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摘要:数学建模的基本思想是将一个实际应用问题转化为数学问题,通过合理假设建立数学模型,并寻找适当方法求解问题。将该思想引入大学数学教学过程中,可改善传统教学中一味注入式的教学方式,有效地激发学生的学习兴趣,增强学生对学习的主观能动性,进一步培养学生解决问题的能力,从而达到培养创新型人才的教育目标。
关键词:数学建模;大学数学;学习兴趣
大学数学是大学本科阶段必修的重要的基础理论课程,对于非数学专业来说,大学数学主要是指高等数学、线性代数和概率论三门课程,当然也包括其他一些工程数学如复变函数、数学物理方程以及计算方法等。长期以来,大学数学的教学一直面临着内容多、负担重、枯燥泛味、学生积极性较低等问题。如今我国的高等教育已变成大众化教育,高校生源质量明显下降,大学生学习的自觉性、积极性以及努力程度等均在下降,这在一般的本科院校中尤为突出。这也使得大学数学的不及格率急剧上升,有的专业有些班级的不及格率高达50%,20-30%的不及格率更是普遍,补考重修的大军可谓浩浩荡荡,有的甚至毕业了还要回校补考高等数学。教师也是叫苦不迭,一次又一次出题改卷录分数,工作量一下子就增大不少。很多学生表示自己不是不想学,是没兴趣学,觉得学了又没什么用,而学习过程又是枯燥的,于是便不想学了。偶然看到一位工科学生学习数学的感言:数学像是一个无底洞,小学时老师给了我一盏煤油灯,领着我进去;中学时煤油灯换成了一盏桐油灯,老师赶着我自己摸索进去;上了大学,我怀抱着工程师、设计师的梦想,满以为可以领略到数学的用武之地,然而老师告诉我,你现在学的还是基础,要用没到时候呢;每天似音乐符的积分号充塞我的头脑,我没能谱写好美妙动听的交响曲,却渐渐变成了老油条,梦想就此也远去了。这虽然只是大学生的只言片语,但从中也能窥视到当代大学生的内心世界。他们渴望学好数学,将数学应用到专业技术中,使他们成为专业技术能手。但是大学数学的教学不能满足他们的愿望,使得他们在学习的过程中逐渐失去了学习数学的兴趣,失去了动力和信心。因此,培养大学生学习数学的兴趣至关重要。
一、兴趣在大学数学学习中所起的作用
孔子曰“:知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。兴趣可以让人从平淡中发现瑰丽,从困顿中崛起。强烈的兴趣往往可以像聚焦镜一样,将人们的注意力专注于所爱好的事物,吸引人们反复揣摩、钻研和思考,像一盏指明灯引导人们寻找自己的航向。没有兴趣,就会失去动力。只有学生对数学发生浓厚的兴趣,他才会积极主动地去学习它、钻研它并且应用它。只有这样,师生的教学活动才会轻松、愉快,并能够保证良好的教学质量。学习过程中,一旦有了兴趣,很多学生就能够发挥主动性,乐于去思考问题,喜欢提出问题,进而去探究问题的解决方法,也就有了数学思维,有利于培养学生的创新能力。学生是教学过程的主体,只有主体发挥自身主观能动性,教学活动才能有效地完成,教学质量才会提高。现在的大学生多是独生子女,家庭生活条件较优越,个性大都特立独行,缺乏自我约束能力,一遇到挫折就会退缩,做事但凭着自己的喜好和兴趣。对自己感兴趣的事情执着追求,但是不感兴趣的东西,哪怕家长老师天天追着说很重要,他也不会理睬。有些学生第一学期高等数学不及格,问其原因,答曰:不感兴趣,逼着我学也没用。做思想工作的时候,甚至还有学生说:不感兴趣,老师你别管我。