學院化學作為高等中學諸多理工科專業的公共基礎課程，除了對后續的專業課程的學習打下了重要的基礎，同時對培養學院生的科學思維、科學方式和科學素質起著極其重要的作用。并且，嚴格來說目前大多數院校的學院數學課程在教學方式、教學工具和教學手段上還是比較落后的。因為在學院化學的教學中存在著教學方式和教學手段上的癥結，因而幾乎不能全面地發揮其挖掘中學生學習潛能、大幅提高中學生創新思維和科學素質的作用。目前在學院化學的教學中，基本從板書過渡到了以PPT為主的電子講義。并且一直是填鴨式地向中學生雙向灌輸化學知識，中學生的自主參與性不足。隨著計算機技術的發展和計算機工具的普及，在學院化學的教學中引導學院生獨立使用計算機進行模型建立、數值估算是計算機輔助學院數學教學的重要的突破和嘗試，同時也是計算機與學院數學教學相結合的時代產物。迎合這一時尚和趨勢對院校學院數學班主任來說是一件很急迫的事情。本文首先討論當前學院數學教學存在的問題，引出應用計算機技術改建學院數學教學的急迫性和重要性。以后簡略介紹計算機技術在學院數學教學中的歷史和現況。之后對計算機技術應用于學院數學教學的實踐進行簡略介紹。最后進行總結。
1學院數學教學存在的問題以及應用計算機技術的必要性
學院數學課程囊括的內容較多，包括質點熱學、剛體熱學、振動和波、氣體動理論和熱力學、電磁學、幾何光學和波動光學、狹義相對論和量子化學基礎。講課的內容多、涵蓋的范圍廣，同時課時又比較少，因此須要在短時間外向中學生灌輸大量知識。站在中學生的視角來看，學院數學課程的概念和定律既多又雜，公式具象復雜，難度大，內容涵括力熱聲光電，內容比較多。為此學院數學課程在大多數中學生眼里是一門比較難的課程。另外學院數學的公式用微積分的語言來書寫，好多中學生微積分都沒學會，因而對于學院化學這一門課程會有一種的抵觸心理。目前在大多數院校，學院化學的教學一直采用雙向教學模式。老師在規定的時間、規定的寢室向中學生講授規定的內容，中學生在固定的座位上聽老師的講解。和過去惟一不一樣的地方在于講課從板書過渡到了電子講義。班主任在講課過程中播放電子講義同時伴隨語言講解，時常會在板書上書寫一些內容。課后班主任有時侯會布置一寫作業，要求中學生在規定的時間遞交作業。伴隨著智能機的發展，一些手機APP在教學中得到了應用。而且只是把講課形式從線下轉移到了線上，紙質作業弄成了線上作業。在整個講課過程中，中學生一直是被動的雙向參與者。因為是被動學習，所以中學生的積極性實際上并不高。
在大多數院校的學院化學教學環節中，盡管也使用了計算機技術，并且僅限于教學媒介從板書轉變為電子講義，點名、作業、提問、互動從線下弄成了線上。整個教學環節依舊是以班主任為中心大學物理公式總結，雙向的從老師指向中學生。中學生一直是被動地接受知識。班主任講解概念、定理、公式，布置作業，講解作業。中學生學習學院化學的療效實際上并不是太理想。目前市面上的大多數學院化學教材是以應試教育的視角來編排內容，列舉一系列概念、定理和公式，對化學現象和實驗觀測的討論較少，也甚少注重于建立化學模型以及模型理論預測和化學現象結果的對比驗證過程，另外課后習題大多是一些具有解析解的理想問題。常年以來學院化學教學過分重視概念、定理以及中學生做練習題的訓練。在講解概念、定理以后再進行大量的習題訓練，所研究的課堂和課后問題基本全是能用解析方式求解的理想情況下的精典反例。中學生并不了解科學知識的生產過程。從化學現象如何設計實驗檢測數據，從實驗數據如何提取信息建立理論模型，建立好的理論模型和實驗數據如何進行對比驗證，數學知識如何應用于工程技術中，中學生缺少在這種方面的訓練。中學生所學會的知識、技巧大多針對一些有解析的精典理想的數學問題，這無法適應現今科技時代對具有創新能力的理文科人才的須要。
