現代教育技術應用背景下的高職基礎數學教學

摘? 要 隨著信息技術的不斷發展，各類現代技術開始逐步應用于教育行業之中。多媒體設備、視訊工具等現代教育技術的應用使得基礎學科教育的課堂面貌為之一變，但仍存在形式大于內容等諸多刻板教學問題。尤其在高職基礎數學教學中，因其教學目的、培養目標的不同，使得高職學生在基礎數學課堂教學中表現不佳，即使輔助以現代化教育手段仍收效有限。以MATLAB軟件在高職基礎數學教學中的應用為例，探討現代教育技術與基礎學科教學的有機結合。

關鍵詞 現代教育技術;高職;基礎數學;MATLAB

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）16-0036-04

Basic Mathematics Teaching in Higher Vocational Education under Background of Modern Educational Technology Applica-tion： Taking Application of MATLAB Software as an Example//ZHA Zhengquan

Abstract With the continuous development of information technology，?all kinds of modern technology are gradually applied in the educa-tion industry. The application of modern education technology， such?as multimedia equipment and video tools， has changed the classroom?appearance of basic subject education. However， there are still many rigid teaching problems， such as the form is bigger than the content. Especially in the basic mathematics education of higher vocational education， because of the difference of teaching purpose and traininggoal， the students of higher vocational education perform poorly in the classroom teaching of basic mathematics. This paper takes the application of MATLAB software in basic mathematics teaching of?higher vocational education as an example to discuss the organic com-bination of modern education technology and basic subject teaching.

Key words modern education technology; higher vocational educa-tion; basic mathematics; MATLAB

1 前言

20世紀中葉，電子計算的發明和應用極大地加速和改變了人類對信息的加工與處理方式[1]，人類社會迎來信息技術革命[2]。伴隨著計算機等電子產品的問世，多媒體信息技術開始被廣泛應用于人類社會的各項領域，如工程建設、項目管理、產品研創、商務辦公、學科教育等[3]。信息技術的發展無論是從工作思路還是工作方法上，都給各行各業帶來顯而易見的改變[4]。特別是在學科教育領域，過去“一本教案一支筆”的傳統課堂教學正在被“一份課件一張嘴”的現代多媒體教學方式所替代，大大提高了課堂教學效率，學生的聽課觀感也得到大幅提升。但實際上，信息化時代背景下的現代教育技術手段遠不止如此。

2 課堂上的現代教育技術

在數字化時代發展的大背景下，課堂上的現代教育技術可謂好處多多：它一方面通過動畫、色彩、影像等多媒體手段提升了學生的課堂觀感，枯燥的課堂教學變得更為豐富有趣;另一方面節省了執教者的備課時間，一份課件通過多媒體設備可以隨時隨地反復應用，并能夠對其內容進行及時增減及修改[5]。在特殊時期，甚至能夠通過信息技術手段實現互聯網授課聽課，縮小教師和學生之間的距離，簡化聽課授課的傳統物質條件[6]。除此之外，信息化的市場還應運而生了多種多樣的數字軟件，包括但不局限于各類教育軟件，這就對現在的執教者提出更多更高的要求。

多媒體教學設備? 從目前的學校現代化教學設備應用情況來看，多媒體教學設備已經逐步取代傳統板書式的教學設備，教育設施的現代化程度顯著提高[7]。這些多媒體教學設備中，以計算機、投影儀（或背投）、外放音響、多媒體控制平臺等設備的聯控為主，為執教者提供了課件展示、音視頻外放等功能用途。多媒體教學設備的常態化應用優勢顯著，但從實際使用的過程和效果上來講，仍存在諸多問題[8]：課件內容可參考的資料越來越多，“拿來主義”越來越凸顯;投影展示更多的是既有課件內容，相比于傳統板書教學，課程的靈動性、變化性程度降低，教師授課開始一成不變……

信息化交流方式? 信息化時代給教育行業帶來的另一優勢就是相比于傳統的面對面教學，現代化教學有了更廣泛的交流方式可供選擇。譬如網絡授課、微課等新的課程方式，使得現代教學擺脫了傳統教學必須手把手、面對面、身處同一教室空間的約束，網課、微課等授課新形式的出現縮短了物質條件的準備時間，提高了課程的信息輸出量，但也存在互動不夠、教學反饋不夠等一系列問題[9]。