然后依旧我行我素,其他数学课程的学习也可想而知。任凭辅导员、任课教师以及家长苦口婆心,学生本身没有兴趣,说什么也是无用。学生学习数学的兴趣的激发和培养离不开教师的引导,尤其是在大学数学学习上。很多学生对大学数学的作用认识不清,觉得学来无用,何必费力去学。此外,大学数学中复杂枯燥的符号运算、繁琐的公式推导、一些概念的高度抽象性以及证明过程的严密逻辑性也令学生对大学数学望而生畏,从而影响了学习的兴趣。这也给广大的大学数学教师带来了严峻的考验及挑战,如何在教学过程中激发和培养学生学习数学的兴趣,如何让学生对大学数学有一个正确的认识,使之能够主动去学,乐于去学,并能够乐在其中,这值得好好思考和探究。
二、数学建模可激发大学生学习数学的兴趣
一、从教材中挖掘数学思想
学生数学学习过程中,关于数学的概念、法则、公式、性质、规律、注意事项等知识,均是有“形”的;而蕴涵其中的数学思想则是无“形”的。对于这些无形的数学思想,限于学生学识的水平,仅靠学生自身的课本阅读与学习很难将其挖掘出并作出正确与明确的总结。这需要教师适时的帮助。做到这一点,首先需要教师对数学思想重要性的认识与感受,进而以此为基础结合具体的教学内容把数学思想的渗透纳入课时教学目的;其次,要深入研究教材,对每一教学章节、单元,甚至一个知识点,都要努力挖掘蕴涵于其中的数学思想及其渗透程度与渗透方法,以为教学的顶层设计服务,做到教学的胸有成竹。做教材与教学研究的目的,不仅在于帮助学生获取正确的数学知识与技能,更在于帮助学生了解与理解知识的形成过程及其在实际生活中的体现与运用,并以此解决实际生活中遇到的实际问题及在这一过程中逐步感悟相对应的数学思想与方法,进而实现知识的顺利迁移,解决其他类似问题。例如,人教版小学数学教材在教学“0的认识”时,是以树枝上的桃子为例的。以图片与数字的结合形成实物的桃子与抽象的数字的结合,引发学生对“形”与“数”的对应性认识,以此为基础,进而产生认知矛盾———“树枝上没有桃子时,怎么办?怎样表示?”这就是一个很明显的渗透数形结合思想的实例,对应教材中小精灵的话“一个也没有,用0表示”,自然就会使学生认识到0的应用与意义。如果教学过程中教师使学生真切认识与感受到这一对应关系,遇到新的问题解决,如冀教版教材对这一知识点的教学是“鸟窝里有几只小鸟”“这个鸟窝里一只小鸟也没有”,就会是很容易的一个问题。显然,这一教学过程,感知———表象———规律,既符合学生的认知规律,又会使学生感悟到蕴含其中的数学思想,尽管他们对“数形结合”这个名词并不知晓。
二、结合课程特点,适时渗透数学思想
与数学课程的特点相适应,数学思想的渗透也需要一定的手段、方法与技巧,这就是在学生数学学习的过程中适时渗透。
1.在知识的形成过程中,如概念形成、结论推导中进行渗透。以计量单位的学习为例,如果教师在相关知识学习的过程中,根据教学实际适当展示该计量单位的引入过程及其所运用或体现的数学思想,对于学生顺利掌握该知识及培养探究品质与精神是非常有益的。以“面积与面积单位”的教学为例,在学生无法直接比较“两个长方形面积的大小”时,适时引导学生“用别的方法试一试”,进而引导学生认识到“比较两个图形面积的大小,要用统一的面积单位来测量”,从而引出与“形”直接相关的常用面积单位平方厘米、平方分米和平方米。这又是数形结合思想的一个实例。
