数学应用数学本科毕业论文篇2
试谈数学软件在高等数学教学中的应用
【摘要】高等数学是理工科大学生必修的一门基础课程，具有极其重要的作用.本文以Mathematic软件为例子介绍了其在高等数学课程教学中的几点应用，即用符号运算和可视化的功能辅助教学研究.不仅可以激发学生学习的兴趣，提高课堂效率，而且能提高学生分析和解决问题的能力，可以培养学生的动手能力和创新能力.
【关键词】Mathematic;符号运算;图形处理;高等数学
一、引 言
随着现代科学技术的迅猛发展和教育改革的不断深入，新的知识不断涌现，社会对现在的大学生的要求也越来越高，不仅要求他们具有扎实的理论基础，而且要求他们具有较强的动手能力和一定的创新能力，传统的高等数学教学内容和教学方法不断受到冲击.为了适应这种发展的需要，高校教师就需要不断地对教学内容和教学手段进行改革：如何运用现代信息技术提高课堂教学的质量和效率，不仅教给他们理论知识，而且要教给他们处理实际问题的工具和方法.
而数学软件正是这样一个必备的工具.目前，数学软件有很多，较流行的有四种：Maple、Matlab、MathCAD、Mathematica，这几种数学软件各有所长，难以分出伯仲.Maple与Mathematica以符号计算见长，Matlab以数值计算为强，而MathCAD则具有简洁的图形界面和可视化功能，本文以Mathematica在高等数学中的应用进行介绍.Mathematica是由位于美国伊利诺州的伊利诺大学Champaign分校附近的Wolfram Research公司开发的一个专门进行数学计算的软件.
从1988年问世至今，已广泛地应用到工程、应用数学、计算机科学、财经、生物、医学、生命科学以及太空科学等领域，深受科学家、学生、教授、研究人员及工程师的喜爱.很多论文、科学报告、期刊杂志、图书资料、计算机绘图等都是Mathematica的杰作.Mathematica的基本系统主要由C语言开发而成，因而可以比较容易地移植到各种平台上，其功能主要是强大的符号运算和强大的图形处理，使你能够进行公式推导，处理多项式的各种运算、矩阵的一般运算， 求有理方程和超越方程的(近似)解，函数的微分、积分，解微分方程，统计，可以方便地画出一元和二元函数的图形，甚至可以制作电脑动画及音效等等.我们努力追求的目标是如何将数学软件(如Mathematica)与高等数学教学有机地结合起来，起到促进教学改革和提高教学质量的作用.
二、Mathematica在教学中的作用
Mathematica语言非常简单，很容易学会并熟练掌握，在教学中有以下两个作用：
1.利用Mathematica符号运算功能辅助教学，提高学生的学习兴趣和运算能力
学习数学主要是基本概念和基本运算的掌握.要想掌握基本运算，传统的做法是让学生做大量的习题，数学中基本运算的学习导致脑力和体力的高强度消耗，很容易让学生失去学习兴趣，Mathematica软件中的符号运算功能是学生喜欢的一大功能，利用它可以求一些比较复杂的导数、积分等，学生很容易尝试比较困难的习题的解决，可以提高学生的学习兴趣，牢固地掌握一种行之有效的计算方法.
例1利用符号运算求导数.
利用Mathematica还可以解决求函数导数和偏导数、一元函数定积分和不定积分、常微分方程的解等.由于输入的语言和数学的自然语言非常近似，所以很容易掌握且不容易遗忘.Mathematica不仅是一种计算工具和计算方法，而且是一种验证工具，充分利用Mathematica这个工具进行验证，可以使得学生轻松地理解和接受在高等数学的教学中遇到的难理解的概念和结论.另外，在教学中会遇到难度比较大的习题，利用Mathematica可以验证我们作出的结果是否正确.
2.利用Mathematica可视化功能辅助教学，提高学生分析和解决问题的能力
利用Mathematica可视化功能辅助教学，可以很方便地描绘出函数的二维和三维图形，还可以用动画形式来演示函数图形连续变化的过程，图形具有直观性的特点，可以激发学生的兴趣，是教师吸引学生眼球，展示数学“美”的一种有效的教学手段，可以达到很好的教学效果.
