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摘 要数学软件包含丰富的内容,大致可分为数值软件和公式处理系统两类。将数学软件融入高职数学教学,有益于教学改革、数学思维的培养、创新人才的培养和数学建模等。高职培养的人才的从业岗位,决定了学生不必对数学公式、定理的来龙去脉要搞得清清楚楚,而是要能用这些公式、定理来解决实际问题。所以我们要精挑细选各类数学软件,还得以应用为目的,以常用、必需、够用为度。
【关键词】数学软件;高职;数学教学
高等数学是高职高专的一门公共基础课,微积分是高职高专学生的必修内容。一元函数微积分实际上包括两部分内容,一部分是微分学( 极限、导数、导数的应用) ,另一部分是积分学( 不定积分、定积分)。对于高职学生来讲,求函数的导数相对来说比较容易理解,计算方法也比较容易掌握。而对于积分来说学生时常会感觉到比较困难,有时做题无从下手。而不定积分的计算方法主要包括: 直接积分法、换元积分法( 第一换元法、第二换元法)、分部积分法,其中的分部积分法更是较难掌握。总之,大部分时间在教学生计算、推理或证明,即算数学。在用数学知识解决实际问题所占的比重较少,因此学会数学软件对学习高数显得尤为重要。
1 数学软件介绍
数学软件包含丰富的内容,大致可分为数值软件和公式处理系统两类。常见的通用数学软件包括:Matlab和Mathematica和Maple,其中Matlab以数值计算见长,Mathematica和Maple以符号运算、公式推导见长。
Matlab是目前世界上最流行的科学与工程计算的软件系统,她的计算功能非常强大,能够完成许多复杂的计算,例如,求多项式、有理式和超越方程的精确根或近似根,求函数的极限、导数、积分,求解某些微分方程等。Matlab还能完成工程数学的各种计算,这个系统有十分强大的图形绘制和处理功能,可以很方便地画出各种函数图像。
Wolfram是著名的数学软件Mathematica的开发者,Wolfram Alpha就是以Mathematica为计算后台的一款计算型知识搜索引擎。Wolfram Alpha不仅可以产生计算结果,而且可以给用户提供各种数据信息的图表分析。作为数学工具,Wolfram Alpha是一台免费的网上图形计算器。例如,它可以通过用户输入的函数给出该函数的各种计算结果(极限、导数、积分、函数的零点、极值等),并给出函数的图形。求导数和求积分还给出计算步骤。Wolfram Alpha给从事数学教学的教师和学习数学的学生都有很大的帮助。我们可以大胆地预言:Wolfram Alpha将极大地改变数学的学习方式和教学方式。
另外概率分布的计算用Excel很方便。例如:计算二项分布用命令 Binomdist,计算泊松分布用命令Poisson,计算超几何分布用命令Hypgeomdist。
2 将数学软件融入高职数学教学
2.1 有益于教学改革
随着翻转课堂、同伴教学、慕课、微课等教学新形式的不断涌现,以及二维码教材、3D教材等新型教材的逐步问世,改革教学内容、方法、手段,加快创新人才培养已成为当务之急。国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)指出,“要把改革创新作为教育发展的强大动力。要以体制机制改革为重点,鼓励学校大胆探索和试验,加快重要领域和关键环节改革步伐……改革教学内容、方法、手段,建设现代学校制度。” 将数学软件融入高职数学教学是一个很好的尝试,相对于传统教学而言,有很多优势。
2.2 有益于数学思维的培养
在新一轮数学教育改革中,要求人们更新观念,努力使数学课程的目标、内容、教学模式、教学手段和学习方式等更加充分地反映信息时代的特点。计算机作为信息处理工具,它能够完成越来越多的程式化工作,其中包括算式运算、作图和数学证明,它还可以促进学习者在更高层次上的思维与认知。计算机的这些功能对数学教育以培养学生理性思维能力为主的目标以有力的支持。计算机、信息技术与数学教育的关系如此密切,决定了信息技术与数学课程的整合是顺理成章的。
