林業院校數學實驗課程開設探索

楊冠 任麗潔

摘要??? 隨著科學技術的進步，數學基礎課程的教學方法在不斷探索和更新中。為培養學生獨立自主的學習態度，強化學生的數學學習模式，針對我校高等數學課程教學中存在的問題，積極探索新的課程教學方法。通過部分班級數學實驗課程的開設，嘗試利用數學軟件融入數學課程的教學，課程結束后對這些班級進行調查問卷的發放，從而了解并總結今后我校高等數學實驗課程的改革方向，以期能為課程的考核評價提供參考。

關鍵詞??? 數學課程;數學實驗;評價

中圖分類號：G424??? 文獻標識碼：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

隨著計算機廣泛應用到工業、農業、商業等各個領域，數學教學中逐漸意識到開設數學實驗課程的重要性。我國很多高校關于數學實驗課程的開設一直在逐步探索中，有部分院校關于數學專業的概率論與數理統計、線性代數等數學課程來開展數學實驗，也有部分院校在非數學專業的數學類課程中開設數學實驗。[1]高等數學是林業高等院校本科專業的一門最重要的基礎課之一，新生進校首先學習的就是高等數學課程。[2]我校學生來自全國各地，中學的教學方式、教學內容側重點的差異性導致學生的思維能力也有所不同，為了提高學生快速適應林業高校的課程學習能力，擬在我校工科類專業中開設數學實驗課程，以期強化大學數學的學習模式，培養學生獨立自主的學習態度。

1??? 數學實驗課程實施概況

林業院校對數學課程的教學，不僅關注課程所傳授的內容是否使學生掌握了學習后續其他專業課程所需要的基本數學知識，而且還關注學生在數學的抽象性、邏輯性和嚴密性方面是否受到必要的訓練和熏陶，是否使他們具有理解和運用邏輯關系研究和領會抽象事物，認識和利用數學規律的初步能力，這就要求數學課程教學應突破傳統的教學方式，設計更加合理的教學過程。近年來，關于高等數學課程與計算機技術結合教學一直是專家學者們共同探討的熱點話題，探討的同時還對學生的數學學習現狀做了調查分析，[3-5]以實際問題為研究對象、以計算機為研究手段、以數學軟件為研究工具、以學生為學習主體的數學實驗課是高等數學教學改革的有益嘗試，學生能動手解決一些實際問題也正是數學課程教學優化的探索方向。為奠定今后數學課程教學改革的基石，我們利用4個實驗班進行8個課時的實驗課程探索，主要使用Matlab軟件進行數學實驗，共設置了4次實驗課程，課程內容來自于2020—2021學年第一學期的教學內容，對教學內容通過計算機進行可視化，讓學生體會到數學的實用性和趣味性，提高學生的動手能力。本次實驗課程結束后，設計了1份調查問卷，從學生對實驗的教學效果、教學內容和方法以及是否感興趣等方面進行調查研究。

在實驗課程實施之初，針對本院校的學生實際，編寫了相應的高等數學實驗教程，方便教師的教學、學生課前預習和課后鞏固。試點班級依據學生的中學學習基礎和現在所學的專業來選取，例如計算機科學、數據科學與大數據等專業。并且對試點班級的相關教師進行課前培訓，以保證本次實驗課程的順利開展。本學院和大數據學院兩個學院的機房聯合完成了實驗課程的開設。教師可根據本班級的學生實際采用不同的實驗教學方式，如課前將實驗內容提前發布給學生了解和預習，課上先講解本次課的實驗內容和操作步驟，然后學生自己動手編寫代碼和解答，每次課結束后提交實驗報告。

2??? 數學實驗課程課后調查問卷的設計

通過實驗課程試點班的開設，對學生的學習狀況進行調查分析。

調查對象及方式。為了解學生對實驗課程的感受情況以及今后實驗課程的開展，對參與實驗課的4個工科班級學生進行匿名網絡問卷調查，收回有效答卷332份。

調查內容。問卷設計有17個選擇題和2個開放題，共有19個題目。內容主要包括參與問卷者的基本信息，學習方式和態度，學生的數學學習方法，對數學實驗課程的學習意義認知、對教學方式的評價和對數學實驗課程所期待的教學方法等多個方面。

