高等数学数字化教学与实验教学的有效性分析

（包头师范学院数学科学学院，内蒙古 包头 014030）

高校是我国重要的人才培养基地，而高等数学教学活动能够有效培养学生的思维能力及综合能力，使学生未来成为应用型人才，但是经过实践调查与相关资料分析可以了解到，现阶段高等数学教学期间还存在一些问题有待解决。由于高等数学教学以知识讲授为主，因此无法激发学生的学习兴趣，并且部分教师忽略了实验教学的重要意义，因此学生没有额外的时间与精力对其中数学思想进行消化，为了保障高等数学教学与数学化时代的协调发展，本文我们将对现阶段高等数学数字化教学及实验教学优势进行分析，试探数字化教学及实验教学体系构建方案，以期高等数学教学质量及效率的提升。

一、高等数学数字化教学模式的发展

（一）数字化的发展

近年来随着科学技术的发展，我国电子数字化行业也呈现高速发展趋势，并且计算机技术在数学领域的应用广度与深度不断拓展，这对于数学化技术的发展具有推动作用，并且向高等数学教学当中注入了新的生命与动力。高等数学教学数字化模式下，计算机等新设备得到广泛应用，在这样的前提下任课教师应合理运用数字化设备，将数学图形及相关知识以生动形象的方式展现给学生，从而促进学生感知的丰富与加强，与此同时教师能够通过计算机开展高等数学实验教学，帮助学生巩固教学理论基础，并且教师应充分发挥自身引导作用，带领学生共同掌握数学软件学习方法，促进学生计算机使用能力及建模能力的培养，这样学生能够在高等数学学习过程中，从单一的接收模式转化为多元化接受模式[1]。

（二）高等数学教学模式的发展

在理工类大学教学过程中，高等数学使其数学知识传授的主要学科之一，刚入学的学生在长期应试教育下，适应了传统教学模式[2]。而随着社会经济及科学技术的发展，数字化技术逐渐被代入到高等数学教学当中，其课堂教学方式与课后学习方式都发生了改变，从而传统教学模式将面临前所未有的挑战，与此同时高等数学化教学模式也是教学改革背景下的必然趋势。通过数字化技术的应用，当前学生学习数学科目效率低的问题能够得到一定缓解，并且新媒体设备能够拉近高等数学与实际生活的距离，加深学生对高等数学知识的理解，与新时期学生学习方式及心理发展特征相符。

通过相关研究人员多年教学实践经验以及教师人员不懈努力，这些年来高等数学教学取得了良好成就，并且人们对于高等数学教学改革的研究也不断深入。华中科技大学的李元杰教授是首届国家名师，他提出了CCBP教学模式，在该教学模式当中数学几何知识能够更加直观地展现，并且在实际教学中起到了至关重要的作用，教师也能够通过多媒体技术获取更多数学教学资料，从而利于数字化技术几何画图，这样学生能够发现数学中的魅力，并且积极主动投入到高等数学教学活动能够打中。与此同时教师可以使用动画模拟转件将曲线及曲面的形成、复杂的函数图形以及空间图形位置变化等知识向学生展示，这样学生不仅能够看到更加生动形象的空间图形，还有利于学生对各种空间关系的掌握，从而取得更加显著的教学效果[3]。

学生在日常生活与学习当中国，对于多媒体渠道的接触较多，如笔记本、智能手机以及互联网等等都与学生生活息息相关，手机设备在大学校园里更是达成了普及。学生在空余时间里通过手机与朋友、同学、家长与教师可以更加便捷地进行交流，在这样的情况下高等教学改革期间，可以利用多媒体平台实施推广工作，从而加深教师与学生之间的接触，在部分软件或教学平台当中学生还能够更加直观的观看教学视频，对于不会的地方可以反复观看，从而加深学生对几何图形及相应数学概念的了解，从而学生的学习积极性得到有效调动，能够使学生在玩手机的过程中学习与掌握高等数学教学知识。除此之外，学生对一些晦涩难懂的数学定理与数学概念容易产生混淆，因此教师可以利用数字化教学方式让学生更加直观的了解知识点。如在学习到二次曲面这一单元的过程中，由于学生空间想象能力有限，因此往往无法理解相应概念，因此教师可以通过计算机做出图形，之后学生能够在短时间内了解函数几何特征，并且推动学生对其性质与意义产生理解。