多樣化軟件應用? 除了一些必要的授課展示軟件，如Office系列軟件、視頻影像播放系列軟件等，越來越多的軟件開發出現在基礎學科課程教學中。針對不同學科特點，軟件的開發應用也各有不同。以數學學科教學為例，目前開始應用在學科教學中的軟件有EasiNote（基于觸摸屏操作的交互式多媒體白板軟件）、Mathematica（一款基于規則的函數式編程語言的科學計算軟件）、MATLAB（矩陣實驗室）、Maple（數學工程計算軟件）等[10]。隨著學科需求的不斷發展，多樣化的軟件應用也逐步走向教育課堂，成為執教者的授課工具選擇。

3 高職基礎數學教學

高職基礎數學教學對學生數理思維的發展至關重要[11]，也因此成為高職學生的必修課程之一。而從目前的高職數學教學來看，學科教學的現狀特點也存在諸多共性。

高職數學教學特點? 高職教育的主旨是向社會輸出具有較強專業素養、技術能力的職業型人才[12]。因此，相比于一般中學、大學的數學教學，高職院校中的基礎數學教學更注重學以致用[13]。但由于數學學科本身的特有屬性，如何將高職基礎數學由一門純粹理性學科通過教學設計轉變為實用性數學，一直以來都是眾多教師、學者熱切探討的話題[14-16]。

目前存在的問題? 縱觀各類高職院校的數學學科教學，存在一些較為普遍的問題[17]。

一是課程結構單一。在高職院校的學科培養體系中，數學雖然占據重要地位，但作為基礎性學科，其對學生帶來的數理思維方式的教育重要性往往被忽視，教師、學生往往更注重職業技能的培養，使得高職數學教學的課程結構設計被忽略。而也正是由于課程結構單一，降低了學生學習數學的積極性，教學成效往往收效甚微。

二是高職數學教學中時常出現數學教學與現實應用的脫節，這會導致學生普遍認為數學學習都是理論的東西，無法應用在實踐中，產生“數學無用”的錯誤思想，而這種理論與現實的脫節很大程度上歸因于執教者的授課理念。

因此，針對高職學生的數學知識授課，應當重在培養學生的數理思維能力，提高學生對數學知識的追求興趣，教會學生學以致用的方法。這就對高職數學教學中的執教者提出較高的要求，執教者需要突破常規的數學課堂教學模式，以直觀、形象、趣味為課程目標，活躍課堂氣氛，激發學生學習熱情。

4 MATLAB軟件的應用

MATLAB軟件又稱矩陣實驗室，是一款集數字計算、算法研究、仿真建模、數據分析、數形結合于一體的數學軟件[18]，目前被廣泛應用于工程數學、應用數學領域，但在高職數學教學中應用不多。對于高職院校的數學教師來說，MATLAB具有程序小巧、操作簡單、使用方便、數形結合等特點，可以將抽象的數學概念轉化為形象的圖像顯示，而使用的靈活性也使其在涉及變形變量的教學中頗具優勢。以MATLAB在幾類數學問題中的教學應用為例進行論述。

極限問題? 教學實踐證明，極限這一概念對于多數剛接觸這類問題的學生來講往往過于抽象，此時若能將極限問題與MATLAB軟件應用相結合，可以賦予課堂中的聽課學生更為直觀的感受，有助于學生快速把握問題要點和重點。

以為例：

在命令窗輸入以下命令：

>> clear

>> x=-1：0.01：1;? %生成x坐標

>> plot（x，tan（x）./x）? %繪制y=tan（x）/x圖像

>> legend（‘y=tan（x）/x）

>> xlabel（‘x）

>> ylabel（‘y）

圖像結果如圖1所示，可以看到，當x無限趨近于0時，y值等于1。

曲面函數問題? 相比于極限問題，在傳統教學中，曲面函數問題對執教者提出更高的要求，學生也往往難以想象或者接受曲面函數的空間形態。MATLAB軟件的應用就為這類問題的講授提供了便利，以為例進行論述。

