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數(shù)學建模已經(jīng)存在于我國社會的各個領(lǐng)域,它是對現(xiàn)實某一對象做出一些簡化的假設(shè),并且運用適當?shù)臄?shù)學工具求出一個數(shù)學結(jié)構(gòu),用它解釋特定的對象。目前我國高職院校都已經(jīng)開始了數(shù)學建模課程,并且數(shù)學建模課程已經(jīng)具備了成熟的教學模式。數(shù)學建模大賽對高職院校學生的數(shù)學創(chuàng)新能力具有積極地作用,通過學生參加數(shù)學建模大賽不僅對于學生的創(chuàng)新能力有很大幫助,還能提升高職院校的教學質(zhì)量。
1 全國大學生數(shù)學建模競賽的特點
1.1 建模大賽形式具有高度自主性
學生參加數(shù)學建模大賽期間可以利用一切工具、圖書資料以及多媒體工具等進行相關(guān)資料的查詢,同時比賽的過程非常的靈活,隊員之間可以自由的發(fā)表意見,當然不能與團隊之外的人進行探討,而且比賽試題沒有標準的答案,這樣不對學生產(chǎn)生以追求答案為目的的效果。
1.2 比賽規(guī)模比較大
自從1992年我國開設(shè)數(shù)學建模大賽以來,參加數(shù)學建模大賽的院校越來越多,參數(shù)學生的學習質(zhì)量也越來越高,學校對數(shù)學建模大賽的重視程度也越來越高,目前我國的數(shù)學建模大賽已經(jīng)呈現(xiàn)國際化發(fā)展趨勢,數(shù)學建模大賽已經(jīng)成為學校素質(zhì)教育的重要部分。
1.3 培訓周期長
我國數(shù)學建模大賽都在每年的9月份舉行,但是學校卻在每年的年初就開始準備數(shù)學建模大賽,比如參賽隊員的選擇、針對數(shù)學建模大賽而開展的一系列培訓以及關(guān)于使用計算機工具進行相應(yīng)的數(shù)學編程等等。
2 數(shù)學建模大賽對培養(yǎng)學生數(shù)學創(chuàng)新能力的意義
2.1 有利于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和意識
數(shù)學建模是一項系統(tǒng)工程,其需要多方面的知識結(jié)構(gòu)組成,數(shù)學建模比賽需要多個學生共同參與才能完成,參加數(shù)學建模比賽需要參賽隊員在比賽的過程中合理分工、充分發(fā)揮自己的特長,結(jié)合各自特長形成統(tǒng)一的知識結(jié)構(gòu),比如寫作能力強的負責論文編制,思維能力優(yōu)秀的學生可以負責模型的構(gòu)建等等,只有充分發(fā)揮自己的特長,并且將各種的優(yōu)勢結(jié)合起來才能保證數(shù)學建模比賽的完成,因此數(shù)學建模比賽的過程是參賽學生實現(xiàn)合作與鍛煉能力的過程。
2.2 提高了學生的表達能力和應(yīng)變能力
數(shù)學建模比賽是一個充滿變數(shù)與挑戰(zhàn)的比賽,參加比賽不僅需要學生具有完善的數(shù)學知識體系,還要求學生具有較高的綜合心理素質(zhì),數(shù)學建模比賽參賽學生都是來自全國最優(yōu)秀的學生,學生在比賽的過程中要隨時根據(jù)對手的比賽內(nèi)容及時調(diào)整自己的戰(zhàn)略方針,而且學生要想獲得好的成績需要具有一定的表達能力,因為數(shù)學建模比賽成績并不是以學生的論文寫作為依據(jù)的,而是以學生對數(shù)學建模的表達為參考的,因為學生對數(shù)學建模構(gòu)建思維方式、目的的表達也是學生提高表達能力的過程,同時學生在答辯的過程中還要不斷的面臨被相關(guān)專家打斷提問的問題,對此也是對學生應(yīng)變能力的一次考驗。
2.3 提高了學生的自學能力
參加數(shù)學建模比賽需要學生在學習好現(xiàn)有的數(shù)學知識的同時還要積極地拓展相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的知識,將自己的知識結(jié)構(gòu)盡量做到全面、細致。而學生知識的拓展單靠教師的講授是不可能獲得的,尤其是要在數(shù)學建模比賽中要想獲得好成績,需要學生具有較高的自主學習的能力,因為在平時學校關(guān)于專門針對數(shù)學建模知識的培訓時間非常少,需要同學在課余時間進行學習,而且比賽過程中學生也可以借助一些資料,而學生查閱資料的過程也是檢驗學生自主學習能力的過程,通過比賽可以檢驗學生的自主學習能力,如果學生沒有相應(yīng)的自學能力其實不可能在比賽中獲得較好的成績的。
2.4 培養(yǎng)了學生的意志力和自信心