2.在问题解决过程中适时渗透。数学领域的问题解决,既涉及运用抽象、归纳、类比、演绎等逻辑思维形式,又运用直觉、灵感等非逻辑思维形式。思维形式的丰富性,实际也是数学思想的反复运用与体现的过程,借此可培养学生的数学意识、建构数学模型、形成数学思想、提升思维品质等。如教学“搭配问题”,通过展示学生的搭配方案与方案比较,可使学生逐步领会到排列组合思想与逻辑推理思想的初步运用。
一、教学内容中融入应用题目,从根本上体现数学建模的思想
“概率统计”是一门具有实践性与理论性的重要学科,在不断发展的过程中已经成为数学科目不可或缺的组成部分,并且对此起到重要的作用。在根据课程的相关特点中,利用现代科学进行审视与组织,从而使数学概率统计中融入新鲜元素,在教学内容上引入有趣的应用题目,并且要对科学方法以及相关技术、概率统计知识进行联系。学生在运用“概率统计”知识的基础上们能够建立数学模式,对“概率统计”的知识也会产生兴趣爱好。除此之外,还能促进学生学习习惯的改变,变被动为主动,从根本上提高学习效率。将数学建模的思想积极融入到数学概率统计之中,能够在不打破传统知识的同时,应用案例进行解决。通常情况下,学习通过对案例的学习,能够亲自体验在使用概率统计知识进行数学建模的整个过程,从而加深对概率统计知识的认知与理解,促进学生的学习兴趣与学习习惯。从另一个角度而言,学生在努力学习数学概率知识的同时,能够真正做到“学以致用”,由于数学概率统计是一门重要且复杂的课程,在不影响到教学大纲的情况下利用多种手段进行教学,可以增强学生数学建模的基本能力,从根本上体现数学建模的思想。
二、教学方法得以改进,促进开放式学习方式的形成
(一)改变传统教学模式,探索新型教育方式通过实践证明,传统的教学模式与方式无法适应社会的需要,不能满足现代化的教学要求,因此无法在传统教育模式中取得满意的教学效果。通过将数学建模融入到数学概率统计之中,可以在传统的教学模式中融入新鲜元素,并且结合相关案例,采用启发式教学模式进行教学,实现由浅入深、由难到易,使学生掌握数学概率统计的基本概念以及相关方法,从而对数学学习产生兴趣,变被动学习为主动学习,从根本上加深学生对数学概率统计知识与建模思想的认识与理解。
(二)改变传统学习方式,建立开放型学习形式在数学概率统计的教学内容上,认可教师不可以按照传统的教学模式作为基本模式,不能按照教科书进行照本宣科。众所周知,数学建模是没有固定模式的,在进行数学建模时,要积极利用各种方式、各种技巧,因此,教师在对学生传授相关知识的同时,要积极引导学生如何学习,如何正确的使用建模技巧,并且要让学生对问题发生的背景以及过程进行探索,从根本上提高学生的自主创新能力。除此之外,在对习题进行处理时,学生也不能局限于比较充分的问题上,要不断引用条件不充分的问题进行研究,并且要自己动手对材料、信息,对数据进行分析,建模,并且还要对较为抽象的问题进行具体化,从而增强自身对学习的兴趣与能力。此外,教师要不断开展讨论课,让学生积极发表自己的建议,对问题的见解进行回答,加强与同学之间的交流与学习,从而使学生在开放型学习环境中不断成长。
三、改善教材中的理论学习,加强实践学习
一、初中数学教学中常见的数学思想方法
1.数形结合初中数学是一门比较抽象的学科,其包括了空间和数量的关系.数是较为抽象的,而空间是较为直观,对空间感要求较高.为了帮助学生处理好二者的关系,初中数学教学中可以采用数形结合的数学思想方法,通过数与形相互转化,帮助学生深化对于数学知识的理解,加深学生的印象,在提高学生数学成绩的同时,开阔学生的思维,提高学生处理数学问题的能力,培养学生的空间想象能力.
