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【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)實驗；數(shù)學(xué)軟件；生物醫(yī)學(xué)工程

摘要：闡述了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課的必要性和迫切性，介紹了數(shù)學(xué)實驗課的主要特點。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)實驗；數(shù)學(xué)軟件；生物醫(yī)學(xué)工程

1引言

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生具有生命科學(xué)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)及醫(yī)藥信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識以及醫(yī)學(xué)與工程相結(jié)合的科研能力，能使學(xué)生成為在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)儀器以及其它電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)等部門從事研究、開發(fā)、教學(xué)及管理的生物醫(yī)學(xué)工程高級技術(shù)人才。而現(xiàn)代科學(xué)中多學(xué)科相互交叉滲透，對數(shù)學(xué)的要求越來越高。一方面是如何應(yīng)用數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)思維進行多學(xué)科的綜合，應(yīng)用數(shù)學(xué)解決大量的實際問題；另一方面是信息技術(shù)、工程技術(shù)等相關(guān)學(xué)科對數(shù)學(xué)的要求比傳統(tǒng)的學(xué)科的要求更高。

數(shù)學(xué)實驗課是以數(shù)學(xué)建模與數(shù)值計算為核心內(nèi)容的課程，它將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)建模與計算機應(yīng)用三者融為一體，使之有機地結(jié)合起來，達到解決實際問題的目的。開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課程，學(xué)生可以在學(xué)學(xué)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，運用所學(xué)的知識，親自動手和設(shè)計，建立數(shù)學(xué)模型，通過計算機并利用數(shù)學(xué)軟件解決實際問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及動手能力，這對學(xué)生將來在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域盡快成才大有益處。

2數(shù)學(xué)實驗課的主要特點

數(shù)學(xué)實驗課在整個數(shù)學(xué)實踐性環(huán)節(jié)中占有重要的地位，必需熟悉它的主要內(nèi)容和特點，從而使整個課程體系取得最優(yōu)的效果。

21數(shù)學(xué)軟件的使用

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

22計算機的應(yīng)用

實際問題的解決離不開科學(xué)計算，而計算機技術(shù)的強大功能為數(shù)學(xué)實驗提供了實驗條件。同時，數(shù)學(xué)實驗課也為計算機課程提供了大量實踐操作的練習(xí)機會。兩者的結(jié)合必將提高學(xué)生對計算機知識的掌握水平和應(yīng)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(shù)學(xué)建模課的結(jié)合

數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)模型的求解。數(shù)學(xué)實驗偏重學(xué)數(shù)學(xué)方法，數(shù)學(xué)建模偏重用數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)建模課可以作為數(shù)學(xué)實驗課的后續(xù)課程，加強各種模型的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的實際建模能力。

24與其它數(shù)學(xué)公共課的交互

數(shù)學(xué)實驗課中涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、計算方法等多門數(shù)學(xué)課程，它把這些內(nèi)容通過實踐、應(yīng)用的方式有機地結(jié)合起來。學(xué)生在完成數(shù)學(xué)實驗的過程中，激發(fā)了對其它數(shù)學(xué)課的興趣，可以更深入地學(xué)習(xí)與探求相關(guān)課程，并且把學(xué)到的新知識再拿回到實驗課中來應(yīng)用，從而使所學(xué)知識更牢固，體會也更深刻。

3開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課的必要性

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)是通過教師在課堂上講解定義、定理證明、公式推導(dǎo)和大量的計算方法與技巧等，課后學(xué)生利用公式解題。這種教學(xué)方式會產(chǎn)生一個不好的后果，就是學(xué)生越來越覺得數(shù)學(xué)枯燥無味，而且缺乏應(yīng)用能力。再加上目前的學(xué)生深受應(yīng)試教育的影響，學(xué)習(xí)主動性不夠，缺乏應(yīng)用數(shù)學(xué)解決問題的意識和能力。

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

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，近10多年來，創(chuàng)建了多種數(shù)學(xué)軟件包。這些軟件包具備強大的數(shù)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(dǎo)數(shù)、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(shè)檢驗、方差分析和回歸分析等。因此，在數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)該進行教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，沒有必要過分強調(diào)記憶大量

公式和計算技巧，應(yīng)注重解決實際問題時常采用的數(shù)學(xué)思維和方法，即應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)。開展數(shù)學(xué)實驗課教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣與主動性，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力、數(shù)據(jù)計算和處理的能力，使學(xué)生具有用數(shù)學(xué)知識、結(jié)合計算機技術(shù)和專業(yè)知識解決實際問題的意識和能力。

4開設(shè)數(shù)學(xué)系實驗課的條件

我院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課必須認識到師資隊伍建設(shè)和實驗設(shè)施建立的重要性。

數(shù)學(xué)實驗課的開設(shè)，必須與數(shù)學(xué)理論課程的教學(xué)改革有機地結(jié)合在一起；任課教師應(yīng)該具備數(shù)學(xué)教學(xué)、數(shù)學(xué)軟件和計算機的相關(guān)知識，要有數(shù)學(xué)建模的經(jīng)驗。

建立“數(shù)學(xué)實驗室”或建設(shè)良好的數(shù)學(xué)實驗環(huán)境是開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課的物質(zhì)條件。開設(shè)數(shù)學(xué)實驗不僅需要計算機和數(shù)學(xué)軟件等充足的硬件條件，更需要各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，相關(guān)部門的積極配合等良好的軟件環(huán)境。

5結(jié)束語

數(shù)學(xué)實驗課是一個新生事物，它逐漸被越來越多的院校和專業(yè)所接受，它能把“講授―記憶―測驗”的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程，轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸庇X―探試―出錯―思考―猜想―證明”的新型學(xué)習(xí)模式，將信息的單項傳播轉(zhuǎn)變?yōu)槎囗椊涣鳎箤W(xué)生的被動接受變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。通過數(shù)學(xué)實驗課的訓(xùn)練，促使學(xué)生手腦并用，給予學(xué)生更多的自己思考與領(lǐng)悟的機會，逐步啟迪心智，推動思維。它是對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課程進行教學(xué)改革的一種有效嘗試。隨著數(shù)學(xué)實驗課的推廣，它的優(yōu)越性會逐漸體現(xiàn)出來，它在培養(yǎng)人才方面的作用會被社會所承認。

參考文獻

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