［摘要］文章阐述了在高职高专院校开设数学实验课的必要性，探讨了数学实验课开设的基本需求、开设时间、开设方式，指出了数学实验课在开设中应注意的问题。
［关键词］数学实验课 数学改革 数学软件 计算机技术
［作者简介］韩慧蓉（1971- ），女，山西盂县人，西安航空技术高等专科学校，副教授，硕士，主要从事应用数学研究。（陕西 西安 710077）
［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2013）06-0134-01
所谓数学实验，就是从问题（数学本身的问题或实际应用问题）出发，借助于计算机，通过学习者亲自设计与动手操作，学习、探索和发现规律，或运用现有的数学知识分析和解决实际问题的过程。换言之，数学实验就是学习者自主探索数学知识及其实际应用的实践过程。
在计算机技术不成熟、数学软件未出现之前，传统的数学更注重知识的推演、画图、计算等思维能力。计算机技术的发展改变了传统的数学学习模式，数学实验课越来越受到各院校的重视，一些开设数学实验课的院校如清华大学、中国科技大学等经试点都获得了极大的成功，大大激发了学生学数学、用数学、探索规律的热情和积极性。然而，高职高专院校学生数学基础相对薄弱，高等数学课时普遍缩减，学生自主学习的积极性相对较差。如何在高职高专院校开展数学实验课，正是我们积极探索和认真研究的问题。
一、数学实验课的开设是高职院校高等数学改革的必由之路
1.传统的数学教学已经滞后于时代的发展。传统的数学教学偏重于理论教学，过分强调知识结构的完整性、严密性、逻辑性，以及对计算能力的培养和计算技巧的运用。计算机技术的发展、功能强大的数学软件相继出现，已经完全可以替代人工复杂的计算和推演。专业的数学软件大大降低了数学理论的门槛，对学习者、使用者进行简单的培训即可掌握，这使得在高职高专院校开设数学实验课成为可能。
数学软件的发展使得计算技巧已经退居到次要地位，对实际问题来说，如何分析问题、建立数学模型才是解决问题的关键。因此在教学过程中应适当削弱定理的证明、推导，削弱复杂计算技巧的掌握，加强对数学概念、思想方法的学习。
2.数学实验课是数学思维和手段革新的手段之一。一些教师和学生的思维定式还停留在“一支粉笔”加“一张黑板”的教学模式上，教学方法也仍然按照传统的“定义—定理—例题—练习”的思路来给学生传授知识，不注重学生应用能力的培养，造成理论和实践相脱节的局面，也使“数学无用论”的论调在一些高职高专院校抬头。一些学生、甚至有一些教师也认为数学知识和专业知识联系不大，客观上也造成了部分学生学习的积极性不高，学生为考试而学，教师为考试而教的现象。
要解决诸如此类的问题，数学教学必须进行一场深刻的革命，这种革命不仅是教学内容上的革新，也应该是教学思维、方式、手段上的革命。而数学实验课的开设正是这场革命中具有探索意义的一步。
二、数学实验课的开设方式应灵活多变、讲求实效
在一些发达国家，开设数学实验课已经成为数学教学的一部分。在我国，数学实验课的开设才刚刚起步，各方面的配套还需要进一步落实。
1.数学实验课的基本需求。数学实验课不同于传统的教学模式，它对师资队伍、实验环境均有一定的要求。首先，它要求教师既要有扎实的数学知识，又要在工程技术等方面有较为宽厚的知识面，同时要有过硬的计算机语言知识。其次，数学实验课的开设要求有良好的实验环境，要有先进的教学平台和高配置的微机系统、配套的软件支持。最后，实验室应具备双向交互的多媒体教学系统及技术处理系统。
