高等医科院校数学实验室建设的研究与探索

2022-09-11

国家教委于1994年初就制定并实施了“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”, 其研究成果之一是建议把数学实验课程作为高校非数学类专业的数学基础课之一。

目前, 国内部分高校已经开设数学实验课程, 学生在数学实验中利用数学软件工具处理复杂的与医学相关的数学问题, 取得了很好的效果。数学类课程相对医药学课程来说理论性很强, 除了让学生理解基本的数学原理外, 还需要让学生学会运用数学软件工具解决实际的医药类专业问题, 且能做到举一反三, 这对目前的大学数学教育模式提出了新的挑战。为了应对这种新的挑战, 就需在医科大学建立数学实验室, 在数学教育中引入数学实验课程。数学实验课程能够有效地打通了枯燥的数学知识与纷繁的实际问题间的通道, 特别是为医科大学的学生解决在学习过程中遇到的与数学相关的医药学问题提供了方法。数学实验室为培养学生解决实际问题能力的提供了重要场所。

一、高等医科院校数学实验室建设的必要性

目前我国高等医科院校的数学教学大部分还是采用传统的数学课堂教学, 以教师为主, 遵循引例、概念、定理、公式、举例的模式进行理论教学。这种教学方法注重逻辑的严密性, 书本知识的系统性, 优点是可以在短时间内向学生传授更多的知识, 但是从学生角度看, 大部分学生是被动的接受知识, 学生探求知识的主动性欠缺, 学生在后续专业课中遇到医学数学模型的建立, 实验数据的分析处理, 医学图形的绘制等等问题时, 不知如何使用所学的数学知识去解决实际问题。高等医科院校数学实验室的建立, 提供了一个数据分析处理的环境, 使得学生可以从已有医药学实验和数据中抽象出模型并进行解释, 还可以用于设计和建造医学和药学模型, 这对学生专业知识的理解有极大的帮助, 对专业的发展具有很强的推动作用[1]。高等医科院校数学实验室的建立既能够使得数学课程更切合医药类专业的实际需要来制定教学过程;更好体现“以人为本”的教育方针, 有利于数学教研室按照学校“培养实践能力强的应用型人才”的定位来制定培养方案;为人才培养方案中加强实践教学, 加大实践课程学时, 切实加强实验、实训等实践环节的落实提供保障;拓展数学的应用范围, 为学校加快转型起到促进作用。高等医科院校数学实验室的建立也为全校教师和各所附院的科研工作者提供数据处理的平台和技术支持, 为广大科研工作者完成课题, 发表学术论文方面提供帮助, 势必会促进学校的整体科研水平的提升[2]。高等医科院校数学实验室的建立还能够平衡医药类专业学生数学基础差距。数学课程知识点繁多复杂, 难于理解, 我校作为地方性医科大学, 录取的学生数学成绩参差不齐, 不加区分地按照书本灌输复杂的数学知识, 不仅打消了部分学生的学习热情, 还影响了后续课程的连续性学习。所以引入数学实验课程, 对于数学基础较为薄弱的学生, 降低理解数学理论知识的要求, 更加着重强调应用数学处理实际问题的要求即可, 这样既可以提高差生的学习热情, 还可以学以致用。

二、高等医科院校数学实验室用房规划和实验仪器设备规划

(1) 实验室用房总面积为120平方米 (保证两个标准班同时学习数学实验课程的教学上机环境, 且满足大学生数学建模竞赛等比赛的培训和竞赛提供场所) 。 (2) 配备80台电脑及相应桌椅, 配备Viudnos…Serer服务器系统和1个控制台, 布设室内局域网和互联网接口, 购置相关数学实验正版软件:计算机代数系统Mathematica, Maple;矩阵实验室系统MATHAB;SAS/SPSS等。 (3) 配备视频展台、电子白板等教学基础设备。 (4) 配备数学教具、实验模型、器具的储藏、展示储柜, 逐步收集和积累能生动体现数学内在魅力的展具和数学视频资料。

