【摘要】隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的飛速發(fā)展，以及數(shù)學(xué)理論和方法在動(dòng)物科學(xué)定量分析中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)動(dòng)科類專業(yè)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)解決專業(yè)領(lǐng)域的生物問題的能力顯得尤為重要，而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題能力的最后一個(gè)環(huán)節(jié).數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程受到越來越多的高等農(nóng)業(yè)院校的重視.2016年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)嘗試在動(dòng)物科學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，并在課后以問卷的形式進(jìn)行教學(xué)效果的調(diào)查分析，調(diào)查顯示：學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課上體會(huì)到數(shù)學(xué)軟件計(jì)算高等數(shù)學(xué)問題的高效簡潔，并對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚的興趣，認(rèn)為很有必要開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程.本文綜合問卷調(diào)查結(jié)果和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)任課教師的總結(jié)，對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)不足之處提出相應(yīng)的完善措施.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；動(dòng)科類專業(yè)；公共數(shù)學(xué)；改革；探索

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，主要用于數(shù)值計(jì)算，隨后的幾十年，隨著電子器件的使用，特別是晶體管、半導(dǎo)體、集成電路等使用，計(jì)算機(jī)硬件得到飛速發(fā)展.1981年，國際商業(yè)機(jī)器公司（International Business Machines Corporation，簡稱IBM）推出個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，簡稱PC）用于家庭、學(xué)校、辦公室.隨后計(jì)算機(jī)價(jià)格逐漸下跌，計(jì)算機(jī)的擁有量不斷增加，計(jì)算機(jī)的體積也逐漸縮小.直到現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域.

一、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)歷程

（一）數(shù)學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的歷史

在教育領(lǐng)域，美國Mount Holyke College較早探索將計(jì)算機(jī)技術(shù)用于教學(xué)，1989年在該校的數(shù)學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，并出版了教材《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室》.隨后許多高等學(xué)校也嘗試了這門新的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程.我國對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的探索起步較美國晚，1995年后，北京航空航天大學(xué)、中國科技大學(xué)、清華大學(xué)等逐步開始開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，目的是利用計(jì)算機(jī)，通過數(shù)學(xué)軟件讓學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)基本概念、基本定理，培養(yǎng)大學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)解決問題的能力[1].21世紀(jì)開始，國內(nèi)大學(xué)的數(shù)學(xué)專業(yè)有的開設(shè)計(jì)算方法課程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要使用C、Mathematica、Maple、Matlab等軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的開設(shè)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要使用SAS、R、SPSS等軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的開設(shè)線性代數(shù)課程數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，主要使用Matlab、Lingo、Lindo等軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn).

（二）非數(shù)學(xué)專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的歷史

工科是非數(shù)學(xué)專業(yè)中對(duì)數(shù)學(xué)要求最高的一類學(xué)科，工科數(shù)學(xué)包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)三門課程，是后續(xù)眾多專業(yè)技術(shù)課程的基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)的改革與實(shí)踐走在非數(shù)學(xué)專業(yè)的前列.20世紀(jì)末，電子科技大學(xué)在國內(nèi)是在工科專業(yè)中開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程最早的高校之一，并將其設(shè)置為公共基礎(chǔ)必修課，1999年出版教材《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》，是國內(nèi)出版針對(duì)工科數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教材最早的高校之一.現(xiàn)在大部分工科院校開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，有的高校將其作為必修課，有的作為選修課，有的將該課程與數(shù)學(xué)建模課程合并為一門課程開設(shè)，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)作為工科數(shù)學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐的一個(gè)亮點(diǎn)已經(jīng)越來越受到各工科院校的關(guān)注和重視[2].

非工科類專業(yè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程一般是以全校性的選修課的方式開設(shè)，選課人數(shù)有一定的限制，一般100人左右，只有少數(shù)對(duì)數(shù)學(xué)感興趣的學(xué)生才有機(jī)會(huì)選修該課程.我們湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)自2014年開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)全校選修課，限定兩個(gè)班級(jí)，每個(gè)班級(jí)人數(shù)限制在80人，而一屆新生有5 000人左右，只有大約3%的學(xué)生有機(jī)會(huì)選修該課程，而且選修的學(xué)生大部分來自經(jīng)濟(jì)和工科學(xué)院，幾乎很少來自動(dòng)科類專業(yè).

