高职院校数学实验课教学的探索与实践

杨家稳，王正萍，杨颖颖

（滁州职业技术学院，安徽 滁州239000）

在人们的传统观念中，数学只需要笔和纸张就可以了，其实数学也可以像物理、化学、生物一样做“实验”。数学实验是运用数学方法建立数学模型，通过数学软件进行仿真模拟。随着计算机的普及、数学软件的发展以及数学建模在各高校如火如荼地开展，数学实验课如雨后春笋一般在高职院校开设起来。现在，针对高职院校数学实验教学的研究与探索也成为一个热点，也取得一些成果[1-5]。但是，目前在高职院校中数学实验课教学还处于一个探索阶段，在教学模式、教学程序、教学内容、考核评价上还需要进一步研究，本文拟通过我院数学实验课教学的实践来探索高职院校数学实验课教学。

一、高职院校开设数学实验课的意义

（一）开设数学实验课是适应高职院校人才培养目标的要求

2012年教育部颁发的《国家教育事业发展第十二个五年规划》指出，高等职业教育重点培养产业转型升级和企业技术创新需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才。发展型、复合型和创新型的技术技能人才就需要用一定的数学知识解决生产中所遇到的实际问题。数学实验就是培养学生用数学软件来解决数学问题的能力，提高学生运用数学解决实际问题的能力。因此，在高职院校开设数学实验课是适应我国现阶段高职院校人才培养目标的要求。

（二）开设数学实验课有利于提高学生学习数学的兴趣。

高职院校大部分学生在入学前普遍存在的问题是学习缺乏主动性、自控能力差、数学基础较为薄弱、对数学学习不感兴趣、注意力不容易集中等等。高等数学本身就很抽象；同时高职院校数学课课时少，为了完成教学计划，数学课难免上得很快。因此，如果按照传统的一根粉笔、一块黑板的填鸭式教学模式，学生很难适应高等数学学习。如果用PPT教学模式上课，教学效果更差。一旦这些学生在课堂上听不懂，他们必然睡觉、玩手机或者逃课等等。数学实验课有如下优势。1、数学实验课是“动手课”，符合高职院校大多数学生爱动手的特点；2、数学实验课要用到电脑，符合高职院校学生爱好电子产品的心理特点；3、数学实验课提供一个交互式的教学模式，让教学回到“以教师为主导，以学生为主体”的教学模式；4、数学实验课能够通过图形、图像把高等数学的抽象性转化为形象性，有利于学生理解；5、数学实验课能够简化繁琐的计算，直接得到结果，这样提高了课堂的效率。数学实验课这些优点决定了开设数学实验课有利于提高高职学生的数学学习兴趣。

（三）开设数学实验课有利于提高老师的数学能力

由于数学软件很多，例如MATLAB、Mathematical、Maple、Lingo、SAS等等，且数学软件发展也很快，所以很多中老年教师都没有接触过这些数学软件、甚至一些青年教师也没有接触过这些软件。为了适应现代数学教育、教学的发展，数学老师需要学会数学软件，并且需要学会灵活应用数学软件。这对很多教师来说是个挑战，同时一个提高数学能力的机会。现代很多数学问题的研究依赖笔算是不现实的，它需要借助数学软件来计算和仿真模拟。如果老师掌握了数学软件，不仅有利于教学，还有利于自己的科研。因此，开设数学实验课利于提高数学老师的数学水平。

二、开设数学实验课的可行性

首先，开设数学实验课需要设备和软件。开设数学实验课需要的设备仅仅是电脑，现在每个高职院校都有机房或机房中心，能够满足开设数学实验课的设备条件。我院50座以上的机房就有6个，完全能够满足开设数学实验课的硬件条件。数学软件可以从网上下载或者也去购买。其次，开设数学实验课需要师资。我院采取如下方法解决开设数学实验课的师资问题：1、用教材进行自学。大多数数学老师都学过编程，对电脑操作比较熟练，所以自学起来并不困难。2、通过网上视频进行学习。这种学习方式是非常有效的，效果很好。3、让会数学软件的老师教不会的老师。4、大家相互交流、相互学习。最后是学生状况。现在电脑很普及，大部分学生对电脑操作都比较熟练，年轻人对电子产品知识接受得很快。在高职院校开设数学实验课是完全具备条件的、可行的。

