計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)的應(yīng)用策略

時(shí)間:2022-05-10 10:17:40

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計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)的應(yīng)用策略

【摘要】在信息技術(shù)時(shí)代下,計(jì)算機(jī)技術(shù)與多媒體技術(shù)的融合在當(dāng)代的教學(xué)中已經(jīng)十分常見,能夠促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)程,使教學(xué)更加有質(zhì)量、有秩序。大學(xué)教育面向的是已經(jīng)累積了一定基礎(chǔ)知識(shí)的青年學(xué)生,通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用,發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)中大數(shù)據(jù)整合、信息分析等功能,幫助大學(xué)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展和整理,使學(xué)生能夠進(jìn)一步深入對(duì)知識(shí)的研究。大學(xué)數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的升華階段,要求學(xué)生更多的是利用已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的拓展和運(yùn)用,相比于其他的教育階段的數(shù)學(xué)內(nèi)容來(lái)說(shuō),大學(xué)數(shù)學(xué)具有一定的難度,其表現(xiàn)在大學(xué)數(shù)學(xué)的復(fù)雜性、邏輯性以及技術(shù)性,在這一個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)階段,更加有必要運(yùn)用好計(jì)算機(jī)技術(shù),便利學(xué)生加深對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的研究。基于此,本文將討論計(jì)算機(jī)技術(shù)在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用措施,以此供各界相關(guān)人士進(jìn)行交流參考。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù);數(shù)學(xué)課程;教學(xué)策略

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和變革,我國(guó)的信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)都得到了飛速的提升,一些高新技術(shù)進(jìn)入到各行各業(yè)的生產(chǎn)和活動(dòng)中去,使生產(chǎn)行業(yè)的質(zhì)量和速率得到提升。教育行業(yè)作為國(guó)家培養(yǎng)人才促進(jìn)發(fā)展的重要行業(yè),也隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步引入了新的技術(shù),以促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的有序開展,培養(yǎng)適應(yīng)于社會(huì)發(fā)展,推動(dòng)國(guó)家進(jìn)步的全方面發(fā)展型人才。從當(dāng)代的發(fā)展形勢(shì)看,計(jì)算機(jī)技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的使用已經(jīng)越來(lái)越普遍,并向著深入教育活動(dòng)的形勢(shì)推進(jìn)。高校教育是培養(yǎng)社會(huì)人才的重要基地,是反映社會(huì)進(jìn)步促進(jìn)社會(huì)發(fā)展場(chǎng)所,大學(xué)教育模式和方法應(yīng)該隨著社會(huì)的發(fā)展變化而不斷改革。在高等院校所開展的教育中,大學(xué)數(shù)學(xué)成為理工科、管理科等專業(yè)必備的基礎(chǔ)科目,是大部分大學(xué)生的基礎(chǔ)課程。這是基于數(shù)學(xué)本身是一門鍛煉學(xué)生邏輯思維和思考能力、是能夠輔助社會(huì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理事物進(jìn)行的知識(shí)科目,融合了多項(xiàng)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn),能為推動(dòng)其他學(xué)術(shù)研究提供基礎(chǔ)的知識(shí)。也因此,當(dāng)代更多的學(xué)者注重對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行深入的研究,并通過(guò)利用各項(xiàng)工具加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)的教學(xué)和探討。計(jì)算機(jī)技術(shù)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和共享能力,能為數(shù)學(xué)知識(shí)研究活動(dòng)提供有力的幫助,促進(jìn)數(shù)學(xué)研究的發(fā)展。大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中利用好計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行教學(xué),極大地促進(jìn)了教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行,提高了大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)有效性,成為課堂教學(xué)的有力工具。大學(xué)教師及相關(guān)人員應(yīng)該重視計(jì)算機(jī)技術(shù)在大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的運(yùn)用,通過(guò)研究更多適用于大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)的融合方式,使計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠與大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)相互補(bǔ)充。

