高校創(chuàng)建數(shù)學實驗課有效性
時間:2022-02-08 05:24:00
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數(shù)學是一門重要的基礎學科,在高度信息化和高度技術化的知識經(jīng)濟社會,科學技術飛速發(fā)展,尤其當計算機在各個領域的普及和應用,使數(shù)學的重要性更加突出。
數(shù)學作為一門重要的基礎學科和一種精確的科學語言,其應用逐步深入到經(jīng)濟、生態(tài)、人口和社會等復雜領域。
高科技的出現(xiàn)和發(fā)展使得數(shù)學與工程技術之間,在更廣闊的范圍內(nèi)和更深刻的程度上相互作用,把社會推進到數(shù)學工程技術的新時代。
數(shù)學是各學科可以共同使用的語言,更是理工科目的基礎,現(xiàn)在加強數(shù)學知識及其思維方法等數(shù)學素養(yǎng)教育的呼聲越來越大,數(shù)學已經(jīng)成為高等教育最重要的組成部分。
此外數(shù)學學科在工程技術、自然科學、生命科學、經(jīng)濟管理等許多領域也都有廣泛應用,它不僅為后續(xù)課程提供保障,奠定堅實基礎,也為培養(yǎng)學生的抽象思維能力,分析問題和解決問題的能力,提高學生的綜合素質(zhì)提供了很大的幫助。但是,與其他學科相比較,數(shù)學課程具有高度抽象性、精確性、應用廣泛性等鮮明的特點。
然而,隨著科學工作者和工程技術人員對數(shù)學知識的需求大大增加,以往傳統(tǒng)的數(shù)學課程已遠遠不能滿足需要,這對高等學校數(shù)學教育提出了新的更高的要求。傳統(tǒng)的數(shù)學教學,重視數(shù)學公式推導和數(shù)學理論的推證。因此,在數(shù)學教學中理論脫離實際的問題一直存在,學生學習數(shù)學后,不知怎么用。
為此,著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,培養(yǎng)學生用量的觀念去觀察和把握現(xiàn)象的能力,培養(yǎng)學生綜合運用數(shù)學知識分析和解決實際問題的意識即數(shù)學素質(zhì),引導學生將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型再運用現(xiàn)代的計算機技術和軟件來進行數(shù)學推演和數(shù)值計算,這就是數(shù)學實驗的任務[1]。
1數(shù)學實驗課程的內(nèi)涵及高等學校開設數(shù)學實驗課程的意義
數(shù)學實驗是當前數(shù)學教學模式改革的一個熱門課題。
它是計算機技術和數(shù)學軟件引入數(shù)學教學后出現(xiàn)的新事物,是數(shù)學教學體系、內(nèi)容和方法改革的一項創(chuàng)新,是對傳統(tǒng)數(shù)學教學的發(fā)展與完善。
教育部在1998年頒布的《普通高校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》中,明確將“數(shù)學實驗”列入數(shù)學類專業(yè)的主要課程[2]?!皵?shù)學實驗”課程的開設,也得到老一輩數(shù)學家的極大關注。
著名數(shù)學家王元指出:“過去學校中老一套教學模式不再適應現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,數(shù)學實驗看來可以作為數(shù)學教學的主要內(nèi)容列入授課計劃?!敝袊茖W院院士、著名數(shù)學家姜伯駒教授曾指出:“應當組織數(shù)學實驗課程,在教師指導下探索某些理論或應用的課題,學生的新鮮想法借助數(shù)學軟件可以迅速實現(xiàn),在失敗和成功中得到真知?!保?]開設數(shù)學實驗課就是使學生掌握數(shù)學實驗的基本思想和方法,即不把數(shù)學看成先驗的邏輯體系,而是把它視為一門實驗科學,從問題出發(fā),借助計算機,通過學生親自設計和動手,體驗解決問題的過程,從實驗中去學習、探索和發(fā)現(xiàn)數(shù)學規(guī)律。數(shù)學實驗課的開設,對于培養(yǎng)學生科學素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實能力,對于學校數(shù)學課程教學體系和教學內(nèi)容的改革,都有著重要的意義。
