高職數(shù)學引入MATLAB軟件為專業(yè)課服務(wù)的探索

卓春英+王國棟

摘 要：MATLAB數(shù)學軟件與水利工程學科交叉與綜合研究，引領(lǐng)高職數(shù)學課程改革，課程改革采用項目驅(qū)動教學、情境式教學方法進行。創(chuàng)設(shè)專業(yè)情境引入MATLAB數(shù)學軟件、學習高等數(shù)學知識，通過項目教學完成任務(wù)，讓學生學起來更有目標，行動起來更有動力。

關(guān)鍵詞：高職數(shù)學；MATLAB軟件；專學結(jié)合；教學模式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）03-0033-02

高等數(shù)學是三年高職教育中的一門重要基礎(chǔ)課程，該課程的教學對學生專業(yè)課程培養(yǎng)邏輯推理能力，提高學生的綜合素質(zhì)，打好繼續(xù)教育、終身教育所需的數(shù)學基礎(chǔ)知識等方面具有十分重要的作用。

高職高專教育改革存在刪除數(shù)學課程，壓縮數(shù)學課學時，解散或弱化數(shù)學教師隊伍的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，一方面折射出人們對高職數(shù)學課程價值缺乏正確認識，另一方面也反映高職數(shù)學改革面臨嚴峻挑戰(zhàn)，學生忽略公共基礎(chǔ)課的學習，這些現(xiàn)象是很可怕的教育誤區(qū)。如何打破這種現(xiàn)狀，解決教學時間短與教學內(nèi)容多、學生基礎(chǔ)差和教學要求高、數(shù)學課教學與專業(yè)課教學相脫節(jié)的矛盾，挖掘更好的、適應(yīng)三年高職數(shù)學課學時少、數(shù)學課修業(yè)年限短的高等數(shù)學課教學面臨的問題，是高職院校數(shù)學課教師的一個前沿性研究課題。MATLAB 的引入，為高職數(shù)學教學改革提供了工具和載體。

一、以MATLAB數(shù)學軟件為平臺

依托MATLAB 這個平臺，可以較好地實施項目教學法，即通過實施一個項目而進行的教學活動。在教學活動中，教師根據(jù)教學需要將問題或需要完成的任務(wù)以項目的形式布置給學生。在教師的指導下，學生按照項目的完成程序，制訂項目計劃，共同或分工完成項目。

利用MATLAB 繪制各種復雜抽象的函數(shù)圖形，培養(yǎng)學生的數(shù)學實驗意識和建模能力。數(shù)學實驗就是利用軟件在計算機上學習和應(yīng)用數(shù)學，數(shù)學建模就是對現(xiàn)實生活中的實際問題通過抽象、簡化、用數(shù)學語言和思維方法建立能夠刻畫或近似刻畫問題的數(shù)學模型。MATLAB 是高職數(shù)學理想的實驗平臺和建模工具，學生可以利用進行數(shù)值計算、微積分運算、常微分方程的數(shù)值解、統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析和函數(shù)繪圖等，使學生獲得知識、形成技能、發(fā)展能力，讓學生能夠充分感知數(shù)學的有用和有趣，充分調(diào)動學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性。

二、高等數(shù)學課為專業(yè)課服務(wù)的路徑

（一）開學首先進行問卷調(diào)查

問卷的內(nèi)容如下：

1.您的專業(yè)為

2.您到大學對于高等數(shù)學課程成績的要求是

3.您對學分的看法是 （可多選）

4.“沒有規(guī)矩不成方圓”，您對各門課程學習中教師提出的要求持有的態(tài)度是

5.您對高等數(shù)學課留作業(yè)的態(tài)度是

6.高等數(shù)學學習成績百分構(gòu)成：平時占20%；作業(yè)占20%；期末占60%的分配是

7.您認為高等數(shù)學平時考核包括哪些內(nèi)容（可多選）

8.您認為大學課堂的缺陷在哪些方面 （可多選）

9.您對高等數(shù)學課與您所學專業(yè)課的關(guān)系了解多少

A.一點都不了解

B.了解一點

C.從不關(guān)心

D.很清楚

10.將您的今年高考數(shù)學成績填寫在此處

說一說您的大學生活暢想

（可以是對數(shù)學學習的想法，對大學生活的追求，或是對學分的要求，或是來大學您的人生歸劃與目標。我們將竭誠為您服務(wù)）

通過問卷單分析學情情況，分析課程開設(shè)情況，制定適用不同專業(yè)、不同學生基礎(chǔ)的教學模式，形成相應(yīng)的授課計劃、教學大綱、教學方法。

