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        論MATLAB軟件在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的推行

        2014-07-21 06:06:22覃雄燕
        中國(guó)校外教育 2014年18期
        關(guān)鍵詞:軟件高職數(shù)學(xué)

        ◆覃雄燕

        (柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

        現(xiàn)代高職教育提倡加強(qiáng)職業(yè)教育信息化建設(shè),拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間,促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),引入現(xiàn)代信息技術(shù)就是這樣一種提高教學(xué)質(zhì)量、推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)化的重要手段。MATLAB被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”,是一種功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件,充分利用好MATLAB軟件能夠更好地提高教學(xué)效率。

        一、MATLAB軟件及其強(qiáng)大功能

        MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中,為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案,并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如C、Fortran)的編輯模式,代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

        MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等,主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

        MATLAB軟件在數(shù)學(xué)方面應(yīng)用突出:數(shù)學(xué)計(jì)算以及繪制二維圖形、三維圖形、數(shù)學(xué)建模等重要領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,直觀(guān)強(qiáng)勁的視覺(jué)沖擊。

        1.三維效果程序

        MATLAB建立的三維等高線(xiàn)效果圖

        2.動(dòng)態(tài)變化程序

        建立一個(gè)隨時(shí)間變化而變化的曲線(xiàn)

        二、提倡在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入MATLAB軟件

        高等職業(yè)教育作為高等教育發(fā)展中的一個(gè)類(lèi)型,肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線(xiàn)需要的高技能人才的使命。參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),高職教育改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容要求建立突出職業(yè)能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范課程教學(xué)的基本要求,提高課程教學(xué)質(zhì)量,改革教學(xué)方法和手段,融“教、學(xué)、做”為一體,強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)。在滿(mǎn)足學(xué)生可持續(xù)發(fā)展要求與保持高等教育的教學(xué)層次的前提下,更加關(guān)注學(xué)生職業(yè)能力的提高,更加注重學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。現(xiàn)代信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段,不斷推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)化,提高教學(xué)效率。在此指導(dǎo)思想下,MATLAB軟件是一款有助于提高學(xué)生應(yīng)用能力優(yōu)秀軟件,主張?jiān)诟叩嚷殬I(yè)數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是以培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察能力、動(dòng)腦、創(chuàng)新能力為前提,讓學(xué)生學(xué)會(huì)借助軟件平臺(tái),驗(yàn)證、應(yīng)用并發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律,提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維。因此,在高職數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中開(kāi)設(shè)部分實(shí)驗(yàn)課,利用數(shù)學(xué)軟件,在電腦里完成求解任務(wù)目標(biāo),以達(dá)到優(yōu)質(zhì)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法值得提倡。

        三、在高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義

        隨著高職教育的改革和發(fā)展,各專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容都做了相應(yīng)的調(diào)整,提高了數(shù)學(xué)教學(xué)的要求,但同時(shí)也縮減了數(shù)學(xué)教學(xué)的課時(shí),加劇內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾。在教學(xué)中使用MATLAB軟件就可以較好地緩解此矛盾。因?yàn)楦呗毶鷮W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)很大程度是為其專(zhuān)業(yè)課打基礎(chǔ)的,既然數(shù)學(xué)服務(wù)于專(zhuān)業(yè)知識(shí),那么其深?yuàn)W的推理過(guò)程、繁瑣的計(jì)算過(guò)程,我們?cè)诮虒W(xué)中可以適當(dāng)減免,將數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)看成一個(gè)公式然后使用MATLAB軟件將其計(jì)算出結(jié)果即可。這樣即節(jié)約了時(shí)間又保障了準(zhǔn)確性。

        我國(guó)高職院校大多是工科院校,長(zhǎng)久以來(lái)數(shù)學(xué)教學(xué)因?yàn)楣噍斉c填鴨式的教學(xué)手段與教學(xué)方式過(guò)于單一,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課困乏,提不起興趣。上世紀(jì)90年代引入MATLAB軟件后,MATLAB軟件也很快引入數(shù)學(xué)教學(xué)課堂的。高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天,高職數(shù)學(xué)教育教學(xué)中使用MATLAB軟件的意義在于:

