对独立学院高等数学教学中开展实验教学的研究

【摘要】 随着素质教育的普及和教学改革的深入，培养学生综合素质与实践能力逐渐成为高等教育的主要目标。那么在高等数学教学中开展实验教学是与实践相结合的重要手段，也是高等数学教学改革的主要内容之一。介绍了几个基于MATLAB的实践教学案例。

【关键词】独立学院 高等数学 实验教学 MATLAB

【基金项目】江汉大学文理学院教学研究项目（2015YK25）资助。

【中图分类号】O171，O13-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0031-02

1.引言

在独立院校中，高等数学是理工科、财经类等专业的一门重要基础课，其教学目的主要是培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和科学计算能力。传统的教学模式主要由教师讲解定义、定理、公式，进行计算或证明，重视理论研究，轻视实际应用；学生被动学习，甚至死记硬背，加之独立院校的学生数学基础知识薄弱，学习兴趣和积极性不高，同时，学生也越来越难以管理，这些对搞好高等数学教学，提高教学质量带来了很大的困难，难以将数学知识与实际应用结合。独立学院的教学不能出现 “一方面数学很有用、另一方面学生学了数学以后却不会用”。要解决这些问题，开设高等数学实验课是一个很好的方法。高等数学的实验教学是综合运用数学理论知识，结合数学软件的使用，直观形象的将一些数学概念呈现出来，其意义不仅仅在于使学生掌握必要的数学知识，更重要的在于使学生从枯燥无味的定义、定理的证明中解放出来，使学生独立参与到课程实践中去，从而提高学生学习数学的积极性，使他们更多地掌握数学的思想、方法，提高学生对数学的应用意识和创新能力，以适应新时期高素质人才的需要。合理开设实验课，正是这种“应用”在教学中的具体表现。

2.开展实验教学的必要性和现实意义

2.1 高等数学教学的现状急需改变的迫切性

目前国内的独立学院以培养应用型、创新型人才为目标，而高等数学作为一门重要基础课程，应当培养学生发现、提出、分析及解决问题的能力。但是一直以来，《高等数学》是沿“定义→公理→定理→推论→证明”这么一条演绎道路进行的。传统的数学教育过分强调了形式化的逻辑推导和形式化的结果，淡化了在科学突破上至关重要的实验、观察、归纳、猜想、验证和创新等能力的培养，充满美感的数学成了内容多、负担重、枯燥乏味的公式、结论和习题的堆积，以至使广大师生越来越不明白数学从何而来，也难以将数学知识应用到实际中去。面对这种困境，计算机技术的飞速发展给数学教育注入了一股新的力量，数学实验课程的开设显得尤为重要。“数学实验”课教学把教师的“教授→记忆→测试”的传统教学过程，变成“观察→直觉→探试→思考→归纳→猜想→证明”，改变传统高等数学的教学思路，它将数学理论知识与计算机软件应用进行有机结合，学生通过自己的亲手实验去发现知识、获取知识，从而提高了学生的主动性。数学知识的学习主要就是为了应用数学，实验教学同样能培养学生的应用意识。所以高等数学的教学中适当的进行实验教学是非常有必要的。

2.2 实验教学有利于提高学生对高等数学的学习兴趣

高等数学本身比较枯燥，并且知识内容较多，大学课程的学习进度又较快，且独立学院学生基础差，底子薄，学习积极性不高，基本处于消极接受状态，很少参与教学过程，要想将其学好，具有一定的难度。如果学生能够主动的参与到教学中来，将会达到比较好的学习效果。高等数学的实验教学目的就是提高学生的学习兴趣，激发学生的求知欲，提高学生学习的主动性与积极性，让学生主动参与到教学中来。在实验教学中，教师可设置一些简单而有趣的生活案例，让学生自己动手去实践，使他们体会到学习数学的乐趣。

2.3 数学实验教学可以培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的综合素质

首先通过数学实验让学生自己动手，分析问题，建立模型，验证数学理论的正确性，可以使学生的实践操作能力得到很大程度的提高；其次通过数学实验教学的开展，大大提高了学生在教学过程中的参与程度，既培养了学生的独立思考习惯、探索精神，又增强了学生的相互协作能力和创新意识，对于学生综合素质的提高非常有利。

3.高等数学实验教学案例

高等数学实验教学是通过软件演示某些数学现象，让学生对数学知识点有比较直观的认识，数学软件可以使数学思维可视化和形象化，从而改变原有数学比较抽象的面貌，使数学理论变得生动而有趣。

目前，常用的数学软件有Mathematica、Mathlab、Maple、Lindo、Spss、Sas、Mathcad 等，而适用于高等数学实验教学的是功能比较齐全、强大而且用的比较多的Matlab、Mathmatica、Maple 软件。下面通过最常用的MATLAB 软件介绍几个教学案例。

（1）通过绘制图形以帮助学生理解函数的特性，掌握重要的知识点。对于比较抽象（如空间图形）、难以直接作图的函数，学生难以想象它的具体形状，我们只需要在MATLAB 软件中输入简单的命令即可得到，这样简洁直观，而且可以提高教学演示效果，帮助学生直观理解图形的变化趋势，这些都是手工图无法比拟的。这里以绘制空间曲线为例进行说明。

把学生从复杂的推导和运算技巧中解放出来，使学生把主要精力放在数学方法与数学基本内容的学习上，同时也可以通过软件来验证自己的计算结果。

4.结束语

根据独立学院培养应用型人才的目标以及独立学院学生的特点，在独立学院开设数学实验课，可以激发学生的学习兴趣，培养学生的数学应用意识和创新能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，提高教学效率。坚持以学生为主体，调动学生的主观能动性，逐步培养学生“用数学”的潜意识，一定能将素质教育提高到一个新的水平。独立学院的数学课程结构、内容体系、教学方法的改革，任重而道远。

参考文献：

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作者简介：

李静（1984-），女，湖北仙桃人，讲师，硕士，研究方向为高等数学教学。