杨冠 任丽洁

摘要    随着科学技术的进步，数学基础课程的教学方法在不断探索和更新中。为培养学生独立自主的学习态度，强化学生的数学学习模式，针对我校高等数学课程教学中存在的问题，积极探索新的课程教学方法。通过部分班级数学实验课程的开设，尝试利用数学软件融入数学课程的教学，课程结束后对这些班级进行调查问卷的发放，从而了解并总结今后我校高等数学实验课程的改革方向，以期能为课程的考核评价提供参考。

关键词    数学课程;数学实验;评价

中图分类号：G424    文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.04.039

Exploration on the Establishment of Mathematics Experiment Course in Forestry Colleges and Universities

YANG Guan，REN Lijie

（School of Mathematics and Physics，Southwest Forestry University，Kunming，Yunnan 650224）

Abstract With the progress of science and technology，the teaching methods of mathematics course are constantly explored and updated. In order to cultivate students' independent learning attitude and strengthen students' learning mode of mathematics，we actively explore new teaching methods in view of the problems which existing in the teaching process of advanced mathematics in our university. Through the introduction of mathematics experiment courses in some classes，we try to integrate mathematics software into mathematics course. Then，we send out questionnaires to these classes，so as to understand and summarize the reform direction of advanced mathematics experiment courses in our school in the future. At the same time，we hope to provide reference for the assessment and evaluation of the curriculum.

Keyword mathematics courses;mathematical experiment;assessment

隨着计算机广泛应用到工业、农业、商业等各个领域，数学教学中逐渐意识到开设数学实验课程的重要性。我国很多高校关于数学实验课程的开设一直在逐步探索中，有部分院校关于数学专业的概率论与数理统计、线性代数等数学课程来开展数学实验，也有部分院校在非数学专业的数学类课程中开设数学实验。[1]高等数学是林业高等院校本科专业的一门最重要的基础课之一，新生进校首先学习的就是高等数学课程。[2]我校学生来自全国各地，中学的教学方式、教学内容侧重点的差异性导致学生的思维能力也有所不同，为了提高学生快速适应林业高校的课程学习能力，拟在我校工科类专业中开设数学实验课程，以期强化大学数学的学习模式，培养学生独立自主的学习态度。

1    数学实验课程实施概况

林业院校对数学课程的教学，不仅关注课程所传授的内容是否使学生掌握了学习后续其他专业课程所需要的基本数学知识，而且还关注学生在数学的抽象性、逻辑性和严密性方面是否受到必要的训练和熏陶，是否使他们具有理解和运用逻辑关系研究和领会抽象事物，认识和利用数学规律的初步能力，这就要求数学课程教学应突破传统的教学方式，设计更加合理的教学过程。近年来，关于高等数学课程与计算机技术结合教学一直是专家学者们共同探讨的热点话题，探讨的同时还对学生的数学学习现状做了调查分析，[3-5]以实际问题为研究对象、以计算机为研究手段、以数学软件为研究工具、以学生为学习主体的数学实验课是高等数学教学改革的有益尝试，学生能动手解决一些实际问题也正是数学课程教学优化的探索方向。为奠定今后数学课程教学改革的基石，我们利用4个实验班进行8个课时的实验课程探索，主要使用Matlab软件进行数学实验，共设置了4次实验课程，课程内容来自于2020—2021学年第一学期的教学内容，对教学内容通过计算机进行可视化，让学生体会到数学的实用性和趣味性，提高学生的动手能力。本次实验课程结束后，设计了1份调查问卷，从学生对实验的教学效果、教学内容和方法以及是否感兴趣等方面进行调查研究。

在实验课程实施之初，针对本院校的学生实际，编写了相应的高等数学实验教程，方便教师的教学、学生课前预习和课后巩固。试点班级依据学生的中学学习基础和现在所学的专业来选取，例如计算机科学、数据科学与大数据等专业。并且对试点班级的相关教师进行课前培训，以保证本次实验课程的顺利开展。本学院和大数据学院两个学院的机房联合完成了实验课程的开设。教师可根据本班级的学生实际采用不同的实验教学方式，如课前将实验内容提前发布给学生了解和预习，课上先讲解本次课的实验内容和操作步骤，然后学生自己动手编写代码和解答，每次课结束后提交实验报告。