數(shù)學建模比賽要求學生的知識廣度與深度是不可言喻,要想獲得理想的成績需要學生每天要面對這些枯燥的數(shù)學知識,其沒有一定的毅力是不可能完成的,因為在數(shù)學建模比賽過程中學生要經(jīng)過三天的考試時間,而且他們每天要獨自的進行各自手中的查閱資料的任務(wù),而且在比賽的過程中他們不能與外界無關(guān)人員進行聯(lián)系,他們要克服孤獨寂寞的考驗,同時比賽的競爭度也要學生對自己充滿信心,要具有我一定能成功的信念,因此數(shù)學建模比賽的過程也是學生提高自我意志,樹立信念的過程。
3 高職院校利用數(shù)學建模比賽培養(yǎng)學生數(shù)學創(chuàng)新能力的措施
3.1 通過課堂教學引入數(shù)學建模
數(shù)學建模對學生的數(shù)學思維模式以及數(shù)學實際應(yīng)用能力提高都具有重要的作用,因此教師在數(shù)學教學過程中要引入不同類型的數(shù)學模型,通過對數(shù)學模型的生動講解,激發(fā)學生對數(shù)學模型概念的理解以及提高對數(shù)學知識奧秘的探索激情,提高學生利用數(shù)學知識進行實際應(yīng)用方面的創(chuàng)新。
3.2 以全國大學生數(shù)學建模競賽為載體,加大課程實踐力度,提高學生綜合素質(zhì)
首先院校要加大對數(shù)學建模比賽作用的宣傳,通過高校的宣傳提高學生對數(shù)學建模比賽意義的認識;
其次高職院校要鼓勵學生參加數(shù)學建模比賽,當然并不是每個學生都能參加全國建模比賽,對此高職院校要結(jié)合本校特點舉辦多場校內(nèi)數(shù)學建模比賽活動,為學生提供更多的參加建模比賽機會,通過比賽提高學生對數(shù)學知識的學習興趣。
最后高職院校要開展多種形式的數(shù)學建模培訓班,滿足希望學習數(shù)學建模知識學生的需求。
數(shù)學建模比賽的開展對提高學生的創(chuàng)新能力,促進學生的實際應(yīng)用技術(shù)都具有積極地促進作用。
3.3 建立與培養(yǎng)一支高素質(zhì)、樂于奉獻的數(shù)學教師和專業(yè)教師相結(jié)合的教學團隊
課程改革中突出的一點是更注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),而數(shù)學建模建立模型進行求解驗證的過程正好為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供了一種方式。在日常的教學中,教師可以選擇適當?shù)臄?shù)學建模問題,創(chuàng)設(shè)合理的問題情境,將數(shù)學建模在潛移默化中融入到教學框架之中,使得學生體會到在解決實際問題的時候運用數(shù)學知識的美妙之處,體驗到數(shù)學來自生活的本質(zhì)和奧妙。學生在知行合一的過程中自然而然地得到了興趣的激發(fā),提升了實踐動手能力和創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞:
數(shù)學教學;數(shù)學建模;創(chuàng)新能力
課程改革中突出的一點是更注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),如何進行探究活動,提高學生的創(chuàng)新能力,是我們在中學數(shù)學教學過程中面臨的課題。而數(shù)學建模是運用數(shù)學化的手段從一個實際問題中抽象提煉出一個數(shù)學模型求出模型的解,檢驗結(jié)果的合理性從而使這個問題得到解決的過程。數(shù)學建模教學需要建立在正常的教學內(nèi)容基礎(chǔ)上,以其作為切入點,在數(shù)學教學過程中融入應(yīng)用數(shù)學意識和理念。數(shù)學建模教學不能脫離教材,必須從教學方法改革突破,在對教學內(nèi)容進行加工、處理和再創(chuàng)造的基礎(chǔ)上做到學以致用、舉一反三,將學生的數(shù)學應(yīng)用意識提升到新的水平上,讓學生在解決實際生活問題的時候首先思考其中的數(shù)學因素。教師應(yīng)當努力構(gòu)建數(shù)學建模教學,選擇適當?shù)臄?shù)學建模問題,在自己的視野范圍內(nèi)進行數(shù)學建模問題素材的收集、整合和改造,從而使得創(chuàng)設(shè)的問題情境貼近學生的生活實際,有利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
一、重視各個章節(jié)課堂問題導入有效的課前問題導入
