探讨医学院校数学实验课程教学

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摘要：本文通过对医学院校相关专业数学实验课程的教学现状进行研究，结合医学院校的专业特点、人才培养需求对数学实验课程的教学意义、教学内容、教学方式等方面进行探讨，从而提高数学实验课程的教学质量，为社会输出全方面素质突出人才。

关键词：数学实验；matlab；教学研究

教学研究在高校教学活动中有着重要的意义。教学研究既能改进教学又能不断的促进高校教师专业发展，提升教师的教学和科研能力[1]。高校教师除了要传授学科基础知识，还有另外很重要的任务就是不断学习学科发展前沿，不断突破科研瓶颈，将最新的研究成果转化为教学内容，让大学课程紧跟学科发展，成为一门不脱节、有意义的课程。数学实验是将数学、计算机技术以及软件结合在一起引入到课堂当中的一门新课程。它的目的就在于将我们所学习的数学知识结合一些计算机知识和软件应用起来，这样既提高了同学们学习数学的积极性，又锻炼了同学们的动手能力，提升了学生由理论到实践的重要技能。由于计算机的帮助以及数学软件包的应用，使学生从繁重复杂的数学计算中解脱出来，将更多的时间投入到数学方法研究和其他具有创造性的工作当中。在医学院校的相关专业中我们的数学实验课使用的matlab软件，它是一种功能十分强大，可以应用到生产实践等诸多领域的软件。

一、医学院校数学实验课程应用软件介绍

数学实验课程我们主要学习的是matlab软件。maltab全名为matrixlaboratory，即翻译为矩阵实验室，也就是说它的基本运算单位就是矩阵，主要是解决矩阵等相关问题的软件。这点就决定了它的编程要比一般的像C语言、Fortran语言要简单的多，特别是在处理矩阵方面。我们日常生活中所遇到的问题一般都是多变量的，多变量问题往往又可归结到矩阵运算当中去，而matlab恰恰具有非常优秀的矩阵运算功能。另外，matlab可以应用到诸多领域当中，比如：数字信号处理、较强的数值和符号计算、图像可视化[2]、通讯系统设计与仿真、控制系统、数字图像处理、财务与金融工程等等。它的操作简单易上手、很多内部函数和丰富的工具箱、强大的图像处理功能等等，matlab最突出以及最吸引人的事它有功能丰富的模块集合工具箱，可以进行数据采集、求解偏微分方程、图像处理、DSP与通信、模糊逻辑、非线形控制、动力系统等诸多领域当中。

二、医学院校数学实验课程的教学内容

本门课程我们主要以实验的方式进行讲授，一共32学时，分成六个实验进行教学。分别是：matlab基本操作、matlab求解微积分、matlab绘图、Matlab程序设计、matlab求解矩阵、matlab数据分析。实验一：matlab基本操作。在这个实验中我们分为3个部分进行讲授，分别是：matlab简介及基本介绍、matlab中数据和变量、matlab中数组的生成与运算。这个实验主要介绍了mat⁃lab的基础内容，讲述基本操作界面的构成以及在matlab中数组的写法，为后续学习打下坚实的基础。实验二：matlab求解微积分。在这个实验中我们分为2部分进行讲授，分别是：针对一元函数求解极限、导数、积分和不定积分；针对多元函数求解偏导数、二重积分、三重积分。在本个实验中，通过matlab中某些函数的学习加深同学们对数学概念的理解，从而提升数学思维。实验三：matlab绘图。通过本个实验，我们可以利用malt⁃ab将数据进行可视化，既可以完成二维作图，又可以完成三维作图。在三维作图当中，我们可以画出空间曲线、空间网格、空间曲面。实验四：matlab程序设计。本个实验我们也分为两部分内容来讲解，分别是：命令式M文件和函数文件的建立、选择结构和循环结构。在本实验中需要让学生们明白命令窗口和M文件、函数式文件的区别。他们的区别在于，M文件相对编写的时大型的程序，我们需要对程序进行不断的调试和修改，如果仍然使用命令窗口编辑的话，那么就需要在每次修改时重新复制一遍语句，然后再找到相应的部分修改，这显然是很麻烦、很费时的，所以我们需要使用M文件或者函数式文件进行编写程序。M文件或者函数式文件的创建路径是一致的：选择文件-新建-M文件或者函数式文件即可。在使用函数式文件的时候需要注意它要有固定的格式：function输出形参表=函数名（输入形参表）。实验五：matlab求解矩阵。本个实验中学习求解矩阵行列式、矩阵间的基本运算、利用matlab求解齐次线性方程组和非齐次线性方程组等方面的内容。这个实验主要是让学生们能过学会使用matlab命令来求解矩阵的相关计算问题，使学生们能够从复杂的迭代计算中解脱出来。实验六：matlab数据分析。本个实验分两部分内容来讲解：利用matlab进行插值和利用matlab进行数据拟合。在插值这部分内容中，我们分为一维插值和二维插值来讲解。一维插值介绍拉格朗日插值、三次样条插值、最邻近插值、线性插值、立方插值和分段线性插值。二维插值分为两种：网格节点插值和散乱节点插值。主要讲最邻近插值、双线性插值、双三次插值。拟合方面就分为多项式拟合和非多项式拟合来讲 解。高校是专业化教学，无论是教学内容还是实践内容都要为专业学习以及专业发展所考虑，所以针对不通的专业我们的教学内容也应该相应作出一些调整，跟专业不相关或者偏离很远的内容应该进行适当删减，跟专业学习与发展紧密相关的内容应做重点的学习和讲解，这样高校教学才能更有针对性。例如，我们针对医学院校影像学相关专业将matlab图像处理这部分的内容作为重中之重来讲解。为他们今后学习其他影像处理的课程打下基础，循序渐进不断深化学习图像处理的相关内容。针对医学院校生物制药的学生，我们也有不同的侧重点。他们最常研究的就是药物在体内的浓度变化、化学的反应速度等等，这些都是数学当中微积分的相关内容，那么针对生物制药相关专业的学生我们应重点讲解mat⁃lab求解微积分这部分实验，这样有针对性、有侧重点的讲解会使数学实验课更加具有实际意义。