二、動(dòng)科類專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性

隨著中國科研實(shí)力的增強(qiáng)，越來越多的生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果從定性分析轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治?，而定量分析需要大量的?shù)學(xué)理論和方法，例如，數(shù)學(xué)建模、計(jì)算方法等.定量化的研究有利于更細(xì)致、更精準(zhǔn)地研究特定生物過程機(jī)理.動(dòng)物科學(xué)領(lǐng)域也已經(jīng)出現(xiàn)大量運(yùn)用數(shù)學(xué)理論和方法進(jìn)行定量化研究：借助回歸分析進(jìn)行黃鼠鼠疫預(yù)報(bào)[3]，利用自回歸動(dòng)態(tài)滯后模型預(yù)報(bào)湖南省生豬疫情[4]，運(yùn)用二次曲線趨勢(shì)預(yù)測(cè)法研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)與銷售趨勢(shì)[5]，利用Lesli矩陣建立集約化飼養(yǎng)模式下的穩(wěn)定收益的數(shù)學(xué)模型[6]，利用數(shù)學(xué)模型研究反芻動(dòng)物營養(yǎng)代謝調(diào)控機(jī)理[7]，用數(shù)學(xué)的方法模擬動(dòng)物的腎衰過程[8]，使用多層次模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判分析動(dòng)物品種的優(yōu)良性[9]，利用數(shù)學(xué)模型研究動(dòng)物存活率與平均壽命之間的關(guān)系[10]，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算狗心肌梗死的面積[11]，使用數(shù)學(xué)方法分析動(dòng)物體內(nèi)的糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的陽虛或陰虛狀態(tài)特征[12].總之，越來越多的動(dòng)物科學(xué)方面的研究者開始使用數(shù)學(xué)理論和方法研究所關(guān)注的科學(xué)問題，而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是連接數(shù)學(xué)理論和實(shí)際問題的橋梁，是解決實(shí)際問題的最后一步.所以，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄谔岣邔I(yè)領(lǐng)域數(shù)學(xué)問題的計(jì)算能力，使學(xué)生專注數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建.

三、我校在動(dòng)科類專業(yè)試開設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐

2014年我校開設(shè)面向全校的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)選修課，學(xué)生很感興趣，每年選修該課程的學(xué)生爆滿，取得較好效果.2016年秋季學(xué)期試開設(shè)了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有極限計(jì)算、導(dǎo)數(shù)求解、不定積分計(jì)算、定積分計(jì)算、函數(shù)繪圖等內(nèi)容，課時(shí)為2學(xué)時(shí)，上課時(shí)間定在上完高等數(shù)學(xué)理論課后，上課使用Matlab軟件，提交作業(yè)內(nèi)容為Matlab程序和運(yùn)行結(jié)果，提交作業(yè)方式為發(fā)送電子文件到教師郵箱.課后還做了問卷調(diào)查，問卷主要調(diào)查以下幾個(gè)問題：數(shù)學(xué)軟件展示的函數(shù)圖像是否加深學(xué)生對(duì)該函數(shù)的了解；借助數(shù)學(xué)軟件計(jì)算函數(shù)極限、導(dǎo)數(shù)、不定積分和定積分是否對(duì)學(xué)生有幫助；數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)后，是否對(duì)高等數(shù)學(xué)課程中的計(jì)算問題有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)；是否有必要開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程.

四、試開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課后的總結(jié)

兩學(xué)時(shí)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課在學(xué)院計(jì)算機(jī)機(jī)房完成，學(xué)生邊學(xué)邊操作，對(duì)這兩學(xué)時(shí)的教學(xué)總結(jié)如下：（1）教學(xué)時(shí)間太短，以前學(xué)生沒有接觸Matlab軟件，部分學(xué)生由于編寫程序出現(xiàn)太多語法錯(cuò)誤，沒有完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，認(rèn)為針對(duì)高等數(shù)學(xué)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)開設(shè)4學(xué)時(shí)；（2）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋高等數(shù)學(xué)主要的內(nèi)容，但沒有實(shí)際應(yīng)用問題，可以適當(dāng)增加簡單的優(yōu)化問題的建模和計(jì)算，不但讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)軟件能大大簡化高等數(shù)學(xué)課程的計(jì)算問題，也讓學(xué)生從應(yīng)用的角度體會(huì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要意義.