一、運(yùn)用多媒體技術(shù)建立模型,簡(jiǎn)化抽象數(shù)學(xué)概念

數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)大部分都比較抽象復(fù)雜,需要運(yùn)用各種的抽象數(shù)據(jù)來(lái)表示出來(lái)的,因此,如果僅僅是利用口述的形式進(jìn)行講學(xué),學(xué)生很難理解教師所說(shuō)的知識(shí)點(diǎn),并容易造成大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)課堂枯燥乏味。這時(shí)候就需要用到數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)模型對(duì)所講述的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行模擬與簡(jiǎn)化,使可以運(yùn)用模型所表現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)點(diǎn)能夠更加具體化,方便學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行理解。同時(shí)通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)抽象知識(shí)點(diǎn)的概念模型建設(shè),使學(xué)生能夠透徹地理解知識(shí)點(diǎn)的形成以及如何將其進(jìn)行進(jìn)一步的演算,使學(xué)生能夠在觀察模型的過(guò)程中建立屬于自己的思維,找到解題的關(guān)鍵點(diǎn),建立解題方法。例如,在高等數(shù)學(xué)中有幾何圖形的關(guān)系這一個(gè)知識(shí)點(diǎn),大學(xué)教師在教學(xué)集合關(guān)系數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)時(shí),運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),能夠發(fā)揮出明顯的教學(xué)效果。通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)輔助軟件進(jìn)行幾何圖形的模擬,使幾何圖形能夠以多維的方式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前,方便學(xué)生對(duì)這一些圖形進(jìn)行進(jìn)一步的觀察。除了幾何圖形之外,一些比較復(fù)雜的函數(shù)圖像,例如曲面圖,曲線圖,立體圖,也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件進(jìn)行具體模型的建設(shè)。更重要的是計(jì)算機(jī)除了可以建立圖形的模型之外,還能模擬這些圖形的生成過(guò)程以及函數(shù)線條的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)函數(shù)的真正運(yùn)動(dòng),讓一些復(fù)雜的公式變得更加直觀,方便學(xué)生對(duì)這些數(shù)學(xué)問(wèn)題的認(rèn)知和理解。例如,在講授二重積分這一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),了解到大學(xué)的學(xué)生在高中階段已經(jīng)對(duì)定積分有所理解,能夠利用基礎(chǔ)的知識(shí)對(duì)定積分進(jìn)行進(jìn)一步分析,但對(duì)定積分的極限概念還處在初學(xué)階段,需要領(lǐng)會(huì)其中的基礎(chǔ)知識(shí),即“分割、代替、求和、取極限”。如果僅僅用講述的形式讓學(xué)生理解這一些概念,會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)混淆模糊。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的模型建立功能,將這一些用模型動(dòng)漫圖展現(xiàn)動(dòng)態(tài)取極限過(guò)程,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能夠更加直觀明了。在豐富課堂教學(xué)模式和運(yùn)動(dòng)的同時(shí)引起學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。

二、運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件驗(yàn)算公式,細(xì)化數(shù)學(xué)問(wèn)題過(guò)程

大學(xué)數(shù)學(xué)習(xí)題大多數(shù)都是以公式的模式呈現(xiàn),在大學(xué)的數(shù)學(xué)課堂上,教師進(jìn)行數(shù)學(xué)題的演算和教學(xué),就將所教學(xué)的數(shù)學(xué)公式一步步地推導(dǎo)出來(lái)。如果在課堂教學(xué)中遇到一些比較復(fù)雜且過(guò)程或者步驟較多的數(shù)學(xué)公式,在運(yùn)算的過(guò)程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,而且因?yàn)檫^(guò)程漫長(zhǎng),需要耗費(fèi)大量的課堂教學(xué)時(shí)間,這就不利于大學(xué)數(shù)學(xué)教師對(duì)課堂進(jìn)行安排,影響課程教學(xué)的進(jìn)度。應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)公式的驗(yàn)算,可以進(jìn)一步解決這樣的問(wèn)題出現(xiàn)。例如,在教學(xué)高等數(shù)學(xué)的課堂上,教師使用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)軟件Matlab、Maple或者M(jìn)athematics,將公式導(dǎo)入并輸入符合的條件,就可以實(shí)現(xiàn)一邊講解知識(shí)點(diǎn),一邊推斷和演算。這種數(shù)學(xué)軟件還具有儲(chǔ)存功能,可以記錄所教學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)試題,在有需要的時(shí)候可以重新導(dǎo)入,使學(xué)生在復(fù)習(xí)的時(shí)候更加便利,展現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)軟件的信息儲(chǔ)存功能和數(shù)據(jù)分析功能。除了Matlab、Maple、Mathematics之外,如果經(jīng)濟(jì)比較拮據(jù),可以用Octave、Scilab、Maxima,代替,前兩個(gè)與Matlab接近,Scilab還帶一個(gè)Xcos仿真系統(tǒng),最后一個(gè)用來(lái)符號(hào)計(jì)算;如果是計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),也可以運(yùn)用通用計(jì)算和編程的Python、Julia,Python通過(guò)Numpy、Scipy、Sympy能實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)常見的計(jì)算;Julia是新興的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言,速度快,語(yǔ)法簡(jiǎn)單,可以代替Fortran的存在,而且語(yǔ)言原生支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算。這些計(jì)算機(jī)軟件都能為大學(xué)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)生活帶來(lái)非常多的便利,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效率。

