數學實驗與素質教育探索

張春紅，張 靜，李 立

(黑龍江職業學院，哈爾濱 150001)

數學實驗與素質教育探索

張春紅，張 靜，李 立

(黑龍江職業學院，哈爾濱 150001)

素質教育是我國教育的基本方針之一。數學實驗課程在素質教育中具有重要的地位。數學實驗將計算機與數學軟件有機地結合起來，學生在獲取知識的同時，全面提升了運用計算機的能力，解決實際問題的能力，學習及創新能力。只有不斷優化課程內容設置，強化教師培訓，才能保證數學實驗課程教學質量不斷提高。

數學實驗；素質教育；數學軟件

0 引言

在數學教學中,開展數學實驗活動,是素質教育的要求，能提高學生應用數學方法解決實際問題的能力，為社會培養出符合需求的合格人才。

1 數學實驗的含義與發展

所謂數學實驗是指在一定數學思想、數學理論指導下, 借助于計算機對客觀事物進行數學化操作,包括對其數量化特性進行觀察、測試、逼近、模擬等,從而解決數學和科學問題的一類科學研究方法。今日數學不僅是一門科學, 還是一種普適性的技術。它兼有科學與技術兩種特性, 這是其它學科不能比擬的。利用計算技術去解決復雜的方程和最優化問題,已改變并影響了工業過程的組織和新產品的設計。在經濟建設、科學技術、軍事與國防各領域廣泛采用的“數學實驗”方法,催生了高新科技和高效率的經濟管理方法,為國家經濟建設發揮著不可替代的作用。在這種形勢下，數學教學中仍然沿用一張紙、一支筆的訓練就顯得太不適應了。為了讓學生能跟上時代的發展，全面提高學生的數學素養，教會學生使用Mathcad、Mathematica、Matlab等具有強大功能的數學軟件迫在眉睫。

2 職業院校數學課中數學實驗的設置

2.1 滿足高職院校教育目標要求

高職院校的培養目標是培養在生產、建設、管理、服務第一線工作的高級技術應用型人才，這就決定了高職院校人才培養必然具有以下特點：實踐性、主動性、過程性、個性化。在數學課程中設置數學實驗, 目的很明確, 就是以實驗為載體, 展示數學的探索發現過程, 使學生親歷這個過程, 從中體驗數學、理解數學、發現數學、運用數學, 在獲得數學知識的同時, 提升探索問題的能力和非邏輯思維能力。

2.2 數學實驗課程的設置

2.2.1 基礎實驗

以Mathcad、Mathematica、Matlab 等軟件為依托，熟悉數學軟件的命令，做數值計算。如用Matlab求解極限、導數、積分、級數、微分方程等。通過熟悉軟件的命令，會做基本的計算，同時為進一步實驗做準備。 通過Matlab 畫圖，從直觀上幫助學生理解相關的概念，實現數形結合。

2.2.2 探究性實驗

從一個數學問題或實際問題開始，根據已有的數學知識和學習經驗，探索求解方法，通過數值實驗或圖形進行觀察，對于得到的實驗數據，運用已有的經驗和邏輯推理分析，尋找規律，或者給出某種猜想，并從理論上進行證明。

2.2.3 綜合性實驗

以實際問題為背景，讓學生體驗并嘗試數學建模過程：模型假設、數學模型的建立與修正、模型求解、結論分析以及完成數學建模報告。數學建模是數學實驗與實際問題的進一步結合，它體現了數學的應用價值，以解決問題為目的，是“做數學”；通過數學建模進一步培養學生解決問題的綜合能力，啟發學生的思維，拓展學生的視野，為參加數學建模競賽做準備。

3 數學實驗的自身特點決定其與素質教育的關系

數學實驗本身具有如下特點:

3.1 以問題為載體:通過解決實際問題,培養學生應用數學知識解決實際問題的意識和能力。

3.2 以計算機為手段:實際問題的解決離不開數值計算,計算機的強大功能保證了復雜問題的順利解決。

3.3 以軟件為工具:科學工具的主體是各種軟件,而它們的共同基礎是數學軟件工具,合理使用軟件工具,可以使有限的資源發揮更好的效益,避免低水平的重復勞動。

3.4 以學生為主體:“數學實驗”既然是實驗，就要求學生多動手、多上機，教師要少講，多讓學生練習。

通過數學實驗，拓寬了學生的知識面，綜合素質得到了提高，這是傳統數學課無法比擬的。首先，是計算機知識。在信息化時代,受教育者完善的知識體系中一定離不開計算機使用技能,而數學實驗正是連接數學知識和計算機技能的橋梁。不論是教師運用多媒體技術進行演示教學，還是學生們自己動手做實驗,不論是基礎實驗還是開放、探究式學習,計算機總是貫穿始終。其次，由于數學實驗(尤其是數學建模)都是以實際問題為導向的,而現實世界的客觀問題涉及到各個學科,同學們在完成實驗或者建立模型的過程中,需要對所研究的問題有足夠的認識和了解,所以這也是完善高職院校學生知識結構的有益嘗試。第三，培養學生獲取知識和創新的能力。21 世紀是“知識經濟”時代, 知識更新的速度不斷加快。教會學生會學習，將使學生終生受益。

4 結語

黑龍江職業學院已開設“數學實驗”選修課多年，經過多年實踐，逐漸形成了自身特色，編寫了適合高職院校應用的講義。由于堅持對部分學生進行“數學實驗”，我校學生參加全國大學生數學建模競賽的成績逐年提高。學生在將數學知識、數學軟件和計算機應用技術有機結合的實踐中全面提高了自身素質。未來，優化數學實驗教學內容，全面提升學生綜合能力素質，彌補課時不足，培養一支業務能力強、認真負責的數學實驗教師隊伍，是提高數學實驗課程教學質量的重要任務。

[1]周瑋.融數學實驗于高職數學教學的實踐與研究[J].數學教育學報,2010.12.

[2]李華.高等數學教學中的數學實驗[J].教學方法,2009.03.

[3]吳曉.大學數學中的數學實驗教學[J].大學教育,2014.03.

(編輯 文新梅)

Exploration on Mathematics Experiment and Quality Education

ZHANG Chunhong, ZHANG Jing, LI Li

(Heilongjiang Vocational College, Harbin 150001, China)

Quality education is one of the basic policies of our country’s education. Mathematics experiment course plays an important role in quality education. Mathematics experiment combines the computer with the mathematics software organically. In the acquisition of knowledge, they enhance the ability to use the computer and to solve practical problems. Then they also improve the ability of learning and innovation. Only continuously optimize the course content, strength the training of teachers, can it guarantee the continuous improvement of teaching quality of mathematics experiment course.

mathematics experiment; quality education; mathematics software

2016-11-05

張春紅(1963—)，女。理學學士，高級工程師。研究方向：數學應用及教育理論。

O29

A

1672-0601(2016)12-0079-02