数学实验与成人素质教育

[摘要]本文通过对素质教育与数学实验之间关系的分析,认为开设数学实验教学有利于成人素质教育的实施,有利于提高成人的逻辑思维能力、抽象思维能力和创新能力,有利于激发成人的学习兴趣,培养严谨的科学态度。

[关键词]数学实验;素质教育;关系

一、素质教育与数学实验

素质教育,作为一种教育思想,符合人的发展和社会发展的方向,实施素质教育对促进人的全面发展,促进社会的进步有着非常重要的意义。《中国教育改革和发展纲要》指出:“当今世界政治风云变幻,国际竞争日趋激烈,科学技术发展迅速。世界范围的经济竞争、综合国力竞争,实质上是科学技术的竞争和民族素质的竞争。从这个意义上说,谁掌握了面向21世纪的教育,谁就能在21世纪的国际竞争中处于战略主动地位”

。当前,实施素质教育是中国教育改革的主旋律,它既是我们对21世纪教育发展的积极应答,也是我国21世纪教育发展的必然选择。一般说来,素质教育的目标或作用概括地讲包括了科学素质、创造素质、人文素质和思想道德素质等方面的培养,第一是直接传授知识和培养成人的能力,这是一种即时效应,往往可以立竿见影;第二是教会成人如何思维,激发成人的创造精神,这是一种短期效应,决定着成人未来的适应能力和工作成就;第三是要教成人如何做人,培养正确的价值观和人生观,提高成人思想道德水平和文化素养,这是一种长期效应,影响着成人一生的道路。素质教育必须以人的身心的健康发展为目的,使人在德智体美等方面得到全面发展。

数学实验作为大学数学教育改革的一门新兴课程,随着计算机科学的飞速发展、信息时代的迅速到来应运而生的。数学实验,就是利用计算机系统作为实验工具,以数学理论作为实验原理,以数学素材作为实验对象,以简单的对话方式或复杂的程序方式作为实验形式,以数值计算、符号演算或图形演示等作为实验内容,以实例分析、模拟仿真、归纳总结等为主要实验方法,以辅助学数学、辅助用数学或辅助做数学为实验目的,以实验报告为最终形式的上机实践活动。

数学实验区别于传统的数学课特点就是⑴实践性,⑵主动性,⑶过程性,⑷个性化。从问题出发,把成人置身于情景之中,在讲述理论的同时,要研究算法,还要在计算机上实现计算,得出结果并在计算机上进行验证。也就是说,成人首先要对实际问题进行分析,提炼成一个数学模型,然后决定采取一定的算法,使用相应的数学软件,在计算机上编程计算,最后将结果代回到实际问题中讨论、分析、验证。长期以来,数学一直沿着定义-定理-证明-推论这样一条逻辑演绎的路线进行,充分体现了数学的高度抽象性和严谨的逻辑性,然而数学教学的目的绝非仅仅是传授数学知识,更重要的在于提高成人的数学素质,培养成人运用数学知识解决实际问题的能力,开设数学实验课一方面就是期望成人在自己的探索实践中体验到知识发生的过程,不仅知其然,更是知其所以然,另一方面数学实验过程也是一个科学研究、探索真理的过程,在数学实验过程中,成人亲自动手操作,从一个旁观者变成了一个参与者,由被动学习进入主动探索状态。不仅如此,更重要的是在数学教学中理论联系实际,通过成人的动脑、动手,提高成人学习数学的积极性与主动性,加强成人对数学的应用意识,逐步将所学数学知识转化为技能。

因此,开设数学实验有利于提高逻辑思维能力与抽象思维能力,有利于培养成人的探索能力和科学创新精神,这与中央关于深化教育改革全面推进素质教育的精神是一致的,以创新精神为核心的素质教育必然要呼唤数学实验。在我国,数学实验课程的研究开始于二十世纪九十年代后期,现在很多重点大学都开设了数学实验,一些普通院校也相继在开设,高职高專还没有开设数学实验。数学实验的提出与开设,为我们提高教育教学效率,实现素质教育的目标,切实提高受教育者的素质提供了广阔的前景。

