高职数学引入MATLAB软件为专业课服务的探索

卓春英+王国栋

摘 要：MATLAB数学软件与水利工程学科交叉与综合研究，引领高职数学课程改革，课程改革采用项目驱动教学、情境式教学方法进行。创设专业情境引入MATLAB数学软件、学习高等数学知识，通过项目教学完成任务，让学生学起来更有目标，行动起来更有动力。

关键词：高职数学；MATLAB软件；专学结合；教学模式

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）03-0033-02

高等数学是三年高职教育中的一门重要基础课程，该课程的教学对学生专业课程培养逻辑推理能力，提高学生的综合素质，打好继续教育、终身教育所需的数学基础知识等方面具有十分重要的作用。

高职高专教育改革存在删除数学课程，压缩数学课学时，解散或弱化数学教师队伍的现象。这些现象的出现，一方面折射出人们对高职数学课程价值缺乏正确认识，另一方面也反映高职数学改革面临严峻挑战，学生忽略公共基础课的学习，这些现象是很可怕的教育误区。如何打破这种现状，解决教学时间短与教学内容多、学生基础差和教学要求高、数学课教学与专业课教学相脱节的矛盾，挖掘更好的、适应三年高职数学课学时少、数学课修业年限短的高等数学课教学面临的问题，是高职院校数学课教师的一个前沿性研究课题。MATLAB 的引入，为高职数学教学改革提供了工具和载体。

一、以MATLAB数学软件为平台

依托MATLAB 这个平台，可以较好地实施项目教学法，即通过实施一个项目而进行的教学活动。在教学活动中，教师根据教学需要将问题或需要完成的任务以项目的形式布置给学生。在教师的指导下，学生按照项目的完成程序，制订项目计划，共同或分工完成项目。

利用MATLAB 绘制各种复杂抽象的函数图形，培养学生的数学实验意识和建模能力。数学实验就是利用软件在计算机上学习和应用数学，数学建模就是对现实生活中的实际问题通过抽象、简化、用数学语言和思维方法建立能够刻画或近似刻画问题的数学模型。MATLAB 是高职数学理想的实验平台和建模工具，学生可以利用进行数值计算、微积分运算、常微分方程的数值解、统计与数据分析和函数绘图等，使学生获得知识、形成技能、发展能力，让学生能够充分感知数学的有用和有趣，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性。

二、高等数学课为专业课服务的路径

（一）开学首先进行问卷调查

问卷的内容如下：

1.您的专业为

2.您到大学对于高等数学课程成绩的要求是

3.您对学分的看法是 （可多选）

4.“没有规矩不成方圆”，您对各门课程学习中教师提出的要求持有的态度是

5.您对高等数学课留作业的态度是

6.高等数学学习成绩百分构成：平时占20%；作业占20%；期末占60%的分配是

7.您认为高等数学平时考核包括哪些内容（可多选）

8.您认为大学课堂的缺陷在哪些方面 （可多选）

9.您对高等数学课与您所学专业课的关系了解多少

A.一点都不了解

B.了解一点

C.从不关心

D.很清楚

10.将您的今年高考数学成绩填写在此处

说一说您的大学生活畅想

（可以是对数学学习的想法，对大学生活的追求，或是对学分的要求，或是来大学您的人生归划与目标。我们将竭诚为您服务）

通过问卷单分析学情情况，分析课程开设情况，制定适用不同专业、不同学生基础的教学模式，形成相应的授课计划、教学大纲、教学方法。

（二）从调研农业水利工程各门专业课程出发，采用“情境式、项目驱动式”教学

在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。在工程技术界，MATLAB也被用来解决一些实际课题和数学模型问题。它在其他学科与工程领域的应用也是越来越广，并且有着更广阔的应用前景和无穷无尽的潜能。

根据不同专业，不同学情，将高等数学分为两个模块，即基础知识模块和应用数学模块。课程内容整合分两步：（1）材料的完备：教学大纲、授课计划、教案、考核方法；（2）授课内容。