三、医学院校数学实验课程的教学方式

教师想要上一堂好课并不是一件很简单的事情，它没有一个绝对的标准，但是还是要达到一些基本的要求，好课必须要是一堂有效率、有意义的课程，在45分钟里老师把知识点交代清楚，使学生对知识点理解透彻，能过跟上老师的思路，在弄懂基础知识的基础上进一步提高学生们的学习能力。上一堂课并不难，难的是如何上一堂好课。好课我们不光要有丰富且合理的教学内容，还要有好的教学方法。所以，我们还要思考教学方式，进而提高我们的课程质量。目前比较受欢迎的BOPPPS教学模式能够解决教学过程中无法充分调动学生学习积极性等诸多在传统教学模式中出现的问题[3]。数学实验既然是一门软件课程，更多的时间是需要同学们自己进行上机操作，老师只是适当引导同学，学生作为主体，独立调试程序，所以这是需要学生自主去实践探索的一门课程。由于互联网+的概念不断提出，教师的授课方式由原来传统的板书式教学逐步向线上教学的方向转变。对于实验类软件课程来说，不能完全由线上教学替代，我们可以采用线上和线下混合式教学的方式来进行。线上教学的部分我们可以使用雨课堂、钉钉、慕课、qq视频会议等进行理论部分课程的学习，线上教学的好处是一方面让教学不受教室空间、上课时间的限制，方便同学和老师，另一方面是线上教学可以将知识点碎片化，把一节课的内容拆解成若干个小的知识点，录制成小视频放在相应的教学软件中，这样学生课上如果有没听懂的地方，课下可以反复观看小视频。另外，这样同时还可以使用学习通进行提问和布置作业。线下的部分是带着学生们进机房，给予他们充分的时间实践，上机操作独立完成编程工作。通过这样线上和线下混合教学的方式，使同学们弄懂学透学科知识，可以大大提高我们的教学质量。随着互联网+概念的不断深化，在网络上也有非常丰富且优秀的教学资源，作为高校教师要抓住这样的机会，整合资源，多汲取优秀的教学方法和教学经验，取长补短，提高我们的教学水平。

四、组织学生参与数学建模竞赛，强化学科知识

Matlab软件最有用的地方就是它可应用的领域非常广，几乎可以解决我们日常生活中所出现的所有问题。每年5月和9月都有大学生数学建模竞赛，可以通过这样的一个机会，带领同学参与到学科知识学习这个大部队中来，数学建模都是给出我们一个实际问题，我们通过对这个问题从定量的角度去研究和分析，并展开深入的调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。在数学建模当中，我们最常使用的编程软件即为matlab，同学们可以通过数学竞赛的这样一个机会，深入matlab的学习，对一些知识点能有一个更高度的认识且能做到活学活用、举一反三。

五、一线教师须提高自身的能力和水平

提高一线教师的能力包括两方面：科研能力和教学能力。高校教师与中小学教师最本质的区别在于：高校教师不仅要教好学生本学科的基础知识，还有不断进行科学研究，进行一些开拓性和创造性的工作，不断开拓学科的新思路和新发展，让学生在学好基础知识的同时也要不断了解学科的最先进的科研成果。高校教师要紧跟时展的步伐，特别是信息技术不断发展的步伐。原来的课堂是老师为主，老师在讲台一味的讲授，学生在被动接受，这样的教学模式不能够激发学生的学习兴趣和创造性思维。我们可以不断尝试先进的信息技术，’互联网+网络视频教学+师生互动’阶段MOOC等一些优秀的教学资源不断出现，我们可以将一些优秀的教学资源引入到我们的课堂中来，抓住并利用好这些优秀的资源，不断强化学习，提高自身的教学水平和能力，丰富自己的课堂教学，为学生上一堂有趣、生动且有意义的好课[4]。

六、结语

医学院校数学实验课一方面是要加深学生们对数学概念的理解，另一方面也是想通过这样的课程让学生们学会使用计算机软件去完成一些重复性的计算工作，这样可以大大节省我们的运算时间，把更多的精力放在研究数学理论和方法当中去。这门课程还在一个不断完善的过程当中，我们边研究边改进，有针对性的调整教学内容，不断寻求更好的教学方式将更好的教学手法引入到课堂当中，做好终身学习的思想准备，不断学习、提高自身各方面的能力，在将学科基础知识传授给学生的同时还要将学科最前沿的知识和理论传授给学生、做一节生动有趣的数学实验课。

参考文献：

[1]邰志艳，马野，张若东.普通高校非统计学专业应用统计学课程理论与实践应用研究[J].中国校外教育，2018（15）.

[2]谷艳红，高先和，石朝毅，卢军，周泽华，张胜，胡学友.基于Matlab的数值方法强化教学研究[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（01）.

[3]庞留勇.“金课”背景下数学实验教学改革[J].西部素质教育，2020，6（08）.

[4]黄自谦，上官王佐，袁颖，汪旭升.医学影像技术专业高等数学课程教学改革的探索与实践[J].科技风，2020（17）.

作者：楚智媛 单位：吉林医药学院