三、運(yùn)用計(jì)算機(jī)公式計(jì)算數(shù)學(xué),精準(zhǔn)化計(jì)算題答案

大學(xué)數(shù)學(xué)大部分的內(nèi)容是結(jié)合多個(gè)教育階段所教學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)所呈現(xiàn)出的復(fù)雜數(shù)學(xué)公式,要計(jì)算起來(lái)可能需要運(yùn)用到比較多的公式,使得計(jì)算用時(shí)變長(zhǎng)。一部分學(xué)生在計(jì)算高等數(shù)學(xué)時(shí),由于復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程,往往會(huì)使答案出現(xiàn)偏差,如果在大學(xué)的教學(xué)課堂上讓學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)計(jì)算題進(jìn)行計(jì)算,可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)度耗費(fèi)課堂教學(xué)時(shí)間的現(xiàn)象,不利于課堂教學(xué)的有序進(jìn)行。因此,在大學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)時(shí),教師可以利用好計(jì)算機(jī)技術(shù)中的公式計(jì)算功能,精準(zhǔn)化計(jì)算出一些比較復(fù)雜且繁瑣的計(jì)算題。這樣既能使計(jì)算題的答案快速而準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái),不耗費(fèi)過(guò)多的課堂教學(xué)時(shí)間,使學(xué)生能夠利用更多的有效時(shí)間進(jìn)行新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。也能使學(xué)生在學(xué)習(xí)到數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)同時(shí),了解到計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,引起學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣。一般在大學(xué)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,教師利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)公式的計(jì)算有許多種方法,比較基礎(chǔ)的是將數(shù)學(xué)公式運(yùn)用wps中的演示文檔演示出來(lái),需要計(jì)算時(shí)則可以利用Wps自帶的公式計(jì)算功能。例如,大學(xué)數(shù)學(xué)教師在進(jìn)行《函數(shù)的定義域和函數(shù)》這一課程的教學(xué)時(shí),用MSWord中的方程式編輯器將所要教學(xué)的函數(shù)方程,編輯在計(jì)算機(jī)上,然后可以運(yùn)用該軟件的解題功能,在多媒體上一步步地演算給學(xué)生看,在演算的過(guò)程中,教師也要及時(shí)地對(duì)所演算的步驟進(jìn)行講解,使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)了解程度更高。除了運(yùn)用wps相關(guān)計(jì)算功能之外,教師也可以運(yùn)用mathlap,mathematica等數(shù)學(xué)工具軟件,但這一類軟件需要教師擁有操作技術(shù),并能夠熟練地運(yùn)用這些計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)工具。這一類型的計(jì)算機(jī)教學(xué)輔助工具能夠幫助教師更好地進(jìn)行數(shù)學(xué)課堂教學(xué),也能使學(xué)生更加簡(jiǎn)便地進(jìn)行數(shù)學(xué)題的計(jì)算。這時(shí)應(yīng)該建議學(xué)生去學(xué)習(xí)mathlap,mathematica等軟件的操作方法,并將其更好地運(yùn)用在日常的高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中去,使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)更加順利,簡(jiǎn)便。

四、運(yùn)用計(jì)算機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)軟件,生動(dòng)化教學(xué)過(guò)程

