察能力的培養不僅關系到成人的學習質量,也關系到他們將來從事創造性勞動和科研工作的能力。因此,對成人觀察能力的培養是素質教育的重要任務之一,而實驗教學是培養成人觀察能力的主渠道。成人必須精心操作,集中注意力去觀察,這樣反復多次,持之以恒。經過一段時間的磨煉,就能使他們形成良好的注意力,從而培養出高超的觀察能力。另一方面,數學實驗的基礎是數學建模。數學建模求解與分析的過程是由具體到抽象的認識過程,通過思維分析把感性認識上升到理性認識,這個過程有助于提高成人抽象思維能力。數學實驗是從實際問題到數學問題;從數學問題到數學求解;從數學求解到數學實驗;這一過程提高了大成人邏輯思維能力與抽象思維能力。

2、開設數學實驗有利于培養成人的探索能力和創新能力

江澤民主席在考察北京大學時指出:“創新是不斷進步的靈魂”,“創新,最根本的一條就是要靠教育、靠人才”。人類已經跨入21世紀,新的世紀對人才提出了更高的要求。具有很強的探索能力和創新能力,是新世紀人才必備的基本素質。數學實驗是一門實驗科學,數學實驗在培養成人的探索能力和創新能力方面具有獨特的作用。在數學實驗中,大多問題沒有現成的答案,沒有現成的模式,要靠充分發揮自己的創造性去解決,而面對一大堆資料、計算機軟件等,如何用于解決問題,也要充分發揮自己的創造性,數學實驗對大成人的創造性的培養是很有好處的,這對他們離開學校走上工作崗位后,不管是從事實際工作還是從事研究工作,都得到了很好的鍛煉,數學實驗使理論與實踐有機地結合起來,使成人的探索能力和創新能力得到了培養和提高。

3、開設數學實驗開設數學實驗有利于激發成人的學習興趣

愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”。數學實驗,改變了傳統教學。教師在教學過程中起設計、引導、疏導、誘導作用,啟發成人思維,充分發揮了成人的教學主體作用。使成人由被動學習轉向主動學習,由教成人學會轉到教成人會學,充分調動了成人學習的積極性。數學實驗的題目一般都具有開放性,成人能對問題進行開設,甚至問題的結果具有不確定性,給成人充分的聯想空間,以發揮他們的聰明才智,在提高分析問題、解決問題的同時,讓成人體會發現和創造的樂趣。在數學實驗中,成人手、眼、腦并用,使大量難以理解,只能死記硬背的數學概念、定律、變成形象生動、栩栩如生的感性知識深深植入成人的腦海之中。成人在對多姿多彩、變化萬千的數學的探求中表現出強烈的好奇心,對新的知識及新的方法產生極大的學習興趣、開發了智力、增長了知識、發展了個性。

4、開設數學實驗有利于培養成人嚴謹的科學態度

在數學實驗中,教師首先要求成人做到一絲不茍、實事求是,要求成人在記錄原始數據時,不得使用鉛筆,以防偽造,具體操作時應先觀察現象,后記錄數據,教育成人認識到只有觀察到正確的現象后,記錄的數據才有意義。如果出現較大誤差,不應簡單地把該數據舍去,而應仔細分析,提出處理意見。使用方法上找原因,這對實驗技能的培養是非常有益的。因此,當問題出現時,就啟發成人以理論為指導,分析具體實驗,查找故障原因,而不是簡單地予以糾正,這就進一步端正了成人實事求是的嚴謹的治學態度。

5、開設數學實驗有利于培養成人的人文素質

(1)有利于培養艱苦奮斗,為科學獻身的思想教育。在數學實驗中往往不是單靠數學知識,它需要跨學科、跨專業的綜合知識,要閱讀許多資料,有些知識是以前沒有學過的,當然完成數學實驗必須下功夫學習,開設數學實驗對成人全面發展很有好處。

(2)有利于培養相互協作的集體主義精神。數學實驗開設中,由于客觀的原因,數學實驗的一個重要特點是以組為單位,參加實驗的成員必須通力合作,充分發揮自己的特長,才能完成實驗任務,在傳統教育中,無論是作業還是考試我們總是強調獨立解決問題,而數學實驗有利于培養成人相互協作與人合作的精神,而這正是當今社會所需要的,這種精神將使成人受益終生。

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