《数学软件与数学实验》课程教学改革探索

张军芳 杜鹏 程凤林 崔红芳 杨君子 陈萍

摘 要：《数学软件与数学实验》是一门新兴课程，文章给出其在教学内容和课程考核、教学方法的改进建议；同时以衡水学院数计学院为例验证了改进的教学建议的可行性；本项目对学生、教师、高校和社会来说都具有十分重要的意义。

关键词：数学软件；数学实验；教学改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.217

数学是许多科技发明的基础，随着计算机技术的完善和普及，各种数学软件如：Matlab、Mathematica、Lingo、Spss等随之出现，促成了数学与计算机技术的完美结合。《数学软件与数学实验》正是两者结合的产物，该课程以数学理论为基础，以计算机软件为工具，通过计算机软件工具进行数学问题的探究，是理论与实践相结合的实践性教学课程。依据现有教学中遇到的问题，宜从教学内容和教学方法两方面进行改进。

1 数学软件与数学实验课程教学内容和考核改进建议

数学实验教学改革的总体思路是：以学生为主体，问题为主线，实验室为基础，培养创新思维和能力为目标，精心组织教学过程[1]。

（1）使学生在学好基础性实验和验证性实验的基础上，不断推进实验内容和实验模式的改革和创新。授课过程主要分为理论讲解以及上机操作，理论讲解主要涉及程序语言的组成，程序语言编写。在理论授课过程中，要适当加强程序思想和程序设计等内容的引导，以分析实际问题，提升解决问题能力为最终目的。让学生在理解程序自身的同时，能够提升程序创新能力。上机过程除了驗证程序之外，提升学生编写程序的能力和注意事项。

（2）改革课程考核方式和评价体系。课程考核采用上机考试，学生成绩评价体系主要由上机考试成绩、实验考查与创新设计和课外科研创新活动三部分组成。新增的课外科研活动成绩主要来源于学生参加大学生科技创新活动以及教师科研课题项目，根据学生的参与程度以及创新效果直接在总成绩的基础上加分，并计入最终的考核成绩[2]。

2 数学软件与数学实验课程教学方法改进建议

尝试对数学实验课程采用分层次教学，将其分为基础性实验、验证性实验和应用性实验。建议在学好基础性实验的基础上，减少验证性实验，增加应用性实验内容的比例[3]。

（1）基础性实验设计主要包括基本操作、软件数值计算、符号计算、图形绘制和程序设计等内容。实验教学设计的出发点以学生理论基础为目标。验证性实验设计的出发点以学生利用数学软件加深数学抽象概念为主，提升学生对数学基础课内容的理解能力。两者主要探索基础课的理论和内容，利用课程中讲解的基本思想和方法，对数学知识的规律性进行更加直观的理解。考核主要涉及软件基本操作和使用，程序设计能力。实验以学生自主探究和实践为主要教学方式，教师讲解和演示为辅助教学手段。

（2）应用性实验以实际问题为研究对象，实验设计结合理论和实践两方面知识，将问题中各个要素建立数学模型，结合理论知识，建立模型中各数学参数量之间的关系，进而借助计算机或数学软件来完成对模型的求解，最后对解决问题的应用的数学方法进行评述。

现有《数学软件与数学实验》课程教学降低了基础性实验和验证性实验比例，增加了应用型设计实验内容，为该课程的课程设计和其它专业课的实验学习搭建平台；同时利用校内网优势，构建校内网络资源和网络课程教学系统，让学生在网络数学实验室环境下开展实验和研究项目，学习交流灵活，实验课程效果明显。

3 数学软件与数学实验课程教学改革的意义

（1）在专业课程教学中，数学软件与数学实验教学课程的改革既强化了理论性课程内容教学，又优化了实验教学中理论与应用结合的课程教学模式。课程改革中将应用技能提升到更高的水平，以实验项目设计的方式拓展专业课程建设，从而提升教学手段和教学内容的灵活性。

（2）本项目的实施提升了师资水平。教师高姿态、高素质要促进自身能力的的提升，借助现代化的教学手段，促进信息技术与数学专业教师复合型人才队伍的构建。

（3）通过数学软件与数学实验课程教学的改革，学生受益匪浅。学生能够更加灵活的将学科理论知识与软件工具结合，在掌握理论知识的同时，能够更加灵活应用于实际，学生创新能力不断提升，从而更好的促进了学生科技创新能力，优化了数学建模和毕业论文（ 设计） 的质量，如此良性循环，促进了学生自主学习和创新能力。

4 总结与展望

“数学软件与数学实验”课程在整个数学实验教学系统中起基础性的作用，它是后续运筹学、数值分析和数学建模等课程实验教学的关键。结合在教学实践中遇到的问题以及调整策略，在课程教学中将传统教学与现代化手段教学相结合，从而改善教学手段；融合不同课程的专业知识进行佐证，从而扩展应用研究领域；以科研辅助形式加强校内和校外实践，提升学生解决实际问题的能力。教学效果反馈表明，最显著的变化是学生对数学软件与数学实验课的重视程度提高了，出勤率高了，学习效果也明显进步，而且课堂上学生问问题也明显增多。调查显示：绝大部分学生认同数学软件与数学实验课程的改革实践，它使学生学习起来方便易懂，90%以上的学生认为收获较大，对学习专业课及自身工作有很大作用；“基础性实验+验证性实验+应用性实验”分层次教学法把数学软件与数学实验的基本思想、方法和相关理论融入相关学科、专业，增强了课程的吸引力，提高了数学软件与数学实验在各学科的应用性。此外学生的团队协作能力、解决实际问题的能力、组织协调能力也有很大提升，学生素质得到全面发展。

参考文献：

[1]李默涵，由巧俐.基于创新性人才培养的数学实验教学改革探索[J].长沙铁道学院学报，2014，15（04）：90-91.

[2]马元魁.培养大学生科研创新能力的数学实验课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2015，3（12）：95-96.

[3]王洁.应用型本科数学实验课程改革的探讨[J].台州学院学报，2012，6（34）：63-66.

作者简介：张军芳（1982-），女，河北邢台人，硕士研究生，讲师，研究方向：复杂网络建模与同步研究。