基于Matlab的高等數學實驗教學

趙瑋+王輝+秦瓊

【摘要】高等數學是各大院校的一門公共基礎課，為后續專業課程的學習以及解決實際問題提供必不可少的數學基礎知識以及常用的數學方法。目前的教學方法主要還是側重概念定義的介紹，定理的證明，計算技巧的訓練，學生缺乏數學應用性的認識以及科學的計算方法的掌握。隨著計算機技術和數學軟件的發展，計算機模擬成為數學學習與研究的一種重要手段。在教學中加強實踐環節，重視數學建模思想的培養和知識的應用，著力培養學生的邏輯思維能力，科學計算能力和知識應用能力。

【關鍵詞】高等教學 課程發展

【中圖分類號】O13-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）41-0122-02

一、高等數學實驗的地位和作用

由于計算機的廣泛使用， 計算機在數學教育中的作用發生了重要變化， 它給學生學習數學提供了新的前所未有的學習環境， 使學生可以通過計算機相對獨立地去從事數學的發現和學習， 讓學生處在數學研究的位置上。這樣， 高等數學學習就從傳統的老師和學生的二元關系變成老師、學生和計算機的三元關系。高等數學實驗正是在這種情況下， 利用成熟的數學軟件包技術而提出的一種新的教學模式， 對高等數學教育尤其重要。對于我院的學生來講，學習數學的目的關鍵體現在數學的工具性，對數學這個工具掌握程度直接影響他們后繼專業的學習和以后的工作。而任何一門工具性學科， 只有在反復運用的過程中才能駕馭它。因此必須利用數學實驗這種方式來培養學生學習數學這門工具的興趣， 提高使用這門工具的意識和能力，克服過去只談計算和推理而忽視形象思維、類比歸納、建模等數學思想的教學。

二、高等數學課程融入實驗教學的優點

1.促進高等數學課程教學內容和方法的改革

數學實驗為數學理論聯系實際開創了道路， 是培養學生創新精神和創新能力的一個重要途徑。雖然， 數學實驗在培養學生的綜合素質方面能夠起著很大的作用， 但是決不能放棄數學理論教學的重要性， 只片面地注重數學實驗教學， 這會導致學生基礎不扎實， 在以后的學習和工作中成為障礙， 所以必須以數學理論教學為主， 數學實驗為輔， 只有將理論和實驗有機地結合起來， 相輔相成， 才能把數學教好、學好、用好， 達到提高學生綜合素質的目的。數學實驗對高等數學教學的重要補充， 是數學教學體系、內容和方法改革的一項嘗試。

2.提高學生的學習興趣，培養積極的學習態度

數學實驗打破了原來那種只講理論的呆板教學方式， 抓住學生喜歡用計算機和網絡環境下教學的特點， 讓學生參與到教學活動中來， 發揮他們的積極性和能動性， 在不斷地提出問題、分析問題、解決問題中培養興趣和信心。高等數學實驗以其新穎性、應用性、具體性、趣味性、參與性而大大提高學生的學習熱情和主動性， 克服原有的那種單純通過做題來學習數學定義、定理、公式計算的單調的算數學方式， 而是從用數學的角度來學習數學知識和方法， 這樣更符合數學發展規律和數學教學認識規律， 為更好地學習理論知識打下堅實的基礎。

3.培養學生數學應用能力和創新能力

數學實驗不僅是為了培養學生應用數學的意識和能力，更應該是學生獲取數學知識和領悟數學思想的一個重要途徑。通過數學實驗這種形式能夠在學習理論的同時培養應用意識和能力， 而不是單純地記公式。知識創新是知識經濟的基本要求和內在動力， 因此創新素質便是知識經濟時代社會人才素質的核心要求。數學作為一種母科學， 在培養學生創新素質中起著關鍵作用。

三、融入實驗教學的學院數學課程發展前景展望

傳統的數學課程圍繞著定義、定理、公式和計算，著重于數學知識的傳授和推理演算能力的培養，即所謂的“學數學”和“算數學”，那么數學實驗課程就應該與其配合，著重加強“用數學”的教育，培養學生員定量思維習慣和創造性，使學生具有運用數學知識解決實際問題的意識和能力。因此數學實驗課程的教學要求，一是應該強調運用數學理論和方法將實際問題轉化為數學問題的訓練，即數學建模能力的培養，培養學生定量觀察、綜合歸納、把握現象的能力。二是應該強調運用理論分析和數值計算的手段解決實際問題的過程，培養學生創新意識和科學計算的能力，由于解決問題的過程與計算機技術密不可分，它還可以幫助學生建立模式信息和秩序的意識。數學實驗課程作為數學教學的實踐性輔助工具，應該成為我院數學教學的一個必不可少的環節，它與數學理論課程相輔相成，不可替代。

參考文獻：

[1]張偉峰，劉丹，張昕，李澤華. 基于專業導向的高等數學教學改革研究[J].大學教育，2016，01：93-95.

作者簡介：

趙瑋，女，遼寧大連人，漢族，海軍大連艦艇學院，數學教研室 講師，碩士研究生。endprint