基础知识模块根据专业需求将设有三个项目，64学时，具体如下表。

应用数学模块部分具体分为三个项目：项目一： MATLAB数学软件与数学建模应用。项目二：应用数学基础知识部分。项目三：人文数学模块部分。

将不同专业的学生根据学情分组，三个项目分别对应三种学情：学情一：数学知识基础功底厚及数学兴趣浓的学生。学情二：数学知识基础功底较薄弱及只想专升本的学生。学情三：数学知识基础功底很弱及动手能力和分析能力较差的只想修业的学生。

项目一——教学目标，应用性强；学时安排，64学时。

1.培养学生的数学实验意识和建模能力，即利用MATLAB数学软件在计算机上学习和应用数学知识，解决专业中遇到的实际问题，建立相应的数学模型。

2.实现学生学习方式由“学数学”到“用数学”的转变，将“学、用”统一起来，学生置身于真实的问题情境中，通过主体参与、主体创造、主体评价等方式，获得知识，形成技能，发展能力。

项目二——教学目标，理论性强；学时安排，64学时。

1.培养学生具有初步抽象概括问题的能力。

2.一定的逻辑推理能力。

3.比较熟练的运算能力以及自学能力。

4.为学生学习专业基础课和相关专业课程提供必

需的数学基础知识和数学工具。

项目三——教学目标，趣味性强；学时安排，64学时。

1.了解人类社会发展中，数学文化的历史及人文精神和科学精神的实质，理解数学与人类、自然之间的关系以及对社会发展的推动作用，为接受职业教育提供广博的、人文的、基础的知识。

2.学会运用数学思维方法，观察、分析现实社会，并在学习过程中学会对科学技术成果的正确选择、舍取与使用。

3.获得创新意识及独立思考问题的能力，形成有根据的怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神。

4.拓宽视野，形成理解和宽容的人文情怀。

（三）采用多种教学方法

1.项目驱动教学法。对高等数学中的导数的应用、定积分的应用，采用这一教学方法能充分体现数学作为一种工具，解决实际问题、专业知识问题的功能。

2.训练式教学法与评估式教学法兼用。这是针对大多数数学基础较差的学生采取的教学方法，其基本原则是精讲多练、边讲边练、多次循环，直到帮助这些学生能搞懂＼学会高等数学各类题型的基本要求。

3.案例式教学法、探究法兼用。

4.演示教学法、逻辑推理教学法兼用。

5.因材施教教学法。备课要备学生，根据上课班级学情设定不同的任务目标，使基础好的学生吃得饱，基础薄弱的学生吃得好。

6.情感激励、赏识教学法。这一教学法贯通每一节课。晓之以理，动之以情，爱学生，尊重学生。在教学中多采用赏识教学法，多一些鼓励少一些批评。

通过本项目的研究，引领基础类课程教学的“项目教学、情境模拟”教学法，为基础类课程知识的实际应用架起了桥梁，为“项目教学模式”在高等职业数学教学提供了范本，为其他基础类课程的教学改革提供经验参考。为高等数学教材、教学内容、教学方法的改革提出一个新思路，一改高等数学长期以来形成的定式，将数学内容进行一次大跨度的改革。从熟悉的生活背景中发现数学、掌握数学和运用数学，培养学生的职业道德观、协作观、合作观。此项研究打破传统的一次性完成学校教育的模式，满足高职高专的培养目标与培养应用型人才的需要。

参考文献：

[1]王学辉，张明辉等.Matlab6.1最新应用详解[M].北京：

中国水利水电出版社，2002.

[2]詹再东，李建华.Matlab在数学分析中的应用[J].洛阳

师范学院学报，2005，（2）.

[3]张志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大学出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言及应用

[M].北京：清华大学出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X应用与技巧[M].北京：科学出版社，

1999.

1.了解人类社会发展中，数学文化的历史及人文精神和科学精神的实质，理解数学与人类、自然之间的关系以及对社会发展的推动作用，为接受职业教育提供广博的、人文的、基础的知识。

2.学会运用数学思维方法，观察、分析现实社会，并在学习过程中学会对科学技术成果的正确选择、舍取与使用。

3.获得创新意识及独立思考问题的能力，形成有根据的怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神。