數(shù)學(xué)這一門科目一直以來(lái)都以具有非常高的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性、復(fù)雜性印象出現(xiàn)在學(xué)生的各層教育階段中,大學(xué)數(shù)學(xué)更是成為了眾多大學(xué)生的掛科高頻科目,使學(xué)生在數(shù)學(xué)教學(xué)課堂上具有一定的學(xué)習(xí)壓力,嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)科目的學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭惡情緒的現(xiàn)象。再加上傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)往往是教師講,學(xué)生聽基本模式,而一些數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型的呈現(xiàn)也僅僅通過(guò)教師的口述或者是用粉筆在黑板上描繪的方法。這樣的方法使得數(shù)學(xué)這一類本身就缺乏色彩的知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生感到復(fù)雜,枯燥乏味,長(zhǎng)久以來(lái),很容易磨滅學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)環(huán)境下產(chǎn)生疲憊的心理,最終無(wú)法集中精力去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。大學(xué)數(shù)學(xué)以高數(shù)的形式出現(xiàn),是對(duì)以往教育階段的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)以及拓展,相比于其他教育階段來(lái)說(shuō)高數(shù)的復(fù)雜性更強(qiáng),涉及到的理論知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)更多,難度進(jìn)一步增加。如果仍然使用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,很容易會(huì)使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程中喪失信心,產(chǎn)生壓力。在大學(xué)數(shù)學(xué)課堂中運(yùn)用計(jì)算機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行課件的設(shè)計(jì),使數(shù)學(xué)課件更加生動(dòng)多彩,增添多種影視圖片,聲樂(lè)元素,結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn),能夠使數(shù)學(xué)教學(xué)課堂更加生動(dòng)具體。在教學(xué)形式上吸引學(xué)生的注意力,使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中感到輕松自如。例如,在教學(xué)《初等函數(shù)》這一個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),講到要探究函數(shù)的基本性質(zhì)與關(guān)系,這時(shí)可以運(yùn)用例題來(lái)說(shuō)明。教師設(shè)計(jì)一個(gè)與初等函數(shù)相關(guān)的例題,并在運(yùn)用計(jì)算機(jī)課件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)課件時(shí),增添更多有趣的元素。如,一位旅客住在旅館里,(課件里插放一個(gè)動(dòng)漫人物與一間旅館的場(chǎng)景,吸引學(xué)生的目光,使學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)投放到課件上去。有必要可以融入一些背景音樂(lè),可以選擇一些搞怪的音樂(lè)色彩,使嚴(yán)肅的數(shù)學(xué)課堂更加輕松。)圖1描述了他的一次行動(dòng),請(qǐng)你根據(jù)圖形給縱坐標(biāo)賦予某一個(gè)物理量后,再敘述他的這次行動(dòng)。你能給圖1標(biāo)上↑具體的數(shù)值,(這也可以插入一個(gè)對(duì)話框運(yùn)用彩色的字體表現(xiàn)問(wèn)題,條件允許插入一個(gè)模擬聲音,這樣可以讓學(xué)生了解題目。)精確描述這位旅客的這次行動(dòng)并用一個(gè)函數(shù)解析式表達(dá)出來(lái)嗎?通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)的課件設(shè)計(jì),使一些枯燥的數(shù)學(xué)題與趣味的形式呈現(xiàn)出來(lái),活躍課堂的教學(xué)氛圍,提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。

五、結(jié)束語(yǔ)

高等院校作為我國(guó)培養(yǎng)多種類型人才的重要教育場(chǎng)所,在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用最先進(jìn)且最有效的教學(xué),致力于培養(yǎng)出社會(huì)所需要的全面發(fā)展型人才。在大學(xué)的教學(xué)科目中,數(shù)學(xué)作為大部分大學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程,對(duì)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)以及其他能力的培養(yǎng)具有重要的作用。因此,在大學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)課堂中,教師有必要思考更多能夠使學(xué)生數(shù)學(xué)能力得到提高的教學(xué)方法。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代下,計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展,并在教育活動(dòng)中凸顯出其優(yōu)越性。在大學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)課堂上,運(yùn)用好先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)提高數(shù)學(xué)的教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)解題能力,鍛煉學(xué)生的邏輯思維和解題思維,對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)具有一定的意義。但目前來(lái)說(shuō)還有一部分大學(xué)數(shù)學(xué)課堂對(duì)于計(jì)算機(jī)的運(yùn)用存在著缺乏的狀況,不能夠有效地發(fā)揮出計(jì)算機(jī)在大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的作用。因此,還需要更多的大學(xué)數(shù)學(xué)教師參與到計(jì)算機(jī)技術(shù)在大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中運(yùn)用的研究中,使大學(xué)數(shù)學(xué)這一門課程能夠在計(jì)算機(jī)的輔助之下更加容易理解,從而促進(jìn)大學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)有效性的提高。

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作者:陳虹 單位:山西警察學(xué)院