房佳婷

摘要：源于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，同時也是教育改革尤其是現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)發(fā)展和地方本科高校自身生存發(fā)展壯大的需要，地方本科高校走上轉(zhuǎn)型發(fā)展之路。綜合種種，應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)改革勢在必行，而作為人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，應(yīng)用型本科教育課程的調(diào)整與改革首當(dāng)其沖進(jìn)入了研究的視野。在此新形勢下，以數(shù)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識為主體，以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)教育能力及計算機(jī)與數(shù)學(xué)建模結(jié)合能力為職業(yè)發(fā)展方向，突出師范類院校應(yīng)用性、基礎(chǔ)性、師范性、學(xué)術(shù)性的特色。本文結(jié)合目前轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，對數(shù)學(xué)實驗課程進(jìn)行了新的探討與研究。

關(guān)鍵詞：地方高校 轉(zhuǎn)型 數(shù)學(xué)實驗

中圖分類號：G845-4

在新的歷史發(fā)展時期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式快速轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整、實體經(jīng)濟(jì)迅速壯大的背景下，社會對人才需求的規(guī)模、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等方面均發(fā)生了新的變化，從而直接對高等教育服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力提出了新的挑戰(zhàn)，成為我國高等教育分類管理和結(jié)構(gòu)調(diào)整的外在動因。

通過數(shù)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)雖然使學(xué)生在一定程度上掌握了基礎(chǔ)知識，提高了學(xué)生的邏輯推理能力和計算能力，但應(yīng)用能力、實踐動手能力、創(chuàng)新能力并沒有得到提高，實際上這些能力正是當(dāng)代教育改革的重點，也是提高國家科技創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。

由于數(shù)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論課程具有高度抽象性、嚴(yán)密的邏輯性，大多數(shù)學(xué)生難于理解，采取死記硬背的學(xué)習(xí)方法，這種教學(xué)方式缺少實踐環(huán)節(jié)，所以不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺乏學(xué)習(xí)興趣也就沒有了創(chuàng)造力和發(fā)展空間，使學(xué)生感覺學(xué)到的知識不能用到實處，學(xué)生就會失去了對學(xué)習(xí)積極性。

因此，為了適應(yīng)新時代的發(fā)展和社會的需求，要培養(yǎng)具有創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才，除了辦學(xué)特色的轉(zhuǎn)變，基礎(chǔ)理論課程的改革也勢在必行。本文主要從創(chuàng)建應(yīng)用型本科院校的新形勢出發(fā)，探討數(shù)學(xué)實驗課程的學(xué)習(xí)方法對學(xué)生應(yīng)用型創(chuàng)新型能力培養(yǎng)的作用。

一、數(shù)學(xué)實驗課程的教學(xué)意義與作用

隨著當(dāng)今社會計算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，數(shù)學(xué)教學(xué)在整個人才的培養(yǎng)過程中至關(guān)重要。由于這種應(yīng)用模式的普及運(yùn)用，傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代社會高速發(fā)展的需求，教學(xué)內(nèi)容也不能滿足應(yīng)用的需要，教學(xué)方法與教學(xué)手段等都必須與現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)有效結(jié)合，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是當(dāng)前高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的核心內(nèi)容，也是21世紀(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的亮點。所以，當(dāng)今社會就要求學(xué)生不僅能夠利用數(shù)學(xué)知識解決實際問題，還要促使學(xué)生從實際問題出發(fā)、認(rèn)真分析研究、提出合理假設(shè)，然后用數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型、借助先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用計算機(jī)編程或者利用數(shù)學(xué)輔助軟件解決該問題，最后找出解決實際問題的一種或多種方案。而數(shù)學(xué)實驗課程就是這方面的一個有效的載體，數(shù)學(xué)實驗課程將經(jīng)典的數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)建模和計算機(jī)應(yīng)用三者有機(jī)的結(jié)合在一起，使學(xué)生可以深入的理解數(shù)學(xué)基本概念、基本理論，熟悉常用數(shù)學(xué)軟件。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理能力，也培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識建立數(shù)學(xué)模型、解決實際問題的能力，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。

