摘要：響應(yīng)高職教育改革的號(hào)召，海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院構(gòu)建了基于MATLAB軟件的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。文章介紹了該校在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中穿插數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式和考核改革的變化，改革后學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果顯著提高。
　　關(guān)鍵詞：高等數(shù)學(xué)；數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；MATLAB
　　
　　當(dāng)前國(guó)家正在深化高等職業(yè)教育深層次的重大改革，加大力度推動(dòng)生產(chǎn)、服務(wù)第一線真正需要的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革呼聲最響亮的就是開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。所謂數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)工具，以數(shù)學(xué)理論作為實(shí)驗(yàn)原理，以數(shù)學(xué)素材作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以簡(jiǎn)單的對(duì)話方式或復(fù)雜的程序方式作為實(shí)驗(yàn)形式，以數(shù)值計(jì)算、符號(hào)演算或圖形演示等作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以實(shí)例分析、模擬仿真、歸納總結(jié)等為主要實(shí)驗(yàn)方法，以輔助學(xué)教學(xué)、輔助用數(shù)學(xué)或輔助做數(shù)學(xué)為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，以?shí)驗(yàn)報(bào)告為最終形式的上機(jī)實(shí)踐活動(dòng)。在高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革探索中，海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院在本校部分高職專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課。
　　一、基于MATLAB的高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
　　MATLAB是由美國(guó)MathWorks公司開(kāi)發(fā)的集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算和圖形可視化三大基本功能于一體、功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，是國(guó)際公認(rèn)的優(yōu)秀數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一。MATLAB的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專(zhuān)用MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類(lèi)型的問(wèn)題。
　　二、在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的模式
　　在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，既要適應(yīng)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，又要符合高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)。因此高職數(shù)學(xué)教學(xué)中穿插數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)主要偏重于利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的方法，而不是復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模過(guò)程。我校開(kāi)展的數(shù)學(xué)教學(xué)中穿插數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式如下：
　　第一層次的教學(xué)：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。首先講授高數(shù)某個(gè)內(nèi)容，講解其定義、性質(zhì)及基本的解題運(yùn)算，再讓學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用MATLAB驗(yàn)證相關(guān)定理、公式，并運(yùn)用其來(lái)求解相關(guān)數(shù)學(xué)問(wèn)題。目的一是讓學(xué)生熟練掌握MATLAB的語(yǔ)句和功能，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)；二是通過(guò)驗(yàn)證數(shù)學(xué)性質(zhì)（包括定理、公式等），加深對(duì)數(shù)學(xué)概念、公式、定理、方法的理解，提高記憶效果。如：一元函數(shù)作圖、求極限、求導(dǎo)、求積分、求解微分方程、線性代數(shù)中的行列式、矩陣的運(yùn)算、線性方程組的求解、繪制空間曲線與曲面、概率統(tǒng)計(jì)的參數(shù)估計(jì)、正態(tài)假設(shè)檢驗(yàn)等等。
　　例如：計(jì)算二重積分，其中。
　　解：令，將直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)進(jìn)行積分，即
　　通過(guò)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生在“做數(shù)學(xué)”的過(guò)程中加深對(duì)數(shù)學(xué)概念、公式、定理、方法的理解。
　　第二層次的教學(xué)：探索性實(shí)驗(yàn)。教師針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，精選經(jīng)典案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目的是通過(guò)對(duì)經(jīng)典案例的深入研究，體會(huì)其蘊(yùn)涵的數(shù)學(xué)理論的基本思想和典型方法，加深對(duì)數(shù)學(xué)的感性認(rèn)識(shí)。更重要的目的是將抽象的數(shù)學(xué)置于具有現(xiàn)實(shí)意義的背景中，突出數(shù)學(xué)的應(yīng)用性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情。例如對(duì)于經(jīng)濟(jì)類(lèi)的學(xué)生，我們選取投資風(fēng)險(xiǎn)分析、財(cái)務(wù)分析、購(gòu)房貸款等內(nèi)容做為實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容；對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及數(shù)值方法、圖論、運(yùn)籌等方面的內(nèi)容。
　　結(jié)合各專(zhuān)業(yè)的需求開(kāi)設(shè)專(zhuān)門(mén)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用掌握的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，獨(dú)立利用計(jì)算機(jī)去編程、去計(jì)算，并注重解決問(wèn)題的多樣性，極大地提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力。
　　第三層次的教學(xué)：綜合型實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)一步掌握MATLAB的各種用途，并利用MATLAB進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，以學(xué)生專(zhuān)業(yè)為背景，設(shè)計(jì)一些綜合實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用型案例。例如節(jié)水洗衣機(jī)案例、地中海鯊魚(yú)問(wèn)題、最優(yōu)投資方案等等。要建立數(shù)學(xué)模型，首先要把現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題，這個(gè)環(huán)節(jié)要求對(duì)數(shù)學(xué)符號(hào)、數(shù)學(xué)語(yǔ)言的準(zhǔn)確把握，才能促成下一步建立合適的數(shù)學(xué)模型。
　　在教學(xué)實(shí)踐中，由于高職學(xué)生的數(shù)學(xué)水平普遍低于優(yōu)秀本科學(xué)校學(xué)生，我們往往會(huì)給學(xué)生提供一些建模的準(zhǔn)備材料，提供一些思路。經(jīng)過(guò)一些不同問(wèn)題建模的對(duì)比研究，大多數(shù)學(xué)生能自己去探索問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，并能檢驗(yàn)結(jié)果、改進(jìn)數(shù)學(xué)模型、預(yù)測(cè)未來(lái)。
　　三、改變傳統(tǒng)的考核方式
　　我校數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展形式是高等數(shù)學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)穿插數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，據(jù)此對(duì)于高等數(shù)學(xué)課程期末考核方式進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，高等數(shù)學(xué)課程考試成績(jī)占50%，實(shí)驗(yàn)考核占30%，平時(shí)占20%。實(shí)驗(yàn)考核包括檢查學(xué)生平時(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告；檢查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法、基本技能的掌握程度；學(xué)生參加數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的成果等。改變考核方式并不是削弱了對(duì)高等數(shù)學(xué)的要求，相反，更加重視高等數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力，是符合時(shí)代要求的高職高專(zhuān)教學(xué)改革方向。
　　總之，開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)發(fā)展的需要，更是高職高專(zhuān)院校培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)踐型專(zhuān)門(mén)人才的需要。我校的高等數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)異步交替式教學(xué)，能夠加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解和鞏固，增強(qiáng)數(shù)學(xué)興趣，深化數(shù)學(xué)體驗(yàn)，增強(qiáng)創(chuàng)新精神，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，養(yǎng)成用實(shí)驗(yàn)方法解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的習(xí)慣。
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