MATLAB在初中數學課堂中應用的探究

崔海軍

國外，MATLAB則是中學生必不可少的計算學習工具，甚至是從本科生到博士生仍然常用到一項基本技能。因此，這種應用性強的工具，正應該被推廣，在國家培養應用型人才上發揮更大作用。讓中學學生學會使用MATLAB，一方面對于他們中學數學的概念和性質的理解大有幫助。另一方面，它強大的應用性對于中學的數學建模課程的發展至關重要。

一、如何使MATLAB融入初中數學課堂

數學實驗課最明顯的一個特點就是以學生為主體，教師根據課題設計實驗的內容和目的，設計實驗形式。MATLAB融入中學課堂的第一步就是應該融入數學實驗課中。現在大多數數學課也只是停留在形式上，或者使用的工具基本上是幾何畫板。想要打破這種局面，需要解決兩個實際難題：一個是怎樣使數學實驗課脫離形式化？第二個是怎樣處理現如今幾何畫板在數學實驗課上的絕對優勢？

針對第一個難題，要想數學課脫離形式化，首先要思考為什么導致數學實驗課的形式化。其中一個最主要的原因是初中數學的應試化。傳統課堂很難解釋不同數學知識系統聯系在一起之間所體現的理論本質。因此初三復習時，一方面學生很難快速地將以前看似零散的知識點串聯起來去分析和解決問題；另一方面，教師也會感受到就算花了更多時間去培養知識點的綜合運用，也達不到預期的效果。既然在現階段甚至今后的短時間內我們無法改變中學數學的應試化，那就先依據這個特點將數學實驗課融入平時的解題訓練中，其中最符合的就是融入專題探究以及訓練當中，通過小小的實驗先讓學生認識到知識點的本質，逐漸培養學生多思維。比如：在探究二次函數y=ax2+bx+c中a、b、c對函數的圖像與性質影響時，可以采取計算機技術將函數圖像形象地表示出來，甚至將其做成動態圖形，要求學生根據情況寫出探究報告。其次，根據報告結論同樣利用計算機轉化為代數語言，從而體會到數形結合的全方面。此外，數學實驗課做到在教學過程中多變性，教師根據教學需要適當變動，逐步使學生意識到數學實驗應用的重要性。

第二，要正確認識幾何畫板在中學數學的地位。毋庸置疑，幾何畫板尤其對于數形結合思想的培養至關重要，但不能完美地解決中學數學的每一個知識點。比如函數的圖像與性質、統計中的數據分析、方程和不等式等等問題，還是需要強有力的代數和邏輯思想才能為其錦上添花。而MATLAB依托矩陣這一高等的代數工具，可作為彌補幾何畫板不足的首選。

MATLAB與算法、統計學、概率與計算機技術有著緊密聯系，更能體會到計算機帶來的技術改革。充分發揮MATLAB的數據處理能力。算法語言主要考察學生的邏輯推理能力。在剛剛學習語言結構時，不少學生會對這種新興的符號感到不知所措，而MATLAB語言的簡單精練，而且MATLAB將把每一步的數據保存下來，易于在教學中拆解，MATLAB眾多的數據擬合函數能精準還原相關關系的代數意義，從而反映和指導實際生活生產，學習數學的意義便在于此。

二、MATLAB在初中數學教學應用上的思考

1.簡化結構體系

將MATLAB引進初中數學課堂，要簡化結構體系，加強對青年教師信息化技術教學的培訓，給一線教師搭建信息化教學學習平臺，提供資源與技術支持，方便教師學習信息化技術應用教學。其次，要符合中學生的認知規律，側重于教師引導學生運用軟件處理數據，讓學生感受現代技術處理數據的力量，并激發學生學習熱情。

2.補足實驗課短板

幾何畫板在處理平面幾何問題上，起到將復雜幾何圖形直觀化的作用，且廣泛被初中數學教師所接受，其優勢不言而喻。教師要整合初中階段數學實驗課內容，哪些內容用MATLAB輔助更具有優勢，要與幾何畫板形成優勢互補，共同提升中學生的數學思想能力。

3.與生活實際相結合

MATLAB軟件主要用于數據處理、無線通信、圖像處理和量化金融等等方面，初中數學內容也會涉及生活中的方方面面，教師引導學生緊跟時代步伐，將數學應用到現實生活的問題解決中去，讓學生感受用數學的觀點去描述世界，豐富學生對數學的認識，體會數學在人的發展過程中的價值。

【注：本文系中山市2020年度教育科研青年課題“動態幾何軟件與初中幾何教學設計整合的研究”（課題編號：C2020087）階段性研究成果】

責任編輯? 黃博彥