在高等数学的教学中遇到的学生难理解的概念和结论，如果充分利用Mathematica这个工具进行验证，就可以让学生比较轻松地理解和接受.
在空间解析几何和多元函数微积分这两章内容中，涉及许多三维的函数图形，三维函数图形用人工的方法很难作出，要掌握二元函数的性质就需要学生较强的空间想象能力，这对一部分学生来说非常困难.利用Mathematica软件可以作出比较直观的三维图形，学生利用Mathematica软件就比较容易掌握这两章内容.
总之，高等数学中引入数学软件教学，在很多方面正改变着高等数学教学的现状，能给传统的教学注入新的活力，在教学中要充分发挥数学软件(如Mathematica)的作用，培养学生学习高等数学的兴趣，突出他们在学习中的主体地位，提高他们分析解决问题的能力，培养他们的创新意识.
三、结束语
本文探讨了在高等数学的课堂教学中，如何利用Mathematica软件的符号运算功能与可视化功能激发学生学习知识的动力，优化教学效果，提高课堂效率.在教学过程中，适当地运用数学软件，可将抽象的数学公式可视化、具体化，便于学生理解和掌握，最终起到化难为易、 化繁为简的作用.总之，高校教师在教学过程中，若能充分运用数学软件技术与多媒体技术辅助课堂教学，发挥新技术的优势，发掘新技术的潜力，必能提高教学的质量和效果.
【参考文献】
[1]郭运瑞，刘群，庄中文.高等数学(上)[M] .北京：人民出版社，2008.
[2]郭运瑞，彭跃飞.高等数学(下)[M] .北京：人民出版社，2008.
[3] (美)D尤金(著).Mathematica使用指南(全美经典学习指导系列) [M].邓建松，彭冉冉译.北京：科学出版社，2002.
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数学本科毕业论文－－数学教学与学生创造思维能力的培养
摘 要：现代高科技和人才的激烈竞争，归根结底就是创造性思维的竞争，而创造性
思维的实质就是求新、求异、求变。在数学教学中培养学生的创造思维、激
发创造力是时代对我们提出的基本要求。怎样培养学生的创造思维能力：
1、指导观察2、引导想象3、鼓励求异4、诱发灵感
关键词：创造 思维
前 言：在竞争日益激烈的当今社会，如何让在学校里学习的学生提前适应社会的发
展，使他们能够顺利地成长，是学校、家庭和社会所面临的一个重要问题，
本文就在数学教学中如何培养学生的创造思维能力提出自己的一些看法
现代高科技和人才的激烈竞争，归根结底就是创造性思维的竞争，而创造性思维
的实质就是求新、求异、求变。创新是教与学的灵魂，是实施素质教育的核心；数学
教学蕴含着丰富的创新教育素材，数学教师要根据数学的规律和特点，认真研究，积
极探索培养和训练学生创造性思维的原则、方法。在数学教学中培养学生的创造思维、
激发创造力是时代对我们提出的基本要求。本文就创造思维及数学教学中如何培养学
生创造思维能力谈谈自己的一些看法。
一、 创造思维及其特征
思维是具有意识的人脑对客观事物的本质属性和内部规律性的概括的间接反映。
创造思维就是合理地、协调地运用逻辑思维、形象思维及直觉思维等多种思维方式，
使有关信息有序化，以产生积极的效果或成果。数学教学中所研究的创造思维，一般
是指对思维主体来说是新颖独到的一种思维活动。它包括发现新事物、提示新规律、
建立新理论、创造新方法、获得新成果、解决新问题等思维过程，尽管这种思维结果
通常并不是首次发现或超越常规的思考。
创造思维是创造力的核心。它具有独特性、新颖性、求异性、批判性等思维特征，
