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高职院校数学计算软件 MATLAB 教学研究

所属栏目:教育学论文 发布日期:2019-11-11 09:39 热度:

   【摘 要】当下高职院校对高职数学的教学情况不容乐观,随着教学模式的不断改革,高校教师应当着眼于教学手段的更新,从而提升学生的学习热情,进一步塑造具有综合素养的复合型技术人才。 MATLAB 软件包是沟通数学教学与实际应用的良好媒介,它强大的数值计算系统为高效解决高职数学很多问题奠定了坚实的基础。 本文将结合高职院校数学教学实际和 MATLAB 计算软件实践,探讨高职院校数学计算软件 MATLAB 的教学方法和应用等相关问题。

  【关键词】高职院校;数学实验;MATLAB;教学

高职院校数学计算软件

  1.引入 MATLAB 进入高职数学教育的必要性

  虽然高职院校教学改革已在广大院校推广,但目前高职数学教学现状仍然与预期相距甚远,这一现象的主要原因在于,不同学生的数学基础差异较大, 而高职院校开设的专业性质的数学课程学时少、教学模式陈旧、评价模式单一,因此学生的学习热情普遍不高,甚至会逐渐感觉枯燥乏味,长此以往,教学效率越发低下。 新的教育制度下,高职数学教育应当进一步加强数学教育的改革, 改变沉闷的课堂气氛,从而提高学生的学习热情与自主能力。 Matlab 软件包是沟通数学理论教学与解决实际问题的良好媒介,其高效的数值计算系统为解决各类问题奠定了坚实的基础。 Matlab 由美国 Mathworks 公司于 1984 年开发, 目前已经成为国际科学界最具影响力、最具活力的科学计算软件[2]。MATLAB 能够有效将数学理论与实际运用相结合,将抽象的数学原理运用于实际问题,不仅提升了学生的兴趣,也提升了学生解决实际问题的能力。 同时,Matlab 的易用性可以提高数学教学的效率,进一步提升学生的兴趣。 MATLAB 可以作为学生的一项技能,为将来步入社会奠定坚实的基础。 基础差的高职院校学生通过 Matlab 的学习,能够掌握一门实用的技能,从而在将来的工作中实现自身的价值。

  2.Matlab 语言的特点 Matlab 集数值计算、图形图像处理、符号计算、文字处理、数字建模、实时控制、动态仿真、信号处理等功能为一体,适应多学科、多重工作平台,功能强大。 其主要特点有以下几点:

  2.1 高效的编程能力与 JAVA,C,C++等程序相比,Matlab 与人们的思维方式具有更多的相似性,更符合人们思考的习惯,更容易被理解掌握,用 Matlab 编写程序的效率也因此较高。

  2.2 强大的计算性能 Matlab 的主要运算对象是维数无需被事先指定的矩阵及数组,而在解决实际问题,进行工程运算的过程中,矩阵、数组以及向量发挥了强大的作用。

  2.3 简便的使用模式 Matlab 预言使用简便,且运用方式灵活,将编译、链接、执行等流程有机的结合为整体,使用者的语法、书写等错误可以在同一窗口被发现并排除, 这大大减少了调试程序、 修改错误的时间。 与此同时, Matlab 的计算结果以熟悉的符号呈现, 不需要强大的计算机知识,这也为使用者进一步提供了便捷。

  2.4 数据的可视化功能 Matlab 中图形例程占据了很大的比重,这也为数据可视化创造了条件。 在内部,Matlab 借助图形句柄控制图形的显示,涵盖了直线、文本等多种形式,同时对于对象的操作方法也进行了说明。 同时,Matlab 中的高级图形命令可以绘制出网格图、阴影图、曲线图等多种多维图形,进一步加强了数据可视化的程度。

  3.Matlab 在高职数学中的应用

  3.1 在求导中的应用导数运算是高等数学中的基本内容,掌握求导运算对数学能力的提高是学习数学的基本技能之一。 利用 MTALAB 我们可以轻松地求得导数。 例如我们对式子(1)进行求导 f(x)=(4x2 +2x+7)(3x2 +2x+2) (1)导数运算的 Matlab 代码是: >>a=[4,2,7]; >>b=[3,2,2];>>k=polyder(a,b) k= 48 42 66 18 因此求得的导数如式(2)所示: f'(x)=48x3 +42x2 +66x+18 (2)