        1.MATLAB軟件自身的優(yōu)點(diǎn)

        MATLAB軟件功能強(qiáng)大,易學(xué)易懂,用戶(hù)使用方便,語(yǔ)言簡(jiǎn)單,內(nèi)涵豐富,編程效率高,繪圖功能強(qiáng)。

        2.MATLAB軟件輔助教學(xué)提高教學(xué)效率

        從教師角度看,高等職業(yè)教育快速發(fā)展的今天,高職教師的教學(xué)素質(zhì)和教學(xué)能力越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注,形象直觀(guān)視覺(jué)沖擊、生動(dòng)的教學(xué)方式是“粉筆+黑板”所無(wú)法比擬的。它能使一些在傳統(tǒng)教學(xué)手段下很難表達(dá)的教學(xué)內(nèi)容或無(wú)法觀(guān)察到的現(xiàn)象直觀(guān)、形象、生動(dòng)地顯示出來(lái);MATLAB軟件輔助教學(xué)加深學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解,提高其學(xué)習(xí)積極性;它能大大增加課堂教學(xué)的信息量,提高教學(xué)效率,成為解決學(xué)時(shí)矛盾的重要途。

        3.MATLAB軟件輔助學(xué)習(xí)優(yōu)越性明顯

        從學(xué)生角度看,有限的教學(xué)時(shí)間與無(wú)限的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的矛盾日顯突出,以學(xué)生為主體、自主學(xué)習(xí)的要求日趨迫切,終身學(xué)習(xí)理念從終身學(xué)習(xí)的理念來(lái)看,掌握MATLAB軟件后,可提高學(xué)習(xí)的自學(xué)能力學(xué)習(xí)能力,與學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力,并能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力,提高高職數(shù)學(xué)教學(xué)效率。

        四、目前我國(guó)高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)中使用MATLAB軟件的情況

        1.教學(xué)中使用率不廣泛

        數(shù)學(xué)在高職院校教學(xué)時(shí)間1學(xué)年甚至是學(xué)一學(xué)期,學(xué)時(shí)是50~120,MATLAB教學(xué)分配的課時(shí)不足1/5,此外有的是教材里有MATLAB使用的內(nèi)容,但教師教學(xué)時(shí)不講,作為課外閱讀,有的是所使用教材就沒(méi)有MATLAB教學(xué)的內(nèi)容。新的有效軟件教學(xué)平臺(tái)得不到充分地推廣使用。

        2.教師教學(xué)固有觀(guān)念影響MATLAB在教學(xué)使用的推廣

        教師是教育教學(xué)方法推動(dòng)的主力軍,是具體實(shí)施者。新軟件教學(xué)平臺(tái)的成敗取決于教師觀(guān)念和行為能否緊跟時(shí)代步伐,接受新事物,并以行動(dòng)去實(shí)踐檢驗(yàn)它。多年教學(xué)實(shí)踐規(guī)律顯示,教師通常是教改的最大阻力。這有兩個(gè)原因,第一是習(xí)慣,即教師自身十多年的學(xué)習(xí)生涯與長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)歷所養(yǎng)成的習(xí)慣。教師面對(duì)新的要求,包括學(xué)習(xí)新事物,都對(duì)教師已有的教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)挑戰(zhàn)。第二有的教師把教學(xué)工作僅僅看作是謀生之道。不愿意投入較多的精力去嘗試一個(gè)不知道教學(xué)效果能否達(dá)到預(yù)期效果的新教學(xué)手段。教學(xué)方法的改進(jìn),教師對(duì)新知識(shí)的接受、認(rèn)可與駕馭能力從某種程度上影響著教學(xué)實(shí)踐的成敗。

        3.從我院學(xué)生使用MATLAB軟件情況調(diào)查問(wèn)卷分析學(xué)生使用MATLAB軟件存在的問(wèn)題

        問(wèn)題1:你了解MATLAB軟件的功能嗎?

