基于MATLAB的工程應用數學課程改革的思考

蔣慶磊 聶永濤

濰坊工程職業學院

基于MATLAB的工程應用數學課程改革的思考

蔣慶磊 聶永濤

濰坊工程職業學院

MATLAB軟件廣泛應用到課程實踐、工程設計等領域，文章借助MATLAB軟件輔助教學，結合工程應用數學課堂教學經驗，對課程在教育教學方法上存在的問題進行了分析，并在注重數學基礎知識和提高學生創新實踐能力的前提下，提出了課程改革的新思路，來改善課堂教學效果。

MATLAB 工程應用數學 教學方法 課程改革

一、引言

隨著科學技術的不斷發展，數學教育教學的改革也在不斷深入，涉及到課程設計、內容刪減、學時調整等方面。工程應用數學是機電一體化技術、數控技術等專業學習的基礎課程，對培養學生的邏輯思維起著重要作用。在課程實踐教學的基礎上，文章結合高職院校課程改革新形勢，指出了作為高職課程的工程應用數學在課程設置、教育教學方法上存在的問題，并在注重課程基礎知識、實踐創新能力的前提下，提出了課程改革的幾點建議。

二、工程應用數學教學中的問題

1.教學工作量與課程學時的沖突

高職教學的課程新標準，要求增加學生實踐實訓的學時數，縮減理論學時，但是隨著工程應用數學新技術的迅速發展，很多新的知識、數學邏輯思維方式要擴充到課程中，并融入到課堂教學項目中。這就造成教學工作量大與課程學時不夠的沖突。如何優化、整合課程的教學內容，以達到調整學時和完成基本教學任務的目的，是我們關注的重點。

2.選用教材、教學內容與學生實際情況的沖突

大部分高職院校在設置工程應用數學課程時，選用本科院校的教材和教學方法，沒有針對高職學生開發一套相應的教材和教學方法，造成教師在課堂教學中十分被動，教學內容的學習超出了學生接受知識的能力。能否結合高職學生的特點，編寫具有創新性、蘊涵數學新思維的校本教材，促進了課程改革的實現，是需要我們反思的問題。

3.數學實驗、數學建模與傳統教育教學方式的沖突

由于工程力學、高等數學等知識的綜合性和邏輯性，采用傳統的教育教學方式，使得工程應用數學的學習比較乏味，如果綜合運用PPT、MATLAB、實驗項目、數學建模等手段進行教學使課程內容直觀、具體，既能激發學生的學習興趣，又能化繁為簡使教學內容通俗易懂。把計算機網絡也增加到傳統教學中，以獲得較好的教學效果。

三、MATLAB軟件在工程應用數學上的應用

MATLAB軟件具備豐富的數學實用函數，并廣泛應用到教育教學、工程設計、科學研究等領域。對于高職生而言,學會應用MATLAB軟件來解決數學問題，可以提高他們的創新能力。MATLAB語言是當前通用的程序設計語言之一，其特點是語言簡潔、設計效率高、交互性好，可以實現數據可視化。工程應用數學的理論性和實踐性都比較強，如果充分利用好實驗項目，可以激發學生的興趣,調動他們的主觀能動性。一般提前布置數學實驗作業，讓學生在實驗前做好準備，解決工程實際問題的程序要求在規定的時間內完成并調試，問題解決后都要寫出實驗報告。MATLAB在工程應用中的知識不斷更新,因此在教學中結合工程應用實例，使學生學會使用MATLAB軟件解決實際工程問題，開闊他們的視野,激發學習的興趣，獲得良好的學習效果。

