談生物醫學工程專業開設數學實驗課

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【關鍵詞】數學實驗；數學軟件；生物醫學工程

摘要：闡述了生物醫學工程專業開設數學實驗課的必要性和迫切性，介紹了數學實驗課的主要特點。

關鍵詞：數學實驗；數學軟件；生物醫學工程

1引言

生物醫學工程專業應該培養學生具有生命科學、電子技術、計算機技術及醫藥信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程相結合的科研能力，能使學生成為在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、教學及管理的生物醫學工程高級技術人才。而現代科學中多學科相互交叉滲透，對數學的要求越來越高。一方面是如何應用數學知識和數學思維進行多學科的綜合，應用數學解決大量的實際問題；另一方面是信息技術、工程技術等相關學科對數學的要求比傳統的學科的要求更高。

數學實驗課是以數學建模與數值計算為核心內容的課程，它將數學知識、數學建模與計算機應用三者融為一體，使之有機地結合起來，達到解決實際問題的目的。開設數學實驗課程，學生可以在學學數學的基礎上，運用所學的知識，親自動手和設計，建立數學模型，通過計算機并利用數學軟件解決實際問題，從而培養學生的創新意識及動手能力，這對學生將來在生物醫學工程領域盡快成才大有益處。

2數學實驗課的主要特點

數學實驗課在整個數學實踐性環節中占有重要的地位，必需熟悉它的主要內容和特點，從而使整個課程體系取得最優的效果。

21數學軟件的使用

數學軟件是現代數學的重要的計算工具，在數學實驗中是不可或缺的，它為數學實驗提供了工作的平臺。采用Matlab、Mathematic、Maple和Ansys等數學軟件，使學生有一個較高的平臺，直接運用數學家和計算機專家研制的數學軟件，解決實際問題。同時，隨著數學軟件的不斷升級，學生可以運用最新的數學知識和數學方法來處理實際問題。

22計算機的應用

實際問題的解決離不開科學計算，而計算機技術的強大功能為數學實驗提供了實驗條件。同時，數學實驗課也為計算機課程提供了大量實踐操作的練習機會。兩者的結合必將提高學生對計算機知識的掌握水平和應用的能力，使計算機課程可以用更少的課時取得更好的效果。

23與數學建模課的結合

數學實驗課的前期著重對基本實驗方法的講授，后期涉及一些中等難度以下的數學模型的求解。數學實驗偏重學數學方法，數學建模偏重用數學。數學建模課可以作為數學實驗課的后續課程，加強各種模型的訓練，培養學生的實際建模能力。

24與其它數學公共課的交互

數學實驗課中涉及到高等數學、線性代數、概率統計、計算方法等多門數學課程，它把這些內容通過實踐、應用的方式有機地結合起來。學生在完成數學實驗的過程中，激發了對其它數學課的興趣，可以更深入地學習與探求相關課程，并且把學到的新知識再拿回到實驗課中來應用，從而使所學知識更牢固，體會也更深刻。

3開設數學實驗課的必要性

傳統的數學教學是通過教師在課堂上講解定義、定理證明、公式推導和大量的計算方法與技巧等，課后學生利用公式解題。這種教學方式會產生一個不好的后果，就是學生越來越覺得數學枯燥無味，而且缺乏應用能力。再加上目前的學生深受應試教育的影響，學習主動性不夠，缺乏應用數學解決問題的意識和能力。

許多高等教育發達的國家，也在進行著數學教學模式的改革。例如，美國于80年代初開始了微積分教學的改革，建立計算機代數系統（CAS），拋棄了一些嚴格的定義和復雜的證明過程，更注重微積分的思想與本質。這種改革十分強調發展學生的思維、重視概念的理解，并將圖像、數值和符號始終貫穿整個微積分的教學。

隨著計算機技術的迅速發展，近10多年來，創建了多種數學軟件包。這些軟件包具備強大的數值計算、符號演算和圖形處理等功能，例如，能迅速準確地進行求極限、導數、積分、泰勒展開、計算行列式、矩陣的各種運算、解方程、解方程組、假設檢驗、方差分析和回歸分析等。因此，在數學教學中應該進行教學方法和教學手段的改革，沒有必要過分強調記憶大量

公式和計算技巧，應注重解決實際問題時常采用的數學思維和方法，即應用數學能力的培養。開展數學實驗課教學能激發學生學習數學的興趣與主動性，培養學生數學建模能力、數據計算和處理的能力，使學生具有用數學知識、結合計算機技術和專業知識解決實際問題的意識和能力。

4開設數學系實驗課的條件

我院生物醫學工程專業開設數學實驗課必須認識到師資隊伍建設和實驗設施建立的重要性。

數學實驗課的開設，必須與數學理論課程的教學改革有機地結合在一起；任課教師應該具備數學教學、數學軟件和計算機的相關知識，要有數學建模的經驗。

建立“數學實驗室”或建設良好的數學實驗環境是開設數學實驗課的物質條件。開設數學實驗不僅需要計算機和數學軟件等充足的硬件條件，更需要各級領導的大力支持，相關部門的積極配合等良好的軟件環境。

5結束語

數學實驗課是一個新生事物，它逐漸被越來越多的院校和專業所接受，它能把“講授―記憶―測驗”的傳統學習過程，轉變為“直覺―探試―出錯―思考―猜想―證明”的新型學習模式，將信息的單項傳播轉變為多項交流，使學生的被動接受變為主動學習。通過數學實驗課的訓練，促使學生手腦并用，給予學生更多的自己思考與領悟的機會，逐步啟迪心智，推動思維。它是對傳統數學課程進行教學改革的一種有效嘗試。隨著數學實驗課的推廣，它的優越性會逐漸體現出來，它在培養人才方面的作用會被社會所承認。

參考文獻

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