高職院校數學實驗室建設的必要性研究

李良彬

（北京農業職業學院 基礎部，北京 102442）

高等職業教育培養的學生是面向基層、面向生產、服務和管理第一線需要的、具有必要理論知識和較強實踐能力的綜合型、應用型技術人才.大力發展高等職業教育是我國制造業與服務業產業升級的內在要求，是解決企業中高技能人才嚴重缺乏的重要途徑.

高職院校教學中要突出學生實際動手能力和解決實際問題能力的培養，其課程體系和教學內容的構建應緊密圍繞這一特色.實驗室是學生實踐動手能力培養的重要場所，一所高職院校的實驗室建設和管理水平的高低，是其辦學條件的直接體現，也是衡量其人才培養水平的重要指標.因此，加強高職高專院校實驗室建設，創新實驗室的管理模式和運行機制，是其提高人才培養水平的重要舉措，更是一項艱巨、復雜的長期工作.

1 數學實驗室建設的政策依據

國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)指出：“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視.把教育信息化納入國家信息化發展整體戰略，超前部署教育信息網絡.到2020年，基本建成覆蓋城鄉各級各類學校的教育信息化體系，促進教育內容、教學手段和方法現代化.充分利用優質資源和先進技術，創新運行機制和管理模式，整合現有資源，構建先進、高效、實用的數字化教育基礎設施……”.而且明確指出教學內容如何改革，如何使得教學內容現代化，這引起了教育者的廣泛關注.而數學實驗室的出現為計算機和數學教學內容的現代化提供了有效的硬件和軟件保障.

2 數學實驗室建設的目的意義

數學實驗是計算機技術和數學、軟件引入教學后出現的新事物，是為了適應因現代技術而引起的數學、數學應用和數學教育環境的深刻變化而產生.數學實驗的目的是提高學生學習數學的積極性，提高學生對數學的應用意識，并培養學生用所學的數學知識和計算機技術去認識問題和解決實際問題的能力.不同于傳統的數學學習方式，是學生通過觀察、操作、試驗等實踐活動來進行數學學習的一種形式，而這一系列過程在數學實驗室的環境下，能夠得到有效的實現.借助數學實驗室優越的技術條件，極大的延伸了學生的思考能力，學生在面對一個新的知識，新的問題的時候，更容易激發起他思考的熱情，而思考后馬上又能通過數學實驗室進行驗證，兩相促進，形成培養學生是思考的良性循環.

數學實驗室是一個綜合的系統平臺，為學生掌握數學與應用數學提供一個快捷、靈活的教學與實驗平臺,引進部分專業數學軟件和應用軟件，從實驗教學的角度將數學知識運用于實踐，使學生能夠通過專業、學科綜合模擬實驗，將理論知識與實踐、實際結合，培養學生綜合協調運用理論知識的能力，其主要功能是：

（1）滿足我院《統計學》、《經濟應用數學》、《數學實驗》、《數學建模》等課程實驗教學的需要，讓學生借助計算機以及相關軟件（尤其是數學軟件）加深對數學理論知識的理解，培養學生的動手能力；我院已開始了用Geogebra提高經濟應用數學教學水平的研究試點，已在經管、財金專業分層班級中采用《經濟應用數學Geogebra版》講義，由于利用了概念形象化的手段、算題簡捷化工具和豐富多彩的應用案例，增強了高職學生的計算能力，免除他們用傳統方法進行計算（特別是技巧性強的計算）的負擔，提供了有趣、有效、有用的交互式的學習環境.

（2）承擔數學競賽、數學建模競賽的訓練與比賽活動；李大潛院士所指出的：“在開設與改進數學建模課程的基礎上，逐步將數學建模的精神、內涵及方法有效地體現在一些重要的數學課程之中，應該是一個努力的方向.”所以數學實驗室除了為比賽提供必要的保障外，也為教學課程的改革提供了軟硬件的支持.

（3）開放性的資源共享，隨著實驗室不斷建設、完善，實驗室可為學院教學、科學研究服務，進一步提高資源的利用率.

3 數學實驗室建設的必要性和可行性

著名的數學家弗賴登塔爾也曾指出“要實現真正的數學教育，必須從根本不同的方式組織教學，否則是不可能的.在傳統的課堂里，再創造方法不可能得到自由的發展.它要求有個實驗室，學生可以在那兒個別活動或是小組活動”.

數學實驗室，可以為學生學習數學創設氛圍，傳播數學知識、傳播數學發展的文化；通過強大的技術支持，為學生觀察、操作、試驗等實踐活動提供環境，在技術環境中，做數學實驗，進行推測，演繹推理；在數學實驗室，學生不是被動接受課本上的或老師敘述的結論，而是從自己的“數學現實”出發，通過自己動手、動腦、用觀察、模仿、實驗、猜想等手段獲得經驗，逐步建構并發展自己的數學認知結構.

高職教育的培養目標是高技能應用型人才，所強調的是知識的應用性，所以和專業課一樣，數學課也要引入實踐性教學環節，數學實驗課是很好的載體.數學實驗課是利用計算機、數學軟件等工具，用實驗的方法研究數學的一門課程.它將數學知識、數學建模和計算機應用三者融為一體，是一門既有演示性又有實踐性的課程.數學實驗課對于培養學生的創造思維、實踐意識、和解決問題的能力具有特殊的意義和良好的效果.直觀的數學實驗演示可以給學生提供一種全新的學習感覺,縮短學生和數學之間的距離,激發學生學習的興趣,加深他們對所學知識的理解,提高他們的學習能力.數學實驗室建設，為開設數學實驗課提供了必要的硬件條件.

