高職數學引入MATLAB軟件為專業課服務的探索

卓春英+王國棟

摘 要：MATLAB數學軟件與水利工程學科交叉與綜合研究，引領高職數學課程改革，課程改革采用項目驅動教學、情境式教學方法進行。創設專業情境引入MATLAB數學軟件、學習高等數學知識，通過項目教學完成任務，讓學生學起來更有目標，行動起來更有動力。

關鍵詞：高職數學；MATLAB軟件；專學結合；教學模式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）03-0033-02

高等數學是三年高職教育中的一門重要基礎課程，該課程的教學對學生專業課程培養邏輯推理能力，提高學生的綜合素質，打好繼續教育、終身教育所需的數學基礎知識等方面具有十分重要的作用。

高職高專教育改革存在刪除數學課程，壓縮數學課學時，解散或弱化數學教師隊伍的現象。這些現象的出現，一方面折射出人們對高職數學課程價值缺乏正確認識，另一方面也反映高職數學改革面臨嚴峻挑戰，學生忽略公共基礎課的學習，這些現象是很可怕的教育誤區。如何打破這種現狀，解決教學時間短與教學內容多、學生基礎差和教學要求高、數學課教學與專業課教學相脫節的矛盾，挖掘更好的、適應三年高職數學課學時少、數學課修業年限短的高等數學課教學面臨的問題，是高職院校數學課教師的一個前沿性研究課題。MATLAB 的引入，為高職數學教學改革提供了工具和載體。

一、以MATLAB數學軟件為平臺

依托MATLAB 這個平臺，可以較好地實施項目教學法，即通過實施一個項目而進行的教學活動。在教學活動中，教師根據教學需要將問題或需要完成的任務以項目的形式布置給學生。在教師的指導下，學生按照項目的完成程序，制訂項目計劃，共同或分工完成項目。

利用MATLAB 繪制各種復雜抽象的函數圖形，培養學生的數學實驗意識和建模能力。數學實驗就是利用軟件在計算機上學習和應用數學，數學建模就是對現實生活中的實際問題通過抽象、簡化、用數學語言和思維方法建立能夠刻畫或近似刻畫問題的數學模型。MATLAB 是高職數學理想的實驗平臺和建模工具，學生可以利用進行數值計算、微積分運算、常微分方程的數值解、統計與數據分析和函數繪圖等，使學生獲得知識、形成技能、發展能力，讓學生能夠充分感知數學的有用和有趣，充分調動學生學習的主動性、積極性和創造性。

二、高等數學課為專業課服務的路徑

（一）開學首先進行問卷調查

問卷的內容如下：

1.您的專業為

2.您到大學對于高等數學課程成績的要求是

3.您對學分的看法是 （可多選）

4.“沒有規矩不成方圓”，您對各門課程學習中教師提出的要求持有的態度是

5.您對高等數學課留作業的態度是

6.高等數學學習成績百分構成：平時占20%；作業占20%；期末占60%的分配是

7.您認為高等數學平時考核包括哪些內容（可多選）

8.您認為大學課堂的缺陷在哪些方面 （可多選）

9.您對高等數學課與您所學專業課的關系了解多少

A.一點都不了解

B.了解一點

C.從不關心

D.很清楚

10.將您的今年高考數學成績填寫在此處

說一說您的大學生活暢想

（可以是對數學學習的想法，對大學生活的追求，或是對學分的要求，或是來大學您的人生歸劃與目標。我們將竭誠為您服務）

通過問卷單分析學情情況，分析課程開設情況，制定適用不同專業、不同學生基礎的教學模式，形成相應的授課計劃、教學大綱、教學方法。

（二）從調研農業水利工程各門專業課程出發，采用“情境式、項目驅動式”教學

在歐美等高校，MATLAB已經成為線性代數、自動控制理論、數理統計、信號處理、時間序列分析、動態系統仿真等高級課程的基本教學工具。在工程技術界，MATLAB也被用來解決一些實際課題和數學模型問題。它在其他學科與工程領域的應用也是越來越廣，并且有著更廣闊的應用前景和無窮無盡的潛能。

根據不同專業，不同學情，將高等數學分為兩個模塊，即基礎知識模塊和應用數學模塊。課程內容整合分兩步：（1）材料的完備：教學大綱、授課計劃、教案、考核方法；（2）授課內容。