2.数学实验课开设时间。对于高职高专院校的学生，高等数学一般开设时间不超过一学年。从知识的连贯性和学习兴趣考虑，数学实验课一般应开设在一年级的第二学期，这时学生已具备了开设数学实验课所需的一些基本知识。同时，一年一度的数学建模竞赛一般在九月初进行，也与各院校选拔数学建模人才的时间相吻合。
3.数学实验课开设方式。第一，教材的选用。目前，受限于数学实验课的要求，数学实验课在很多院校还不具备大面积开设的条件，还没有相匹配的教材。可以采取由任课教师根据学生的实际情况编写讲义，通过不断的补充、修改、完善，成熟之后再推广和出版的方式。事实上，这样的方式更适合目前的实际状况，根据我校两年来试点的情况看，效果是很好的。
第二，授课的方式。数学实验课的教学应以实验为基础，以学生为中心，以问题为载体，以计算机为手段，以数学软件为工具，以教师为指导，以培养能力为目标组织教学工作。数学实验课的开设方式应灵活多变，讲求实效。针对不同层次的学生和不同培养目的分基础性教学、探索性研讨、开放性实验三个层次实施不同的教学方式。
基础性教学采用课堂教学的形式，可以和常规的教学相结合，例如经济数学中复利的计算、高等数学中微分方程模型的建立等。在教学过程中将涉及的数学思想、数学方法、数学软件贯穿于课堂教学中，适当增加实验课的课时，安排一到两次上机实验，使所有学生体会到数学实验的基本思想、方法。培养学生对数学实验的初步认识，了解数学软件的基本用途。
探索性研讨以第二课堂的形式开展，学生组成一定的社团或兴趣小组，教师通过精心准备，提出实验课题，学生设计实验方案，运用高等数学的理论和数学软件，通过实验寻求解决实际问题的途径。学生从成功解决问题的过程中体验数学实验课的乐趣，进一步提高学生的学习兴趣和积极性。在这个过程中鼓励学生积极开展合作交流，培养团队协作精神，在交流中相互学习促进，形成互补，最终达到解决问题的目的。
开放性的实验，是学生自主寻求需要解决的实际问题，亲身体验解决问题的全过程，教师给予适当的指导，培养学生建立数学模型，综合运用所学知识解决实际问题的能力。在这个过程中，能力较强的学生才能脱颖而出，对学生综合素质提出了更高要求。
总之，数学实验课的开设方式应结合实际，以灵活多变、讲求实效的方式，更好地促进高等数学改革，真正使学生实现从“学数学”到“用数学”的转变。
三、数学实验课应注意的问题
一是量力性。高职高专数学实验课的对象是一年级到二年级的学生，问题的选择必须适合学生的知识水平，在实验时不需要补充大量的知识就可入手。二是实用性。要有一定的实际背景和意义，与实际生活和社会发展紧密关联，才能真正学以致用。选择这种实际问题，才能更好地使学生从实验过程中体会数学的价值，提高学习数学的自觉性。三是趣味性。爱因斯坦说得好：“兴趣是最好的老师。”饶有趣味的问题，能吸引学生思考，启迪学生思维，开阔学生眼界，提高学生学习数学的兴趣。例如，易拉罐设计的问题。提出问题：“为什么我们常见的易拉罐是这样的形状？”让学生自主探索。学生通过对壁厚、罐体形状、罐体受力等方面进行分组热烈讨论，极大提高了解决实际问题的兴趣，拓宽了思路，开阔了视野。四是能体现计算机的作用。实验课题的解决需要通过计算机的计算和模拟功能。在这个过程中，学生运用计算机进行作图、计算、编程、检验等过程，从而体会到计算机技术在解决问题中的巨大作用。这是时代的要求，也是数学教育改革和发展的方向。
四、结束语
“数学实验”的开设，能够使学生体会到数学知识与现实生活密不可分，就在我们身边。同时，它也是一门富有挑战性的课程，极大地发挥了学生的能动性，也避免了以往课程的循规蹈矩。开设数学实验课是教育适应社会的需要，是培养实践型、应用型人才的需要，也是数学教学现代化的需要。数学实验课的开设在数学教学改革中起到积极的作用。