2.归纳总结初中数学教学在为学生讲解新的数学知识的同时,还要注重学生对于已学知识的总结和归纳.在数学知识学习的过程中,总结归纳比之学习新知识更为重要.学生要通过日常的学习,将数学的类型题、不了解的数学知识点、数学的重难点、经常会忽略的数学习题进行归纳总结,有助于帮助学生加深记忆,提高初中数学复习和学习的效率,还能促进教师提高教学的积极性.归纳总结的数学思想方法能够提高学生的观察、总结以及创新能力,进一步促进学生的全面发展,提高数学成绩.
3.方程函数学生在学习初中数学的过程中,方程思想和函数思想是经常会运用到的.教师要引领学生形成方程和函数的思想,借助方程和函数建立模型,解决数学问题,认识数学的本质,打破传统,创新思维.方程和函数思想是帮助学生在处理数学重难点问题时利用顺向思维进行数学方程和函数的构建,从而解决数学问题,帮助学生充分、全面的观察数学问题,提高数学成绩.
4.分类讨论初中数学教学中教师要引领学生形成分类讨论的思想方法,深入观察、探讨问题,透过现象看本质,将数学问题进行分类讨论.初中数学问题都是有规律而言的,学生通过分类讨论不仅能够提高学生分类、观察的能力,而且能够帮助学生形成分类的思考模式,加强学生之间、学生与教师之间的沟通和交流,形成良好的学风,帮助学生在轻松愉快的氛围中学习数学,提高学习效率.
二、初中数学教学中数学思想的教学方法
摘要:数学教育的目的是为了让学生牢固地掌握基础知识、基本技能和发展学生的能力。从这种意义上来说,数学教育的目的无非是为了追求一种学习对另一种学习的促进作用。因此,在数学教学中研究迁移问题,有其特殊的、深刻的意义。基于此,本文从新旧知识之间的迁移、生活中的知识与数学知识之间的迁移以及负迁移向正迁移的转换等角度探讨了迁移思想在高中数学教学中的应用路径。
关键词:迁移思想;高中数学教学;应用
高中数学知识之间是相互联系的,新知识的传授依赖于旧知识的掌握。学生掌握知识的过程也是迁移现象产生的过程,教师传授知识的过程也是迁移现象产生的过程。所以,在高中数学教学中建立起迁移教育的观点,对于帮助学生掌握数学的认知结构,加深对知识的理解,加速技能的形成,提高和发展数学概括能力都具有十分特殊的意义。基于此,笔者梳理了自己教学中的一些经验,希望得到同行的指正。
一、合理组织教学活动,加强新旧知识的迁移
学生掌握知识的过程是迁移现象产生的过程,教师传授知识的过程也是迁移现象产生的过程。在高中数学的学习过程中,起主要作用的智力活动方式是观察、分析综合、抽象概括、比较、形式化和具体化。如在“函数”概念的学习中,是从初中变量间的关系到数集间的对应关系理解的学习。由“相同要素说”,两种类似的学习内容容易产生影响,而其中学习内容间的类似性是学习活动类似性的一个重要方面。如果学生能对新旧知识做出概括,找出他们之间的联系,那么就能实现学习之间的迁移。因此,加强新旧知识之间的联系(共同要素)是实现迁移的基本要求。因此,教师在数学教学中应当合理地组织教学活动,使教学的每一环节都应注意新旧知识的联系;教师每时每刻都应考虑学生的已有知识,充分利用己有知识的特点来学习新知识,促使正迁移实现。因为产生迁移的关键是学习者在两种活动中概括出它们之间的共同原理,为了提高学习质量,达到顺向正迁移,教师应注意选择那些刺激强度大,具有典型性、新颖性的实例,引导学生进行深入细致的观察,进行科学的抽象和概括,避免非本质的属性得到强化,防止产生顺向负迁移;教师还应及时引导学生对新旧概念进行精确区分、分化,以形成良好的认知结构。
比如,在进行立体几何中“空间角”概念教学时,就可以根据需要有目的地复习旧知识,这样学生会“触景生情”,诱发联想,产生迁移。讲解如下: