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[中图分类号]TQ018 [文献标识码] A [文章编号] 1009 — 2234(2013)10 — 0138 — 02
数学建模教学与数学建模竞赛在全国各个高校中如火如荼的开展开来,但是随着大家对数学建模课程研究的深入,一些不可回避的问题甚至是矛盾逐渐显现出来,期中尤为突出的是下面几个。
一、数学建模的数学味道越来越淡
数学建模,无论是建模的过程还是最后得到的结果,数学味道都在淡化,其中的问题值得我们去思考。
(一)数学建模过程的数学味道在淡化
老师:“同学,你的模型最后的结果是怎么得到的啊?
学生:“用XX软件算出来的。”
上面的对话可以说在每一个学校的数模培训过程中都会上演。这使得我们不禁想问:什是数学建模呢?大家的一般观点是:“对于一个特定的现实对象,为了一个特定的目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到一个数学的结构”。也就是说数学建模的过程需要充分利用数学工具,但我们逐渐感到数学建模过程越来越像“计算机模拟”了。诚然,随着计算机技术的发展,一大批优秀的数学软件被开发出来,对于一些特定的问题甚至可以用计算机程序模拟数学建模的全过程。例如学生在做统计问题时,利用SPSS或是SAS软件就很快从“数据”到达了“结果”,期中的过程几乎没有用到模型的建立与数学算法技巧。甚至时下相当流行的“大数据”计算,其强调的就是劲量抛开中间环节,从“数据”到“结论”。对于这样的现象,我的观点是“计算机模拟在数学的应用层面上是十分有益的,但是过多的在数学建模的教学与竞赛中使用却是不利的,因为它极大的淡化了数学建模的‘数学味’”。建立数学模型的过程是一个“技术”的工作,也是一个“艺术”的过程,它无不体现了建模者的智慧和技巧,而在建立完数学模型后的解模过程往往也需要一些巧妙的算法。让我们试想一下,如果将这些过程全都去掉后,数学建模还剩下什么呢?我们开展数学建模竞赛的“开拓知识面,培养创造精神”目标达到了吗?
怎么办?我认为数学建模的基本过程还是应该完整的保留下来,在解模的过程中可以适当利用计算机辅助计算,这样对提高学生的数学思维,培养创新意识都十分有利。
(二)数学建模的结果的数学味道在淡化
如果完全用计数机模拟数学建模的全过程,得到的结果是难以反映研究对象的内在规律的,也是不利于模型的推广的。我们知道,有很多微分方程是没有解析解的,现在好多参加数模竞赛的同学都是用计算机软件算出了微分方程“数值解”就完了,他们根本不去思考方程是否能通过合理的假设得到一个方程的近似“解析解”。试问“一个计算机算出来的一个数值的结果和经过人们头脑分析后得到的解析形式的结果哪个更容易被推广呢?”答案显然是后者,因为它能反映研究对象的内在规律,抓住了问题的本质,甚至可以解决这一类问题。例如预测人口的“阻滞增长模型”,它除了可以预报人口以外,也可以预报某城市的汽车保有量等等。
二、数学学科的严谨性和数学建模教学的可行性的矛盾越来越突出
严谨性,是数学学科理论的基本特点之一。它要求数学概念必须严格加以定义,即使是那些最最基本的而又不能按逻辑方法加以定义的原始概念,除了用直观语言描述以外,还要求用公式加以确定。除此之外,它还要求数学的结论必须准确地表述,数学推理、论证必须合乎逻辑地进行,数学计算必须无可争辩。可以说,整个数学学科体系就是一个严谨的逻辑结构。
针对那些数学家提出的“数学学科的严谨性要求”,我认为在数学建模的教学中,教师在安排教学内容、讲授数模的基础知识的时候,还是应该根据数学学科的基本特点,使学生在理解、掌握、应用这些知识的时候能尽可能的满足严谨性的要求。
实际上,对于数学学科的严谨性要求,学习和讲授数学建模的学生和教师都需要有一个适应期。特别是刚刚接触数学建模的学生,由于缺少这个方面的训练,致使他们很不适应严谨性的要求。而教师呢,是否能在讲授数模课的时候很好的掌握严谨性的要求也存在疑问。
正是因为数学建模和数学建模教学对严谨性提出了极高的要求,使得它与教学的可行性的矛盾越来越突出了。严谨的东西其实是不利于教学的,因为这就像公理一样,我们只要记忆就好,还要老师教学吗,还需要发散思维干嘛?
其实,在数学建模中,严谨性和可行性是相对的。作为矛盾的双方,它们也在“对立与统一”中发展,我们可以在数模教学中体现出一种“有弹性”的严谨。这样既保证了教学的正常进行,又发展了学生的逻辑思维能力,从而达到一个相对统一的良性循环。例如,有些止步于不完全归纳的数学建模中的数量关系,不能因为他不严谨,我们就不去教学。又比如在不清楚x和y的函数关系y= f(x) 前,我们可以根据泰勒公式假设 y=ax+b ,我们不能因为假设不够严谨就不去使用它。
三、数学建模教学的抽象性与具体对象的直观性的矛盾
抽象性,数学学科的基本特点之一。数学建模是以现实世界的事物内在规律为研究对象,所以应该是非常直观的。但是,数学建模的过程又将客观对象的其他特征抛开,只是保留空间与数量关系来进行研究,所以,数学建模有十分显著地抽象性。于是,数学建模教学的抽象性与具体对象的直观性的矛盾就突显出来。
我们在进行数学建模教学时,应该把数学建模的抽象性与具体对象的直观性有机的结合起来,达到一个“平衡”。在数学建模教学过程中,老师讲授的数学建模方法对学生来说十分容易掩盖研究对象之间的具体联系。其实,那些数学方法本身并不排斥具体研究对象的直观性,恰恰相反,具体研究对象正是数学建模研究的素材。从学生的角度而言,他们的抽象思维是有局限的而且对直观的对象往往有很强的依赖。那么,我是在讲解数学建模课程时就必须以具体事例出发,切不可“凭空”讲授,例如在讲解“线性规划”时,在没有实际问题的背景下直接讲授概念和算法,会使学生觉得不好接受,学习起来步履蹒跚。也就是说,数学建模教学必须现实的研究对象入手,适时地上升为抽象的理论,然后还必须及时的把这些理论应用到更加丰富、更加广泛的具体对象上去。这样,学生就会逐渐突破其固有的抽象思维不强的局限,从而既能够适应数学建模教学的抽象性,提高抽象思维能力,又能够增强解决客观实际问题的能力。
我们在进行数学建模教学时,应该把握“理论联系实际”的原则。学了数学理论而不会用,自然是产生“数学建模的抽象性与具体对象的直观性的矛盾”的重要原因之一。我们在进行数模教学时,应该把握“理论联系实际”的原则,逐步的教会学生“把实际问题数学化,把数学理论实际化”。碰到具体问题,会利用数学建模的相关理论转化成数学关系,然后再通过计算得到结论,最后用所得结论去指导实际问题。也就是说,对于数学建模教学来说,必须通过实践这条纽带,才能使数模知识转化成实际技能,达到数学建模教学的目的。
四、实践环节弱化、不能学以致用。
这是在各个高校在数学建模教学中普遍存在的问题,是受到数学建模课程学时限制的。老师在讲解数学模型或是学生建立好数学模型后,能够在实践中检验的机会并不多,那么也就不能判定模型建立得是否合理,有没有脱离实际。数学建模是要用于实践的,所以必须遵循实践对象的内在规律。而我们培养的学生欠缺的往往就是“找寻研究对象的客观内在规律”的能力,也就是我们常说的“机理分析”的能力。比如在没有充分研究实践对象的情况下建立的“生产加工优化模型”虽然看似节省了原料,提高了产量,说不定会造成加工难度变大,劳动强度变大等问题,这些必须在实践中检验。又比如,我们如果建立了一个超市收银台的顾客排队服务模型,这个模型是建立在以往数据基础上的,是否真真正正和实际情况吻合,是否可以用于提高收银台的服务效率,这也必须用实践来检验。可惜的是这样一个实践检验的重要环节在数学建模的教学过程中能减少就减少,能弱化就弱化。究其原因,还是教学的功利心在作怪,因为学生在参加全国大学生数学建模竞赛时是不需要将建立的模型用于实践检验的。
任何一个新事物都有一个成长过程。数学建模教学对于教师和学生都有一个学习和适应的过程,由此产生的各种各样的问题,甚至是矛盾都是十分正常的。只要符合教学规律、对师生双方都有利的教学理论改革我们都应该大胆尝试,尤其是青年教师,应走在教学改革的前列。提高数学建模竞赛的质量重在提高数学建模教学的质量,而数学建模教学质量的提高依赖于对教学改革的勇于探索与实践。为提高我国数学建模竞赛水平,让我们加倍努力吧。
〔参 考 文 献〕
〔1〕姜起源,谢金星,叶俊.数学模型〔M〕.北京:高等教育出版社,2003.