2    数学实验课程课后调查问卷的设计

通过实验课程试点班的开设，对学生的学习状况进行调查分析。

调查对象及方式。为了解学生对实验课程的感受情况以及今后实验课程的开展，对参与实验课的4个工科班级学生进行匿名网络问卷调查，收回有效答卷332份。

调查内容。问卷设计有17个选择题和2个开放题，共有19个题目。内容主要包括参与问卷者的基本信息，学习方式和态度，学生的数学学习方法，对数学实验课程的学习意义认知、对教学方式的评价和对数学实验课程所期待的教学方法等多个方面。

3    调查问卷结果与分析

3.1    问卷基本信息

本次参与调查问卷的男生有227人，比例为68.37%，女生有105名参与，比例为31.63%。调查结果显示，高考数学成绩90分以下的同学有23.8%，90-110分的同学有55.12%，110分以上的有21.08%（见图1），中学的成绩基础对学生学习高等数学以及实验课程具有一定的影响，所以在本次问卷题目设置过程中，我们将学生的高考数学成绩作为一个调查选项放在问卷题目中。为了解学生进入大学以前是否学过计算机课程，以及若学过计算机课程，则所学计算机课程的门数是多少做了问卷调查，问卷了解到进入大学之前没有学习过计算机课程的同学占48.49%，学习过1-2门计算机课程的同学有47.29%，学习过3-4门计算机课程的同学有12名，占3.61%，学习过5门及以上计算机课程的有2名同学，占0.61%，不足1%，也即是几乎有一半的同学未系统学习过计算机课程。同时从调查问卷结果中可以看到，已学习过计算机课程的一部分同学只接触过中学的信息技术课程，一部分同学学习过计算机基础和C语言课程。

3.2    学生的认知程度

98.8%的同学同意“探究能力是培养学生科学素养的一个重要方面”的说法。从问卷关于“认为大学高等数学实验课开展的主要目的”这一题来看，24.7%同学认为大学高等数学实验课开展主要是为了提升学生的学习兴趣，14.46%的同学觉得实验课程有实践动手能力的锻炼，可以为就业做准备，6.62%的同学认为实验课程在辅助教师理论课程教学方面具有积极作用，实验课程可以更好的帮助教师实施教学，而54.22%的同学认为开展大学高等数学实验课的主要目的是培养学生的学习能力（表1），反映出学生对实验课的开设是持正面且积极的态度，时刻为学习知识而准备着。

3.3    学习兴趣

兴趣是学习最好的老师，問卷中设计了“对本学期开设的高等数学实验课程中最感兴趣的内容是什么”的多项选择题，选项分别有“仅对Matlab软件本身感兴趣”“对数值计算方面感兴趣”“对作图题型感兴趣”“对编写程序感兴趣”以及“其他”共5个选项，从调查结果来看，对编写程序、作图题型感兴趣的占据大多数。例如本学期的实验课程中有关于二维图形的作图题，在教材中关于一元函数的图形作图步骤来看，需要进行导数、驻点等计算，而Matlab软件中直接利用作图命令即可完成。数学软件在计算上直观简洁，摆脱了复杂计算对学生的困扰，实验过程中还可以检验手动计算的正确性，从而激发学生的学习兴趣。

3.4    学习方法和教学方法

根据学生多年的数学学习经验来看，学生最喜欢的数学学习方式仍然是基于教材和做题，43.67%的学生偏向于通过看教材、做课后习题来学习数学，25.9%的学生喜欢通过看教学视频，并做大量的习题来学习，21.69%的学生是通过看参考书，做参考书习题集来完成学习，4.82%的学生只在课堂上听讲，课后不做题，3.92%的学生看教学视频，但不做题。从数据显示比例来看，大多数学生都有各自的学习方式方法，都能形成课后做题的学习习惯。

调查显示，学生最喜欢的数学课程和数学实验课程教学方式如表2所示。

从表2可以看出，学生更倾向于以教师讲解为主，传统教学方式和多媒体课件教学方式相结合，对于数学实验课程，75.9%的学生喜欢教师先讲解部分题目的操作步骤后，留有时间让学生能独立完成一些题目。无论是在理论课程还是实验课程，教师都起到无可替代的作用，这对于今后开展实验课程来说，就需要教师做到课前认真备课、多方位学习现代的教学技术，吃透教学内容后在课堂上再耐心传授给学生。当今学生也体现出很强的求知欲，也希望在实验课程中能得到动手锻炼的机会。调查问卷显示，在本学期的实验课学习过程中，21.08%的学生有想过课后去设计一些课堂上没有的数学实验，并课后做过其余的数学实验，59.34%的同学有想过课后去设计一些课堂上没有的数学实验，但课后没有做过其余的数学实验，19.58%的同学没有想过课后去设计一些课堂上没有的数学实验，这也说明实验课程的开设确实能提高学生的学习兴趣和动手能力，通过对计算机的利用能开放思维，让学生学会思考更深层次的数学问题。

