一、数学实验的教学状况及现存问题
1.在教学理念上，学校普遍比较重视传授基本知识和技能
而不够重视数学实验课程在拓展素质教育、培养学生科研创新能力方面所起到的作用。学校往往把数学实验课程看作是次要课程或理论课程的练习版，而忽略了其在人才培养中的地位和作用，更谈不上制定其对学生科研创新能力培养的总体目标和要求，所以数学实验课程对学生创新精神和实践能力培养的作用得不到充分体现。
2.在教学内容上，主要以基础实验、验证性实验为重点，对探究性实验、应用性实验以及拓展性实验的学习课时少
普遍强调对程序语言、程序内容、程序步骤的细节性描述，很少有程序思想、程序设计思路等内容。
3.在教学方法上，主要针对基础实验、验证性实验，学生普遍在教师示范下进行数学实验，或者根据教材自我练习。
学生练习过程中缺乏独立解决问题的意识与能力，缺乏学习的主动性，教师往往直接传授解决办法，而缺乏引导，这样，数学实验课程对学生创新实践能力培养的作用和效果就无法体现。另外，数学实验教学中缺乏教与学的自由度，过分强调教学要求的统一性，忽略学生的个性发展，从而制约了学生主动性的发挥和创新能力的表现，一些学生的创新设想很难实现。
二、培养大学生科研创新能力的数学实验课程教学改革
1.改革教学内容。
兴趣是学生学习的动力，而创新是学生对知识深度和广度的进一步拓展，兴趣与创新互为因果，相辅相成。因此，在国家号召大学生进行创新创业训练的大环境下，我们在讲授基础实验、验证性实验的基础上，应让学生重点学习探究性实验、应用性实验以及拓展性实验，即在讲授程序语言、程序内容、程序步骤的基本知识的同时，注重程序思想、程序设计思路等内容的引导。我国大学生科研创新活动的形式主要有参与教师的科研项目、大学生课外科技活动、大学生自主申请的研究项目三种。为了培养大学生的创新精神和创新能力，需要把数学实验课程与大学生科研创新活动紧密结合。把大学生创新创业训练计划项目引入探究性实验，把数学建模竞赛赛题引入应用性实验，把教师的科研项目引入拓展性实验，引导学生开展自主、开放、探究、合作式的研究性学习，培养学生的科研创新能力。
2.改革教学方法。
在数学实验课程的具体教学过程中，要打破传统的教学模式，尊重学生兴趣和个体差异，突出学生的主体地位。除去基础实验、验证性实验以外，学生可以充分展现自我，分组讨论，讨论对象自由结合，讨论时间自由选择，课下可以延续课堂的讨论。在课堂上，要使用不同的教学方式进行不同类型的实验。对于应用性实验，我们结合数学建模课程，从中选取学生感兴趣的实际问题，让学生亲身体验用数学解决实际问题的全过程，培养学生分析问题、解决实际问题的能力，同时让学生感受数学模型的魅力。对于探究性实验，我们结合已有的大学生创新创业训练计划项目，教师从中提出问题，学生大胆猜想，教师引导学生朝着预先设计的方向提出实验方案，预测可能的结果，然后学生进行数学实验，验证猜想，让学生在探究过程中理解数学、获得知识。对于拓展性实验，我们结合教师的科研项目，提高学生创新研究的层次和水平。教师从科研项目中提出问题，学生收集处理和分析数据，设计多个实验方案，进行数学实验，最后找出正确的实验方案或者最优的实验方案，得出结论。这种模式重点不再是获得正确的结论，而是对过程和结论的探索和创造，学生以一种发现数学问题的方式进行发现式学习。数学实验课程不但为学生参加各种形式的科研创新活动打下了良好的理论基础，而且让学生初步认识了各种形式的科研创新活动，感受到了它们的魅力，激发了学生对科研创新活动的兴趣以及积极性，形成了一种科研创新与能力提高的良性循环，使学生逐步成长为适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。近两年，我校理学院每年近90%以上的二年级学生踊跃报名参加了校级数学建模竞赛，选拨出的优秀学生参加全国大学生数学建模竞赛，其中国家奖的获奖率以及总体获奖率在逐年上升并连续创历史新高。每年大学生创新创业训练计划项目的申报数量也在逐年上升，并且省级大学生创新创业训练计划项目以及部级大学生创新创业训练计划项目的获批项数也在逐年上升。另外，部分学生会积极主动参与本科生导师的科研项目研究，在更高层次上锻炼自己的创新能力、书面表达能力，以及与他人分工合作能力等，提高自身的就业竞争力。
3.扩展学生科研创新活动空间。
为了满足部分学生的实验兴趣，鼓励学生钻研实验，我们建立了开放实验室，由学习兴趣小组轮流指导学生开展课外实验研究，帮助学生完善实验设计，为学生的科研创新活动提供时间以及实验条件的自由度。针对数学实验课程的特殊性，我们重新全面确立课程考核体系，使课程考核从单纯对课堂教学过程的考核，向既考核教学过程又考核第二课堂过渡，从单纯考核知识掌握的程度，向既考核知识又考核能力的综合性考核过渡。目前，我们的学生学习评价体系由三部分组成，第一部分是笔试成绩，第二部分是实验考查与创新设计，第三部分是课外科研创新活动，此部分属于附加分值，在总成绩的基础上直接加分，即参与大学生数学建模竞赛、大学生创新创业训练计划项目以及导师的科研课题等，根据参与程度与级别直接加分。这样强化了学生科研创新活动的奖励机制，增强了学生创新的原动力，而且突出了学生的主体地位，从另一方面扩展了学生科研创新活动空间，学生可以根据自身自由选择科研创新活动的内容。实践证明，这种改革让学生不会只对书本知识进行机械记忆，而是普遍认识到数学素质、数学应用能力以及创造力培养的重要性。
作者：马元魁 单位：西安工业大学理学院