1、重视建模教学,激发学生建模兴趣。小学数学新课标中强调,要注重在教学中培养学生的数学建模思想,提高学生的数学建模能力,使学生能够更好地运用所学数学知识来解决实际问题。一是重视建模教学。
2、通过数学建模能够培养学生较高的数学素养,提升学生运用数学知识解决问题的能力。但是许多教师在日常教学中,忽视数学建模教学,或是数学建模教学的能力不强,造成学生数学建模能力较难提高,不利于培养学生的数学应用能力。因此教师在日常教学中要重视数学建模教学。要转变数学教学的理念,提升数学建模教学的意识。要通过多种方式来加强对教师数学建模教学能力的培训,提高教师数学建模的教学能力。可通过观摩其他教师优质数学建模课来提升自身建模教学能力,可以通过学校教师集体研讨交流来提升建模教学能力。
3、开展建模活动提高学生建模兴趣。由于数学建模对学生的数学思维能力、分析与概括问题的能力、推理能力等要求较高,使得许多学生对数学建模存在畏难情绪,影响了建模学习的积极性,教师可通过举办各种数学建模活動,来让学生感受数学建模的魅力,体会数学建模成功带来的乐趣和成就感,以此来有效激发学生的数学建模兴趣。
(来源:文章屋网 )
众所周知,21世纪是知识经济的时代。所谓知识经济,是以现代科学技术为核心,建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济;是以智力资源为第一生产力要素的经济;是以高科技产业为支柱产业的经济。知识创新和技术创新是知识经济的基本要求和内在动力,培养高素质、复合型的创新人才是时展的需要。创新型人才是指具有较强的创新精神、创新意识和创新能力,并能够将创造能力转化为创造性成果的高素质人才。而数学建模活动则旨在培养学生的创新意识和创新能力、应用意识和应用能力。[1]为此,国外在20世纪80年代就开始举办数学建模竞赛,我国也于1994年开始由中国工业与应用数学学会和教育部高教司联合举办一年一次的全国大学生数学建模竞赛,极大地推动了高校数学教学的改革。随着全国大学生建模竞赛进入二十个年头,参赛学校越来越多。到2011年,有来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、美国、伊朗的1251所院校、19490个队(其中本科组16008队、专科组3482队)、58000多名大学生报名参加本项竞赛。在组织和培训学生参赛过程中,积累了一些经验,但还存在许多问题,特别是数学建模教学的目标与短期利益要求不一致的问题,需要相关人员继续努力,推动数学建模教学,提高学生应用数学解决实际问题的能力和素质。
一、高职院校数学建模教学现状
2003年,湖北省数学建模竞赛组委会在襄樊职业技术学院召开全国大学生数学建模研讨会,各高职院校派教师参加了会议。会后,经过学院领导的批准,湖北职业技术学院(以下简称“我院”)选派了两个代表队参加全国数学建模竞赛,以后每年都自己组织选拔学生参加这项竞赛。开始的几年,数学建模教学实际上只停留在赛前培训上。由于硬件原因,培训过程仍然是上理论课多,学生实际动手的少,加之每年参赛队数的限制,使得数学建模教学变成只是为竞赛培训而进行,学生受益面很有限,在学生中的影响也很小。参加竞赛开始的几年,由于领导重视,指导教师的努力,同时我院在2005年投资建立了应用数学实验室,为数学建模提供了一定的硬件基础,使得数学建模教学能够实现培养学生动手能力的目标。再加上学生的勤奋,因此,在2005年前取得了四个全国二等奖和三个湖北省一等奖、一个湖北省二等奖的好成绩;但是随着我院工作重心的转移,数学课程教学时数的大幅压缩,招收学生的数学素质的逐步下降,加之数学建模竞赛实际上赛的是学生的应用数学的能力和素质,仅靠短期的培训往往收效不大,所以近几年竞赛成绩都不太理想,和同类院校相差较大,也直接影响到数学建模教学的发展。
