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数学建模已经存在于我国社会的各个领域,它是对现实某一对象做出一些简化的假设,并且运用适当的数学工具求出一个数学结构,用它解释特定的对象。目前我国高职院校都已经开始了数学建模课程,并且数学建模课程已经具备了成熟的教学模式。数学建模大赛对高职院校学生的数学创新能力具有积极地作用,通过学生参加数学建模大赛不仅对于学生的创新能力有很大帮助,还能提升高职院校的教学质量。
1 全国大学生数学建模竞赛的特点
1.1 建模大赛形式具有高度自主性
学生参加数学建模大赛期间可以利用一切工具、图书资料以及多媒体工具等进行相关资料的查询,同时比赛的过程非常的灵活,队员之间可以自由的发表意见,当然不能与团队之外的人进行探讨,而且比赛试题没有标准的答案,这样不对学生产生以追求答案为目的的效果。
1.2 比赛规模比较大
自从1992年我国开设数学建模大赛以来,参加数学建模大赛的院校越来越多,参数学生的学习质量也越来越高,学校对数学建模大赛的重视程度也越来越高,目前我国的数学建模大赛已经呈现国际化发展趋势,数学建模大赛已经成为学校素质教育的重要部分。
1.3 培训周期长
我国数学建模大赛都在每年的9月份举行,但是学校却在每年的年初就开始准备数学建模大赛,比如参赛队员的选择、针对数学建模大赛而开展的一系列培训以及关于使用计算机工具进行相应的数学编程等等。
2 数学建模大赛对培养学生数学创新能力的意义
2.1 有利于培养学生的团队协作能力和意识
数学建模是一项系统工程,其需要多方面的知识结构组成,数学建模比赛需要多个学生共同参与才能完成,参加数学建模比赛需要参赛队员在比赛的过程中合理分工、充分发挥自己的特长,结合各自特长形成统一的知识结构,比如写作能力强的负责论文编制,思维能力优秀的学生可以负责模型的构建等等,只有充分发挥自己的特长,并且将各种的优势结合起来才能保证数学建模比赛的完成,因此数学建模比赛的过程是参赛学生实现合作与锻炼能力的过程。
2.2 提高了学生的表达能力和应变能力
数学建模比赛是一个充满变数与挑战的比赛,参加比赛不仅需要学生具有完善的数学知识体系,还要求学生具有较高的综合心理素质,数学建模比赛参赛学生都是来自全国最优秀的学生,学生在比赛的过程中要随时根据对手的比赛内容及时调整自己的战略方针,而且学生要想获得好的成绩需要具有一定的表达能力,因为数学建模比赛成绩并不是以学生的论文写作为依据的,而是以学生对数学建模的表达为参考的,因为学生对数学建模构建思维方式、目的的表达也是学生提高表达能力的过程,同时学生在答辩的过程中还要不断的面临被相关专家打断提问的问题,对此也是对学生应变能力的一次考验。
2.3 提高了学生的自学能力
参加数学建模比赛需要学生在学习好现有的数学知识的同时还要积极地拓展相关领域内的知识,将自己的知识结构尽量做到全面、细致。而学生知识的拓展单靠教师的讲授是不可能获得的,尤其是要在数学建模比赛中要想获得好成绩,需要学生具有较高的自主学习的能力,因为在平时学校关于专门针对数学建模知识的培训时间非常少,需要同学在课余时间进行学习,而且比赛过程中学生也可以借助一些资料,而学生查阅资料的过程也是检验学生自主学习能力的过程,通过比赛可以检验学生的自主学习能力,如果学生没有相应的自学能力其实不可能在比赛中获得较好的成绩的。
2.4 培养了学生的意志力和自信心
数学建模比赛要求学生的知识广度与深度是不可言喻,要想获得理想的成绩需要学生每天要面对这些枯燥的数学知识,其没有一定的毅力是不可能完成的,因为在数学建模比赛过程中学生要经过三天的考试时间,而且他们每天要独自的进行各自手中的查阅资料的任务,而且在比赛的过程中他们不能与外界无关人员进行联系,他们要克服孤独寂寞的考验,同时比赛的竞争度也要学生对自己充满信心,要具有我一定能成功的信念,因此数学建模比赛的过程也是学生提高自我意志,树立信念的过程。