隨著計算機技術的發展，應用計算機技術進行數值估算和仿真模擬有可能解決目前學院數學教學中存在的問題以及改變目前學院數學教學的現況。將數值估算技術應用于學院數學教學當中，在學院數學教學中深化實踐教學變革，發揮計算機的估算功能，將有助于中學生創新思維和科學素質的培養。中學生可以主動地參與科學知識的建立過程，對于數學問題、構建模型，進行數值估算。提早參與和適應科學研究和工程應用的流程。
2計算機技術在學院數學教學應用的歷史
伴隨著信息技術的發展和進步，計算機技術在教育教學領域中的應用實際上早已有好多年的歷史了。自從20世紀60年代開始，一些發達國家的比較出名的學院和計算機公司就舉辦了計算機輔助教育教學的技術研究和產品開發工作。在20世紀70年代的后期，因為個人大型計算機工具的發明、生產和快速的普及，計算機技術在教育教學領域的應用步入了快速發展的全新階段。在1993年12月，國家科委高教司明晰地強調我們要大力推進和舉辦計算機輔助教育教學并首先創立了“全國高等中學文科計算機輔助教學和試卷庫協作組”，自此開始我國高等高校計算機輔助教學步入了一個全新的階段。在這一階段，數值估算與計算機模擬仿真技術也開始漸漸應用到一些知名大學的學院數學的教育教學中[1]。將計算機工具和數值估算技術應用于學院化學的教學當中，充分發揮計算機工具的科學估算功能，將有助于中學生對于科學問題進行獨立自主探究式學習，進而為學院數學的教育教學內容的變革實踐奠定堅實的基礎[2]。同時，也將會給中學生提供一種體驗知識從無到有的整個創造過程，從而提高中學生解決現實問題的能力。從這個意義上說，在學院數學的課程中進行數值估算的訓練實際上是計算機輔助教學的一次進步。舉辦數值估算和計算機仿真技術輔助學院化學的教學，實際上除了是為了推動學院生對學院數學知識更好的理解，更多的是希望能通過數值估算來培養中學生剖析現實問題、解決現實問題的能力，增強中學生的科學素質與創新能力[3]。經過10多年的實踐與發展，計算機模擬在學院數學教學中開始轉向了分析化學過程和探求數學規律的本質;開發的工具也不再限于C、等面向過程的程序語言，更多的是借助面向對象的程序語言或物理軟件[4]。計算機模擬對學院化學的教學技巧和教學內容形成了重要的影響，“電子學案+計算機模擬”[5]日漸成為學院數學一種常見的教學模式[6]。目前在學院化學的教學實踐[7]中，數值估算和模擬程序主要運行在軟件[8]上。
3應用計算機技術進行化學教學的簡單介紹
學院數學課程的內容實際上是比較多的，包括質點熱學、剛體熱學、振動和波、氣體動理論和熱力學、電磁學、幾何光學和波動光學、狹義相對論和量子化學基礎等知識模塊。因為講課的內容較大多、涵蓋的范圍較廣，同時課時又比較少，因而為了更好的教學療效，實際上在具體的講課過程中須要對具體的知識模塊進行必要的抉擇。針對不同的理工科專業，可以對講課內容進行針對性的設計。諸如像機器人這類專業可以著重于熱學和電磁學的內容。對于機械工程這類專業可以著重于熱學和熱力學。在具體的應用數值估算技術優化學院化學的教學中，中學生將會從剖析現象開始，從而構建模型，選取算法進行編程估算，最后作圖剖析結果。對班主任來說，實際上班主任要做大量的工作。班主任在講課過程中要引導中學生把計算機作為一種重要的學習工具，讓中學生在自主探求式學習過程中充分借助計算機工具來解決學院數學中的復雜化學問題。具體做法分為以下步驟：