为了改变这种不利的局面,根据专业计划的调整进行数学教学改革,进一步推动数学建模教学,在相关专业开设数学建模与数学实验选修课程,实现真正意义上的数学建模教学。为了进一步扩大影响和学生的受益面,鼓励学生成立数学建模协会,我院每年举办一次应用数学知识校内竞赛,使得数学建模教学大大地前进了一步。
二、高职院校数学建模教学中存在的问题
随着高职院校参加各种专业技能竞赛的增加,数学建模竞赛在高职学生中的影响渐渐下降,学生参加数学建模竞赛的积极性也逐渐下降。同时,数学建模教学存在的问题仍然很多。首先是竞赛成绩与数学建模教学目标之间存在的矛盾。如前所述,数学建模竞赛赛的是学生应用数学的综合素质,而且举办数学建模竞赛的初衷是推动数学教学改革,只有把数学建模的思想方法融入到高职数学课程的整个教学中,才能实现数学建模教学的目标。随着参加数学建模学生的增加,各高职院校在数学建模实践设备的投资严重不足,设备老化没有更新,不能满足竞赛队员的培训,在很大程度上制约了数学建模教学的发展。
其次,对数学建模缺乏应有的宣传,直接影响了学生参与热情,因而降低了应有的受益面。相对其它活动,数学建模的相关信息在各高职院校的新闻报道中很少听到、见到,也没有场地用来开展数学建模协会的活动,即使是教师进行数学建模的讲座场地,也要经过多方审批。多年来,高职院校经常将获奖学生的奖励包括奖金直接发给学生,没有举行颁奖仪式,重视程度也大大不及学生的专业竞赛和文体活动,这说明这方面的工作确实有较大的问题。
第三,学校的政策层面也对教师进行数学建模教学鼓励不够,甚至有些政策直接减少了教师在数学建模教学上的投入。追求科研项目、科研论文,使得教师没有足够的精力投入到数学建模教学中,有的纯粹是应付差事、对付数学建模竞赛,根本达不到通过数学建模教学提高学生应用素质的效果。急功近利的短视行为,很大程度上影响着数学建模竞赛和数学建模教育的健康发展。把目标仅仅放在获奖上,而忽略了数学建模教学和学习的规律,不在开发思路与培养能力上下工夫,只在注重历年建模题型、所用工具的训练上做文章,到真正遇到实际问题或者没见过的类型时,就会一筹莫展。制约数学建模教学的根本问题还在于高等数学基础课程开设不够,甚至很多专业根本就没有开设,即使开设高等数学的专业也只开设了一个学期的微积分,只靠一个学期的高等数学课和一个多月数学建模培训,想要提高学生的应用数学素质实非易事。
三、推动数学建模教学,培养学生应用数学素质的措施
为了数学建模教学健康发展,提高学生应用数学素质,一方面需要好的政策和领导的重视,更重要的是数学教师自己的努力。因此,可以采取以下措施来推动数学建模教学,培养高职学生的应用数学素质。
首先,根据制约数学建模教学的根本问题,鼓励和要求从事数学建模教学的教师利用高等数学课程的教学,改造学生的数学知识结构,培养学生的数学思维。由于高职学生普遍缺少足够的数学建模能力和相应的数学建模教育,导致他们难以体验到数学应用性的特点,因而数学学习兴趣不高。数学在实际生活中的运用,往往需要经过数学建模的过程。数学建模能力不足,学生难以体验数学的运用,从而感觉不到数学的应用性,导致学生数学学习兴趣不高。因此在高等数学的教学内容中增加与生活实际和专业相关的实际问题,鼓励和要求从事数学课程教学的教师把数学建模的思想方法融入到整个教学活动中,使学生能更好地进行数学建模的学习和实践,进而提高分析问题、建立数学建模、求解模型、解决实际问题的能力。[2]