3 高职院校利用数学建模比赛培养学生数学创新能力的措施
3.1 通过课堂教学引入数学建模
数学建模对学生的数学思维模式以及数学实际应用能力提高都具有重要的作用,因此教师在数学教学过程中要引入不同类型的数学模型,通过对数学模型的生动讲解,激发学生对数学模型概念的理解以及提高对数学知识奥秘的探索激情,提高学生利用数学知识进行实际应用方面的创新。
3.2 以全国大学生数学建模竞赛为载体,加大课程实践力度,提高学生综合素质
首先院校要加大对数学建模比赛作用的宣传,通过高校的宣传提高学生对数学建模比赛意义的认识;
其次高职院校要鼓励学生参加数学建模比赛,当然并不是每个学生都能参加全国建模比赛,对此高职院校要结合本校特点举办多场校内数学建模比赛活动,为学生提供更多的参加建模比赛机会,通过比赛提高学生对数学知识的学习兴趣。
最后高职院校要开展多种形式的数学建模培训班,满足希望学习数学建模知识学生的需求。
数学建模比赛的开展对提高学生的创新能力,促进学生的实际应用技术都具有积极地促进作用。
3.3 建立与培养一支高素质、乐于奉献的数学教师和专业教师相结合的教学团队
课程改革中突出的一点是更注重学生创新能力的培养,而数学建模建立模型进行求解验证的过程正好为培养学生的创新能力提供了一种方式。在日常的教学中,教师可以选择适当的数学建模问题,创设合理的问题情境,将数学建模在潜移默化中融入到教学框架之中,使得学生体会到在解决实际问题的时候运用数学知识的美妙之处,体验到数学来自生活的本质和奥妙。学生在知行合一的过程中自然而然地得到了兴趣的激发,提升了实践动手能力和创新能力。
关键词:
数学教学;数学建模;创新能力
课程改革中突出的一点是更注重学生创新能力的培养,如何进行探究活动,提高学生的创新能力,是我们在中学数学教学过程中面临的课题。而数学建模是运用数学化的手段从一个实际问题中抽象提炼出一个数学模型求出模型的解,检验结果的合理性从而使这个问题得到解决的过程。数学建模教学需要建立在正常的教学内容基础上,以其作为切入点,在数学教学过程中融入应用数学意识和理念。数学建模教学不能脱离教材,必须从教学方法改革突破,在对教学内容进行加工、处理和再创造的基础上做到学以致用、举一反三,将学生的数学应用意识提升到新的水平上,让学生在解决实际生活问题的时候首先思考其中的数学因素。教师应当努力构建数学建模教学,选择适当的数学建模问题,在自己的视野范围内进行数学建模问题素材的收集、整合和改造,从而使得创设的问题情境贴近学生的生活实际,有利于创新思维的培养。
一、重视各个章节课堂问题导入有效的课前问题导入
环节能够使得数学建模教学的意义更加凸显,新课改之后的数学教材在每一章节之前都设置一个实际问题,教师可以直截了当地告诉学生,学习完本章的教学内容之后,导入问题就可以他跟你过数学建模得到解答,这样学生就会带着问题去学习新知识、秉承创新的意识去接受新问题,因势利导地意识到数学建模对数学学习的推力作用,数学建模教学在培养学生的动手能力和创新意识上具有得天独厚的优势,教师通过适当地引导能够提升学生观察实际生活问题的能力,提升其抽象思维能力,在新旧两种思维的指引下学会建立数学模型、引出新知识,激发学生的探究欲望,教师要意识到数学建模教学最忌挫伤学生积极性。
二、培养学生发散性思维的创新性,形成数学建模教学的基础构建
克里斯、毕格斯的认知发展理论认为:多形式多结构的教学活动对学生创新思维的形成很有帮助。在新知识的传授过程中教师应该在关键环节设置悬念,调动学生们的好奇心,并利用学生的探索欲来引导其主动思考,学生积极主动参与的数学教学势必事半功倍,学生创新思维火花形成的同时也促成了数学建模教学的框架形成。大多数学生对建筑工程造价的问题都有所耳闻,这个问题对他们来说吸引力是足够的,教学中的主要问题是如何引导学生将这一实际问题转化为数学模型,鉴于学生刚刚进入高一,课本对学生的能力要求较低,教师可以首先预设两个变量,使得总价y成为底的一边长x的函数,这会对学生思路的拓展起到很大的帮助,同时教师要提示学生函数定义域的问题,很少想到和重视的环节,但是定义域是构建函数必不可少的一个部分,所以这一题目在训练学生进行函数建模的教学中具有典型意义。