3.1選取學院化學的具體化學現象
中學生每次經歷完整的觀察現象、建立模型、選定算法編程估算到最后剖析結果，實際上會耗費大量的時間，因而在選題上要嚴把關，選擇一些具有現實意義的高質量的題目，以便中學生通過一次訓練，才能完整地把握科學研究的方式。選題是十分重要的事情，所以應當十分謹慎。在選題的時候，要選擇中學生自己可以觀察檢測到的一些現象，讓中學生通過自己的觀察檢測來構建模型，對模型進行估算，因而和實驗結果對比。我們可以對中學生分組，每一小組協同合作，從檢測數據，到建立模型，到編程估算，最后剖析結果。比如我們在學習質點熱學的時侯，讓中學生自己探究自由落體運動。中學生可以通過自己的手機秒表測時間，鋼尺測距離，探究身邊的物體的自由落體運動。在實驗的角度上中學生觀察自由落體運動現象，之后須要檢測物體自由落體的相關數據。以后建立模型，進行估算和剖析結果。我們在學習質心轉動的時侯，以中學生常見的電電扇轉動為反例，讓學生探究電吊扇的轉動現象。
3.2深入剖析選取的化學現象
對于選取的化學現象，須要進行仔細的剖析。通過剖析和查資料，進行構建模型的過程。所謂構建模型，實際上就是找到就能描述這一現象的公式。找到對應的數學公式以后，實際上我們就可以進行估算。對于能進行解析估算的問題，我們直接進行解析估算，對于未能進行解析估算的問題，實際上須要我們進行數值估算。比如對于自由落體運動，我們須要進行深入剖析，對于空氣中的自由落體運動，須要考慮到空氣阻力的影響。對于空氣阻力，實際上我們須要一個空氣阻力的公式，這時侯我們可以查找一些資料，找到空氣阻力的經驗公式。之后我們考慮重力和空氣阻力，應用牛頓第二定理可以得到一個非線性偏微分等式。對于這一方程求解，實際上我們就可以得到增長距離和時間的公式。
3.3編撰程序，數值估算
依據上一步的剖析，我們得到的相關的多項式或則公式。之后我們進行編程估算。數值估算和模擬程序通常運行在軟件上，而且一方面正版軟件較貴，另一方面軟件有隨時斷供的風險。為此用其他語言進行數值估算更合適。作為一種免費、易學易用的中級程序設計語言，并且具有大量的第三方庫，特別適宜拿來做科學估算、數值模擬等工作。因為其學習成本極低大學物理公式總結，所以它也十分適宜學院數學教學以及大專生使用。為此我們使用語言來進行數值估算以及開發適宜學院數學教學的模擬程序。
3.4剖析討論
通過上一步的編程，我們可以對相關的數學量進行估算，得到估算結果以后，我們對結果畫出直觀的圖形。把理論結果和實際檢測到的結果畫在同一張圖形中進行對比，之后讓中學生剖析結果。中學生經過這樣一系列的從觀察檢測現象、構建模型、數值估算和剖析結果的完整流程，實際上相當于提早訓練和熟悉了真實的科研過程。結語隨著計算機時代的到來，計算機技術對學院化學的教學形成了深刻影響。將計算機技術應用于學院數學教學中能使中學生更直觀地認識化學現象，提升中學生解決現實問題的能力，為中學生將來進行科學研究和工程實踐打下堅實的基礎。計算機技術改變了傳統的教學方式和思路，才能把具象的數學概念和知識顯得直觀、生動和有趣，從而達到最佳的教學療效。在學院數學課程的教學過程中引入計算機技術，既豐富和推進了計算機輔助學院數學教學的內涵，又迎合了信息化技術和數學教學相結合的時代要求。我們首先討論了當前學院數學教學存在的問題，引出應用計算機技術改建學院數學教學的急迫性和重要性。以后簡略介紹計算機技術輔助學院數學教學的歷史和現況。之后對計算機技術應用于學院數學教學的實踐進行了簡略介紹。