二、高等数学实验教学模式分析

在20世纪80年代后期，我国电子计算机技术发展进程不断加快，一些数学软件得到了广泛应用，与此同时数学教育及研究人员发现，计算机能够为高等数学教学提供更好的资源与平台，而一些数学成果也能够通过计算机实现。在接下来的几十年时间里，各大高校高等数学教学课程中加入了数学实验与数学软件内容，并且教师能够带领学生完成一些简单数值实验的操作，通过教学模板的精心设计以及教学内容的严格选择，实验内容不断丰富与完善，从而促进了学生对高等数学教学知识兴趣的提升。我们知道理工科高等数学实验教学的目的是加强学生对各项数学知识的掌握，并且锻炼学生利用数学知识解决生活中实际问题的能力。但是学生往往在学习高等数学知识的阶段，逐渐忘记很多重要的数学定理与相应概念，而数学知识在实际问题中的应用效率也相对较低，因此理工科高等数学实验教学中数字化技术的代入是有必要的，并且教师可以将一些实例与教学内容相结合，要求学生通过计算机软件对相应问题进行解决，这样的实验教学方式能够有效解决上述问题，从而促进高等教学水平的提升[4]。

实验教学能够加强学生对数学规律的认知，也是学生掌握高等数学技能的有效手段，现阶段很多学校已经针对高等数学教学活动，构建了完整的实践教学体系，从而教材编写也呈现固定化模式发展，以往数学教学是远离实际的，通过死记硬背的方式无法激发学生学习兴趣，并且如果学生不理解公式内在含义，那么也无法解决实际问题，而高等数学实验教学能够拉近学生与数学知识之间的距离，为学生掌握数学现象及规律提供有利条件，并且实验教学过程中，各项实验工具及实验方法能够帮助学生掌握解决实际问题的技能，从而促进学生高等数学素质的提升。中国科学院姜伯驹院士明确指出，要想促进学生独立工作能力就创新能力的提升，就应将传统教学与数学实验相结合，并且在教师的引导下对理论知识及相应课题进行探索，而学生则需要通过数学软件实现自身的个性化思维发展，这样能够通过失败与成功的经验中掌握数学技巧。

三、高等数学教学中数字化与实验教学模式应用对策

（一）促进学生学习兴趣的提升

高等教学中数字化技术及实验教学模式应用期间，教师在备课阶段应以实际问题为出发点，将学生思维代入到情境当中，在对数学理论知识进行讲述的同时，引导探索其算法，而数字化软件则能够实现计算过程中，并且有利于计算解决准确性的提升[5]。常见的实验题目具有开放性特点，学生能够自主对问题进行延伸与拓展，而部分问题也存在不确定因素，从而学生具有思考与联想的空间。最重要的是实验教学模式下，学生对于高等数学的学习兴趣能够得到有效激发，从实验课程教学过程中，学生可以加深对一些高等数学重点与难点的认知，并且从成功解决问题中获取喜悦，这极大地促进了学生学习自信心与学习动力的提升，学生将从以往的被动学习向主动学习转变，并且逐渐形成良性循环。

（二）高等数学数字化教学及实验教学体系的构建

高等数学数字化教学及实验教学与计算机技术息息相关，在这里任课教师还应注意教学内容与数学实例的融合，使学生能够对数学知识产生感知能力，并且进一步加深学生对高等数学中一些公式及概念实用性的认识，为高等数学知识注入活力源泉。在上述两种教学模式下，教师可以构件数学教学平台，并且具备统一的教学系统，系统当中各个模块之间呈现互相联系、互相配合的趋势，在这样的前提下教师可以根据实际情况，将学生分为若干小组，从而具有针对性设置题目，并且与学生在平台中进行沟通与交流，这样不仅有利于师生之间距离的拉近，还能够有效解决教学时间，从而保障学生创新能力及自主学习能力的提升。

综上所述，在新时期教学改革背景下，理工科高等数学教学模式也发生了改变，传统教学模式无法满足学生的学习需求，并且填鸭式教学不利于学生学习兴趣的激发，通过相关调查与分析可以了解到，数字化技术在高等教学中得到广泛应用，并且起到了良好的教学效果，而将数字化技术与实验教学相结合，则能够有效解决各项高等数学教学中的难题，促进高等教学质量与效率的提升。