基礎知識模塊根據專業需求將設有三個項目，64學時，具體如下表。

應用數學模塊部分具體分為三個項目：項目一： MATLAB數學軟件與數學建模應用。項目二：應用數學基礎知識部分。項目三：人文數學模塊部分。

將不同專業的學生根據學情分組，三個項目分別對應三種學情：學情一：數學知識基礎功底厚及數學興趣濃的學生。學情二：數學知識基礎功底較薄弱及只想專升本的學生。學情三：數學知識基礎功底很弱及動手能力和分析能力較差的只想修業的學生。

項目一——教學目標，應用性強；學時安排，64學時。

1.培養學生的數學實驗意識和建模能力，即利用MATLAB數學軟件在計算機上學習和應用數學知識，解決專業中遇到的實際問題，建立相應的數學模型。

2.實現學生學習方式由“學數學”到“用數學”的轉變，將“學、用”統一起來，學生置身于真實的問題情境中，通過主體參與、主體創造、主體評價等方式，獲得知識，形成技能，發展能力。

項目二——教學目標，理論性強；學時安排，64學時。

1.培養學生具有初步抽象概括問題的能力。

2.一定的邏輯推理能力。

3.比較熟練的運算能力以及自學能力。

4.為學生學習專業基礎課和相關專業課程提供必

需的數學基礎知識和數學工具。

項目三——教學目標，趣味性強；學時安排，64學時。

1.了解人類社會發展中，數學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質，理解數學與人類、自然之間的關系以及對社會發展的推動作用，為接受職業教育提供廣博的、人文的、基礎的知識。

2.學會運用數學思維方法，觀察、分析現實社會，并在學習過程中學會對科學技術成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據的懷疑，養成尊重事實、大膽想象的科學態度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅動教學法。對高等數學中的導數的應用、定積分的應用，采用這一教學方法能充分體現數學作為一種工具，解決實際問題、專業知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數數學基礎較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據上課班級學情設定不同的任務目標，使基礎好的學生吃得飽，基礎薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領基礎類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎類課程知識的實際應用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業數學教學提供了范本，為其他基礎類課程的教學改革提供經驗參考。為高等數學教材、教學內容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數學長期以來形成的定式，將數學內容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發現數學、掌握數學和運用數學，培養學生的職業道德觀、協作觀、合作觀。此項研究打破傳統的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養目標與培養應用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應用詳解[M].北京：

中國水利水電出版社，2002.

[2]詹再東，李建華.Matlab在數學分析中的應用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統計算機輔助設計：MATLAB語言及應用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.

1.了解人類社會發展中，數學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質，理解數學與人類、自然之間的關系以及對社會發展的推動作用，為接受職業教育提供廣博的、人文的、基礎的知識。

2.學會運用數學思維方法，觀察、分析現實社會，并在學習過程中學會對科學技術成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據的懷疑，養成尊重事實、大膽想象的科學態度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅動教學法。對高等數學中的導數的應用、定積分的應用，采用這一教學方法能充分體現數學作為一種工具，解決實際問題、專業知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數數學基礎較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據上課班級學情設定不同的任務目標，使基礎好的學生吃得飽，基礎薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領基礎類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎類課程知識的實際應用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業數學教學提供了范本，為其他基礎類課程的教學改革提供經驗參考。為高等數學教材、教學內容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數學長期以來形成的定式，將數學內容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發現數學、掌握數學和運用數學，培養學生的職業道德觀、協作觀、合作觀。此項研究打破傳統的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養目標與培養應用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應用詳解[M].北京：

中國水利水電出版社，2002.

[2]詹再東，李建華.Matlab在數學分析中的應用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統計算機輔助設計：MATLAB語言及應用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.

1.了解人類社會發展中，數學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質，理解數學與人類、自然之間的關系以及對社會發展的推動作用，為接受職業教育提供廣博的、人文的、基礎的知識。

2.學會運用數學思維方法，觀察、分析現實社會，并在學習過程中學會對科學技術成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據的懷疑，養成尊重事實、大膽想象的科學態度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅動教學法。對高等數學中的導數的應用、定積分的應用，采用這一教學方法能充分體現數學作為一種工具，解決實際問題、專業知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數數學基礎較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據上課班級學情設定不同的任務目標，使基礎好的學生吃得飽，基礎薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領基礎類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎類課程知識的實際應用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業數學教學提供了范本，為其他基礎類課程的教學改革提供經驗參考。為高等數學教材、教學內容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數學長期以來形成的定式，將數學內容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發現數學、掌握數學和運用數學，培養學生的職業道德觀、協作觀、合作觀。此項研究打破傳統的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養目標與培養應用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應用詳解[M].北京：

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[2]詹再東，李建華.Matlab在數學分析中的應用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統計算機輔助設計：MATLAB語言及應用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.