其次,可以在高等数学的教学中,开展数学建模周活动,拿出一到二周时间进行数学建模的教学,主要讲述数学建模的一般原理和建模方法,布置与生活实际和专业相关的问题,让学生用数学建模的方法去解决,并写出论文报告,作为学生的高等数学学业成绩的一部分。
第三,继续开设数学实验课程,让学生体会到数学也可以这样学,数学也可以解决身边的实际问题,体会到数学的应用价值,同时结合计算机的操作以提高学生学习数学的积极性。
第四,加强数学建模的宣传力度,利用新闻广播、报纸、宣传橱窗、电子网络学习平台进行数学建模的相关报道,向数学建模教学开展好的学校学习,通过数学建模协会举办数学建模活动,并在举办形式上有所改进,不断提高活动的档次,把每年一届的应用数学知识竞赛提高到学校层面上,争取有领导挂帅,使活动的影响力显著增加。
第五,继续加强数学建模教学环节,给学生灌输正确的学习观念与目标,把参加数学建模竞赛获奖作为参加数学建模学习的副产品,而通过学习和参与的过程,把培养应用数学的素质和解决问题的能力作为真正的目标,真正实现全国大学生数学建模竞赛的宗旨:培养学生“创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争”。
关键词: 数学建模教学 信息素养 培养
数学是一门研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学。它与每门学科都紧密相连。数学模型更是无处不在,数学建模从应用方面体现了数学的实用性和广泛性,自1990年上海市首次举办大学生(数学类)数学模型竞赛,全国大学生数学建模竞赛受到了越来越广泛的关注。从1992年的施肥题目和1993年的为足球队排名次,仅需要直接建立数学模型,2008年高等教育学费标准探讨,要求收集诸如国家生均拨款、培养费用、家庭收入等相关数据。2010年的题目中,要求对2010年上海世博会影响力进行定量评估。而这些来自工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,都被打上了信息时代的烙印,要求研究者对重要信息具有一定的敏锐程度,并擅长收集数据和分析数据,而这些都是信息素养的重要内容。信息素养作为信息时代数学建模竞赛中必不可少的素养,在数学建模竞赛教学中却鲜有涉及。本文对数学建模竞赛教育的信息素养培养进行探讨。
1.数学建模教学模式亟待调整。
大多数高校仅仅通过开设数学建模选修课和数学建模竞赛前辅导班,进行数学建模的教学。无论是选修课,还是赛前辅导,因其不具有教学的连续性,往往会使得教学效果大打折扣,且因为教学时间有限,不能进行充分的准备,无法取得良好的成绩。
为了适应现代数学建模的竞赛要求,教学模式亟待调整,首先要加强宣传,尤其是有必要在新生入校时就对其进行宣传,因一些高校对数学建模的宣传力度不够,很多大学一二年级的学生,并不知道什么是数学建模,更有一些已经毕业的学生,对数学建模的了解仅仅停留在做数学题的概念上。通过宣传,学生更加了解数学建模的趣味性、挑战性和实用性。从而吸引更多的学生主动地去了解并参与到数学建模活动当中。其次,通过开展建模知识讲座、组建数学建模社团和兴趣小组,并定期举办活动,作为选修课和赛前辅导的有力补充,数学建模能力的训练,对于学生今后的应用型科研也是极具价值的。团队的活动是提高学生综合素质的良好模式,不同专业在“头脑风暴”时候产生的火花,不同性格在同一目标时候的磨炼,信息时代的迅速发展告诉我们,数学建模的教学模式不能够仅仅停留在以前的教师讲解,学生理解的过程当中了,它理应变成一个交互的模式,一个合作的模式,一个重视实践能力、信息能力、创新能力的教学模式。