四、工程應用數學課程改革的新思路

1.強化工程應用數學課程內容的中學與高職的銜接，適當調整課程內容

因為高職數學課程的改革沒有同步中學數學課改，使得工程應用數學的課程內容與中學數學的內容相交叉。在中學數學的課程改革中，把積化和差公式、極坐標等內容從高中數學課程中刪減了，但要以此為基礎進行工程應用數學的教學，比如極坐標變換、求三角函數的不定積分等內容，因此我們要查缺補漏，使學生順利學習新知識。同時，調整一下授課順序，適當補充一些數學基礎導入知識，使學生易于接受新知識。另外導數的內容在中學課程改革中已經滲透，中學生已經掌握了用導數判斷函數的單調性等問題，所以在講授工程應用數學時簡單復習一下這些內容。總之教師在了解中學數學課改的基礎上，處理好中學與高職課程內容的銜接，才能取得良好的教學效果。

由于高職生的知識水平相差較大，不同專業對工程應用數學的要求也各異，因此適當調整課程內容。例如向量值函數等較難掌握的知識，根據實際情況，教師可以簡單講授；極限、函數的微積分等重點知識，教師應詳細系統講解。要對工程應用數學的內容與教法，進行歸納、總結與拓展，可以極大提高學生的科學素養，提升學生的創新和知識綜合運用能力。

2.選用案例，強化任務目標驅動的教學法

為培養高職生的創新能力，在工程應用數學的教學中，我們可以選用工程案例，進行任務驅動教學。恰當選用案例十分重要，要考慮其難易程度和挑戰性，可以激發學生的興趣。教師采用合適的方式給學生展示案例，激發學生學習的熱情，使學生帶著問題去學習教材知識，有目標的去解決問題。在案例教學中，教師應組織學生進行研討并現場點評，使學生加深對知識的理解。

在學習理論基礎上，打破傳統教學方法，以解決問題、完成任務目標為主的多元化教學理念；組織探究式學習，調動學生的學習積極性，使學生運用所學知識和經驗，提出解決問題的方法，即任務目標驅動教學法。為學生營造工程實踐的學習情境，圍繞任務目標組織學習，總結任務結果和學習過程等內容，轉變學生的學習態度，增加學生學習的主動性，使學生積極地研究、思考任務，高效地完成、實現目標。

3.理論聯系實際，突出數學實驗、數學建模等項目

為培養高職生的數學應用意識，培養學生綜合運用所學知識去解決工程實踐問題的能力，設計一些恰當的數學實驗項目，借助計算機和MATLAB軟件進行完成。高職教學中的數學實驗，比如證明一些數學理論，展現一些數學圖形等，通過這些實驗項目來培養學生的數學思維、創建模型的能力、知識綜合運用能力。例如在講解導數、積分等內容時，教師可以在講授完求導、求積分方法后，讓學生采用MATLAB軟件去求解，只要輸入簡單的程序命令，就可以計算出結果。這樣既調動了學生的學習積極性，又激發了學生學習數學興趣，學以致用，取得了良好的效果。

高職院校的數學教改十分重視數學建模。在工程應用數學課程教學內容中，教師組織學生進行數學建模學習和實踐，指導學生進行研討，讓學生理論聯系實際，在此過程中既提高了學生的實踐應用能力，也深化了學生的知識理解。同時鼓勵學生積極參加學校組織的數學建模競賽，在競賽中使學生充分感受到數學建模的作用，也激發學生學習的興趣，培養學生綜合應用知識的能力，拓寬學生的知識面。

五、結語

高職數學的重要目的在于提高學生的數學思維，培養學生運用工程應用數學解決實際問題的能力。所以結合工程應用數學課程特點，綜合考慮學生的實際情況、接受能力，采用靈活的、創造性的教學方法,調整課程內容、課時，創新數學實驗、數學建模等內容，培養學生的自主學習能力，團隊意識。通過采取以上的教學改進措施，在全院的教學實踐中已取得初步成果，培養了學生的創新能力，提高了工程應用數學課程的教學質量。

[1]馬斌.M atlab語言及其工程應用課程教學方法的探索和思考[J].甘肅科技，2011,27（2）:162-163.

[2]周登杰.工程數學案例教學探析[J].科技信息，2009（31）:29-39.