二、數(shù)學(xué)實驗課程的現(xiàn)狀和可行性

隨著計算機(jī)的技術(shù)普及與大量應(yīng)用，特別是計算機(jī)語言以及計算機(jī)專業(yè)軟件的不斷研發(fā)和推廣使用，為學(xué)生將課堂中所學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識應(yīng)用于實踐提供了實驗平臺。通過數(shù)學(xué)軟件，數(shù)學(xué)中的一些抽象的問題就可以形象的演示出來，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過數(shù)學(xué)實驗建模，學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究實際問題過程中，對一個具體的實際問題，可以建立不同的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用不同的軟件和不同的算法進(jìn)行反復(fù)計算和仿真模擬，然后對計算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)物體的一般規(guī)律，并從這些規(guī)律中進(jìn)行大膽的猜測和假設(shè)，再對猜測進(jìn)行仿真驗證，檢驗假設(shè)和猜測的正確性和合理性，模型的可行性，最后解決實際問題。用到的專業(yè)數(shù)學(xué)軟件有MATLAB、Mathematica、Maple、SPSS、SAS，這些軟件不僅容易學(xué)習(xí)，而且對計算的硬件要求也不高，非常適合教學(xué)，使得數(shù)學(xué)實驗這門課程的開設(shè)成為可能。

三、數(shù)學(xué)實驗課程的內(nèi)容

從早期的數(shù)學(xué)實驗課程的選材來看，有數(shù)值計算的迭代算法，有關(guān)于數(shù)論的模代數(shù)和素數(shù)問題，有圖的著色問題，也有幾何問題和統(tǒng)計問題?，F(xiàn)在的數(shù)學(xué)實驗課程的教材也包含有優(yōu)化、投入產(chǎn)出、統(tǒng)計分析、線性規(guī)劃等大量實際問題。另外，結(jié)合學(xué)生的不同知識結(jié)構(gòu)，可以引入數(shù)學(xué)實驗內(nèi)容。對于大一年級的學(xué)生，我們可以選擇用差分方法推導(dǎo)自由落體運(yùn)動規(guī)律，選擇迭代方法研究邏輯問題和環(huán)境治理問題以及生態(tài)平衡問題等。讓學(xué)生從開始就感受到數(shù)學(xué)實驗這門課程和傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)專業(yè)課程的不同之處。對于大二年級的學(xué)生可以選擇函數(shù)極值問題，擬合問題，計算機(jī)模擬，線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃問題。數(shù)學(xué)實驗的內(nèi)容要求與高等數(shù)學(xué)教學(xué)密切配合，成為高等數(shù)學(xué)的補(bǔ)充和延伸。例如，求導(dǎo)數(shù)和積分、線性方程組求解在以往的教學(xué)中占了較大的比重，如今通過數(shù)學(xué)軟件就可以讓計算機(jī)來完成這些工作。由于在實驗中常常要用到數(shù)學(xué)軟件，因此，數(shù)學(xué)軟件的學(xué)習(xí)也是數(shù)學(xué)實驗課程的一項非常重要的教學(xué)內(nèi)容。另外，掌握和精通一門數(shù)學(xué)軟件也是當(dāng)代大學(xué)生的必需的一項能力。

四、數(shù)學(xué)實驗課程的建設(shè)

數(shù)學(xué)實踐課程開設(shè)的先決條件是實驗室的建設(shè)狀況。主要包括以計算機(jī)為代表的硬件建設(shè)和數(shù)學(xué)專業(yè)軟件建設(shè)兩個方面。開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課程的各種數(shù)學(xué)軟件和其他程序設(shè)計軟件可以承擔(dān)數(shù)學(xué)實驗的設(shè)計和準(zhǔn)備任務(wù)，也為數(shù)學(xué)實驗與數(shù)學(xué)建?；顒拥拈_展提供了有力保障。

學(xué)校開設(shè)“數(shù)學(xué)實驗”、“數(shù)學(xué)軟件”、“數(shù)學(xué)建模”等相關(guān)課程，并不斷地組織各專業(yè)的學(xué)生參加全國大學(xué)生建模競賽，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)實驗這門課程的積極性和主動性。設(shè)計合理的實驗，選取生產(chǎn)生活中具有較高應(yīng)用價值的實踐案例，在實驗的設(shè)計上注重學(xué)生的研究能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。使學(xué)生在建立模型和求解模型的過程中體會理論與實踐有效結(jié)合，體會在解決實際問題中如何合理運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和技能，體會建立數(shù)學(xué)模型求解問題時如何將領(lǐng)域知識轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)方法來解決。

目前，數(shù)學(xué)實驗課程已經(jīng)走進(jìn)各個高校的課題，各高校在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上大體分為三種思路：強(qiáng)調(diào)具體的數(shù)學(xué)方法，實驗課題與數(shù)學(xué)主干課程相結(jié)合；著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神；強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識與技能的學(xué)習(xí)，把計算方法、統(tǒng)計決策、運(yùn)籌優(yōu)化與專業(yè)軟件、典型案例結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用的能力。

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