2.在数学建模教学中加强对信息素养的培养。
数学建模竞赛题与我们生活中的各种资讯息息相关,在数学建模教学中,需要锻炼学生对信息的敏锐性和判断力等,即信息意识,也就是信息素养的前提,训练这项才智素质的方法是多样的,可通过如下步骤和方法。
2.1通过要求学生定期制作信息简报的方式,加强信息的敏锐性和持久注意力的训练。
我们处在一个信息爆炸的时代,信息无处不在,政策信息、经济信息、农业信息、股票信息等信息以图、文、声三种形式并存在,并通过互联网、电视、展览、广播等途径以惊人速度传播,信息研究的内容非常宽泛,时间可横跨几千年,空间可上至太空下探海底。要让学生从浩瀚如海洋的信息中,筛选出重要的信息,这是非常不容易的任务,而对信息的敏锐不是天生的,是可以通过某些方法进行强化和训练的。比如,可通过列举一批无序的信息,让学生从中筛选出与题目相关的重要信息的方法来锻炼敏锐性;通过要求学生对某个研究方向的信息进行持久的关注和了解,并定期整理制作信息简报,以此来训练学生的对信息的持久注意力。通过上述方法进行一段时间的训练后,学生会有意识地去筛选重要信息,有意识地对某些重要信息给予持久的注意力,能够时刻具有追求新知识的热情。当学生具备了较强信息意识,会对信息在社会发展中的重要作用有充分的认识,自觉地适应信息环境的变化,更好地适应时代需要。
2.2通过历届竞赛案例锻炼学生的信息能力。
当我们对信息既具有敏锐的观察力,又具备持久的注意力后,对信息的获取、理解、分析、加工、处理、创造、传递的理解和活用能力就显得尤为重要,这就是从计算机能力演变而来的信息能力,是构成信息素养的核心。
根据数学建模的特点,可以看出,案例教学法是一种比较合适的教学方法。案例教学法是在教师的指导下,根据教学目标和内容的需要,采用案例组织学生进行学习、研究、锻炼能力的方法。它能创设一个良好的宽松的教学实践情景,把真实的典型问题展现在学生面前,让他们设身处地去思考、去分析、去讨论,对于激发学生的学习兴趣,培养创造能力及分析、解决问题的能力极有益处[1]。在数学建模教学中,可充分利用历届的竞赛题目对学生信息能力进行案例训练。
在历届题目中挑选与信息密切相关的题目,例如2008年高等教育学费标准探讨题目,要求收集诸如国家生均拨款、培养费用、家庭收入等相关数据。小组通过对检索题目进行讨论,提出检索标识,构建检索策略,并通过数据库或搜索引擎中进行测试和调整,提高了撰写检索策略的能力;通过检索、下载、整理相关数据,锻炼信息查询能力;通过题目相关专业综述,描述本专业或数学建模领域的进展情况,锻炼学生辨识、分析和利用信息的能力;通过在校内开展数学建模竞赛,系统训练学生的竞赛的应试能力。校内数学建模竞赛不仅可推动全校数学建模活动开展,而且为选拔全国大学生数学建模竞赛参赛队员提供了依据[2]。
综上所述,为了适应信息时代的发展,数学建模教学急需加强对信息素养的培养,本文以历届竞赛题目为案例,通过参加信息筛选、资料查询、综述撰写、参加校内数学建模竞赛等方式对如何提高信息素养进行探讨。
参考文献:
在开始教学活动之前,我们首先要关心的是通过教学活动能使学生的发展达到什么样的目标.
高中数学课程标准中对数学建模这部分内容的要求如下:
(1)在数学建模中,问题是关键.数学建模的问题应是多样的,应来源于学生的日常生活、现实世界、其他学科等多方面.同时,解决问题所涉及的知识、思想、方法应与高中数学课程内容有联系.
(2)通过数学建模,学生将了解和经历解决实际问题的全过程,体验数学与日常生活及其他学科的联系,感受数学的实用价值,增强应用意识,提高实践能力.
