在工程數(shù)學(xué)教改中加強(qiáng)數(shù)學(xué)軟件培養(yǎng)的探索

　　【論文關(guān)鍵詞】工程數(shù)學(xué)　數(shù)學(xué)教改　數(shù)學(xué)軟件

【論文摘要】針對(duì)目前新升本科院校在工程數(shù)學(xué)教學(xué)方面存在的不足所進(jìn)行的探索，即以加強(qiáng)數(shù)學(xué)軟件培養(yǎng)為手段，將數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)應(yīng)用和計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行有效的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，達(dá)到提高學(xué)生素質(zhì)的目的.
一、前 言
當(dāng)今，新升本科院校中許多課程，根據(jù)新形勢(shì)和新需要，推出富有特色的教學(xué)改革措施，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，并取得了良好效果.同時(shí)，很多數(shù)學(xué)工作者對(duì)作為基礎(chǔ)課的數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)改革，都提出了自己的觀點(diǎn)，進(jìn)行了有益的嘗試.其中，針對(duì)目前在新升本科院校教育中存在的如何運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題、數(shù)學(xué)工作者缺乏從實(shí)際問(wèn)題中提練數(shù)學(xué)模型的能力和學(xué)生缺乏運(yùn)用數(shù)學(xué)模型處理問(wèn)題的能力等諸多問(wèn)題，數(shù)學(xué)教育界提出了將數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)應(yīng)用三者有機(jī)的結(jié)合，使學(xué)生掌握數(shù)值計(jì)算方法，建立數(shù)學(xué)模型，熟悉常用的數(shù)學(xué)軟件，學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題.但這一教改思想處于初級(jí)階段，特別是針對(duì)新升本科院校的數(shù)學(xué)教改沒(méi)有成熟的模式和方法.為了解決這些問(wèn)題，我們?cè)谶M(jìn)行了大量的調(diào)研和考察后，決定從各專業(yè)的工程數(shù)學(xué)類課程突破，對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行大膽的改革，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生使用數(shù)學(xué)軟件的培養(yǎng)，并取得了較豐富的經(jīng)驗(yàn)和良好的教學(xué)效果.
二、工程數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀及教改實(shí)驗(yàn)
工程數(shù)學(xué)類課程作為新升本科院校工科各專業(yè)的基礎(chǔ)課程，有它自身的特點(diǎn)，它既是高等數(shù)學(xué)教學(xué)的延續(xù)，同時(shí)是工科專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的針對(duì)性，對(duì)它的教學(xué)改革也是專業(yè)教改的需要.但是受傳統(tǒng)思想和條件的限制，在新升本科院校中工程數(shù)學(xué)的教學(xué)還存在很多問(wèn)題：
1.長(zhǎng)期以來(lái)，在工程數(shù)學(xué)類教學(xué)中，大多以教師的課堂教學(xué)為主，普遍存在著概念、定義、定理、論證推理和例題演算的“滿堂灌”講授現(xiàn)象，往往為了保證數(shù)學(xué)理論系統(tǒng)的完整性和邏輯推理的嚴(yán)密性，把教學(xué)內(nèi)容形式化，使學(xué)生體會(huì)不到數(shù)學(xué)的魅力，影響他們對(duì)數(shù)學(xué)的興趣及研究能力.
2.工程數(shù)學(xué)教材內(nèi)容的敘述結(jié)構(gòu)大多是先建立嚴(yán)格的定義，再根據(jù)定義導(dǎo)出各個(gè)定理、性質(zhì)，之后是解題技巧的訓(xùn)練，最后就是內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用舉例.雖然這種教材安排從數(shù)學(xué)理論體系的角度來(lái)看較為完善，也能使學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較扎實(shí)，但不能滿足新升本科院校學(xué)生的教學(xué)要求，針對(duì)如何將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)以及專業(yè)知識(shí)融合在一起的教材卻很少.
3.數(shù)學(xué)教師知識(shí)的陳舊老化也是實(shí)施教改的一個(gè)主要障礙.當(dāng)今，多學(xué)科相互滲透是科學(xué)發(fā)展的一大特色.但是，很多新升本科院校對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)狹隘，使得對(duì)數(shù)學(xué)教師科研和知識(shí)更新的關(guān)注與資金投入較少，不能開(kāi)拓視野的數(shù)學(xué)教師很難擺脫舊思想、舊方法，從而不能保證教改的順利進(jìn)行.
4.由于新升本科院校都進(jìn)行了專業(yè)教改，增加了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)數(shù)，對(duì)基礎(chǔ)課程的授課學(xué)時(shí)進(jìn)行了較大幅度的削減，同時(shí)高校擴(kuò)大招生，使得新升本科院校學(xué)生的起點(diǎn)降低，這些也使得原先的教學(xué)方法和現(xiàn)實(shí)情況之間的矛盾越來(lái)越突出.
很多數(shù)學(xué)工作者對(duì)怎樣改變以上數(shù)學(xué)教學(xué)中的不足，進(jìn)行了有益的嘗試，提出了為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的觀點(diǎn).當(dāng)今，像Matlab、Mathematica、SPSS等數(shù)學(xué)軟件包已經(jīng)越來(lái)越多地受到高等院校的重視，甚至專門開(kāi)設(shè)了“數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)”或“仿真軟件”等課程，利用數(shù)學(xué)軟件培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力，提高學(xué)生的素質(zhì).目前在新升本科院校中由于課程設(shè)置和教學(xué)要求有所不同，所以專門開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)軟件課不太可能，所以在現(xiàn)有的課程設(shè)置上，怎樣提高學(xué)生使用數(shù)學(xué)軟件的能力，是我們主要解決的問(wèn)題.