将现代信息技术应用于数学教育,会使数学教育的技术化趋势越来越明显,计算机以及相关的数学软件将成为学生学习数学和解决问题的有力工具,同时会促进学生学习数学的方式发生改变,能有力地支持数学学习过程中的发现、探究、猜想、质疑等认知活动,使学生更加主动地在动手操作中学习,更好地体现学习的自主性、合作性、研究性,有利于构建充满生命力的数学课堂教学运行体系,有效地促进学生的发展。无论什么人,今后从事什么工作,只要他用到数学,就应该首先学会如何用数学的眼光去观察问题,学会从个别现象中发现一般规律,从而做出大胆猜测及创造新的做法并正确求解。事实上,利用数学软件解决高等数学问题并不影响数学知识的掌握,在解决一些较为复杂的数学问题时,仍需要按照数学思维将问题转化为数学软件可以直接解决的问题。
2.3 有益于创新人才的培养
众所周知,数学史上不少的数学发现来源于直觉思维,如笛卡尔坐标系、费尔马大定理、歌德巴赫猜想、欧拉定理等,应该说它们不是任何逻辑思维的产物,而是数学家通过观察、比较、领悟、突发灵感发现的。诺贝尔物理奖得主朱棣文曾说:“中国学生学习很刻苦,书本知识成绩很好,但动手能力差,创新精神不足。”
数学作为一门抽象科学,依靠的是逻辑而不是观察来作为真理的标准,然而它运用观察、模拟甚至实验来作为发现真理的手段。技术将极大地改变数学的学习方式和教学方式,能帮助学生完成越来越多的事情,允许学生独立探索更复杂的问题,另辟蹊径,而不是简单地去学习机械方法。
2.4 有益于数学建模
数学建模训练中要求学生综合运用学过的数学知识和计算机技术,三天内自由地使用图书馆和互联网,在短时间内要搜索到相关知识,而解决这些问题没有数学软件将费时、费力,相当不容易。
高职培养的人才的从业岗位,决定了学生不必对数学公式、定理的来龙去脉要搞得清清楚楚,而是要能用这些公式、定理来解决实际问题。对于高职学生而言,Matlab是数学建模所必需的,还有电子表格软件Excel也要掌握好,写论文时时要用到字处理软件Word。
3 结语
综上所述,将数学软件融入高职数学教学中有益于教学改革、数学思维的培养、创新人才的培养和数学建模等。我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性,培养学生的能力为出发点,引导学生自主活动,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不脱离学生实际传授一些作用不大的数学软件,能够真正培养学生的各项能力。所以我们要精挑细选各类数学软件,还得以应用为目的,以常用、必需、够用为度。
作者单位
湖南省长沙职业技术学院 湖南省长沙市 410217
【关键词】数学软件;高职;数学教学
高等数学是高职高专的一门公共基础课,微积分是高职高专学生的必修内容。一元函数微积分实际上包括两部分内容,一部分是微分学( 极限、导数、导数的应用) ,另一部分是积分学( 不定积分、定积分)。对于高职学生来讲,求函数的导数相对来说比较容易理解,计算方法也比较容易掌握。而对于积分来说学生时常会感觉到比较困难,有时做题无从下手。而不定积分的计算方法主要包括: 直接积分法、换元积分法( 第一换元法、第二换元法)、分部积分法,其中的分部积分法更是较难掌握。总之,大部分时间在教学生计算、推理或证明,即算数学。在用数学知识解决实际问题所占的比重较少,因此学会数学软件对学习高数显得尤为重要。
1 数学软件介绍
数学软件包含丰富的内容,大致可分为数值软件和公式处理系统两类。常见的通用数学软件包括:Matlab和Mathematica和Maple,其中Matlab以数值计算见长,Mathematica和Maple以符号运算、公式推导见长。
Matlab是目前世界上最流行的科学与工程计算的软件系统,她的计算功能非常强大,能够完成许多复杂的计算,例如,求多项式、有理式和超越方程的精确根或近似根,求函数的极限、导数、积分,求解某些微分方程等。Matlab还能完成工程数学的各种计算,这个系统有十分强大的图形绘制和处理功能,可以很方便地画出各种函数图像。
Wolfram是著名的数学软件Mathematica的开发者,Wolfram Alpha就是以Mathematica为计算后台的一款计算型知识搜索引擎。Wolfram Alpha不仅可以产生计算结果,而且可以给用户提供各种数据信息的图表分析。作为数学工具,Wolfram Alpha是一台免费的网上图形计算器。例如,它可以通过用户输入的函数给出该函数的各种计算结果(极限、导数、积分、函数的零点、极值等),并给出函数的图形。求导数和求积分还给出计算步骤。Wolfram Alpha给从事数学教学的教师和学习数学的学生都有很大的帮助。我们可以大胆地预言:Wolfram Alpha将极大地改变数学的学习方式和教学方式。