4 基于數學實驗室的課程與教學改革

4.1 重構實踐課程體系，推進課程體系改革

深化人才培養模式改革，圍繞應用型人才培養目標，努力自主創新實驗，集中體現“教”“學”關系中的以“學”（學生、學習）為主，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，以及創新思維和創業能力.數學實驗數學室應在參與實踐性課題研究方面發揮突出的作用，使學校教師有更多的機會參與業務實踐，獲得相關實踐經驗，為學校服務地方經濟創造條件.

4.2 建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以解決問題為主線的問題教學方式

強調學生的主體地位，加強學生應用能力、主動精神.采用“提出問題→軟件分析→數學概念→數學模型→解決問題”的有效教學模式，體現了從具體到抽象再到具體，從特殊到一般再到特殊，從問題到方法再到問題的辨證思想.使學生切身地體會到數學概念、方法的發現、歸納、應用的實際過程.

4.3 計劃建立了金融數學模擬仿真實驗教學模式，構建以網絡為載體的多媒體輔助教學系統

在教學實施過程中，不斷探索實驗教學的方法和手段，開展多媒體實驗教學，應用CAI實驗教學軟件更形象、更生動的展示實驗過程，使學生有機會接觸先進的實驗教學手段.學院經研討、論證計劃建立了金融數學模擬仿真實驗教學環境，使數理金融實驗（會計核算與分析）、金融模擬實驗（模擬股市）、金融模擬實驗（模擬銀行）等課程實現了開放的遠程虛擬仿真實驗.準備開通網絡實驗教學平臺，共享網絡資源.

4.4 構建完備的學科競賽體系

基礎部數學教研室計劃將分層（A班提供初步的建模知識和建模的啟蒙教育——人力儲備）、選修課（進行系統的建模知識的講授——知識儲備）和數學實驗（借助計算機和數學軟件——實戰模擬），實現“數學建模、數學實驗課程學習——學校數學建模個人賽——數學建模集訓——全國數學建模競賽——在各自領域中實現數學建模的一體化，提出了一系列行之有效的方法，統籌兼顧、合理規劃,使得各項活動互相補充、有序遞進,使參賽隊員的啟蒙、選拔、競賽的過程系統化,構成一個有序互補的整體和良性循環的發展機制.

4.5 建立筆試+平時+專業案例編寫+上機考試的考核體系

筆試30%，主要考核學生對數學基本知識和基本運算的掌握，考試難易程度恰當，促使了學生注重平時學習和期末復習，也促使了學生對實驗知識的全面總結和系統歸納.平時20%，主要是檢查學生日常的教學常規的遵守情況；專業案例編寫+上機考試50%，主要要求學生根據所學專業特點以小組形式編寫和專業有關的實際案例，并設計方案借助計算機軟件完成對問題的分析和解決，著重培養學生創新意識、實踐能力和知識運用能力，突出并強化實驗教學在高職高專教學中的作用.

5 數學實驗室建設應注意的問題

5.1 建設數學實驗室時，應以培養目標為依據，分析學生不同階段應掌握的專業知識與數學知識聯系，根據教學規律和專業特點圍繞課程設置，以合理性、可行性原則配置實驗數學軟件.

5.2 數學實驗室建設要有超前性、靈活性.專業實驗室建設投資巨大，為了合理利用寶貴的教育資金，最大限度的提升人才培養水平，在進行實驗室建設論證時，一定要廣泛調研各相關專業對人才技能實際需求，對軟件、計算機的發展趨勢有一定的前瞻性的把握，保證數學實驗開展所需要的硬件、軟件在速度、容量、性能等方面的支持.另一方面，由于對實驗室持續大規模的投入并不現實，為了提升實驗室的實驗功能，應注重挖掘原有設備的技術潛力，根據教學需要對實驗設備進行改造，采取靈活多樣的措施，不斷提升實驗室功能.

5.3 注重數學實驗室教師隊伍建設，制訂實驗室發展和實驗隊伍建設長期規劃，明確目標，促進實驗教學發展與改革，穩定實驗隊伍，全面提升實驗人員教學、科研與技術能力.在充實實驗隊伍的數量、調整實驗隊伍的結構、提高實驗隊伍素質的目標下，做到隊伍建設專職與兼職相結合，引進與培養相結合，激勵與處罰相結合.鼓勵青年教師進實驗室鍛煉，并引進高學歷、高水平、操作能力強的教師充實實驗教學隊伍，出臺相關優惠政策，在經費和工作量上給予支持.

數學實驗室建設是高職院校人才培養工作的重要環節，數學實驗室是學生實踐技能培養的重要場所.高職院校只有加強對數學實驗室教學重要性的認識，加大數學實驗室資金建設投入，創新數學實驗室管理、考核機制，數學實驗室工作才能上臺階，才能為我國經濟建設輸送大量綜合素質高、專業能力強的技能型人才.

〔1〕張海瓊.提高高職院校實驗教師能之我見[J].職業教育研究，2009（4）.

〔2〕吳華,周明.GeoGebra環境下基于APOS理論的數學概念教學研究[J].數學教育學報,2013（2）：87-89.

〔3〕劉安寧.關于高職院校實驗室內涵建設與管理[J].職業教育研究，2009.

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