(3)每一个学生可以根据自己的生活经验发现并提出问题,对同样的问题,可以发挥自己的特长和个性,从不同的角度、层次探索解决的方法,从而获得综合运用知识和方法解决实际问题的经验,发展创新意识.
(4)学生在发现和解决问题的过程中,应学会通过查询资料等手段获取信息.
(5)学生在数学建模中应采用各种合作方式解决问题,养成与人交流的习惯,并获得良好的情感体验.
(6)高中阶段至少应为学生安排 1 次数学建模活动.还应将课内与课外有机的结合起来,把数学建模活动与综合实践活动有机地结合起来.
笔者不对数学建模的课时和内容提出具体建议.学校和教师可根据各自的实际情况,统筹安排数学建模活动的内容和时间.
根据课程标准的要求和数学建模教学的三个阶段,教学目标可以如下设计:
1.第一阶段:简单建模
这是数学建模教学打基础的重要阶段,虽然叫做简单建模,但是它并不简单.这一阶段的核心就是要学生理解什么是数学建模,为什么要做数学建模,如何进行数学建模活动以及培养学生的建模意识.因此教学目标可以如下制定:
知识与技能:了解数学建模的概念,初步掌握五步建模法,能用五步建模法解决简单的数学建模问题.
过程与方法:让学生初步感受数学建模的过程,理解用数学工具解决实际问题的方法.
情感态度与价值观:初步培养学生运用数学建模方法解决实际问题的意识,培养学生的数学建模思想.
2.第二阶段:典型案例建模
这是学生数学建模能力提高的关键阶段,也是积累的阶段.这时可以安排与教材内容相关的典型案例,让学生掌握建模的常用方法.
知识与技能:掌握一些典型的数学建模案例,对于类似的问题可按照典型案例的方法来解决.
过程与方法:通过典型案例建模的过程,使学生更进一步认识数学建模的过程.
情感态度与价值观:进一步培养学生用数学建模方法解决实际问题的意识,培养学生的数学建模思想.
3.第三阶段:综合建模
在典型案例建模的阶段学生积累的大量的典型案例,此时可以以建模为核心,以小组为单位开展数学建模的课外活动.要很好地完成这一阶段,需要学生进行大量的课外活动与实践.
知识与技能:灵活运用五步建模法提出问题并解决问题,能用计算机进行运算编程解决数学问题.
过程与方法:经历数学建模的完整过程,在过程中学会学习,在过程中提高能力.
情感态度与价值观:通过数学建模的过程培养学生的科学思维方法,提高创新能力,培养学生的数学建模思想,培养学生的合作精神.
从高中数学课程标准的要求来看,我们不难看出,并非所有的班级和学生都需要经历这样的三个阶段.在实际教学中,笔者认为可根据学情的不同来制定目标,确定是否进行下一阶段的教学.可以只进行简单建模的教学,也可以适当地进行典型案例建模的教学,当然如果在时间和精力允许的情况下,可以尝试进行综合建模活动.
二、教学目标的实现
1.教学内容的选择
数学建模活动的教学内容就是根据“问题”和它的数学背景来确定的.
古典概型是一种特殊的数学模型,也是一种概率模型,用古典概型的理论和方法可以揭示生活中的一些问题.因此,根据我们已经编制的教学目标,可以把数学建模教学的切入点放在古典概型上.也就是说,数学建模的问题是以古典概型为数学背景的.其教学内容主要包括:
(1) 古典概型的含义.
(2) 古典概型的概率计算公式.
(3) 数学建模的概念及五步建模法.
(4) 随机数的概念及用计算机产生随机数的方法.
(5) 次品检验问题.
(6) 彩票中奖问题.
2.教学方式的选择
(1)第一课时
这在数学建模的教学中属于简单建模阶段,简单建模阶段一般可以选择的教学方式有讲授式、讲练式、探练式等.同时这一课时还有古典概型的教学任务,因此,可以用讲练式与探练式相结合的教学方式来进行这堂课的教学.
(2)第二课时