  3.2 求极限的中的应用函数的极限是高等数学中最基本概念,极限的计算是教学上的一个重点,也是一个难点,其计算方法非常多,如单调有界性、四则运算法、等价无穷小法、洛必达求导法和泰勒展开法等。MATLAB 可以轻易地求解出极限。 在区间 ●0,3π ●作函数: y=3e-x cos(2x2 ) (3)的图像,观察当 x→+∞ 的时候,函数的极限。 MATLAB 代码如下所示: >>x=0:0.01*pi:3*pi; %x 的取值范围[0,3π] >>y=3.*exp(-x).*cos(2*x.*x); %y 的表达式 >>plot(x,y,'-r'); %曲线标记为红色 >>xlabel('itx');ylabel('ity'); %纵坐标和横坐标分别标记 >>legend('y=2e^{-x}cos(2x^2)'); %图的标注由图 1 可知 y=3e-x cos(2x2 )的极限为 0,即1im x→+∞ 3e-x cos(2x2 )=0。

  4.灵活多变的教学方法

  Matlab 的实用性很强,尤其是 Matlab 的各种工具包,不同学科使用的工具包也不同,因此要根据高职数学内容特点,有针对性的选择适合的 Matlab 工具包。 在这一特点下,提升高职院校教学的针对性就十分关键,否则不仅会降低学生学习的兴趣、运用的能力,也无法突出 Matlab 软件自身的特点。 课堂学必须将教室的讲授与学生的学习相互结合,从而提升课堂教学的参与性,全面提升课堂效果。 这也是高职院校教师需要解决的首要问题。 对此,本文提出了以下解决方案。

  4.1 互动式教学与其他课程不同,计算机类的课程允许学生进行上机操作,实战演练,这也是计算机教学与其他教学的显著不同之处。 上机操作使得学生有了更为直观的理解和认识,也为检验自身掌握程度提供了良好的平台。 除了有效的人机互动,还能够实现学生与学生之间,师生之间的互动交流。 这种交流不仅仅局限于课堂,在课余,教师可以向学生提供更多的参考文献、相关资料、自学课件等,便于学生根据自己的实际情况和时间安排,进行自主学习,同时,网络作为有效的互动平台,方便了学生与教师的沟通,对于学生的问题疑惑,教师可以即时了解及解答,避免了反馈时间过长而造成的兴趣缺失、知识体系构建困难等问题。 教师通过与学生的交流沟通,也可以进一步完善自己的教学方法,从而提升教学质量。

  4.2 针对性教学随着社会竞争的日益激烈,学生的综合素质已经受到了各大高校的普遍关注,为了培养高素质的复合型实用人才,各个高校都把优化教学计划、丰富课程门类提上日程。 而课程丰富是一把双刃剑,在丰富知识涵盖面的同时,也不可避免的减少了教学的学时。 Matlab 中的指令代码很多,以往的教学中,教师为了在有限的时间内讲授更多的知识,往往讲解枯燥无味。 因此,学生很难长时间集中注意力,保持高度集中,因此也无法掌握关键。 所以高职数学教学必须有所重点和针对性,以提升学生的兴趣,同时也使得教学更有效率。

  5.总结

  将 Matlab 引入到高职院校数学的教学中, 对于高职教学的改革具有重要的意义,有助于高职院校培养更多综合素质优秀的复合技术型人才。 Matlab 的教学不仅克服了传统的数学教学过于抽象等问题,也激发了学生的学习兴趣。

  【参考文献】

  [1]刘颖,徐莹.高职院校开展数学建模活动模式探讨[J].教育与职业,2010(014): 147-148.

  [2]平怡.Matlab 在大学数学教学中的应用研究[J].湖北广播电视大学学报,2008,4: 135-136.

  《高职院校数学计算软件 MATLAB 教学研究》来源:《山东农业工程学院学报》,作者:生 静。

文章标题:高职院校数学计算软件 MATLAB 教学研究

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