朱永刚

【摘要】从学生自身学习的迫切需求、教学改革的迫切需要和学校人才培养的迫切需要三个方面研究了地方高校开设公共数学实验的迫切性和现实意义，探讨了地方高校开设公共数学实验的可行性和实施方法，强调了开设公共数学实验课是一种积极且有效的教学改革途径.

【关键词】数学实验;教学改革;创新能力

在21世纪第一个十年过去之后，高等学校公共数学的教学遇到了令人担忧的境况，根据地方综合性高校的特点，以三峡大学为例，三峡大学现有29个学院，70个本科专业，涵盖理、工、文、医、经、管、法、教育、艺术九大学科门类，众多专业需开设公共数学课程，虽然实施分级教学，但同一层次数学课程教学效果不佳，究其原因，主要是学生对数学的兴趣在下降，对枯燥的课堂教学产生厌倦，对数学知识的不求甚解.这些现状直接导致了三个方面的问题：一是学生的学业令人堪忧，二是教师的传统教学难以为继，三是人才培养的目标难以实现.这就迫使我们尽快地开展教学研究与改革，尝试各种积极且有效的方法或途径，提高教学效果，提高人才质量.教育部提出了高校非数学专业数学教学应“把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具”，利用计算机和数学软件平台，以学生为主体进行数学知识学习，开设公共数学实验课是一种积极且有效的教学改革途径.在全校公共数学教学改革中，积极展开实验教学，通过动手动脑，可以逐步培养学生的实验能力、逻辑推理能力和创新能力.

一、 实施数学实验有着它的迫切性和现实意义

1.开设数学实验是学生自身学习的迫切需求

首先，增加学生学习数学的兴趣.通过对实际问题或数学问题的分析，感受信息技术在解决问题中的应用，并在做数学实验中体验数学发现的过程.学生在求解探索过程中不仅能体会到理论与实践之间的互动作用，而且能从结果的实际意义中看到了数学的价值，直观理解相关的数学概念，提高对数学的学习兴趣.

其次，突出学生的主体地位.数学实验是学生在教师的指导下，在实验中主动地获取知识，应用知识，改变了以接受教师传授知识为主的学习方式，为学生营造开放性的学习环境.学生从问题出发，借助信息技术，通过亲自设计和动手，体验解决问题的过程，从实验中去学习、探索和发现数学规律.

最后，培养学生的创新能力.以往抽象的数学内容一般只能通过思维、表象和想象领会，有些计算劳神劳力，耗尽心血，已无创新的乐趣.但在数学实验中，一些与数据处理相关的繁难运算，都能通过计算机进行，一些抽象知识也可以有直观的表示，帮助学生从一些烦琐、枯燥和重复性的工作中解脱出来，从而使他们拥有更多的动手、动脑、思考和探索机会，充分发挥其自主意识，发挥其创造性，充分挖掘其潜力，使不断提出问题、解决问题的学习成为可能.

2.开设数学实验是教学改革的迫切需要

现在这个时代很不一样，微课，MOOCS，SPOCS，强力冲击着传统教学，甚至于颠覆传统教学，各个高校也在紧跟潮流，纷纷建立各种网络教学平台.但是数学课程不为所动，一本书，一支笔，一张纸，根本无视我们的学生变了，知识更新了，服务社会的需求更强烈了，传统数学教学模式收效甚微，教师也很疲惫.数学教学改革迫在眉睫.

将数学实验引入数学教学，可以补充传统的数学教学模式，使对数学规律的认识走向了多元化，使数学技术更直接地被学生接受并转化为适应社会和未来工作需要的能力和素质.这一改革措施重要且有效.现在学生获取知识的途径很多，但怎么用数学，怎么解决实际问题，这方面能力比较欠缺，及时地开设数学实验十分必要.

很多学者提倡在教学中倡导研究性学习，对于数学课程，进一步引进数学实验，更能促进问题的解决，从而提出更新更好的问题去研究，极大地提升教学的质量.