三、数学实验课教学

（一）教学模式

采用什么样的教学模式上数学实验课，这一直是我们探索的一个重要问题。有的高职院校把数学实验课作为一门独立的课程，与高等数学课并行开设；有的院校把数学实验结合到高等数学中进行教学。哪一种适合我院呢？课时又如何分配？经过我们反复探索与实践，我院最终确定采用“6+2”的教学模式，也就是每上6学时的高等数学理论课，接着就上2学时的数学实验课。“6+2”的教学模式“能够把数学理论课和数学实验课结合得很好，它既保证实验课有丰富的实验内容，有保证学生熟悉数学实验所用到的数学知识。在理论课上，我们只注重讲概念、定理与性质，淡化定理的推导过程和计算技巧。繁琐的计算和定理结论的验证都放到数学实验课上。这种模式淡化了数学的逻辑性、理论性，强化了数学的应用性。

（二）教学程序

数学实验课上，我们用如下的教学程序进行教学：1、实验课前，分发实验报告单给学生。我们的实验报告单有五项：第一项是实验目的；第二项是实验预备知识；第三项是实验内容与设计；第四项是实验结果；第五项是原因分析与结论。实验报告单后面的附页上有本次实验的预备知识。2、老师指导学生填写实验报告单中的实验目的。3、老师带领学生一起学习本次实验的预备知识。4、老师先演示实验内容，再指导学生演示，最后让学生独立演示。5、学生在实验报告单上填写实验结果。6、老师指导学生分析实验结果。7、学生在实验报告单上填写实验结果分析及实验结论。

（三）教学内容

MATLAB数学软件具有语法规则简单、容易掌握、功能强大等优点，成为工程计算和仿真的一个重要工具。因此，在数学实验课上我们选择教授MATLAB软件。教学内容分成四个模块：第一模块为MATLAB的基本操作、变量与管理、基本函数命令。重点是基本操作和“help”系统的使用。第二模块为数学命令的使用。命令包含：函数的复合、求反函数、求极限、求导数、求积分、求微分方程、求行列式、求矩阵的秩、求方程组的解等等。第三模块为画图。画平面图形、三维线形图、三维网格图、条形图、饼形图等等。第四模块为简单的编程。编程教授的内容为变量与赋值语句、条件语句、循环语句、冒泡排序法、辗转相除法等。

（四）教学考核与评价

我们采用过程考核和结果考核相结合，过程考核占70%，结果考核占30%。过程考核是老师以实验报告单为主要依据对学生进行考核评价，同时也结合学生自评与同学评价。结果考核是期末上机考试。期末上机考试是以班为单位，分时段在机房进行考试。首先同学上机进入考试界面，从试题库中随机抽取试题，然后按照试题中实验的要求完成实验，最后从网上提交实验设计和结果。

四、数学实验课的教学效果

在我院开设数学实验课的四年来，我们每年都会对开设数学实验课的学生进行两次问卷调查，第一次是在上数学实验课前，第二次是在期末实验课考试前。我们的调查问卷包含以下七项内容：1、高中学所学科别：文科还是理科；2、性别；3、对数学学习有没有兴趣；4、上数学课的专注度；5、能不能用数学解决实际问题；6、遇到对数学题的参考答案有疑问时，怎么办？7、在生活中遇到繁琐的计算时，怎么办？每年问卷调查分析结果很类似。这里我们以2013年问卷调查为例，第一次问卷调查分发调查问卷300份，收回300份，有效调查问卷292份。第二次问卷调查分发调查问卷300份，收回300份，有效调查问卷288份。调查统计结果见表1。调查统计结果表明：数学实验课能提高我院高职学生的数学学习兴趣，能提高上课的专注度，能大幅度提高数学的应用能力，但是男生比女生更爱上数学实验课，高中学理科的同学比学文科的同学更喜欢实验课。

表1 问卷调查统计结果

[1]汪亚东.高职数学实验课的探索与实践[J].广西轻工业，2008，（2）:89-90.

[2]黄永.数学实验在高校数学教学中的实践与探索[J].才智，2015,（11）：104-105.

[3]杨喜庆，郑玉敏，刘崇华等.高职院校开设数学实验课的必要性探究[J].产业与科技论坛，2015,（5）:179-180.

[4]张丽华.数学实验理实一体化教学模式研究与实践[J].科技资讯,2013,（33）:158-159.

[5]黄键,陈威.基于MATLAB 平台上的数学实验教学[J].公安海警学院学报,2012,(1):65-67.