该题目虽然并不晦涩难解,但是其综合性对学生来说是一项考验,如果学生掌握了这道题目,那么很多具有较高思维价值的题目都可迎刃而解。这样,知识处于“最近发展区”时,最能激发学生的学习动机。动机是影响学习策略的重要因素,学习策略选择的恰当与否将会直接影响到学习的效果。如果问题太难,那么学生的数学学习积极性会受到影响;如果问题太简单,学生探索问题的热情又会受到损害。教师在数学教学活动中如果能挖掘出具有典型意义的数学问题,应该发挥其激发学生好奇心和求知欲的作用,在教学开展中设置的有效问题情境,将数学本身的应用价值淋漓尽致地展现出来,使得学生的期望和自信心都得到激发,端正学生学习数学的积极性和态度。
三、结合各章研究性课题的学习,培养学生建立数学模型的能力
高中数学教学大纲中将每一个学期至少一个研究课题作为硬性任务制定下来,其主要目的就是为了提升学生的数学建模能力,平面向量、分期付款、空间几何等诸多知识点都具有实际应用价值。研究性课题的开展能够在巩固理论知识的基础上提升学生们的数学建模能力、创新意识和动手能力,实现学生数学综合素养的全年提升。教师的任务是在日常教学中普及数学在生活中、生活中处处蕴含数学的思想。
四、 以“构造”为载体,通过数学建模,对学生的应用意识和创新能力进行培养和提升
课程改革的焦点集中在数学建模的强调和探究式教学活动的开展上,这使得学生有机会运用数学知识去解决实际问题、自主探究未知领域知识,能够主动创建数学模型解决实际生活难题。反过来,通过用数学知识来解决与生活息息相关的实例,能够让学生淋漓尽致地感受到数学应用于实际的全过程,感受到数学的效用性,让学生摆脱对数学学科刻板、枯燥、乏味的印象。如数学选修课一般都从实际例子作为出发点来介绍高数的概念、形式和定理、公式,遵循着从客观事物的数量抽取数量关系的数学本源,在教学过程中无形传输数学建模理念。高中数学教学中日渐重视数学建模思想的讲解是适应教育改革方向的一个重要举措,学校和教师要意识到学习数学的最终目的还是在于应用数学,教师应该努力地为学生创造适合数学建模学习的环境,使得学生在教学各个环节中体会到数学建模的重要意义,通过数学建模学习将自身的应用能力和创新能力提升到新的水准,新时期教学工作者一方面要具备数学专业知识,另一方面还要提升自身的数学建模能力和意识,唯有如此,才能在教学活动中强调数学建模的重要性,对学生进行数学建模能力的培养,为培养高素质的人才贡献自己的力量。
参考文献:
[1]徐茂良.在传统数学教学中渗透数学建模思想[J].数学的实践与认识,2002,32(4):702-704.
【关键词】数学建模 高职教育 数学教学
近年来,高等职业教育迅速发展,已成为社会关注的热点之一。高职教育的目的主要是培养应用型、技能型人才,因此,各高职高专院校必须加强专业课的教学,强化对学生技能的培养,数学作为一门文化基础课程,其教学面临调整。于是,各高职院校都在改变原有的高等数学教学模式,使原本数学基础较差的高职学生摆脱对数学学习的恐惧,学会用数学的方法解决专业学习中遇到的实际问题。那么,将数学建模引入高职数学教学中势在必行。
一、数学建模的意义
数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。数学建模是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程。数学建模是数学学习的一种新的方式,它为学生提供了自主学习的空间,有助于学生体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,增强应用意识;有助于激发学生学习数学的兴趣,发展学生的创新意识和实践能力。
二、将数学建模融入高职数学教学