开设数学实验，变被动为主动，变灌输为研究，数学教学模式的这种积极有益的变革，才会更好地服务社会，与当前社会对数学教育的需求保持一致.

3.开设数学实验是学校人才培养的迫切需要

各个高校都明确自己的人才培养方案，三峡大学围绕把学校建设成水电特色鲜明的高水平综合性大学的办学目标，以“双服务”为办学导向，进一步明确我校“高素质、强能力、应用型”人才培养目标定位，推进素质教育，坚持教育创新，优化课程结构，打造全面育人的人才培养课程体系;深化人才培养模式改革，构建以培养创新精神和实践能力为核心的应用型人才培养模式，全面提升学校人才培养质量.突出两个核心创新与实践，实现一个“高素质、强能力、应用型”的目标.众多工科专业的专业课程处处需要数学，或有数学的背景，或要进行数值的计算，或数学模型的建立与解决，或数学软件的直接应用，数学基础薄弱，将导致专业学习困难，造成专业研究瓶颈，模仿尚且困难，何谈创新与突破.加强数学实验，巩固数学基础，掌握数学建模，锻炼解决实际问题的能力，是更好地学习专业课程的重要保证，是提升素质与能力的前提，是实现人才培养目标的迫切需要.

二、开设数学实验在地方高校是可行的

地方高校学生的水平和学习自觉性有较大差异，统一要求、统一规格，显然不现实，也不合理.既要保证基本的数学实验教学质量，又要促进优秀学生的成长.解决这个问题的一种探讨是实施分层实验，推进个性化实验，要推进个性化实验就必须给学生留有足够的自主选择余地.因此，设计多层次的开放性实验项目，满足具有不同兴趣领域、不同基础的学生的需求，使各个不同层次的学生都能取得尽可能大的收获.

1.具体实验对象和内容

三峡大学有70多个本科专业，都开设了基础数学课程，为了适应新形式下的公共数学的大学数学课程教学，在多年教学研究成果的基础上，我们建立了三峡大学公共数学教学平台，需设立多门公共数学课程实验，其中包括大学数学《高等数学Ⅰ课程实验》《高等数学Ⅱ课程实验》《线性代数Ⅰ课程实验》《线性代数Ⅱ课程实验》《概率统计Ⅰ实验》和《概率统计Ⅱ实验》《数学建模》以适应大学数学课程教学的改革.

我们在现有教学学时内有序开展数学实验，层次分明.在高等数学课程中上学期划出8个学时进行数学实验，下学期也划出8个学时进行数学实验，实验内容详见《高等数学实验讲义》;在线性代数课程中划出4个学时进行数学实验，在概率统计课程中划出6个学时进行数学实验，实验内容详见《线性代数与概率统计实验讲义》.这些实验属于基础实验.

《数学建模》课程将有16学时进行数学实验，实验内容详见《数学建模讲义》.这些实验属于中级实验.

在此基础上，对数学实验感兴趣的同学可选修数学实验课程，内有大量丰富的实验，可结合各专业实际需求，预约进行实验.这些实验属于专业实验.

2.实验拟达到的目标

通过基础实验，可以达到对公共数学课程的更为直观的认识，简化理论计算，注重软件计算.

通过中级实验，可达到对数学知识的前后贯穿，加深数学基础.

通过专业实验，可达到对数学知识的综合应用，培养解决实际问题的能力.

3.实施计划

初期计划：在课程教学过程中，合理安排课时及实验内容，完成基础实验，完善基础实验讲义，试点部分班级.

中长期计划：总结经验，调研其他高校，制定重点实验、名牌实验，推广到全校学生当中去.

长远计划：教学团队力争将“大学数学实验”申报为名牌课程、精品课程.

开设数学实验，可以让学生熟悉数学，爱好数学，用上数学，再不断融入最新科技成果来适应实验的分层次个性化需求，从而调动学生主动学习，激发学生的学习兴趣，开发创新潜能，促进学生知识、能力、素质全面协调发展.

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