另外概率分布的计算用Excel很方便。例如:计算二项分布用命令 Binomdist,计算泊松分布用命令Poisson,计算超几何分布用命令Hypgeomdist。
2 将数学软件融入高职数学教学
2.1 有益于教学改革
随着翻转课堂、同伴教学、慕课、微课等教学新形式的不断涌现,以及二维码教材、3D教材等新型教材的逐步问世,改革教学内容、方法、手段,加快创新人才培养已成为当务之急。国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)指出,“要把改革创新作为教育发展的强大动力。要以体制机制改革为重点,鼓励学校大胆探索和试验,加快重要领域和关键环节改革步伐……改革教学内容、方法、手段,建设现代学校制度。” 将数学软件融入高职数学教学是一个很好的尝试,相对于传统教学而言,有很多优势。
2.2 有益于数学思维的培养
在新一轮数学教育改革中,要求人们更新观念,努力使数学课程的目标、内容、教学模式、教学手段和学习方式等更加充分地反映信息时代的特点。计算机作为信息处理工具,它能够完成越来越多的程式化工作,其中包括算式运算、作图和数学证明,它还可以促进学习者在更高层次上的思维与认知。计算机的这些功能对数学教育以培养学生理性思维能力为主的目标以有力的支持。计算机、信息技术与数学教育的关系如此密切,决定了信息技术与数学课程的整合是顺理成章的。
将现代信息技术应用于数学教育,会使数学教育的技术化趋势越来越明显,计算机以及相关的数学软件将成为学生学习数学和解决问题的有力工具,同时会促进学生学习数学的方式发生改变,能有力地支持数学学习过程中的发现、探究、猜想、质疑等认知活动,使学生更加主动地在动手操作中学习,更好地体现学习的自主性、合作性、研究性,有利于构建充满生命力的数学课堂教学运行体系,有效地促进学生的发展。无论什么人,今后从事什么工作,只要他用到数学,就应该首先学会如何用数学的眼光去观察问题,学会从个别现象中发现一般规律,从而做出大胆猜测及创造新的做法并正确求解。事实上,利用数学软件解决高等数学问题并不影响数学知识的掌握,在解决一些较为复杂的数学问题时,仍需要按照数学思维将问题转化为数学软件可以直接解决的问题。
2.3 有益于创新人才的培养
众所周知,数学史上不少的数学发现来源于直觉思维,如笛卡尔坐标系、费尔马大定理、歌德巴赫猜想、欧拉定理等,应该说它们不是任何逻辑思维的产物,而是数学家通过观察、比较、领悟、突发灵感发现的。诺贝尔物理奖得主朱棣文曾说:“中国学生学习很刻苦,书本知识成绩很好,但动手能力差,创新精神不足。”
数学作为一门抽象科学,依靠的是逻辑而不是观察来作为真理的标准,然而它运用观察、模拟甚至实验来作为发现真理的手段。技术将极大地改变数学的学习方式和教学方式,能帮助学生完成越来越多的事情,允许学生独立探索更复杂的问题,另辟蹊径,而不是简单地去学习机械方法。
2.4 有益于数学建模
数学建模训练中要求学生综合运用学过的数学知识和计算机技术,三天内自由地使用图书馆和互联网,在短时间内要搜索到相关知识,而解决这些问题没有数学软件将费时、费力,相当不容易。
高职培养的人才的从业岗位,决定了学生不必对数学公式、定理的来龙去脉要搞得清清楚楚,而是要能用这些公式、定理来解决实际问题。对于高职学生而言,Matlab是数学建模所必需的,还有电子表格软件Excel也要掌握好,写论文时时要用到字处理软件Word。
3 结语
综上所述,将数学软件融入高职数学教学中有益于教学改革、数学思维的培养、创新人才的培养和数学建模等。我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性,培养学生的能力为出发点,引导学生自主活动,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不脱离学生实际传授一些作用不大的数学软件,能够真正培养学生的各项能力。所以我们要精挑细选各类数学软件,还得以应用为目的,以常用、必需、够用为度。
作者单位
湖南省长沙职业技术学院 湖南省长沙市 410217