3??? 調查問卷結果與分析

3.1??? 問卷基本信息

本次參與調查問卷的男生有227人，比例為68.37%，女生有105名參與，比例為31.63%。調查結果顯示，高考數學成績90分以下的同學有23.8%，90-110分的同學有55.12%，110分以上的有21.08%（見圖1），中學的成績基礎對學生學習高等數學以及實驗課程具有一定的影響，所以在本次問卷題目設置過程中，我們將學生的高考數學成績作為一個調查選項放在問卷題目中。為了解學生進入大學以前是否學過計算機課程，以及若學過計算機課程，則所學計算機課程的門數是多少做了問卷調查，問卷了解到進入大學之前沒有學習過計算機課程的同學占48.49%，學習過1-2門計算機課程的同學有47.29%，學習過3-4門計算機課程的同學有12名，占3.61%，學習過5門及以上計算機課程的有2名同學，占0.61%，不足1%，也即是幾乎有一半的同學未系統學習過計算機課程。同時從調查問卷結果中可以看到，已學習過計算機課程的一部分同學只接觸過中學的信息技術課程，一部分同學學習過計算機基礎和C語言課程。

3.2??? 學生的認知程度

98.8%的同學同意“探究能力是培養學生科學素養的一個重要方面”的說法。從問卷關于“認為大學高等數學實驗課開展的主要目的”這一題來看，24.7%同學認為大學高等數學實驗課開展主要是為了提升學生的學習興趣，14.46%的同學覺得實驗課程有實踐動手能力的鍛煉，可以為就業做準備，6.62%的同學認為實驗課程在輔助教師理論課程教學方面具有積極作用，實驗課程可以更好的幫助教師實施教學，而54.22%的同學認為開展大學高等數學實驗課的主要目的是培養學生的學習能力（表1），反映出學生對實驗課的開設是持正面且積極的態度，時刻為學習知識而準備著。

3.3??? 學習興趣

興趣是學習最好的老師，問卷中設計了“對本學期開設的高等數學實驗課程中最感興趣的內容是什么”的多項選擇題，選項分別有“僅對Matlab軟件本身感興趣”“對數值計算方面感興趣”“對作圖題型感興趣”“對編寫程序感興趣”以及“其他”共5個選項，從調查結果來看，對編寫程序、作圖題型感興趣的占據大多數。例如本學期的實驗課程中有關于二維圖形的作圖題，在教材中關于一元函數的圖形作圖步驟來看，需要進行導數、駐點等計算，而Matlab軟件中直接利用作圖命令即可完成。數學軟件在計算上直觀簡潔，擺脫了復雜計算對學生的困擾，實驗過程中還可以檢驗手動計算的正確性，從而激發學生的學習興趣。

3.4??? 學習方法和教學方法

根據學生多年的數學學習經驗來看，學生最喜歡的數學學習方式仍然是基于教材和做題，43.67%的學生偏向于通過看教材、做課后習題來學習數學，25.9%的學生喜歡通過看教學視頻，并做大量的習題來學習，21.69%的學生是通過看參考書，做參考書習題集來完成學習，4.82%的學生只在課堂上聽講，課后不做題，3.92%的學生看教學視頻，但不做題。從數據顯示比例來看，大多數學生都有各自的學習方式方法，都能形成課后做題的學習習慣。