数学本身就是为了实际应用才产生的,它的很多重大发现都是从实际应用的需要而出现的。我们现有的教材中数学概念都有其特定的背景,而在教学中向学生讲解的过程就是一个实际的数学模型的实例。例如:“极限的概念”中,我们首先引入了古代的“割圆术”,在无限细分的基础上,给出了数列极限的概念。再如“定积分的概念”,源于计算曲边梯形的面积。在教学过程中,强调了无限分割的思想,使学生对非均匀积累问题的数学建模有一个认识。事实上,在实际生活中,有很多的量,都需要用类似的方法进行计算。如旋转体的体积、非均匀细棒的质量、变力作功等等。
但由于近年来高职教育对基础课程的调整,高等数学的课时压缩,教学内容少,虽说要求是“以应用为主,够用为度”,但还是存在知识范围广、深度浅,往往成为本科数学的内容压缩,常常是理论过多,实际不足;运算过多,思想不足。所以,把数学建模所要用的主要数学方法和数学知识渗透到课堂教学中,就要求我们必须及时调整课程教学内容。在教学中要善于挖掘教学内容与学生所学专业及实际生活中实例的联系,根据学生专业的需求编排高等数学课程教学内容和教学重点,采用模块化教学。如在我们学校,经管类的专业在基础模块的基础上会加入概率论与数理统计内容,电气类专业又适当的加入了线性代数和积分变换等内容,机械类专业将微积分作为教学重点。另外,通过案例教学能很好的将数学建模在高职数学教学中广泛的应用。在教学中,学习完各章内容之后,选择一些简单的实际应用问题,引导学生分析,通过抽象、简化、假设等,建立数学模型,解答数学问题,从而解决实际问题。教学中,根据不同的教学内容,选则相应的数学模型进行案例教学。例如,在函数章节中可以分析银行存款复利问题:导数应用学完后,可以引入最大收益问题;在学习微分方程后可以讲解马尔萨斯人口模型、跟踪问题模型等。
把数学建模渗透到高职数学教学中,不仅转变了教师的教学观念,而且调动了学生的学习积极性,激发了学生学习数学的兴趣和热情,体会到数学的实用价值,增进了同学之间的友情,培养了团队的合作意识。
三、结束语
数学建模在以培养“应用型人才”为目标的高职人才培养中有着重要的作用,开展数学建模活动是对高职学生综合素质培养的一种训练。为了将所学的数学知识能更好的应用到实际问题的解决过程中,就要求广大数学教师和学生共同努力,在不断的探索中能更好的将数学建模融入到数学教学过程中。
参考文献
[1]何文阁.在高职院校开展数学建模活动的意义与实践[J]中国职业教育技术,2005(9):40
高职高专数学建模教学改革从1992年举办首届数学建模竞赛至今,数学建模活动已经在全国各高校,特别是在本科院校中得到了蓬勃发展,培养了一大批富有创新观念和实践能力的优秀本科生,推动了本科院校的教学改革。然而,数学建模在高职高专院校只是刚刚起步,有许多问题尚需研究解决。同时,我国高职院校对数学建模作用的认识不深,对数学建模活动的开展、数学建模竞赛的组织等都缺乏经验。本文根据自己参赛的成功经验,对高职学院开展数学建模活动进行探索,并提出了一些建议和看法。
一、高职院校开展数学建模活动的重要意义
数学建模对于提高学生运用数学和计算机技术解决实际问题的能力,培养创新与实践能力,培养团结合作精神,全面提高学生的素质具有非常积极的意义,同时,也对教学改革起到了重要的促进作用。
(一)数学建模活动是高职高专院校培养应用型人才的需要
数学建模活动重在实践与应用。从问题分析到模型建立、从模型求解到结果分析、从模型评价到应用前景展望,既没有固定的模式可循,也没有现成的方法可套用。参赛学生必须经历问题分析、查找资料、调查研究、筛选研究方法、建立模型、利用计算机及数学软件求解、完成论文的过程。不仅培养学生运用数学知识分析和解决实际问题的能力,同时,可以充分模拟学生毕业后参加实际工作的情况。数学建模对于高职院校培养创新型应用人才具有深远意义。
(二)开展数学建模活动是提高高职高专学生综合素质的需要
