Matlab在高中數學教學中的應用探討

顏茂

摘 要：Matlab是一款擁有強大的圖像可視化功能的現代數學軟件，其出色的人機交互式程序設計能夠很好地輔助高中數學的教學，尤其在函數等章節的教學中，應用效果顯著。本文簡要介紹了Matlab軟件及其主要特點，針對目前高中數學教學中存在的問題，以函數圖像的學習為例，具體探討了Matlab在高中數學中的教學設計與應用。

關鍵詞：Matlab；數學軟件；圖像處理；高中數學；教學方案設計

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引言

數形結合是數學教學中非常重要的一種思想方法，在高中數學中，學生開始接觸到大量復雜的幾何圖形或函數圖像，教師在課堂教學中經常需要向學生們演示這些圖形，如果依靠傳統的教學方法，利用粉筆在黑板上作圖證明，一方面會占據過多的課堂時間，另一方面，學生也會覺得枯燥乏味，課堂教學效果大打折扣。Matlab軟件的出現，很好地解決了這個問題。教師利用這種新型的教學輔助工具，能夠從多個方面、多個角度為學生講解更為精細的理論和精準的圖像結構，從而幫助他們更好地掌握和理解相關的知識內容，，培養學生的動手能力和學習高中數學的學習興趣。

一、Matlab簡介

Matlab 是一款由美國科技公司開發的應用軟件，主要用于可視化和交互式程序設計等高科技的計算環境當中。Matlab憑借其簡單易用的語言自推出后，得到了迅速的發展，受到各行各領域的廣泛青睞，并一躍成為第四代計算機語言。其主要特點主要如下：

①函數庫豐富、簡潔、程序自由、使用靈活，對于剛接觸Matlab軟件的初學者而言，可以直接調用函數庫而不用自己編寫子函數；

②具有良好的可移植性，在Matlab軟件中編寫的程序基本適用于各種型號的計算機；

③擁有強大的圖像處理功能，輸入數據通過簡單操作便可快速生成圖像，同時也可以在圖形界面中對圖形作相應的編輯處理。

總之，Matlab軟件在各領域中都有著廣泛的實用價值，在國外，很多高校都將其作為基本的教學內容，要求學生必須掌握。同樣，Matlab在我國高校理工科的眾多專業中也有著廣泛的應用基礎。隨著信息化教育技術逐漸進入高中課堂，高中教師團隊中也加入了越來越多能夠熟練操作計算機軟硬件的年輕教師，在高中數學課堂中使用Matlab軟件輔助教學已成為一種新的教學趨勢。

二、高中數學教學中存在的主要問題及分析

目前高中數學教師在教學時，大多仍使用傳統的教學方式，在這種模式下，要想取得較好的教學效果，需要教師耐心重復知識點的講解，學生自身也需要不斷琢磨。客觀而言，主要存在以下幾點問題：

（一）教學方法死板

教師在講解函數或幾何章節時，常常需要作圖演示，如果使用傳統的教學方法，用粉筆在黑板上作圖，一方面，教師手動作圖，對于一些復雜的圖形，很難保證圖形的準確性并且占用了大量的課堂時間；另一方面，黑板作圖是靜態的圖形，是無法表示出圖像運動、變化的過程，例如在函數章節中，單純地靠黑板演示，學生把握函數圖像與函數性質兩者之間的關系，對函數的理解還停留在代數式的意識層面上。

（二）教學沒有結合教學實際背景

高中數學知識具有一定的抽象性，教師在課堂教學時，很難結合生活實例來幫助學生理解相關知識點。由于教學內容增多，難度增大，而課堂教學時間有限，所以教師在高中數學教育活動中很少會去為學生創設教學情境，大多只是簡單地引導學生對前面所學知識點進行回顧整理，隨即進入新的概念的講解。這種傳統的教學方法并不能幫助學生掌握并理解概念的背景，因此，學生在學習起來時，會覺得十分難懂、難學。

（三）學生被動接受知識，失去自由發展空問

在高中數學教學中，大多時候，都是由教師在講臺上講，學生在下面記，教師問學生答，教師為了完成“教”而教，忽視了學生在課堂學習中的主體地位，使其被動地接受知識。此外這種靠機械記憶的教學方法，忽略了學生思維能力的培養，阻礙了學生的全面發展。

綜上，目前我國傳統的高中數學教學方式還有很大的提升空間。毫無疑問，在信息化的教育背景下，高中數學教學也應當采取現代化的教學方式，利用現代科技軟件進行輔助教學。

三、Matlab軟件在高中數學的教學設計

本文以高中數學中函數教學為例，具體探討Matlab軟件在數學教學中的輔助作用與教學設計。函數具有典型的抽象性，教師如果用傳統的教學方法來講解函數章節的內容，學生很難對函數產生感性的認知，理解起來很困難。采用Matlab軟件能夠很好地改善這一狀況，并且可以根據教學需求隨時修改變換函數圖像，使得教師的課堂教學更加靈活。在建構主義教學理論的基礎上，我們針對高中函數的教學設計出了兩種教學課型，分別是教師演示式以及學生實驗的自學指導式。

（一）教師演示課型

這種課型主要是由學生提前預習所學內容并提出問題，課堂上，教師引導學生通過小組合作學習的方式探索答案。在繪制函數圖像時，由教師進行演示，讓學生了解Matlab軟件的操作。Matlab能夠把函數抽象的概念、圖像性質和變化特征詳細具體地展現在學生面前，讓學生對指數函數、冪函數等發生過程一目了然，進而突破函數教學的重難點。教師的課堂演示能夠幫助學生將函數抽象的內容形象化，降低學習難度，增強學生的學習信心。

（二）學生實驗的自學指導式教學課型。

這種教學課型下，學生在教師的指導下思考課本中的問題，采用小組合作的方式并進行相關的實驗，在此過程中，大部分時間由學生自主學習，教師只需適時地進行指導即可。這種教學方法將教學的重點由“教”轉變為“學”，能夠有效培養學生獨立思考能力與自學能力，充分體現了學生在教學活動中的主體地位。

三、總結

總而言之，在現代化教學背景下，高中數學教師應緊跟時代發展潮流，適當利用Matlab等高科技的數學軟件來輔助自己的教學。一方面，教師借助這類輔助教學工具大大地簡化了備課和課堂演示的過程，節約更多的時間用于更好地服務于學生，加強與學生的溝通交流；另一方面，Matlab強大的圖像可視化功能能夠幫助學生更好地掌握和理解所學的知識，拓寬他們的知識視野，激發他們對于數學知識的求知欲，培養學生獨立思考的能力，課堂教學效果得到顯著提升。

參考文獻：

[1]昝友. 在高中數學教學中應用圖形計算器的實踐與探索[J]. 中國現代教育裝備. 2016（14）

[2]李旭. MATLAB與高中數學教學策略研究[J]. 教育現代化. 2016（21）