調查顯示，學生最喜歡的數學課程和數學實驗課程教學方式如表2所示。

從表2可以看出，學生更傾向于以教師講解為主，傳統教學方式和多媒體課件教學方式相結合，對于數學實驗課程，75.9%的學生喜歡教師先講解部分題目的操作步驟后，留有時間讓學生能獨立完成一些題目。無論是在理論課程還是實驗課程，教師都起到無可替代的作用，這對于今后開展實驗課程來說，就需要教師做到課前認真備課、多方位學習現代的教學技術，吃透教學內容后在課堂上再耐心傳授給學生。當今學生也體現出很強的求知欲，也希望在實驗課程中能得到動手鍛煉的機會。調查問卷顯示，在本學期的實驗課學習過程中，21.08%的學生有想過課后去設計一些課堂上沒有的數學實驗，并課后做過其余的數學實驗，59.34%的同學有想過課后去設計一些課堂上沒有的數學實驗，但課后沒有做過其余的數學實驗，19.58%的同學沒有想過課后去設計一些課堂上沒有的數學實驗，這也說明實驗課程的開設確實能提高學生的學習興趣和動手能力，通過對計算機的利用能開放思維，讓學生學會思考更深層次的數學問題。

3.5??? 課程評價

為了調查學生認為哪些因素會降低大學數學實驗課的開設率，設計了多選題來獲取信息。超過半數的同學認為自己學習課程門類太多、負擔太重，同時教學時間緊、任務重，部分實驗不能完全開展。由于是高等數學實驗課程開設的第一次嘗試，學校實驗室硬件設施配備不完善，從而導致部分學生認為并沒有完全達到他們所期望達到的學習效果。

從課程考核來看，學生希望實驗課采用的成績考核方式如表3（p123）所示。39.76%的同學贊成課程結束之后以實驗報告的形式進行考核，30.12%的同學建議以平時表現的方式，20.78%的同學建議實驗操作和試卷考試相結合的方式，9.34%的同學選擇以試卷考試的方式。這也給今后實驗課開設之后的考查方式提供了參考，教師可以結合平時表現、每次課程的實驗報告以及期末的綜合實驗報告來給出最終成績。

本次實驗試點的開設，是為今后的數學實驗課程建設打下基礎。調查問卷中設計有兩個開放性試題，收集學生對本次教師實驗課程的講解給出評價，今后高等數學實驗課是否開設等問題的態度和建議。對于現階段的高等數學實驗教學的建議，根據收集到的數據顯示，僅有5名學生認為實驗課程用處不大，應取消實驗課程，其余327名學生都持積極態度，建議開設實驗課程，并提出一些較實際的教學評價和建議：增加實驗設備、增加教學課時和實驗的趣味性，降低實驗難度或者維持現有難度，有部分學生認為應多安排教師講解實驗課，教師示例講解過快，應放慢速度、多給學生自主設計實驗的機會等。關于下學期是否還繼續開設實驗課程的討論，57名同學認為不繼續開設實驗課，有11名同學持中立態度，是否開設都可以，264 名同學認為下學期應該繼續開設實驗課程。因此，結合學生的學習感受來看，在信息化時代下、在學習資源異常豐富的今天，高等數學實驗課程將會在學生的學習生涯中占有一席之地。

4??? 結語

學生在高等數學課程的學習過程中，他們對實驗課程的認知程度、學習興趣，以及教師的教學方式方法，都不同程度的對高等數學實驗課程的開設帶來一定的影響。在理論教學的同時帶動實踐教學的開展，再一次明確了理論聯系實際的教學目的?；蛟S是為了今后學習深造做鋪墊，或許是為了今后工作的需要，也或許僅僅是因為對數學課程的癡迷，無論出于何種原因，都是今后我們對高等數學課程改革的動力，同時也為課程評價的建設提供了探索方向。

根據本次實驗課程的開設以及問卷的描述性統計結果，在以后教學中將從以下方面進行改進和完善：（1）了解到學生普遍對高等數學課程感興趣，但實驗課程課時少，并且本次實驗安排過程中占用了已有的理論課時，導致學生無法更深入的學習。所以，在今后的改革過程中應考慮增加總課時。（2）另一個較大的問題則是教學硬件設施。除了課時調整之外，還應重點解決硬件設施欠缺等問題。（3）參加實驗課程的學生都來自低年級，學生的知識結構決定了我們教學內容的設計，應考慮由淺入深、逐層次遞進去完成實驗大綱、實驗教程等支撐材料的撰寫。

參考文獻

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