3.5    课程评价

为了调查学生认为哪些因素会降低大学数学实验课的开设率，设计了多选题来获取信息。超过半数的同学认为自己学习课程门类太多、负担太重，同时教学时间紧、任务重，部分实验不能完全开展。由于是高等数学实验课程开设的第一次尝试，学校实验室硬件设施配备不完善，从而导致部分学生认为并没有完全达到他们所期望达到的学习效果。

从课程考核来看，学生希望实验课采用的成绩考核方式如表3（p123）所示。39.76%的同学赞成课程结束之后以实验报告的形式进行考核，30.12%的同学建议以平时表现的方式，20.78%的同学建议实验操作和试卷考试相结合的方式，9.34%的同学选择以试卷考试的方式。这也给今后实验课开设之后的考查方式提供了参考，教师可以结合平时表现、每次课程的实验报告以及期末的综合实验报告来给出最终成绩。

本次实验试点的开设，是为今后的数学实验课程建设打下基础。调查问卷中设计有两个开放性试题，收集学生对本次教师实验课程的讲解给出评价，今后高等数学实验课是否开设等问题的态度和建议。对于现阶段的高等数学实验教学的建议，根据收集到的数据显示，仅有5名学生认为实验课程用处不大，应取消实验课程，其余327名学生都持积极态度，建议开设实验课程，并提出一些较实际的教学评价和建议：增加实验设备、增加教学课时和实验的趣味性，降低实验难度或者维持现有难度，有部分学生认为应多安排教师讲解实验课，教师示例讲解过快，应放慢速度、多给学生自主设计实验的机会等。关于下学期是否还继续开设实验课程的讨论，57名同学认为不继续开设实验课，有11名同学持中立态度，是否开设都可以，264 名同学认为下学期应该继续开设实验课程。因此，结合学生的学习感受来看，在信息化时代下、在学习资源异常丰富的今天，高等数学实验课程将会在学生的学习生涯中占有一席之地。

4    结语

学生在高等数学课程的学习过程中，他们对实验课程的认知程度、学习兴趣，以及教师的教学方式方法，都不同程度的对高等数学实验课程的开设带来一定的影响。在理论教学的同时带动实践教学的开展，再一次明确了理论联系实际的教学目的。或许是为了今后学習深造做铺垫，或许是为了今后工作的需要，也或许仅仅是因为对数学课程的痴迷，无论出于何种原因，都是今后我们对高等数学课程改革的动力，同时也为课程评价的建设提供了探索方向。

根据本次实验课程的开设以及问卷的描述性统计结果，在以后教学中将从以下方面进行改进和完善：（1）了解到学生普遍对高等数学课程感兴趣，但实验课程课时少，并且本次实验安排过程中占用了已有的理论课时，导致学生无法更深入的学习。所以，在今后的改革过程中应考虑增加总课时。（2）另一个较大的问题则是教学硬件设施。除了课时调整之外，还应重点解决硬件设施欠缺等问题。（3）参加实验课程的学生都来自低年级，学生的知识结构决定了我们教学内容的设计，应考虑由浅入深、逐层次递进去完成实验大纲、实验教程等支撑材料的撰写。

参考文献

[1]刘跃武.动科类专业开设公共数学实验的探索[J].数学学习与研究，2018（15）：16-17.

[2]叶志萍.高等数学学习现状调查与存在问题分析——以北方民族大学为例[J].教育教学论坛，2019（31）：47-48.

[3]缪雪峰.高职学生数学学习的现状调查分析与对策[J].高等职业教育——天津职业大学学报，2012，21（2）：76-79.

[4]李小兵，余长惠.试论高等数学实验课教学[J].中国市场，2016（27）：211-212.

[5]毛羽强，唐世星.高职院校开设高等数学实验课的研究与思考[J].教育教学论坛，2015（6）：283-284.