2開設數(shù)學實驗課程的必要性
2。1開設數(shù)學實驗課是數(shù)學教學發(fā)展的必然趨勢
傳統(tǒng)的數(shù)學教學大多是純理論課,沒有實踐性教學環(huán)節(jié),知識的講授都是通過教師的板書來實現(xiàn)。在教學中著重強調(diào)嚴格的定理和抽象的邏輯思維,注重運算技巧的訓練和嚴密的邏輯推理。即讓學生學好“算數(shù)學”。而對于應用數(shù)學工具解決實際問題,即“用數(shù)學”的能力則基本處于無要求狀態(tài)。
這就導致學生在學習完后,不會或者意識不到可以應用數(shù)學工具去解決他們在工作和生活中遇到的實際問題。尤其在計算機及相關數(shù)學軟件廣泛應用的今天,這個問題則日益突出[4]。
2。2開設數(shù)學實驗課是數(shù)學教學改革的需要數(shù)學實驗課作為數(shù)學理論課教學的一個必要的有益的補充,有其非常重要的意義。
它既是理論教學的深化和擴展,也是科學研究的導引和支持,它充分利用計算機和數(shù)學軟件解決實際問題,具有較強的實踐性,對學生實際應用能力的培養(yǎng)和提高有著很好的作用。例如每年一度的全國大學生數(shù)學建模競賽,要求學生掌握數(shù)學軟件的使用方法。
2。3數(shù)學實驗課程的開設,有利于學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)
數(shù)學實驗是一種新型的教學模式,其最重要的特征是讓學生自己動手。
實驗過程中,學生用學到的數(shù)學知識,借助計算機自己去“折騰”數(shù)學,在“折騰”的過程中去學習,去觀察,去探索,去發(fā)現(xiàn)。這樣的學習模式,能讓學生拋開數(shù)學定義、定理、公式的抽象的推導證明,不受定論形式的數(shù)學的束縛,大膽地去猜想,去驗證,去尋求結(jié)論。
這種尋求大多不會一帆風順,學生往往要經(jīng)歷失敗,當然也有成功。然而更重要的是,在此過程中,學生得到的不僅僅是簡單的現(xiàn)成品,同時還看到數(shù)學建造過程的“腳手架”;學生在失敗和成功中得到真知。毫無疑問,這樣的學習模式,能養(yǎng)成學生自己動手、主動探索的習慣,增強學生自覺地使用數(shù)學的方法,將數(shù)學知識和計算機技術有機地結(jié)合起來,更科學、更便捷地去處理問題意識,有利于學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)[5]。
2。4開設數(shù)學實驗課有助于促進數(shù)學教學手段現(xiàn)代化
現(xiàn)代社會科學技術迅猛發(fā)展,以多媒體計算機和網(wǎng)絡通信技術為標志的現(xiàn)代教育技術對數(shù)學教學的方式產(chǎn)生了重大影響,計算機技術和多媒體課件的使用也越來越多的出現(xiàn)在數(shù)學教學中。數(shù)學實驗課的開設,更有助于促進數(shù)學教學手段的現(xiàn)代化。
使用多媒體技術輔助教學,數(shù)和形結(jié)合的交互式電子課件既可用于演示,又可用于實驗,極大地豐富了課堂教學的表現(xiàn)手法和表現(xiàn)形式,以生動直觀的形象,幫助學生建立起概念與表象之間的聯(lián)系。
現(xiàn)代化的教學手段可以彌補傳統(tǒng)教學手段的不足,使得抽象的問題具體化,枯燥的問題趣味化,靜止的問題動態(tài)化,復雜的問題簡單化。
這對于激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力起著巨大的作用。
傳統(tǒng)與現(xiàn)代化教學互相滲透,教學質(zhì)量明顯提高。
2。5開設數(shù)學實驗課有助于促進相關課程的學習
數(shù)學實驗課程涉及繪圖、微分、積分、統(tǒng)計、方程和方程組求解等多個數(shù)學分支,與實際應用聯(lián)系密切,學生有著極高的學習興趣。
數(shù)學實驗課程提供了問題求解的極佳手段,對這些課程的輔助學習幫助極大??梢?,開設數(shù)學實驗課是數(shù)學教學的一種新的嘗試,它為數(shù)學教學帶來了新的活力。它促進了高科技信息時代師資隊伍的建設,還將引起大學數(shù)學課程體系的系列改革。這是教育適應社會的需要,是培養(yǎng)實踐型、應用型人才的需要,也是數(shù)學教學現(xiàn)代化的需要。
因此數(shù)學實驗課的開設在高等院校數(shù)學教學中起到積極的作用。