4.拓宽视野，形成理解和宽容的人文情怀。

（三）采用多种教学方法

1.项目驱动教学法。对高等数学中的导数的应用、定积分的应用，采用这一教学方法能充分体现数学作为一种工具，解决实际问题、专业知识问题的功能。

2.训练式教学法与评估式教学法兼用。这是针对大多数数学基础较差的学生采取的教学方法，其基本原则是精讲多练、边讲边练、多次循环，直到帮助这些学生能搞懂＼学会高等数学各类题型的基本要求。

3.案例式教学法、探究法兼用。

4.演示教学法、逻辑推理教学法兼用。

5.因材施教教学法。备课要备学生，根据上课班级学情设定不同的任务目标，使基础好的学生吃得饱，基础薄弱的学生吃得好。

6.情感激励、赏识教学法。这一教学法贯通每一节课。晓之以理，动之以情，爱学生，尊重学生。在教学中多采用赏识教学法，多一些鼓励少一些批评。

通过本项目的研究，引领基础类课程教学的“项目教学、情境模拟”教学法，为基础类课程知识的实际应用架起了桥梁，为“项目教学模式”在高等职业数学教学提供了范本，为其他基础类课程的教学改革提供经验参考。为高等数学教材、教学内容、教学方法的改革提出一个新思路，一改高等数学长期以来形成的定式，将数学内容进行一次大跨度的改革。从熟悉的生活背景中发现数学、掌握数学和运用数学，培养学生的职业道德观、协作观、合作观。此项研究打破传统的一次性完成学校教育的模式，满足高职高专的培养目标与培养应用型人才的需要。

参考文献：

[1]王学辉，张明辉等.Matlab6.1最新应用详解[M].北京：

中国水利水电出版社，2002.

[2]詹再东，李建华.Matlab在数学分析中的应用[J].洛阳

师范学院学报，2005，（2）.

[3]张志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大学出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言及应用

[M].北京：清华大学出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X应用与技巧[M].北京：科学出版社，

1999.

1.了解人类社会发展中，数学文化的历史及人文精神和科学精神的实质，理解数学与人类、自然之间的关系以及对社会发展的推动作用，为接受职业教育提供广博的、人文的、基础的知识。

2.学会运用数学思维方法，观察、分析现实社会，并在学习过程中学会对科学技术成果的正确选择、舍取与使用。

3.获得创新意识及独立思考问题的能力，形成有根据的怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神。

4.拓宽视野，形成理解和宽容的人文情怀。

（三）采用多种教学方法

1.项目驱动教学法。对高等数学中的导数的应用、定积分的应用，采用这一教学方法能充分体现数学作为一种工具，解决实际问题、专业知识问题的功能。

2.训练式教学法与评估式教学法兼用。这是针对大多数数学基础较差的学生采取的教学方法，其基本原则是精讲多练、边讲边练、多次循环，直到帮助这些学生能搞懂＼学会高等数学各类题型的基本要求。

3.案例式教学法、探究法兼用。

4.演示教学法、逻辑推理教学法兼用。

5.因材施教教学法。备课要备学生，根据上课班级学情设定不同的任务目标，使基础好的学生吃得饱，基础薄弱的学生吃得好。

6.情感激励、赏识教学法。这一教学法贯通每一节课。晓之以理，动之以情，爱学生，尊重学生。在教学中多采用赏识教学法，多一些鼓励少一些批评。

通过本项目的研究，引领基础类课程教学的“项目教学、情境模拟”教学法，为基础类课程知识的实际应用架起了桥梁，为“项目教学模式”在高等职业数学教学提供了范本，为其他基础类课程的教学改革提供经验参考。为高等数学教材、教学内容、教学方法的改革提出一个新思路，一改高等数学长期以来形成的定式，将数学内容进行一次大跨度的改革。从熟悉的生活背景中发现数学、掌握数学和运用数学，培养学生的职业道德观、协作观、合作观。此项研究打破传统的一次性完成学校教育的模式，满足高职高专的培养目标与培养应用型人才的需要。

参考文献：

[1]王学辉，张明辉等.Matlab6.1最新应用详解[M].北京：

中国水利水电出版社，2002.

[2]詹再东，李建华.Matlab在数学分析中的应用[J].洛阳

师范学院学报，2005，（2）.

[3]张志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大学出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系统计算机辅助设计：MATLAB语言及应用

[M].北京：清华大学出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X应用与技巧[M].北京：科学出版社，

1999.