数学建模竞赛和教学对提高学生的综合素质具有重要作用,是对学生能力和素质的全面培养,既丰富、活跃了学生的课外活动。通过总结近几年的经验,发现以下几点值得肯定:(1)学生应用数学进行分析、推理、计算的能力得到大大提高;(2)学生应用计算机、数学软件能力大大提高;(3)培养了学生独立查找文献、在短时间内消化、阅读、应用的能力;(4)培养和发展了学生的创造力、想象力;(5)培养了学生组织、管理、协调、合作能力;(6)培养了学生的交流、表达和写作能力;(7)培养了竞赛意识、坚强的意志力;(8)培养了学生自律、“慎独”的优秀品质。
(三)开展数学建模活动是高职高专数学教学改革的需要
高职数学教育本身面临的问题,就是教学内容与教学时数的矛盾问题,即如何在较少时间里让学生掌握必需而够用的数学知识;另一个问题,就是教学内容与实用性有机结合的问题。高职数学课程的教学改革应以突出数学的应用性为主要突破点。高职数学课程的一个重要任务就是培养学生用数学原理和方法解决实际问题的能力。在这些问题上,数学建模是一个可以选择的解决途径,是一个突破点,抓住了这个突破点,可以牵一发而动全身,进而推动高职数学课程教学改革。
二、高职院校数学建模竞赛的组织与培训
数学建模活动在本科院校已经开展了很多年,本科院校对数学建模竞赛的组织与培训工作有了有效的模式和成功经验。高职高专院校由于参加数学建模活动时间较短,各方面的工作还处在摸索当中。同时,由于高职学生的基本功较差,数学课课时较少,使得高职院校数学建模竞赛的组织与培训也有别于普通本科院校。下面结合我院的成功经验,从三个方面介绍我院在数学建模培训与组织中的一些做法、体会和收获。
(一)认识到位,重视到位,宣传到位
认识到位,主要是指对数学建模的意义和重要性的认识到位。数学建模竞赛涉及面广,通过数学建模竞赛不仅可以检测出一个学校学生的综合能力、综合素质和创新能力,也可检测出一个学校的综合办学能力和在办学过程中存在的问题。基于此,数学建模活动的开展得到了教育部的高度重视,将其作为衡量高校教学质量、人才培养水平、反映学生综合素质的重要标准。这也是国内、国际数学建模竞赛日益红火的重要原因。不仅要对数学建模竞赛认识到位,还要重视到位。数学建模竞赛的培训和组织工作是一项系统工程,需要投入大量人力、物力、财力,涉及各个部门,需要学校领导的支持、协调和重视。
初次接触数学建模的学生对它的认识比较肤浅、模糊,所以,需要宣传到位。主要可以从以下几个方面入手:(1)高数任课教师在教学过程中介绍数模活动;(2)通过校报、广播、墙报等媒介宣传数模活动;(3)举办数学建模普及讲座;(4)介绍数学建模知识,刊登参赛学生体会;实践证明,这种立体化的宣传方式,可以吸引众多优秀学生参加数学建模,为数学建模活动的开展打下良好基础。
(二)数学建模培训
高职院校学生数学基础薄弱,绝大部分学生从没接触过数学建模知识,需要对他们进行系统化培训。针对这些特点,我们合理地制定了培训计划,并分阶段实施:
第一阶段(上半年)为初级培训阶段。这一阶段主要在周末进行,内容包括开设有关数学应用专题讲座,初步树立学生的数学应用意识,针对基础差的学生,还应补充数学基础知识,主要是线性代数和概率论知识。据统计,从数模竞赛开赛至今,70%的赛题为优化类或者需要运用优化理论的题目,所以,这一阶段的另一个重要培训内容就是优化建模与数学规划理论。
第二阶段(暑期)为暑期集训阶段。数学建模涉及众多数学分支和多种建模方法。这一阶段,我们采用专题化的培训方法,把培训内容分为若干联系而又相对独立的专题,按需施教,并在每一个专题培训后安排与其相关的建模问题,学用结合,使学生快速掌握建模知识和建模方法。具体安排如下:
第三阶段,为模拟实战与案例分析阶段。这一阶段,主要选择历年真题对学生进行实战模拟,完全按照竞赛的实际要求,令学生在三天内交出论文。其目的是使学生在教练的论文点评与案例分析指导下,不断发现和改正存在的问题,全面提高建模水平,掌握应赛的必要技巧。
(三)数学建模组赛
数学建模的组赛也是一项系统的工作,涉及方方面面和各个部门。
