高职院校数学实验室建设的必要性研究

李良彬

（北京农业职业学院 基础部，北京 102442）

高等职业教育培养的学生是面向基层、面向生产、服务和管理第一线需要的、具有必要理论知识和较强实践能力的综合型、应用型技术人才.大力发展高等职业教育是我国制造业与服务业产业升级的内在要求，是解决企业中高技能人才严重缺乏的重要途径.

高职院校教学中要突出学生实际动手能力和解决实际问题能力的培养，其课程体系和教学内容的构建应紧密围绕这一特色.实验室是学生实践动手能力培养的重要场所，一所高职院校的实验室建设和管理水平的高低，是其办学条件的直接体现，也是衡量其人才培养水平的重要指标.因此，加强高职高专院校实验室建设，创新实验室的管理模式和运行机制，是其提高人才培养水平的重要举措，更是一项艰巨、复杂的长期工作.

1 数学实验室建设的政策依据

国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视.把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络.到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化.充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施……”.而且明确指出教学内容如何改革，如何使得教学内容现代化，这引起了教育者的广泛关注.而数学实验室的出现为计算机和数学教学内容的现代化提供了有效的硬件和软件保障.

2 数学实验室建设的目的意义

数学实验是计算机技术和数学、软件引入教学后出现的新事物，是为了适应因现代技术而引起的数学、数学应用和数学教育环境的深刻变化而产生.数学实验的目的是提高学生学习数学的积极性，提高学生对数学的应用意识，并培养学生用所学的数学知识和计算机技术去认识问题和解决实际问题的能力.不同于传统的数学学习方式，是学生通过观察、操作、试验等实践活动来进行数学学习的一种形式，而这一系列过程在数学实验室的环境下，能够得到有效的实现.借助数学实验室优越的技术条件，极大的延伸了学生的思考能力，学生在面对一个新的知识，新的问题的时候，更容易激发起他思考的热情，而思考后马上又能通过数学实验室进行验证，两相促进，形成培养学生是思考的良性循环.

数学实验室是一个综合的系统平台，为学生掌握数学与应用数学提供一个快捷、灵活的教学与实验平台,引进部分专业数学软件和应用软件，从实验教学的角度将数学知识运用于实践，使学生能够通过专业、学科综合模拟实验，将理论知识与实践、实际结合，培养学生综合协调运用理论知识的能力，其主要功能是：

（1）满足我院《统计学》、《经济应用数学》、《数学实验》、《数学建模》等课程实验教学的需要，让学生借助计算机以及相关软件（尤其是数学软件）加深对数学理论知识的理解，培养学生的动手能力；我院已开始了用Geogebra提高经济应用数学教学水平的研究试点，已在经管、财金专业分层班级中采用《经济应用数学Geogebra版》讲义，由于利用了概念形象化的手段、算题简捷化工具和丰富多彩的应用案例，增强了高职学生的计算能力，免除他们用传统方法进行计算（特别是技巧性强的计算）的负担，提供了有趣、有效、有用的交互式的学习环境.

（2）承担数学竞赛、数学建模竞赛的训练与比赛活动；李大潜院士所指出的：“在开设与改进数学建模课程的基础上，逐步将数学建模的精神、内涵及方法有效地体现在一些重要的数学课程之中，应该是一个努力的方向.”所以数学实验室除了为比赛提供必要的保障外，也为教学课程的改革提供了软硬件的支持.

（3）开放性的资源共享，随着实验室不断建设、完善，实验室可为学院教学、科学研究服务，进一步提高资源的利用率.

3 数学实验室建设的必要性和可行性

著名的数学家弗赖登塔尔也曾指出“要实现真正的数学教育，必须从根本不同的方式组织教学，否则是不可能的.在传统的课堂里，再创造方法不可能得到自由的发展.它要求有个实验室，学生可以在那儿个别活动或是小组活动”.

数学实验室，可以为学生学习数学创设氛围，传播数学知识、传播数学发展的文化；通过强大的技术支持，为学生观察、操作、试验等实践活动提供环境，在技术环境中，做数学实验，进行推测，演绎推理；在数学实验室，学生不是被动接受课本上的或老师叙述的结论，而是从自己的“数学现实”出发，通过自己动手、动脑、用观察、模仿、实验、猜想等手段获得经验，逐步建构并发展自己的数学认知结构.

高职教育的培养目标是高技能应用型人才，所强调的是知识的应用性，所以和专业课一样，数学课也要引入实践性教学环节，数学实验课是很好的载体.数学实验课是利用计算机、数学软件等工具，用实验的方法研究数学的一门课程.它将数学知识、数学建模和计算机应用三者融为一体，是一门既有演示性又有实践性的课程.数学实验课对于培养学生的创造思维、实践意识、和解决问题的能力具有特殊的意义和良好的效果.直观的数学实验演示可以给学生提供一种全新的学习感觉,缩短学生和数学之间的距离,激发学生学习的兴趣,加深他们对所学知识的理解,提高他们的学习能力.数学实验室建设，为开设数学实验课提供了必要的硬件条件.