思考问题的突破常规、新颖独特和灵活变通是创造思维的具体表现，这种思维能力是
正常人经过培养可以具备的。
二、 创设适宜的教学环境
教师必须用尊重、平等的情感去感染学生，使课堂充满民主、宽松、和谐的气氛，
只有这样学生才会热情高涨，才能大胆想象、敢于质疑、有所创新，这是培养学生创
造性思维能力的重要前提。
1、教育创新是教师的职责。教师应该深入钻研教材，挖掘教材本身蕴藏的创造
因素，对知识进行创造性的加工，使课堂教学有创造教育的内容。例如教学轴对称图形时，提出
“在河边修一个水塔，使到陈村、李庄所用的水管长度最少，如何选定这个水塔的位
置？”从而把课本内容引申到实际生活中来，使教学富有实践性、科学性、现代性。突出学生的“主体”地位。要发扬教学民主，尊重学生中的不同观点，保护学生中学习争辩的积极性，让学生敢于想象，敢于质疑，敢于标新立异，敢于挑战权威，给每个学生发表自己见解的机会，最大限度地消除学生的心理障碍，形成学生主动学习，积极参与的课堂教学氛围，处理学生学习行为时，尊重他们的想法，鼓励别出心裁等。
三、 怎样培养学生的创造思维能力
1、指导观察
观察是信息输入的通道，是思维探索的大门。敏锐的观察力是创造思维的起步器。
可以说，没有观察就没有发现，更不能有创造。儿童的观察能力是在学习过程中实现
的，在课堂中，怎样培养学生的观察力呢?
首先，在观察之前，要给学生提出明确而又具体的目的、任务和要求。其次，要
在观察中及时指导。比如要指导学生根据观察的对象有顺序地进行观察，要指导学生
选择适当的观察方法，要指导学生及时地对观察的结果进行分析总结等。第三，要科
学地运用直观教具及现代教学技术，以支持学生对研究的问题做仔细、深入的观察。
第四，要努力培养学生浓厚的观察兴趣。如学习《三角形的认识》，学生对“围成的”理解有困难。教师可让学生准备10厘米、16厘米、8厘米、6厘米的小棒各一根，选择其中三根摆成一个三角形。在拼摆中，学生发现用10、16、8厘米，10、8、6厘米和10、16、6厘米都能拼成三角形，当选16厘米、8厘米、6厘米长的三根小棒时，首尾不能相接，不能拼成三角形。借助图形，学生不但直观的感知了三角形“两边之和不能小于第三边”，而且明白了“三角形”不是由“三条线段组成”的图形，而应该是由“三条线段围成”的图形，使学生对三角形的定义有了清晰的认识。因此，在概念的形成中教师要努力创造条件，给学生提供自主探索的机会和充分的思考空间，让学生在观察、操作、实验、归纳和分析的过程中亲自经历概念的形成和发展过程，进行数学的再发现、再创造。
2、引导想象
想象是思维探索的翅膀。爱因斯坦说:"想象比知识更重要，因为知识是有限的，
而想象可以包罗整个宇宙。"在教学中，引导学生进行数学想象，往往能缩短解决问
题的时间，获得数学发现的机会，锻炼数学思维。想象不同于胡思乱想。数学想象一
般有以下几个基本要素。第一，因为想象往往是一种知识飞跃性的联结，因此要有扎
实的基础知识和丰富的经验的支持。第二，是要有能迅速摆脱表象干扰的敏锐的洞察
力和丰富的想象力。第三，要有执着追求的情感。因此，培养学生的想象力，首先要
使学生学好有关的基础知识。其次，新知识的产生除去推理外，常常包含前人的想象
因素，因此在教学中应根据教材潜在的因素，创设想象情境，提供想象材料，诱发学
生的创造性想象。如在学习《平行四边形的面积》时，教师利用多媒体呈现学生熟悉
的情景：种植园里各种植物郁郁葱葱，分别种在划成不同形状的地块上。然后出示种
有竹子和杜鹃的地块，分别呈正方形和长方形，要求算一算它们的种植面积，学生运
用已学的知识很快解决了问题。接着出示一块形如平行四边形的青菜地，让学生猜一