三、教改的具體實(shí)施措施
我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中，確定了以各專業(yè)的工程數(shù)學(xué)類課程為教改對(duì)象，主要考慮到以下幾個(gè)方面：（1）由于學(xué)生在第一、二學(xué)期開(kāi)設(shè)的《高等數(shù)學(xué)》是數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)，沒(méi)有良好的基礎(chǔ)，就不可能有更好的發(fā)展.（2）一年級(jí)學(xué)生還處于轉(zhuǎn)型期，有些學(xué)生計(jì)算機(jī)方面的基礎(chǔ)較薄弱，直接學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)軟件較為吃力，所以不適合在課程中引入數(shù)學(xué)軟件的教學(xué)內(nèi)容.（3）工程數(shù)學(xué)類的課程內(nèi)容和專業(yè)知識(shí)結(jié)合較為緊密，由于同期也開(kāi)設(shè)有專業(yè)課，學(xué)生可以利用數(shù)學(xué)軟件分析和解決一些專業(yè)的問(wèn)題，學(xué)習(xí)興趣更強(qiáng).如何有效地在工程數(shù)學(xué)課程中引入數(shù)學(xué)軟件，我們采取了以下幾個(gè)方面的措施：
1?打破理論體系，精講課程內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性.
原先工程數(shù)學(xué)的教學(xué)基本上就是圍繞和保證課程的理論體系，所以教師在授課時(shí)，往往要面面俱到，讓學(xué)生較為完整地了解課程的理論體系.現(xiàn)在，我們?cè)诮虒W(xué)中打破了常規(guī)，比如：在講授“復(fù)變函數(shù)”這部分內(nèi)容時(shí)，沒(méi)有按部就班地介紹復(fù)變函數(shù)的理論體系，而是采用比較教學(xué)的方法，對(duì)在復(fù)變函數(shù)中與實(shí)變函數(shù)相同的內(nèi)容，由于學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)課程，學(xué)生大多都能很快理解，而對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)我們也采用了精講和討論的方式，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性.采用了以上的措施后，既減輕了教師在課堂上的教學(xué)壓力，也使學(xué)生對(duì)課程的重要部分能夠較好地掌握.
2?注重先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段.
隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，在課堂教學(xué)中，采用先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段已經(jīng)是大勢(shì)所趨，由于CAI課件采用了多媒體技術(shù)，通過(guò)逼真的、可交互的用戶環(huán)境，在教學(xué)中可以集中學(xué)生的注意力和激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，節(jié)省課堂授課時(shí)間，提高教學(xué)效率.在吸取了同類CAI軟件的優(yōu)點(diǎn)并結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，我們利用Authorware、Powerpoint開(kāi)發(fā)了《高等數(shù)學(xué)》《概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》等教學(xué)CAI軟件，應(yīng)用于課堂教學(xué)中，取得了明顯的教學(xué)效果.
3?加強(qiáng)與專業(yè)相關(guān)的數(shù)學(xué)軟件的教學(xué).
由于工科院校的專業(yè)設(shè)置不同，培養(yǎng)規(guī)格不同，工程數(shù)學(xué)教學(xué)側(cè)重點(diǎn)也相應(yīng)的有所不同，基于這一點(diǎn)考慮，我們?cè)诓煌�系科和不同專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件教學(xué)上也有所不同.比如：自動(dòng)化、機(jī)械和材料各專業(yè)在控制理論、數(shù)值分析和曲線擬合方面要求較強(qiáng)，所以我們?cè)诮虒W(xué)中主要講授Matlab軟件的使用.經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易各專業(yè)，偏重有關(guān)經(jīng)貿(mào)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)分析，而且SPSS軟件包具有易操作性，所以我們主要講授SPSS軟件包的使用.
4?提高教師整體素質(zhì)，保證工程數(shù)學(xué)教改的順利實(shí)施.
建立一支具有高素質(zhì)的教師隊(duì)伍是教學(xué)和教改工作順利實(shí)施的保證.為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)我們做了以下幾點(diǎn)工作：?（1）加?強(qiáng)教研室內(nèi)部討論學(xué)習(xí).我們每周的教研室活動(dòng)都組織教師之間學(xué)習(xí)交流新知識(shí)，通過(guò)交流，教研室內(nèi)部的學(xué)習(xí)氣氛濃厚，教師的自我提高意識(shí)增強(qiáng).（2）組織一部分教師參觀考察數(shù)學(xué)教改情況較好的高等院校，開(kāi)闊了眼界，統(tǒng)一了教改思想，明確了教改方向.（3）對(duì)一些有能力的年輕教師進(jìn)行外出培養(yǎng)，解決后備人才問(wèn)題，使教改工作具有連續(xù)性.
四、結(jié)束語(yǔ)
培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹(shù)立創(chuàng)新教育的觀念，把素質(zhì)教育提高到一個(gè)新水平，是21世紀(jì)高等教育提出的艱巨任務(wù).通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合工程數(shù)學(xué)類課程本身，引入了數(shù)學(xué)軟件的教學(xué)，并在教學(xué)方式和手段上進(jìn)行輔助的改革，培養(yǎng)和加強(qiáng)了學(xué)生利用數(shù)學(xué)理論、方法和軟件去分析解決問(wèn)題的能力，是新升本科院校數(shù)學(xué)教改的有效途徑.
【參考文獻(xiàn)】
［1］張奠宙，唐瑞芬，等.數(shù)學(xué)教育學(xué)［M］.南昌：江西教育出版社，1991.
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