三、高等医科院校数学实验室建成预期效益分析

(1) 学生学习效果。高等医科院校数学实验室建成后, 将知识性和实用性引入实验教学, 激发学生的学习热情和求知欲望, 预计将对学生的学习效果产生积极的影响。在加强对学生基础理论、基础知识和基本技能培养的基础上, 更注重严谨科学作风训练以及创新思维和创新能力的培养。使学生熟练掌握专业基础知识、应用数学知识和数学软件解决实际问题, 成为既能动脑又能动手的专业人才, 提高学生培养的教学质量[3]。高等医科院校数学实验室通过开设SPSS和STATA统计软件课程来辅助《数理统计》教学, 开设MATLAB和Mathematical软件来辅助《高等数学》, 《线性代数》等学科的教学;开设DEA软件来辅助《运筹学》教学。这样, 在教师的指导下, 使学生不仅掌握数学基本知识和具有一定的逻辑推理能力, 还将具有综合运用数学方法、借助计算机通过数学软件及统计软件解决实际问题的意识和能力。我们将借助强大的数学软件使学生能在较短的时间内利用计算机绘图、数值处理、直观演示、逻辑推理、符号运算等分析结果来验证猜想, 从而通过观察、联想、对比去发现解决问题的方法和途径, 探索规律性的结果。达到将数学这门高度抽象的学科以非常经济的方式进行试验的目的[4]。 (2) 提升学校和数学教研室的科研能力。高等医科院校实验室的建成使用后, 将大大促进教师之间和师生之间的学术交流, 营造一个良好的学术氛围。引进先进的科研方法, 也对其他医学类专业的科研水平的提升有积极促进作用。 (3) 社会认知与社会认可。高等医科院校实验室的建立, 使得学生应用数学知识对具体问题建立数学模型, 提高学生对各种自然和社会问题的感性认识, 提高了分析自然科学、社会科学等方面问题的能力, 这一过程也有利于培养学生的社会服务意识。学生综合能力提高最终表现为社会高度认可。医学数学实验教学将促进我校的毕业生具有理论功底扎实、知识复合、实践应用能力强的优势, 将找到合适的岗位并得到用人单位的欢迎。 (4) 社会效益。高等医科院校实验室的建立可以提供MATLAB、Mathematica…、STATA、SPSS、DEA软件等培训课程;教师和科研工作者将可以在医学数学实验室进行数据分析处理, 提高科研水平;医学数学实验室可以面向社会开放, 一方面提升学校的知名度, 另一方面可以为学校创收, 以解决科研经费不足的问题。

四、高等医科院校数学实验室建成后的促进项目

高等医科院校数学实验室建成后, 对任职的教师的促进效果不言而喻。随着开设数学实验课程和带队参加大学生数学建模竞赛, 为了取得更好地教学效果和科研效果, 任课教师会完成《医学数学实验室实验教材》的编写与出版, 在实验室教材的编写中融入数学计算软件在医药数理统计、高等数学、线性代数的应用, 并结合医学类实际问题的案列, 打造一本数学与医学完美结合的实验教材。另外任课教师还可以针对大学数学系列课程进行教学和考试改革, 主观题考试全在数学实验室通过数学软件进行处理, 实现数学系列课程的无纸化考试。总之, 高等医科院校的数学实验室建成能保证数学实验课程和数学建模竞赛等比赛有效的完成。这样既能增强学生学习数学的兴趣与积极性, 培养学生自主学习能力, 提高数学应用意识与创新能力, 又能促进任课教师的应用意识和科研能力, 还能提升整个高等医科院校的科研水平。

摘要：随着高等教育的大众化和经济社会的快速发展, 现代医药学的大量实际问题需要借助于计算机和数学软件来实现, 这就要求高等医科院校学院建设数学实验室本文就高等医科院校数学实验室建设的必要性、用房规划和实验仪器设备规划、预期效益分析和促进项目进行了简要的研究和探讨。

关键词：数学实验课,数学实验室,数学软件,数据处理