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
【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、數(shù)學(xué)應(yīng)用和計算機(jī)軟件進(jìn)行有效的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，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)生的動手能力，并取得了良好效果。同時，很多數(shù)學(xué)工作者對作為基礎(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，進(jìn)行了有益的嘗試。其中，針對目前在新升本科院校教育中存在的如何運用數(shù)學(xué)工具解決實際問題、數(shù)學(xué)工作者缺乏從實際問題中提練數(shù)學(xué)模型的能力和學(xué)生缺乏運用數(shù)學(xué)模型處理問題的能力等諸多問題，數(shù)學(xué)教育界提出了將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)建模與計算機(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)會使用計算機(jī)解決實際問題。但這一教改思想處于初級階段，特別是針對新升本科院校的數(shù)學(xué)教改沒有成熟的模式和方法。為了解決這些問題，我們在進(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，對課程內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行大膽的改革，加強(qiáng)對學(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)狀及教改實驗
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，它既是高等數(shù)學(xué)教學(xué)的延續(xù)，同時是工科專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的針對性，對它的教學(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)還存在很多問題：
1。長期以來，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)生體會不到數(shù)學(xué)的魅力，影響他們對數(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)理論體系的角度來看較為完善，也能使學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較扎實，但不能滿足新升本科院校學(xué)生的教學(xué)要求，針對如何將數(shù)學(xué)、計算機(jī)以及專業(yè)知識融合在一起的教材卻很少。
3。數(shù)學(xué)教師知識的陳舊老化也是實施教改的一個主要障礙。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數(shù)學(xué)的認(rèn)識狹隘，使得對數(shù)學(xué)教師科研和知識更新的關(guān)注與資金投入較少，不能開拓視野的數(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，增加了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時數(shù)，對基礎(chǔ)課程的授課學(xué)時進(jìn)行了較大幅度的削減，同時高校擴(kuò)大招生，使得新升本科院校學(xué)生的起點降低，這些也使得原先的教學(xué)方法和現(xiàn)實情況之間的矛盾越來越突出。
很多數(shù)學(xué)工作者對怎樣改變以上數(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)、計算機(jī)有機(jī)地結(jié)合起來解決實際問題的觀點。當(dāng)今，像Matlab、Mathematica、SPSS等數(shù)學(xué)軟件包已經(jīng)越來越多地受到高等院校的重視，甚至專門開設(shè)了“數(shù)學(xué)實驗”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題。
三、教改的具體實施措施
我們在教學(xué)實踐中，確定了以各專業(yè)的工程數(shù)學(xué)類課程為教改對象，主要考慮到以下幾個方面：
（1）由于學(xué)生在第一、二學(xué)期開設(shè)的《高等數(shù)學(xué)》是數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)，沒有良好的基礎(chǔ)，就不可能有更好的發(fā)展。
（2）一年級學(xué)生還處于轉(zhuǎn)型期，有些學(xué)生計算機(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)知識結(jié)合較為緊密，由于同期也開設(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方面的措施：
1貝蚱評礪逑擔(dān)精講課程內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。
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，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，我們在教學(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，沒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，對在復(fù)變函數(shù)中與實變函數(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，而對重點和難點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)生對課程的重要部分能夠較好地掌握。
2弊⒅叵冉的教學(xué)方法和教學(xué)手段。
隨著計算機(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)是大勢所趨，由于CAI課件采用了多媒體技術(shù)，通過逼真的、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)生的主動性，節(jié)省課堂授課時間，提高教學(xué)效率。在吸取了同類CAI軟件的優(yōu)點并結(jié)合自身的教學(xué)實踐，我們利用Authorware、Powerpoint開發(fā)了《高等數(shù)學(xué)》《概率與數(shù)理統(tǒng)計》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奔憂坑胱ㄒ迪喙氐氖學(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)重點也相應(yīng)的有所不同，基于這一點考慮，我們在不同系科和不同專業(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)，所以我們在教學(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碧岣囈淌φ體素質(zhì)，保證工程數(shù)學(xué)教改的順利實施。
建立一支具有高素質(zhì)的教師隊伍是教學(xué)和教改工作順利實施的保證。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)我們做了以下幾點工作：（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都組織教師之間學(xué)習(xí)交流新知識，通過交流，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，開闊了眼界，統(tǒng)一了教改思想，明確了教改方向。（3）對一些有能力的年輕教師進(jìn)行外出培養(yǎng)，解決后備人才問題，使教改工作具有連續(xù)性。
四、結(jié)束語
培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹立創(chuàng)新教育的觀念，把素質(zhì)教育提高到一個新水平，是21世紀(jì)高等教育提出的艱巨任務(wù)。通過教學(xué)實踐，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題的能力，是新升本科院校數(shù)學(xué)教改的有效途徑。
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