高職數學課程實驗教學的改革與研究

郭志軍

[摘要]軟件Mathematica的功能強大，上機實驗教學應用其強大的功能，可以讓高職學生對數學的學習產生興趣，通過圖形、動畫、計算等的演示，提高了學生動手能力的同時也對知識的理解加深了，達到提高學習效果的目的。

[關鍵詞]Mathematica；高職數學；上機實驗教學；改革

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2016）13-0086-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2016.13.042 [本刊網址]http：∥www.hbxb.net

一、引言

在現代化條件下，計算離不開計算機。我國高等職業教育落后于發達國家是非常明顯的，各數學類課程的教材中大部分不給出如何用計算機解題。即使有教材給出了計算機解題方法，由于種種原因教師也不講授，學生也不能夠進行實驗。

我國的情況，到現在為止，國內的數學教材中只強調理論和抽象，應用實例很少，甚至全書找不到計算機三個字。從現代科學的觀點出發，數學計算離不開計算機，數學軟件Math-ematica能夠很好地解決這個問題，它也是進行科學計算的最好工具，它的重要性正是由于計算機的應用而日益提高。

由于高校錄取率增高，使得高職院校的學生整體素質有了顯著降低，而數學基礎更是明顯，導致這種問題的因素有很多，如何提高高職數學教育教學質量，改變學生學習數學的現狀，對數學類課程進行改革，勢在必行。實行上機實驗教學，教學中，把一些傳統計算應用數學軟件Mathematica解決，讓原本枯燥的數學變得有活力起來，教學中可以結合有關知識，增加討論，建立數學建模等等，使學生在上機實驗中學到了知識，并且也學到了如何應用知識解決實際問題。

二、為更好的進行改革，對我院學生進行了問卷調查

（一）學習目的的調查

調查的結果顯示，對數學學習目的中想“學會”的有50%的學生，“為以后學習打基礎”有21%的同學，“良好及以上”的選項有20%的學生，有45%的學生要求“及格萬歲”。從這些數據來看，反映出的是高職學生渴望知識的學習，但也有一大部分學生為應付考試，只是以考試及格為目的。

（二）學習情況的調查

對數學基礎的調查結果是：自己認為數學學習“好”的學生占8%，“一般”的占35%，基礎“差”的占57%，從數據充分看出學生還是認為自己數學的基礎水平較差。從上課的狀態來看，學生學習數學確實很吃力的。對“不懂的問題”你會不會提問，有72%的學生選擇在課堂上不提問，可以看出大部分學生不愿在課堂提問，原因是學生數學學習不好找不出問題或怕同學笑話，提問的問題簡單等。當學生在學習中遇到問題時，“繞開走”的占26%，有42%的學生“繼續探討”。說明有很多學生是有進取心的，應當積極鼓勵。因此，在教學中如何培養學生對數學的學習興趣，引導學生發掘自身的思維潛力，是教師需要認真思考的問題。

（三）軟件Mathematica的應用

在“你是否了解軟件Mathematica”的選項中，有90%的學生不了解。有85%的學生在“你是否想應用軟件Mathematica解決數學問題”中選擇肯定選項，表明學生希望應用現代計算機技術來解決數學問題。一方面是計算機的廣泛應用；另一方面學生的動手能力不強，導致他們想利用計算機軟件來求解數學問題。

三、上機實驗教學

通過問卷調查的結果看出，多數學生還是認為數學是重要的，造成數學學習困難的原因是學生基礎差，計算能力不強，學習方法不正確，所學知識不能應用于所學專業和實際，再加上學習中的問題沒有及時解決，問題越積越多，使得學生本想好好學習數學的動力也失去了，逐漸對數學產生恐懼心理，造成惡性循環。為此，我們提出上機實驗教學的改革研究。

基于Mathematica平臺的上機實驗教學，可使學生在掌握數學知識的同時也提高了學生學習數學的熱情，在獨立完成實驗的過程中，培養學生的動手能力，增強學數學的動力。具體體現在：

（一）借助計算機，通過圖像、動畫演示使數學思想更容易讓學生接受，如極限的概念、連續的意義、導數的概念等。

（二）學生主動地學習，更能發揮他們學習數學的積極性，對獨立思考問題和解決實際問題的能力的培養都是起到了促進作用。

（三）借助數學軟件Mathematica，使學生擺脫了繁重的數學演算，擺脫了數值計算的乏味重復。從而可以使學生有時間去做更多的探索、去掌握更多的數學思想與數學方法。

四、基于Mathematica平臺下數學課程上機實驗教學

（一）制訂新的教學大綱

新大綱中對教學內容重新設定，在“重思想輕運算”的總體思想下，對原有的內容進行修改，引入數學軟件Mathematica。

（二）編寫一本適合于高職學生學習的講義

重新編寫講義，對原有教材進行重新修改，省略復雜的筆算過程及其一些定理、性質的證明過程，引入數學軟件Math—ematica，給出Mathematica解決問題的方法。增加應用實例，利用Mathematica的計算、繪圖、動畫、數據分析等功能進行解題。

（三）采用上機實驗的教學方法

上機實驗教學，即課堂安排在機房，每個學生一臺電腦，教師講授知識重在對知識的產生思想、性質及應用等方面的講解，講解中通過軟件Mathematica的強大功能，讓學生對數學知識的理解更加形象、深刻。對證明、計算方法等可以簡單介紹，其中計算主要由軟件Mathematica進行，這樣可以節省大量的時間，讓學生自己動手進行實驗操作，使學生能在自己動手實踐的過程中較快的處理某些簡單的實際問題，且充分調動他們的學習積極性。

（四）為提高教學成績，課后加強輔導

造成高職學生數學學習不好，其中原因之一是課后輔導不夠。由于課堂講解的知識不能夠很好地吸收理解，再加上課堂又“不想”提問，所以要對他們進行課后的輔導，把問題盡早的解決。對不同層次的學生，實施不同的方法，基礎差一些的，應注重基礎知識的解釋，基礎好一些的對數學的應用能力加以培養。在輔導過程中總結，為后面課程的講解提供經驗。

（五）實行上機考試

上機實驗教學后，采用了軟件Mathematica解題的方法，那么考試模式也將進行改革——上機考試，考試在電腦上進行，設計適合電腦考試的相關試題。

（六）課程成績的考核，由平時成績、上機實驗、期末考試等按一定比例綜合評定。為增加學生學習數學的動力，凡參加各類課外與數學應用相關的科技活動，并取得較好名次的學生，可以給予數學課程的加分。

五、結束語

上機實驗教學，是一種新的嘗試，對高職學生來說是改變他們對數學的傳統認識，由“背數學”到“用數學”的一個改變；對教師來說是“講數學”到把數學作為一種工具，解決實際問題的轉變。數學教師在數學基礎方面具有扎實的功底外，還應有較寬的知識面，具有計算機知識和應用軟件的能力，有豐富的實踐經驗和解決實際問題的能力。基于Mathematica平臺下數學課程上機實驗教學給教師提供了這樣的平臺，對高職學生數學的學習改變了一種方法，提高了他們學習的興趣，解決了由計算能力不強而帶來的諸多問題。

（責任編輯：章樊）