谈生物医学工程专业开设数学实验课

【关键词】 数学实验；数学软件；生物医学工程

摘要：阐述了生物医学工程专业开设数学实验课的必要性和迫切性，介绍了数学实验课的主要特点。

关键词：数学实验；数学软件；生物医学工程

1引言

生物医学工程专业应该培养学生具有生命科学、电子技术、计算机技术及医药信息科学有关的基础理论知识以及医学与工程相结合的科研能力，能使学生成为在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、教学及管理的生物医学工程高级技术人才。而现代科学中多学科相互交叉渗透，对数学的要求越来越高。一方面是如何应用数学知识和数学思维进行多学科的综合，应用数学解决大量的实际问题；另一方面是信息技术、工程技术等相关学科对数学的要求比传统的学科的要求更高。

数学实验课是以数学建模与数值计算为核心内容的课程，它将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体，使之有机地结合起来，达到解决实际问题的目的。开设数学实验课程，学生可以在学习大学数学的基础上，运用所学的知识，亲自动手和设计，建立数学模型，通过计算机并利用数学软件解决实际问题，从而培养学生的创新意识及动手能力，这对学生将来在生物医学工程领域尽快成才大有益处。

2数学实验课的主要特点

数学实验课在整个数学实践性环节中占有重要的地位，必需熟悉它的主要内容和特点，从而使整个课程体系取得最优的效果。

21数学软件的使用

数学软件是现代数学的重要的计算工具，在数学实验中是不可或缺的，它为数学实验提供了工作的平台。采用Matlab、Mathematic、Maple和Ansys等数学软件，使学生有一个较高的平台，直接运用数学家和计算机专家研制的数学软件，解决实际问题。同时，随着数学软件的不断升级，学生可以运用最新的数学知识和数学方法来处理实际问题。

22计算机的应用

实际问题的解决离不开科学计算，而计算机技术的强大功能为数学实验提供了实验条件。同时，数学实验课也为计算机课程提供了大量实践操作的练习机会。两者的结合必将提高学生对计算机知识的掌握水平和应用的能力，使计算机课程可以用更少的课时取得更好的效果。

23与数学建模课的结合

数学实验课的前期着重对基本实验方法的讲授，后期涉及一些中等难度以下的数学模型的求解。数学实验偏重学数学方法，数学建模偏重用数学。数学建模课可以作为数学实验课的后续课程，加强各种模型的训练，培养学生的实际建模能力。

24与其它数学公共课的交互

数学实验课中涉及到高等数学、线性代数、概率统计、计算方法等多门数学课程，它把这些内容通过实践、应用的方式有机地结合起来。学生在完成数学实验的过程中，激发了对其它数学课的兴趣，可以更深入地学习与探求相关课程，并且把学到的新知识再拿回到实验课中来应用，从而使所学知识更牢固，体会也更深刻。

3开设数学实验课的必要性

传统的数学教学是通过教师在课堂上讲解定义、定理证明、公式推导和大量的计算方法与技巧等，课后学生利用公式解题。这种教学方式会产生一个不好的后果，就是学生越来越觉得数学枯燥无味，而且缺乏应用能力。再加上目前的学生深受应试教育的影响，学习主动性不够，缺乏应用数学解决问题的意识和能力。

许多高等教育发达的国家，也在进行着数学教学模式的改革。例如，美国于80年代初开始了微积分教学的改革，建立计算机代数系统（CAS），抛弃了一些严格的定义和复杂的证明过程，更注重微积分的思想与本质。这种改革十分强调发展学生的思维、重视概念的理解，并将图像、数值和符号始终贯穿整个微积分的教学。

随着计算机技术的迅速发展，近10多年来，创建了多种数学软件包。这些软件包具备强大的数值计算、符号演算和图形处理等功能，例如，能迅速准确地进行求极限、导数、积分、泰勒展开、计算行列式、矩阵的各种运算、解方程、解方程组、假设检验、方差分析和回归分析等。因此，在数学教学中应该进行教学方法和教学手段的改革，没有必要过分强调记忆大量

公式和计算技巧，应注重解决实际问题时常采用的数学思维和方法，即应用数学能力的培养。开展数学实验课教学能激发学生学习数学的兴趣与主动性，培养学生数学建模能力、数据计算和处理的能力，使学生具有用数学知识、结合计算机技术和专业知识解决实际问题的意识和能力。

4开设数学系实验课的条件

我院生物医学工程专业开设数学实验课必须认识到师资队伍建设和实验设施建立的重要性。

数学实验课的开设，必须与数学理论课程的教学改革有机地结合在一起；任课教师应该具备数学教学、数学软件和计算机的相关知识，要有数学建模的经验。

建立“数学实验室”或建设良好的数学实验环境是开设数学实验课的物质条件。开设数学实验不仅需要计算机和数学软件等充足的硬件条件，更需要各级领导的大力支持，相关部门的积极配合等良好的软件环境。

5结束语

数学实验课是一个新生事物，它逐渐被越来越多的院校和专业所接受，它能把“讲授―记忆―测验”的传统学习过程，转变为“直觉―探试―出错―思考―猜想―证明”的新型学习模式，将信息的单项传播转变为多项交流，使学生的被动接受变为主动学习。通过数学实验课的训练，促使学生手脑并用，给予学生更多的自己思考与领悟的机会，逐步启迪心智，推动思维。它是对传统数学课程进行教学改革的一种有效尝试。随着数学实验课的推广，它的优越性会逐渐体现出来，它在培养人才方面的作用会被社会所承认。

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