首先編寫繪圖函數：

function surfaceplot（a，b，c，d，n）? %定義繪圖函數，n為網格數目，n越大，圖像越精細

xgrid=linspace（-abs（a），abs（a），n）;? %生成x繪圖范圍

ygrid=linspace（-abs（b），abs（b），n）;? %生成y繪圖范圍

[x，y]=meshgrid（xgrid，ygrid）;? %生成x，y繪圖范圍

z=c*（d-x.^2/a^2-y.^2/b^2）.^（1/2）;? %計算x，y坐標對應的z值

zr=real（z）;? %只需要保留實部

for j=1：n;

for k=1：n

if imag（z（j，k）～=0）

zr（j，k）=NaN;

end

end

end

mesh（x，y，zr）? %繪制曲面

axis equal;

在命令窗口執行以下命令：

>> figure

>> subplot（2，2，1）

>> surfaceplot（1，1，1，1，100）

>> subplot（2，2，2）

>> surfaceplot（2，1，1，1，100）

>> subplot（2，2，3）

>> surfaceplot（1，2，1，1，100）

>> subplot（2，2，4）

>> surfaceplot（1，1，1，2，100）

圖2顯示出a=1，b=1，c=1，d=1時對應的曲面圖像;圖3～圖5描述當分別修改為a=2，b=2，d=2時，曲面圖像發生的變化。

5 結論

在科學技術日新月異的今天，高職院校中的基礎數學教學也應跟上時代發展的步伐，擺脫過去一成不變的授課形式，積極融合各類現代教育技術。在這些現代化的教育技術中，多媒體教學設備、信息化交流方式已經得到廣泛認同和普及，而對于一些數學應用軟件與課堂教學的結合有待加強。類似于MATLAB這樣的能夠將數理抽象概念具象化的軟件還有很多，高職院校數學教師應當更多關注此類軟件在教學中的應用，提高授課效率。■

參考文獻

[1]張欣.科學改變人類生活的100個瞬間[J].杭氧科技，

2000（3）：1-2.

[2]王鵬喜.精準驅動加強信息技術與教育深度融合[J].教育藝術，2017（11）：33.

[3]何友義.淺談數學教學中多媒體信息技術的應用[J].中小學電教：下，2010（7）：11.

[4]許唯瑋.信息技術對傳統課堂教學的影響[J].課程教育研究，2015（12）：74-75.

[5]卓瀾.淺談農村學校現代教育技術在課堂上使用的誤區及擺脫策略[M]//中國教育教學叢書編委會.中華教育理論與實踐科研論文成果選編（第十二卷）.2016.

[6]陳志文.互聯網背景下的高中數學教學[J].西部素質教育，2018（7）：145.

[7]張利軍，趙玉華.多媒體課件與傳統板書在提高教學質量中的辯證關系研究[J].亞太教育，2015（12）：222.

[8]陳蕓.現代教育技術在初中數學課堂上應用的優缺點[J].中學數學研究：華南師范大學版，2015（20）：3-5.

[9]蘭春霞.翻轉理念下基于微課的《計算機基礎》網絡課程建設[J].寧波職業技術學院學報，2015（04）：24-37.

[10]Chonacky N， Winch D. Maple， Mathematica， and Matlab： The 3Ms without the Tape[J].Computing in Science & Engineering，2005（1）.

[11]甘雷.淺談高職學生數學思維能力的培養[J].課程教育研究（新教師教學），2015（36）：29.

[12]梁晨曦.論高職教育應用型人才創新思維能力的培養：以旅游管理專業為例[J].旅游縱覽，2017（9）：184.

[13]尹倩.例談高職數學知識在解決經濟問題中的應用[J].現代職業教育，2018（13）：92.

[14]蔣志強.高職數學課程改革的探索與實踐[J].甘肅科技縱橫，2007（1）：142-143.

[15]李華塘.高職數學教育實用原則運用探討[J].人才資源開發，2014（22）：156.

[16]丁志強.高職數學教學實踐與改革經驗探究：評《高職數學》[J].教育評論，2017（1）：168.

[17]尹青松.高職數學教育存在的問題與改革策略[J].產業與科技論壇，2019（12）：215-216.

[18]張屏.MATLAB在高職基礎數學教學中的應用研究[D].長沙：湖南師范大學，2011.

作者：查正權，鹽城幼兒師范高等專科學校，高級講師，研究方向為數學教學、信息技術教學（224005）。