报名与队员选拔。数学建模需要长期积累,报名以学生自愿为主,数学任课教师推荐为辅,要求报名的学生具有较好的数学基础,有自我提高的要求,有较好的纪律性等。在学生自愿报名后,教练组要根据学生在校表现、高数课程的学习情况等,确定参加数学建模培训的学员,以降低培训中学员的流失率,选拔优秀学员。我校的做法是:在报名初期做一次初步筛选,入选的学生进入数学建模第一阶段的初级培训,根据学员数学规划课程的成绩,选拔进入集训的学员。集训后,根据其建模能力和综合素质,选拔进入第三阶段培训的学员。最后,在第三阶段中期,根据学生模拟实战的表现情况最终确定参赛队员。后勤保障培训期间,指导教师和培训学员都必须全身心投入其中;竞赛期间,学生除了吃饭以及少量的休息时间外,要把所有的精力全部放到建模上。这就要求有关部门有坚强的后勤保障,让教师和学生没有后顾之忧。在后勤保障方面,我校的做法是:由基础部负责具体实施,各相关部门大力配合,为保证竞赛活动顺利进行,学院每年拨出专款为竞赛购置必要的设备及所需教材、资料等,为数学建模竞赛活动提供可靠的经费保证。学院为每支参赛队伍配备三台计算机。实践证明,我院取得的优异成绩与领导的重视、各部门的支持是分不开的。
三、以数学建模为切入点推动高职数学教学改革
(一)以数学建模为切入点推动高职数学教学内容和教学方法的改革
目前,高职数学的教学内容基本沿袭了经典数学的三大块:微积分、线性代数、概率论与数理统计。这些内容都是单纯的数学理论,缺乏与实际问题的结合,并且游离于专业课之外,不仅不能引起学生的学习兴趣,而且也是专业系部压缩数学课时的因素之一。教师的教学方法也只是注重数学知识的灌输,教师讲解、教师设问、教师给出标准答案,只管教不管懂,这种常规的“填鸭”式教学方法很难调动学生学习数学的热情和积极性。
高职教育是培养高等应用型技术人才的教育。因此,高职数学的教学内容应充分体现“以应用为目的,以必需、够用为度”的原则,并将其作为专业课程的基础,强调其应用性以及解决实际问题的自觉性。一方面,可以进一步扩大数学建模的受益面,有条件的情况下可以开设《数学建模》与《数学实验》课程,系统介绍数学建模的思想方法以及数学软件的使用方法;另一方面,可以在高职数学教学中融入数学建模思想,将一些实际问题引入教学内容,利用一定的课时讲解浅易的数学建模,以增强数学内容的应用性、实践性、趣味性。在教学方法上,应注重理论联系实际,注重将数学的应用贯穿于教学始终,提倡“启发式”“互动式”的教学模式,采用多媒体、数学实验等多种形式。
(二)以数学建模为切入点推动高职数学教学手段和教学工具的改革
随着现代科学技术的飞速发展,数学的应用领域日益广泛。数学建模的赛题都是一些经过适当简化加工的实际问题,这些问题为数学知识的应用提供了很好的实例。这些实例能使学生认识到数学如何有用,进而深入了解数学应用的方法和技巧。在数学建模中,为了求得模型的解,必须使用计算机和相关数学软件,数学应用与计算机已紧密结合。传统的教学手段――一支粉笔、一块黑板,已不适应数学的发展和应用,计算机进入数学教学势在必行。首先,可以在数学教学手段上引入多媒体教学,提高学生学习数学的兴趣;其次,在教学工具上引入数学软件求解数学问题,采用数学实验课的形式,促进数学与计算机的结合。
目前,高职院校只有少数人参与数学建模活动,而且大部分高职院校只是为了竞赛而开展这项活动。对于如何扩大受益面的问题,本专科院校做了一些有益探索,如开设数学实验课程或数学建模课程,但对于学制较短、职业性较强的高职院校来说,能否借鉴他们的经验开设选修课,如何开设并安排数学建模的教学内容等,仍是有待解决的课题。
数学建模提供的教学、培训模式和竞赛方式,在成绩较好的学生中取得了良好效果,但对于基础较差的学生却是一项高难度活动。因此,需要在实践过程中不断探索适用于高职院校所有学生的数学建模。
参考文献:
[1]何文阁.在高职院校开展数学建模活动的意义与实践[J].中国职业技术教育,2005,(9):40.
[2]张纬民.对数学建模竞赛实施的点滴探索与认识[J].大学数学,2010,(3):33-34.
