探讨高职数学课利用数学软件辅助教学的作用和效果

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  【摘要】高职生数学基础差,抽象思维欠缺,数理逻辑混乱,学习数学感到困难.若在高职数学课中运用数学软件辅助教学,能使数学课直观化、形象化,便于学生理解掌握,不仅能有效提高课堂教学效果,还能培养学学生运用数学思维方法,借助现代数学工具解决实际问题的能力.
  【关键词】高职数学;数学软件;辅助教学;作用效果
  
  高等数学是理工科一门重要的基础必修课和工具性课程,随着社会的发展和教育的改革,传统的教学模式的弊端逐渐显露,如无法直观展示空间函数图形、难于解决繁杂计算问题等.数学软件擅长数值符号运算和绘制函数图形,数学教育工作者应积极探索运用数学软件来开展各种教学活动,提高课堂教学效果,培养学生应用数学的思维和能力.
  一、高职数学课引入数学软件辅助教学的原因和必要
  高职数学课利用传统的教学方法难于解决以下问题:(1)学生数学基础差,教学内容过于抽象.(2)教学内容较多,授课节数不足.(3)数学理论概念多,专业实际应用少.要解决这些问题我们应遵循“必备够用”的原则对教学内容进行改革,还应根据社会发展的要求,融入计算机现代技术辅助教学.目前Matlab,Maple,Mathematica是使用较多的计算机应用数学软件,它们能够进行数值符号运算、绘制函数图形及编写程序设计,利用这些功能可以使抽象的数学知识直观化,易于学生理解掌握;使教学效率显著提高,完成繁重教学任务;使学生理论联系实际,利用数学软件解决后续专业课程的计算问题.因此,高职数学课有必要引入数学软件辅助教学,提高教学效率和效果.
  二、高职数学课运用数学软件辅助教学的作用及效果
  1.使数学学习直观化、形象化,易于学生理解掌握
  由于高职生数学基础较差,数理逻辑和抽象思维欠缺,数学学科又具有严密的逻辑性和高度的抽象性,使得很多高职生对数学学习极为困难.数形结合是数学学习与研究的重要方法,它将严谨抽象的数学语言和直观形象的函数图形紧密结合,抽象问题直观化,复杂问题简单化,有助于把握数学问题的本质.传统的教学方法只能在黑板上绘制函数图形,不够直观、准确和形象,学生也难以理解.数学软件可以快速而准确地绘制各种平面和空间的函数图形,对图形可以任意放大、缩小、平移和旋转,让学生在数中求形,形中窥数,数形结合,理解应用.动画演示功能使数学学习从静态的理论转变为动态的数学画面,直观而形象地展示高等数学基于变量研究的基本思想和方法.例如,ε-N无限趋近的极限思想,任意点的函数导数值即该点切线的斜率的几何意义,“分割、近似、求和、取极限”的定积分运算过程等.
  2.实现教与学的互动性,激发学习积极性和主动性
  数学教学常采用“满堂灌”讲授法的传统教学方法,致使教学枯燥乏味,打击学生学习积极性,甚至使学生产生厌学心理.以往在学习计算方法时过多地强调各种变换和技巧,使学生机械地记忆很多公式、定理而不知道灵活运用.数学实验课却是从某个实际问题出发,经过观察、归纳、总结、发现数学规律并利用数学知识建立数学模型,通过数学软件进行计算或者其他数学方法寻求解答,最后通过实践检验模型.上机实验过程中,教师是组织者和指导者,学生是学习的主体,能够独立思考,与师生共同讨论,具有实践性和创造性.数学软件有效融合了数学知识、数学建模与计算机应用,成功实现了教与学的互动,这将会形成一种数学教学与学习的新模式.
  3.解决繁冗复杂计算,侧重于学习数学的思想和方法
  在某些专业后续课程的学习中需要较多地使用数学方法进行计算,例如用拉普拉斯变换求解微分方程、用拉格朗日乘数法求解含约束条件的多元函数极值问题等,其中涉及的问题计算量大,计算过程繁杂.由于课时的限制,只能在理论上作些简单介绍,或讲解一些经过简化的例子,很难也很少进行实际运算演示,这就使得数学教学和专业实际应用偏离较大,导致高职生“数学无用论”的说法.如果学生学会用数学软件解决这些繁冗复杂的计算问题将极大提高课堂教学效率,显著增强数学的应用性和实用性,有助于消除“数学无用论”的观点,使学生认识到学习数学的重要性和必要性.利用数学软件解决了繁琐复杂的运算问题,教师和学生就可以花更多的时间和精力侧重于学习数学的思想和方法以及培养学生借助现代数学工具解决实际问题的能力.
  4.开设数学建模课并且引入数学软件解决一些数学建模问题
  数学建模是数学知识与计算机应用结合的新产物,它正向社会的众多领域以空前的深度和广度进行渗透融合.数学建模是利用数学与计算机一起探索解决实际问题的一种实践,即抽象、简化、假设、引入变量,用数学语言描述实际问题,从而建立数学模型,最终运用数学方法和计算机技术寻求解决方案.高职教育培养的是高等技术应用性人才,应该要掌握数学建模的能力.而数学建模的一些计算问题往往需要数学软件的数值和符号运算能力,有的甚至需要编程才能解决.在高职数学教学中开设数学建模课,“问题——发现——猜想——推证——解决——实践”,使学生在观察中发现问题,在学习中进行实践,在探索中发现规律,用数学思想方法建立数学模型,通过数学软件对模型求解检验.学生在深化理论知识的同时也培养了创新和合作意识,学会独立思考和运用数学知识及现代数学工具解决实际问题.
  三、高职数学课运用数学软件辅助教学须要注意几个问题
  数学软件虽然可以改善教学效果,提高教学质量,但也存在一定的缺陷:(1)数学软件的直观性、形象性可能会导致一些学生不乐于思考,从而导致抽象思维的退化.(2)容易产生心理依赖.有的学生只要遇到数学问题,就想用数学软件解决,导致忽视数学基本思想和方法的学习.(3)思想上容易混淆,认为数学软件计算方便,无需笔算,因此忽视基本运算方法的学习,致使计算能力下降.
  现代化信息技术促进了教育教学的改革,数学的教学改革也在融入计算机应用技术后形成新的教学模式.这种新的教学模式将数学知识、数学建模和计算机应用技术融为一体,使学生学会独立思考、动手实践和自主创新.
  【参考文献】
  [1]陈娟.论数学软件在高等数学教学中的作用.集美大学学报,2009(4).
  [2]高守雷.数学软件在高职数学课教学中的运用及效果.教育探索,2009(8).
  
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