張軍芳 杜鵬 程鳳林 崔紅芳 楊君子 陳萍

摘 要：《數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗》是一門新興課程，文章給出其在教學(xué)內(nèi)容和課程考核、教學(xué)方法的改進(jìn)建議；同時以衡水學(xué)院數(shù)計學(xué)院為例驗證了改進(jìn)的教學(xué)建議的可行性；本項目對學(xué)生、教師、高校和社會來說都具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)軟件；數(shù)學(xué)實驗；教學(xué)改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.217

數(shù)學(xué)是許多科技發(fā)明的基礎(chǔ)，隨著計算機(jī)技術(shù)的完善和普及，各種數(shù)學(xué)軟件如：Matlab、Mathematica、Lingo、Spss等隨之出現(xiàn)，促成了數(shù)學(xué)與計算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合?！稊?shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗》正是兩者結(jié)合的產(chǎn)物，該課程以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，以計算機(jī)軟件為工具，通過計算機(jī)軟件工具進(jìn)行數(shù)學(xué)問題的探究，是理論與實踐相結(jié)合的實踐性教學(xué)課程。依據(jù)現(xiàn)有教學(xué)中遇到的問題，宜從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面進(jìn)行改進(jìn)。

1 數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)內(nèi)容和考核改進(jìn)建議

數(shù)學(xué)實驗教學(xué)改革的總體思路是：以學(xué)生為主體，問題為主線，實驗室為基礎(chǔ)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和能力為目標(biāo)，精心組織教學(xué)過程[1]。

（1）使學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)性實驗和驗證性實驗的基礎(chǔ)上，不斷推進(jìn)實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ降母母锖蛣?chuàng)新。授課過程主要分為理論講解以及上機(jī)操作，理論講解主要涉及程序語言的組成，程序語言編寫。在理論授課過程中，要適當(dāng)加強(qiáng)程序思想和程序設(shè)計等內(nèi)容的引導(dǎo)，以分析實際問題，提升解決問題能力為最終目的。讓學(xué)生在理解程序自身的同時，能夠提升程序創(chuàng)新能力。上機(jī)過程除了驗證程序之外，提升學(xué)生編寫程序的能力和注意事項。

（2）改革課程考核方式和評價體系。課程考核采用上機(jī)考試，學(xué)生成績評價體系主要由上機(jī)考試成績、實驗考查與創(chuàng)新設(shè)計和課外科研創(chuàng)新活動三部分組成。新增的課外科研活動成績主要來源于學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動以及教師科研課題項目，根據(jù)學(xué)生的參與程度以及創(chuàng)新效果直接在總成績的基礎(chǔ)上加分，并計入最終的考核成績[2]。

2 數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)方法改進(jìn)建議

嘗試對數(shù)學(xué)實驗課程采用分層次教學(xué)，將其分為基礎(chǔ)性實驗、驗證性實驗和應(yīng)用性實驗。建議在學(xué)好基礎(chǔ)性實驗的基礎(chǔ)上，減少驗證性實驗，增加應(yīng)用性實驗內(nèi)容的比例[3]。

（1）基礎(chǔ)性實驗設(shè)計主要包括基本操作、軟件數(shù)值計算、符號計算、圖形繪制和程序設(shè)計等內(nèi)容。實驗教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點以學(xué)生理論基礎(chǔ)為目標(biāo)。驗證性實驗設(shè)計的出發(fā)點以學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件加深數(shù)學(xué)抽象概念為主，提升學(xué)生對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課內(nèi)容的理解能力。兩者主要探索基礎(chǔ)課的理論和內(nèi)容，利用課程中講解的基本思想和方法，對數(shù)學(xué)知識的規(guī)律性進(jìn)行更加直觀的理解?？己酥饕婕败浖静僮骱褪褂?，程序設(shè)計能力。實驗以學(xué)生自主探究和實踐為主要教學(xué)方式，教師講解和演示為輔助教學(xué)手段。

（2）應(yīng)用性實驗以實際問題為研究對象，實驗設(shè)計結(jié)合理論和實踐兩方面知識，將問題中各個要素建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合理論知識，建立模型中各數(shù)學(xué)參數(shù)量之間的關(guān)系，進(jìn)而借助計算機(jī)或數(shù)學(xué)軟件來完成對模型的求解，最后對解決問題的應(yīng)用的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行評述。