幾乎每名參與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的學(xué)生都填寫了課后的調(diào)查問卷，問卷調(diào)查顯示：學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的極限計(jì)算、導(dǎo)數(shù)求解、不定積分計(jì)算、定積分計(jì)算、函數(shù)繪圖有很大幫助，對(duì)數(shù)學(xué)軟件處理高等數(shù)學(xué)中的計(jì)算問題的高效簡潔表示驚訝，并希望以后的數(shù)學(xué)問題都能用數(shù)學(xué)軟件處理，認(rèn)為很有必要在動(dòng)科專業(yè)開設(shè)公共數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程.

五、總 結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)的普及和計(jì)算機(jī)軟件的飛速發(fā)展，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)順應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，越來越受到高等院校的重視，國內(nèi)數(shù)學(xué)專業(yè)基本都以不同形式開設(shè)該課程，相當(dāng)一部分工科院校在工科類專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)必修課或選修課，但農(nóng)業(yè)院校的動(dòng)科類專業(yè)基本還沒有開設(shè)該課程.隨著科學(xué)研究能力不斷提升，動(dòng)物科學(xué)的許多研究從定性分析逐漸轉(zhuǎn)向定量分析，從而揭示更細(xì)致的生物過程發(fā)生機(jī)理，所以，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)解決專業(yè)領(lǐng)域的生物問題的能力顯得尤為重要，而數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題能力的最后一步.因此，開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程具有重要意義.2016年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)嘗試在動(dòng)物科學(xué)專業(yè)開設(shè)兩學(xué)時(shí)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，并在課后以問卷的形式進(jìn)行調(diào)查分析，調(diào)查顯示：學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課上體會(huì)到數(shù)學(xué)軟件計(jì)算高等數(shù)學(xué)問題的高效簡潔，并對(duì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出濃厚的興趣，認(rèn)為很有必要開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)任課教師也對(duì)這次嘗試進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)不足之處進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施.

【參考文獻(xiàn)】

[1]陸顯琛.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的理論與實(shí)證研究[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2004.

[2]許建強(qiáng)，樂經(jīng)良，胡良劍.國內(nèi)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)現(xiàn)狀的調(diào)查分析[J].大學(xué)數(shù)學(xué)，2010（4）：1-3.

[3]秦長育，李仲來.阿拉善黃鼠疫源地動(dòng)物鼠疫預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)模型[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，1995（2）：115-117.

[4]熊香權(quán)，李慶凡，劉躍武.湖南省豬肺疫疫情預(yù)報(bào)[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2017（18）：103-105.

[5]鄭紅，付應(yīng)鶴.運(yùn)用數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)與銷售趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J].昆明醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（2）：17-20.

[6]劉宇紅，付軍.特定雌性動(dòng)物群周期性地獲得穩(wěn)定收獲量的數(shù)學(xué)模型[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，2000（3）：296-300.

[7]易渺，楊琴，熊本海.反芻動(dòng)物營養(yǎng)代謝調(diào)控的數(shù)學(xué)模型化[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013（5）：943-950.

[8]李士雨，王紹亭，黃蔚農(nóng)，等.腎衰的動(dòng)物試驗(yàn)及其數(shù)學(xué)模擬[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，1995（3）：233-238.

[9]趙益新，歐陽熙，陳智華，等.動(dòng)物品種優(yōu)序決策的多層次模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判[J].四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（6）：634-635.

[10]宛新榮，王夢(mèng)軍，劉偉，等.動(dòng)物存活率與平均壽命的數(shù)學(xué)關(guān)系[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，2003（4）：487-490.

[11]劉力，曲直，黃風(fēng)娟.狗心肌梗死面積計(jì)測(cè)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，1997（6）：73.

[12]金銳，張冰，劉森茂，等.基于數(shù)據(jù)信息熵探討糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的陽虛或陰虛證候動(dòng)物模型的狀態(tài)特征[J].結(jié)合醫(yī)學(xué)學(xué)報(bào)，2011（1）：15-21.