4 基于数学实验室的课程与教学改革

4.1 重构实践课程体系，推进课程体系改革

深化人才培养模式改革，围绕应用型人才培养目标，努力自主创新实验，集中体现“教”“学”关系中的以“学”（学生、学习）为主，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，以及创新思维和创业能力.数学实验数学室应在参与实践性课题研究方面发挥突出的作用，使学校教师有更多的机会参与业务实践，获得相关实践经验，为学校服务地方经济创造条件.

4.2 建立以学生为中心的实验教学模式，形成以解决问题为主线的问题教学方式

强调学生的主体地位，加强学生应用能力、主动精神.采用“提出问题→软件分析→数学概念→数学模型→解决问题”的有效教学模式，体现了从具体到抽象再到具体，从特殊到一般再到特殊，从问题到方法再到问题的辨证思想.使学生切身地体会到数学概念、方法的发现、归纳、应用的实际过程.

4.3 计划建立了金融数学模拟仿真实验教学模式，构建以网络为载体的多媒体辅助教学系统

在教学实施过程中，不断探索实验教学的方法和手段，开展多媒体实验教学，应用CAI实验教学软件更形象、更生动的展示实验过程，使学生有机会接触先进的实验教学手段.学院经研讨、论证计划建立了金融数学模拟仿真实验教学环境，使数理金融实验（会计核算与分析）、金融模拟实验（模拟股市）、金融模拟实验（模拟银行）等课程实现了开放的远程虚拟仿真实验.准备开通网络实验教学平台，共享网络资源.

4.4 构建完备的学科竞赛体系

基础部数学教研室计划将分层（A班提供初步的建模知识和建模的启蒙教育——人力储备）、选修课（进行系统的建模知识的讲授——知识储备）和数学实验（借助计算机和数学软件——实战模拟），实现“数学建模、数学实验课程学习——学校数学建模个人赛——数学建模集训——全国数学建模竞赛——在各自领域中实现数学建模的一体化，提出了一系列行之有效的方法，统筹兼顾、合理规划,使得各项活动互相补充、有序递进,使参赛队员的启蒙、选拔、竞赛的过程系统化,构成一个有序互补的整体和良性循环的发展机制.

4.5 建立笔试+平时+专业案例编写+上机考试的考核体系

笔试30%，主要考核学生对数学基本知识和基本运算的掌握，考试难易程度恰当，促使了学生注重平时学习和期末复习，也促使了学生对实验知识的全面总结和系统归纳.平时20%，主要是检查学生日常的教学常规的遵守情况；专业案例编写+上机考试50%，主要要求学生根据所学专业特点以小组形式编写和专业有关的实际案例，并设计方案借助计算机软件完成对问题的分析和解决，着重培养学生创新意识、实践能力和知识运用能力，突出并强化实验教学在高职高专教学中的作用.

5 数学实验室建设应注意的问题

5.1 建设数学实验室时，应以培养目标为依据，分析学生不同阶段应掌握的专业知识与数学知识联系，根据教学规律和专业特点围绕课程设置，以合理性、可行性原则配置实验数学软件.

5.2 数学实验室建设要有超前性、灵活性.专业实验室建设投资巨大，为了合理利用宝贵的教育资金，最大限度的提升人才培养水平，在进行实验室建设论证时，一定要广泛调研各相关专业对人才技能实际需求，对软件、计算机的发展趋势有一定的前瞻性的把握，保证数学实验开展所需要的硬件、软件在速度、容量、性能等方面的支持.另一方面，由于对实验室持续大规模的投入并不现实，为了提升实验室的实验功能，应注重挖掘原有设备的技术潜力，根据教学需要对实验设备进行改造，采取灵活多样的措施，不断提升实验室功能.

5.3 注重数学实验室教师队伍建设，制订实验室发展和实验队伍建设长期规划，明确目标，促进实验教学发展与改革，稳定实验队伍，全面提升实验人员教学、科研与技术能力.在充实实验队伍的数量、调整实验队伍的结构、提高实验队伍素质的目标下，做到队伍建设专职与兼职相结合，引进与培养相结合，激励与处罚相结合.鼓励青年教师进实验室锻炼，并引进高学历、高水平、操作能力强的教师充实实验教学队伍，出台相关优惠政策，在经费和工作量上给予支持.

数学实验室建设是高职院校人才培养工作的重要环节，数学实验室是学生实践技能培养的重要场所.高职院校只有加强对数学实验室教学重要性的认识，加大数学实验室资金建设投入，创新数学实验室管理、考核机制，数学实验室工作才能上台阶，才能为我国经济建设输送大量综合素质高、专业能力强的技能型人才.

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