猜它的面积大概是多少？平行四边形的面积应怎么求？学生对未知领域的探索有天然的好奇，思维的积极性被激发，纷纷根据前面的知识作出如下猜测：①、面积是长边和短边长度的积。②、长边和它的高的积。③、短边和它的高的积。④、先拼成一个长方形，跟这个长方形的面积有关……教师一一板书出来，学生见自己的思维结果被肯定，心理上有一种小小的成就，从而更激起了主动探索的欲望。
3、鼓励求异
求异思维是创造思维发展的基础。它具有流畅性、变通性和创造性的特征。求异
思维是指从不同角度，不同方向，去想别人没想不到，去找别人没有找到的方法和窍
门。要求异必须富有联想，好于假设、怀疑、幻想，追求尽可能新，尽可能独特，即
与众不同的思路。课堂教学要鼓励学生去大胆尝试，勇于求异，激发学生创新欲望。
学起于思，思源于疑，疑则诱发创新。教师要创设求异的情境，鼓励学生多思、多问、
多变，训练学生勇于质疑，在探索和求异中有所发现和创新。本人教授“§2.7平行线的性质”一节时深有感触，一道例题最初是这样设计的：
例：如图，已知a // b , c // d , ∠1 = 115，
⑴ 求∠2与∠3的度数 ，
1
a
b
c
d
⑵ 从计算你能得到∠1与∠2是什么关系？
2
学生很快得出答案，并得到∠1=∠2。我正要向下讲解，
这时一位同学举手发言：“老师，不用知道∠1=115°也能得出∠1=∠2。”我当
时非常高兴，因为他回答了我正要讲而未讲的问题，我让他讲述了推理的过程，同学
们报以热烈的掌声。我又借题发挥，随之改为：
已知：a//b , c//d 求证： ∠1=∠2
让学生写出证明，并回答各自不同的证法。随后又变化如下：
变式1：已知a//b , ∠1=∠2 , 求证：c//d。
变式2：已知c//d ，∠1=∠2 , 求证：a//b。
变式3：已知a//b, 问∠1=∠2吗？（展开讨论）
这样，通过一题多证和一题多变，拓展了思维空间，培养学生的创造性思维。对
初学几何者来说，有利于培养他们学习几何的浓厚兴趣和创新精神。
数学教学中，发展创造性思维能力是能力培养的核心，而逆向思维、发散思维和
求异思维是创新学习所必备的思维能力。数学教学要让学生逐步树立创新意识，独立
思考，这应成为我们以后教与学的着力点。
4、诱发灵感
灵感是一种直觉思维。它大体是指由于长期实践，不断积累经验和知识而突然产生的富有创造性的思路。它是认识上质的飞跃。灵感的发生往往伴随着突破和创新。
在教学中，教师应及时捕捉和诱发学生学习中出现的灵感，对于学生别出心裁的
想法，违反常规的解答，标新立异的构思，哪怕只有一点点的新意，都应及时给予肯
定。同时，还应当运用数形结合、变换角度、类比形式等方法去诱导学生的数学直觉
和灵感，促使学生能直接越过逻辑推理而寻找到解决问题的突破口。
例如，有这样的一道题:把3/7、6/13、4/9、12/25用">"号排列起来。对于这道题，学生通常都是采用先通分再比较的方法，但由于公分母太大，解答非常麻烦。为此，我在教学中，安排学生回头观察后桌同学抄的题目(7/3、13/6、9/4、25/12)，然后再想一想可以怎样比较这些数的大小，倒过来的数字诱发了学生瞬间的灵感，使很多学生寻找到把这些分数化成同分子分数再比较大小的简捷方法。
总之，人贵在创造，创造思维是创造力的核心。培养有创新意识和创造才能的人才是中华民族振兴的需要，让我们共同从课堂做起。
结束语：学生的创造思维能力如何培养如何提高是学校教学工件新的难题，以上仅代表本人的观点，不足之处请大家指正。该篇论文的完成得到了各方面的支持，在此谨表示最真诚的感谢，谢谢！