現(xiàn)有《數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗》課程教學(xué)降低了基礎(chǔ)性實驗和驗證性實驗比例，增加了應(yīng)用型設(shè)計實驗內(nèi)容，為該課程的課程設(shè)計和其它專業(yè)課的實驗學(xué)習(xí)搭建平臺；同時利用校內(nèi)網(wǎng)優(yōu)勢，構(gòu)建校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)系統(tǒng)，讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)實驗室環(huán)境下開展實驗和研究項目，學(xué)習(xí)交流靈活，實驗課程效果明顯。

3 數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)改革的意義

（1）在專業(yè)課程教學(xué)中，數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗教學(xué)課程的改革既強(qiáng)化了理論性課程內(nèi)容教學(xué)，又優(yōu)化了實驗教學(xué)中理論與應(yīng)用結(jié)合的課程教學(xué)模式。課程改革中將應(yīng)用技能提升到更高的水平，以實驗項目設(shè)計的方式拓展專業(yè)課程建設(shè)，從而提升教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容的靈活性。

（2）本項目的實施提升了師資水平。教師高姿態(tài)、高素質(zhì)要促進(jìn)自身能力的的提升，借助現(xiàn)代化的教學(xué)手段，促進(jìn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)專業(yè)教師復(fù)合型人才隊伍的構(gòu)建。

（3）通過數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)的改革，學(xué)生受益匪淺。學(xué)生能夠更加靈活的將學(xué)科理論知識與軟件工具結(jié)合，在掌握理論知識的同時，能夠更加靈活應(yīng)用于實際，學(xué)生創(chuàng)新能力不斷提升，從而更好的促進(jìn)了學(xué)生科技創(chuàng)新能力，優(yōu)化了數(shù)學(xué)建模和畢業(yè)論文（ 設(shè)計） 的質(zhì)量，如此良性循環(huán)，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

4 總結(jié)與展望

“數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗”課程在整個數(shù)學(xué)實驗教學(xué)系統(tǒng)中起基礎(chǔ)性的作用，它是后續(xù)運(yùn)籌學(xué)、數(shù)值分析和數(shù)學(xué)建模等課程實驗教學(xué)的關(guān)鍵。結(jié)合在教學(xué)實踐中遇到的問題以及調(diào)整策略，在課程教學(xué)中將傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代化手段教學(xué)相結(jié)合，從而改善教學(xué)手段；融合不同課程的專業(yè)知識進(jìn)行佐證，從而擴(kuò)展應(yīng)用研究領(lǐng)域；以科研輔助形式加強(qiáng)校內(nèi)和校外實踐，提升學(xué)生解決實際問題的能力。教學(xué)效果反饋表明，最顯著的變化是學(xué)生對數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課的重視程度提高了，出勤率高了，學(xué)習(xí)效果也明顯進(jìn)步，而且課堂上學(xué)生問問題也明顯增多。調(diào)查顯示：絕大部分學(xué)生認(rèn)同數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗課程的改革實踐，它使學(xué)生學(xué)習(xí)起來方便易懂，90%以上的學(xué)生認(rèn)為收獲較大，對學(xué)習(xí)專業(yè)課及自身工作有很大作用；“基礎(chǔ)性實驗+驗證性實驗+應(yīng)用性實驗”分層次教學(xué)法把數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗的基本思想、方法和相關(guān)理論融入相關(guān)學(xué)科、專業(yè)，增強(qiáng)了課程的吸引力，提高了數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實驗在各學(xué)科的應(yīng)用性。此外學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、解決實際問題的能力、組織協(xié)調(diào)能力也有很大提升，學(xué)生素質(zhì)得到全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李默涵，由巧俐.基于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的數(shù)學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報，2014，15（04）：90-91.

[2]馬元魁.培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，3（12）：95-96.

[3]王潔.應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)實驗課程改革的探討[J].臺州學(xué)院學(xué)報，2012，6（34）：63-66.

作者簡介：張軍芳（1982-），女，河北邢臺人，碩士研究生，講師，研究方向：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模與同步研究。