        選項(xiàng):A了解;B了解部分;C不了解;

        2%的學(xué)生選A;80%的學(xué)生選B;18%的學(xué)生C.

        問(wèn)題2:什么情況下你會(huì)使用MATLAB軟件?

        選項(xiàng):A上課及隨堂練習(xí)時(shí);B課后做作業(yè)或練習(xí)題;C其他;

        60%的學(xué)生選A;30%的學(xué)生選B,10%的學(xué)生C.

        從調(diào)查問(wèn)卷得出的結(jié)論學(xué)生只在教學(xué)課堂時(shí)較多使用MATLAB軟件,沒(méi)有形成主動(dòng)使用MATLAB軟件的意識(shí)。主要原因在沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到MATLAB軟件的價(jià)值,對(duì)使用的廣度與深度還不夠,因此需要老師的進(jìn)一步引導(dǎo)。

        五、在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中推行MATLAB軟件幾點(diǎn)建議

        1.高職院校需有相應(yīng)政策的支持

        如建立制度,鼓勵(lì)教師使用新的教學(xué)手段,對(duì)于勇于實(shí)踐新軟件教學(xué)平臺(tái)的老師給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)或精神勉勵(lì)。校園里從上至下的推廣新軟件的使用成果,樹(shù)立典型,鼓勵(lì)先進(jìn)。

        2.教師要及時(shí)更新觀(guān)念

        人們?cè)谠谒季S上有固守成規(guī)的觀(guān)念,不愿意對(duì)新事物新教學(xué)方法、法式的接受與嘗試。每一個(gè)數(shù)學(xué)教師都要有堅(jiān)強(qiáng)的信念和毅力,投入到教育事業(yè)中,勇于嘗試,不斷學(xué)習(xí),不斷超越,努力做一個(gè)新型的時(shí)代前沿并被學(xué)生認(rèn)可的優(yōu)秀教師。

        3.在教學(xué)中慎用MATLAB軟件

        MATLAB軟件功能強(qiáng)大,并不是每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都推薦使用MATLAB軟件。而是在適合的教學(xué)課堂中使用,創(chuàng)造教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)的直觀(guān)性,與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

        4.MATLAB軟件教學(xué)注重理論聯(lián)系實(shí)際提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極、主動(dòng)性

        知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)口要重視和加強(qiáng)教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)教育教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程可分為理論學(xué)習(xí)、典型示范、實(shí)踐訓(xùn)練三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。學(xué)習(xí)中讓學(xué)生把數(shù)學(xué)理論用到實(shí)踐過(guò)程中,轉(zhuǎn)化運(yùn)用能力。因此給學(xué)生講解理論知識(shí)后,及時(shí)運(yùn)用MATLAB軟件示范檢驗(yàn),讓學(xué)生更直觀(guān)的了解并掌握所學(xué)知識(shí),然后讓學(xué)生動(dòng)手解決生活中數(shù)學(xué)題,提高學(xué)習(xí)興趣,讓其產(chǎn)生想動(dòng)手找答案的主動(dòng)性、積極性。

        六、結(jié)語(yǔ)

        MATLAB軟件功能強(qiáng)大,通過(guò)推廣實(shí)踐應(yīng)運(yùn),挖掘其的巨大潛力,服務(wù)我們的高職數(shù)學(xué)教學(xué),我們期待著它為我們教育事業(yè)交出滿(mǎn)意的答卷。

        [1]教育部關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見(jiàn)(教職成[2011]12號(hào)).

        [2]國(guó)務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定[Z](國(guó)發(fā)[2002]16號(hào)).

        [3]何正風(fēng).MATLAB在數(shù)學(xué)方面的應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.

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