（二）從調(diào)研農(nóng)業(yè)水利工程各門專業(yè)課程出發(fā)，采用“情境式、項目驅(qū)動式”教學

在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具。在工程技術(shù)界，MATLAB也被用來解決一些實際課題和數(shù)學模型問題。它在其他學科與工程領(lǐng)域的應(yīng)用也是越來越廣，并且有著更廣闊的應(yīng)用前景和無窮無盡的潛能。

根據(jù)不同專業(yè)，不同學情，將高等數(shù)學分為兩個模塊，即基礎(chǔ)知識模塊和應(yīng)用數(shù)學模塊。課程內(nèi)容整合分兩步：（1）材料的完備：教學大綱、授課計劃、教案、考核方法；（2）授課內(nèi)容。

基礎(chǔ)知識模塊根據(jù)專業(yè)需求將設(shè)有三個項目，64學時，具體如下表。

應(yīng)用數(shù)學模塊部分具體分為三個項目：項目一： MATLAB數(shù)學軟件與數(shù)學建模應(yīng)用。項目二：應(yīng)用數(shù)學基礎(chǔ)知識部分。項目三：人文數(shù)學模塊部分。

將不同專業(yè)的學生根據(jù)學情分組，三個項目分別對應(yīng)三種學情：學情一：數(shù)學知識基礎(chǔ)功底厚及數(shù)學興趣濃的學生。學情二：數(shù)學知識基礎(chǔ)功底較薄弱及只想專升本的學生。學情三：數(shù)學知識基礎(chǔ)功底很弱及動手能力和分析能力較差的只想修業(yè)的學生。

項目一——教學目標，應(yīng)用性強；學時安排，64學時。

1.培養(yǎng)學生的數(shù)學實驗意識和建模能力，即利用MATLAB數(shù)學軟件在計算機上學習和應(yīng)用數(shù)學知識，解決專業(yè)中遇到的實際問題，建立相應(yīng)的數(shù)學模型。

2.實現(xiàn)學生學習方式由“學數(shù)學”到“用數(shù)學”的轉(zhuǎn)變，將“學、用”統(tǒng)一起來，學生置身于真實的問題情境中，通過主體參與、主體創(chuàng)造、主體評價等方式，獲得知識，形成技能，發(fā)展能力。

項目二——教學目標，理論性強；學時安排，64學時。

1.培養(yǎng)學生具有初步抽象概括問題的能力。

2.一定的邏輯推理能力。

3.比較熟練的運算能力以及自學能力。

4.為學生學習專業(yè)基礎(chǔ)課和相關(guān)專業(yè)課程提供必

需的數(shù)學基礎(chǔ)知識和數(shù)學工具。

項目三——教學目標，趣味性強；學時安排，64學時。

1.了解人類社會發(fā)展中，數(shù)學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質(zhì)，理解數(shù)學與人類、自然之間的關(guān)系以及對社會發(fā)展的推動作用，為接受職業(yè)教育提供廣博的、人文的、基礎(chǔ)的知識。

2.學會運用數(shù)學思維方法，觀察、分析現(xiàn)實社會，并在學習過程中學會對科學技術(shù)成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創(chuàng)新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據(jù)的懷疑，養(yǎng)成尊重事實、大膽想象的科學態(tài)度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅(qū)動教學法。對高等數(shù)學中的導數(shù)的應(yīng)用、定積分的應(yīng)用，采用這一教學方法能充分體現(xiàn)數(shù)學作為一種工具，解決實際問題、專業(yè)知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數(shù)數(shù)學基礎(chǔ)較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環(huán)，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數(shù)學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據(jù)上課班級學情設(shè)定不同的任務(wù)目標，使基礎(chǔ)好的學生吃得飽，基礎(chǔ)薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節(jié)課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領(lǐng)基礎(chǔ)類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎(chǔ)類課程知識的實際應(yīng)用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業(yè)數(shù)學教學提供了范本，為其他基礎(chǔ)類課程的教學改革提供經(jīng)驗參考。為高等數(shù)學教材、教學內(nèi)容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數(shù)學長期以來形成的定式，將數(shù)學內(nèi)容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發(fā)現(xiàn)數(shù)學、掌握數(shù)學和運用數(shù)學，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德觀、協(xié)作觀、合作觀。此項研究打破傳統(tǒng)的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養(yǎng)目標與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應(yīng)用詳解[M].北京：

中國水利水電出版社，2002.

[2]詹再東，李建華.Matlab在數(shù)學分析中的應(yīng)用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計：MATLAB語言及應(yīng)用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應(yīng)用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.

1.了解人類社會發(fā)展中，數(shù)學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質(zhì)，理解數(shù)學與人類、自然之間的關(guān)系以及對社會發(fā)展的推動作用，為接受職業(yè)教育提供廣博的、人文的、基礎(chǔ)的知識。

2.學會運用數(shù)學思維方法，觀察、分析現(xiàn)實社會，并在學習過程中學會對科學技術(shù)成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創(chuàng)新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據(jù)的懷疑，養(yǎng)成尊重事實、大膽想象的科學態(tài)度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅(qū)動教學法。對高等數(shù)學中的導數(shù)的應(yīng)用、定積分的應(yīng)用，采用這一教學方法能充分體現(xiàn)數(shù)學作為一種工具，解決實際問題、專業(yè)知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數(shù)數(shù)學基礎(chǔ)較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環(huán)，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數(shù)學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據(jù)上課班級學情設(shè)定不同的任務(wù)目標，使基礎(chǔ)好的學生吃得飽，基礎(chǔ)薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節(jié)課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領(lǐng)基礎(chǔ)類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎(chǔ)類課程知識的實際應(yīng)用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業(yè)數(shù)學教學提供了范本，為其他基礎(chǔ)類課程的教學改革提供經(jīng)驗參考。為高等數(shù)學教材、教學內(nèi)容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數(shù)學長期以來形成的定式，將數(shù)學內(nèi)容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發(fā)現(xiàn)數(shù)學、掌握數(shù)學和運用數(shù)學，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德觀、協(xié)作觀、合作觀。此項研究打破傳統(tǒng)的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養(yǎng)目標與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應(yīng)用詳解[M].北京：

中國水利水電出版社，2002.

[2]詹再東，李建華.Matlab在數(shù)學分析中的應(yīng)用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計：MATLAB語言及應(yīng)用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應(yīng)用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.

1.了解人類社會發(fā)展中，數(shù)學文化的歷史及人文精神和科學精神的實質(zhì)，理解數(shù)學與人類、自然之間的關(guān)系以及對社會發(fā)展的推動作用，為接受職業(yè)教育提供廣博的、人文的、基礎(chǔ)的知識。

2.學會運用數(shù)學思維方法，觀察、分析現(xiàn)實社會，并在學習過程中學會對科學技術(shù)成果的正確選擇、舍取與使用。

3.獲得創(chuàng)新意識及獨立思考問題的能力，形成有根據(jù)的懷疑，養(yǎng)成尊重事實、大膽想象的科學態(tài)度和科學精神。

4.拓寬視野，形成理解和寬容的人文情懷。

（三）采用多種教學方法

1.項目驅(qū)動教學法。對高等數(shù)學中的導數(shù)的應(yīng)用、定積分的應(yīng)用，采用這一教學方法能充分體現(xiàn)數(shù)學作為一種工具，解決實際問題、專業(yè)知識問題的功能。

2.訓練式教學法與評估式教學法兼用。這是針對大多數(shù)數(shù)學基礎(chǔ)較差的學生采取的教學方法，其基本原則是精講多練、邊講邊練、多次循環(huán)，直到幫助這些學生能搞懂＼學會高等數(shù)學各類題型的基本要求。

3.案例式教學法、探究法兼用。

4.演示教學法、邏輯推理教學法兼用。

5.因材施教教學法。備課要備學生，根據(jù)上課班級學情設(shè)定不同的任務(wù)目標，使基礎(chǔ)好的學生吃得飽，基礎(chǔ)薄弱的學生吃得好。

6.情感激勵、賞識教學法。這一教學法貫通每一節(jié)課。曉之以理，動之以情，愛學生，尊重學生。在教學中多采用賞識教學法，多一些鼓勵少一些批評。

通過本項目的研究，引領(lǐng)基礎(chǔ)類課程教學的“項目教學、情境模擬”教學法，為基礎(chǔ)類課程知識的實際應(yīng)用架起了橋梁，為“項目教學模式”在高等職業(yè)數(shù)學教學提供了范本，為其他基礎(chǔ)類課程的教學改革提供經(jīng)驗參考。為高等數(shù)學教材、教學內(nèi)容、教學方法的改革提出一個新思路，一改高等數(shù)學長期以來形成的定式，將數(shù)學內(nèi)容進行一次大跨度的改革。從熟悉的生活背景中發(fā)現(xiàn)數(shù)學、掌握數(shù)學和運用數(shù)學，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德觀、協(xié)作觀、合作觀。此項研究打破傳統(tǒng)的一次性完成學校教育的模式，滿足高職高專的培養(yǎng)目標與培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。

參考文獻：

[1]王學輝，張明輝等.Matlab6.1最新應(yīng)用詳解[M].北京：

中國水利水電出版社，2002.

[2]詹再東，李建華.Matlab在數(shù)學分析中的應(yīng)用[J].洛陽

師范學院學報，2005，（2）.

[3]張志勇等.精通Matlab6.5版[M].北京：北京航空航天

大學出版社，2003.

[4]薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計：MATLAB語言及應(yīng)用

[M].北京：清華大學出版社，1996.

[5]蒙以正.MATLAB5.X應(yīng)用與技巧[M].北京：科學出版社，

1999.