关键词:数学建模;创新能力;大学数学主干课程
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0158-03
大学生数学建模竞赛不仅能培养出具有创新能力的学生,也能一定程度上提高教师的教学和科研水平,而且最重要的是它能直接推动大学数学的教学改革。教育部高教司对我国大学生数学建模竞赛活动的主要指导思想之一就是“扩大受益面、推动教育改革”。开展数学建模教育,可以推动大学数学教育改革。开展“在大学数学教学融入数学建模、数学实验的思想和方法,培养学生的创新能力”课题的研究和实践,就是扩大数学建模受益面的一个重要探索。本文研究对在大学数学教学融入数学建模、数学实验的思想和方法的必要性,相应的融入手段,以及在融入过程中可能遇到的困难和解决办法等进行了论述。
一、数学建模思想融入大学数学的教学中的必要性
1.数学建模几乎是一切应用科学的基础。数学在科学中的一个重要作用就是能够使人们对事实上是相当混乱的东西进行适当的理想化,抽象出概念与模型,从而解决实际问题。在解决复杂科学技术问题时,数学建模的方法能使人们设计出最佳和可行的新技术方法、手段,以及预测新的现象等。数学建模及相应的计算也正在成为工厂里常用的主要工具。Charlies R. Mischke指出:学生一般都并不确信大学所开设的所有课程是否真能培养他们的创新能力。他们对学习渐渐失去兴趣,原因之一就是缺乏让学生了解大学教育进程安排的合理性。工程专业课程强调的基本都是专业方面的问题。而实际用来进行教学、组织和应用的工具却是数学模型。但不幸的是,专业教师很少花时间来讲授不涉及专业方面的建模过程本身。所以将数学建模的思想和方法融入大学主干数学课程教学中是具有现实的必要性。
2.当前数学教学的问题。传统的数学教学和考试可以很好地检查学生对所学数学知识的概念、定理和方法等的掌握情况,但缺乏对学生的应用数学的能力和创新能力进行考察。因此,在大学数学教学和考试中融入数学建模思想和方法非常必要。传统的大学数学教育已不能有效地激发广大学生的求知欲和激情,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。在现实的大学数学教学活动中,学生常常陷入前所未有的困惑之中,投入大量的精力,做了大量的习题,却丝毫感受不到“数学”有何作用,老师也拿不出鲜活的例子来使学生信服数学的用处。一大半学生认为大学数学的教学内容是没意义的,并且认为无意义的最大原因是和实际没有联系,学生最常问老师的问题就是“高等数学有什么用?”“线性代数有什么用?”等问题。
二、数学建模思想融入大学数学的教学中的具体措施
在大学数学的教学中融入数学建模思想主要是要让学生明白大学教育进程安排的合理性,以及数学的重要性和广泛应用性。但还是必须明确要以数学主干课程为主,建模思想培养为辅的指导思想,最主要的目的还是促进学生更好地学习和掌握大学数学主要内容、思想和方法。要建立一套恰当的数学建模思想融入大学数学教学的具体措施。首先必须弄清楚数学建模的具体过程以及我们大学数学教学的内容和思想。数学建模过程一般分为下面几步:①对实际问题进行观察、分析,进行必要的抽象、简化(抓住要点),确定模型建立中的变量和参数;②根据已知的各学科中的定律,甚至是经验等建立变量和参数之间的数学关系,这实际上就得到了明确的数学问题;③求解该数学问题。大部分情况是没有办法得到解析解,而只能得到近似解。这往往涉及复杂的数学思想、理论和方法,以及近似方法和算法;④得到的数学结果是否能解释或预测实际问题中出现的现象,或用历史数据、实验数据或现场测试数据等来验证模型是否恰当;如果模型是恰当的,那么就可以试用;如果是否定的,那就要进行仔细分析,重复上述建模过程,不断调整、最终得到恰当的数学模型。大学数学的特点是的抽象的思想、严谨的逻辑推理和广泛的应用,也正是由于它的抽象和严谨,使得其成为我们将其他学科量化的一个有效的工具。它与许多其他学科的本质区别在于它抽象地反映了现实世界里各种对象及其变化在数量方面的一般规律,它能够把一个学科的思想经过抽象、推理和提炼得到的结果用到别的学科,从而具有广泛的应用性。将数学建模思想融入大学数学的教学的具体方法。
1.具体的切入点。①经验建模——在所收集数据中提炼事物发展的趋势;②讲授一些实际问题及相关数学模型:人口模型、管理模型、抵押贷款模型、传染病模型、减肥模型等等。在现有教材中已经讲解了所涉及的数学内容,但如果从分析具体问题到建立数学建模的过程来学习的话,不仅能激发学生的学习兴趣和积极性,而且还能使其能在学、做而后知不足,从而诱导学生进一步学习数学。