二、开设数学实验对提高成人素质的作用

1、开设数学实验有利于提高逻辑思维能力与抽象思维能力

逻辑思维能力包括:观察、分析、推理、论证、判断、运用结论等等能力;而抽象思维能力包括:分析、综合、概括、归纳、提取等能力,一方面,观察能力是思维能力及其它各种能力发展的基础和前提。观察能力的培养不仅关系到成人的学习质量,也关系到他们将来从事创造性劳动和科研工作的能力。因此,对成人观察能力的培养是素质教育的重要任务之一,而实验教学是培养成人观察能力的主渠道。成人必须精心操作,集中注意力去观察,这样反复多次,持之以恒。经过一段时间的磨炼,就能使他们形成良好的注意力,从而培养出高超的观察能力。另一方面,数学实验的基础是数学建模。数学建模求解与分析的过程是由具体到抽象的认识过程,通过思维分析把感性认识上升到理性认识,这个过程有助于提高成人抽象思维能力。数学实验是从实际问题到数学问题;从数学问题到数学求解;从数学求解到数学实验;这一过程提高了大成人逻辑思维能力与抽象思维能力。

2、开设数学实验有利于培养成人的探索能力和创新能力

江泽民主席在考察北京大学时指出:“创新是不断进步的灵魂”,“创新,最根本的一条就是要靠教育、靠人才”。人类已经跨入21世纪,新的世纪对人才提出了更高的要求。具有很强的探索能力和创新能力,是新世纪人才必备的基本素质。数学实验是一门实验科学,数学实验在培养成人的探索能力和创新能力方面具有独特的作用。在数学实验中,大多问题没有现成的答案,没有现成的模式,要靠充分发挥自己的创造性去解决,而面对一大堆资料、计算机软件等,如何用于解决问题,也要充分发挥自己的创造性,数学实验对大成人的创造性的培养是很有好处的,这对他们离开学校走上工作岗位后,不管是从事实际工作还是从事研究工作,都得到了很好的锻炼,数学实验使理论与实践有机地结合起来,使成人的探索能力和创新能力得到了培养和提高。

3、开设数学实验开设数学实验有利于激发成人的学习兴趣

爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师”。数学实验,改变了传统教学。教师在教学过程中起设计、引导、疏导、诱导作用,启发成人思维,充分发挥了成人的教学主体作用。使成人由被动学习转向主动学习,由教成人学会转到教成人会学,充分调动了成人学习的积极性。数学实验的题目一般都具有开放性,成人能对问题进行开设,甚至问题的结果具有不确定性,给成人充分的联想空间,以发挥他们的聪明才智,在提高分析问题、解决问题的同时,让成人体会发现和创造的乐趣。在数学实验中,成人手、眼、脑并用,使大量难以理解,只能死记硬背的数学概念、定律、变成形象生动、栩栩如生的感性知识深深植入成人的脑海之中。成人在对多姿多彩、变化万千的数学的探求中表现出强烈的好奇心,对新的知识及新的方法产生极大的学习兴趣、开发了智力、增长了知识、发展了个性。

4、开设数学实验有利于培养成人严谨的科学态度

在数学实验中,教师首先要求成人做到一丝不苟、实事求是,要求成人在记录原始数据时,不得使用铅笔,以防伪造,具体操作时应先观察现象,后记录数据,教育成人认识到只有观察到正确的现象后,记录的数据才有意义。如果出现较大误差,不应简单地把该数据舍去,而应仔细分析,提出处理意见。使用方法上找原因,这对实验技能的培养是非常有益的。因此,当问题出现时,就启发成人以理论为指导,分析具体实验,查找故障原因,而不是简单地予以纠正,这就进一步端正了成人实事求是的严谨的治学态度。

5、开设数学实验有利于培养成人的人文素质

(1)有利于培养艰苦奋斗,为科学献身的思想教育。在数学实验中往往不是单靠数学知识,它需要跨学科、跨专业的综合知识,要阅读许多资料,有些知识是以前没有学过的,当然完成数学实验必须下功夫学习,开设数学实验对成人全面发展很有好处。

(2)有利于培养相互协作的集体主义精神。数学实验开设中,由于客观的原因,数学实验的一个重要特点是以组为单位,参加实验的成员必须通力合作,充分发挥自己的特长,才能完成实验任务,在传统教育中,无论是作业还是考试我们总是强调独立解决问题,而数学实验有利于培养成人相互协作与人合作的精神,而这正是当今社会所需要的,这种精神将使成人受益终生。

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