環(huán)節(jié)能夠使得數(shù)學建模教學的意義更加凸顯,新課改之后的數(shù)學教材在每一章節(jié)之前都設(shè)置一個實際問題,教師可以直截了當?shù)馗嬖V學生,學習完本章的教學內(nèi)容之后,導入問題就可以他跟你過數(shù)學建模得到解答,這樣學生就會帶著問題去學習新知識、秉承創(chuàng)新的意識去接受新問題,因勢利導地意識到數(shù)學建模對數(shù)學學習的推力作用,數(shù)學建模教學在培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新意識上具有得天獨厚的優(yōu)勢,教師通過適當?shù)匾龑軌蛱嵘龑W生觀察實際生活問題的能力,提升其抽象思維能力,在新舊兩種思維的指引下學會建立數(shù)學模型、引出新知識,激發(fā)學生的探究欲望,教師要意識到數(shù)學建模教學最忌挫傷學生積極性。
二、培養(yǎng)學生發(fā)散性思維的創(chuàng)新性,形成數(shù)學建模教學的基礎(chǔ)構(gòu)建
克里斯、畢格斯的認知發(fā)展理論認為:多形式多結(jié)構(gòu)的教學活動對學生創(chuàng)新思維的形成很有幫助。在新知識的傳授過程中教師應(yīng)該在關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置懸念,調(diào)動學生們的好奇心,并利用學生的探索欲來引導其主動思考,學生積極主動參與的數(shù)學教學勢必事半功倍,學生創(chuàng)新思維火花形成的同時也促成了數(shù)學建模教學的框架形成。大多數(shù)學生對建筑工程造價的問題都有所耳聞,這個問題對他們來說吸引力是足夠的,教學中的主要問題是如何引導學生將這一實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型,鑒于學生剛剛進入高一,課本對學生的能力要求較低,教師可以首先預設(shè)兩個變量,使得總價y成為底的一邊長x的函數(shù),這會對學生思路的拓展起到很大的幫助,同時教師要提示學生函數(shù)定義域的問題,很少想到和重視的環(huán)節(jié),但是定義域是構(gòu)建函數(shù)必不可少的一個部分,所以這一題目在訓練學生進行函數(shù)建模的教學中具有典型意義。該題目雖然并不晦澀難解,但是其綜合性對學生來說是一項考驗,如果學生掌握了這道題目,那么很多具有較高思維價值的題目都可迎刃而解。這樣,知識處于“最近發(fā)展區(qū)”時,最能激發(fā)學生的學習動機。動機是影響學習策略的重要因素,學習策略選擇的恰當與否將會直接影響到學習的效果。如果問題太難,那么學生的數(shù)學學習積極性會受到影響;如果問題太簡單,學生探索問題的熱情又會受到損害。教師在數(shù)學教學活動中如果能挖掘出具有典型意義的數(shù)學問題,應(yīng)該發(fā)揮其激發(fā)學生好奇心和求知欲的作用,在教學開展中設(shè)置的有效問題情境,將數(shù)學本身的應(yīng)用價值淋漓盡致地展現(xiàn)出來,使得學生的期望和自信心都得到激發(fā),端正學生學習數(shù)學的積極性和態(tài)度。
三、結(jié)合各章研究性課題的學習,培養(yǎng)學生建立數(shù)學模型的能力
高中數(shù)學教學大綱中將每一個學期至少一個研究課題作為硬性任務(wù)制定下來,其主要目的就是為了提升學生的數(shù)學建模能力,平面向量、分期付款、空間幾何等諸多知識點都具有實際應(yīng)用價值。研究性課題的開展能夠在鞏固理論知識的基礎(chǔ)上提升學生們的數(shù)學建模能力、創(chuàng)新意識和動手能力,實現(xiàn)學生數(shù)學綜合素養(yǎng)的全年提升。教師的任務(wù)是在日常教學中普及數(shù)學在生活中、生活中處處蘊含數(shù)學的思想。
四、 以“構(gòu)造”為載體,通過數(shù)學建模,對學生的應(yīng)用意識和創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)和提升
課程改革的焦點集中在數(shù)學建模的強調(diào)和探究式教學活動的開展上,這使得學生有機會運用數(shù)學知識去解決實際問題、自主探究未知領(lǐng)域知識,能夠主動創(chuàng)建數(shù)學模型解決實際生活難題。反過來,通過用數(shù)學知識來解決與生活息息相關(guān)的實例,能夠讓學生淋漓盡致地感受到數(shù)學應(yīng)用于實際的全過程,感受到數(shù)學的效用性,讓學生擺脫對數(shù)學學科刻板、枯燥、乏味的印象。如數(shù)學選修課一般都從實際例子作為出發(fā)點來介紹高數(shù)的概念、形式和定理、公式,遵循著從客觀事物的數(shù)量抽取數(shù)量關(guān)系的數(shù)學本源,在教學過程中無形傳輸數(shù)學建模理念。高中數(shù)學教學中日漸重視數(shù)學建模思想的講解是適應(yīng)教育改革方向的一個重要舉措,學校和教師要意識到學習數(shù)學的最終目的還是在于應(yīng)用數(shù)學,教師應(yīng)該努力地為學生創(chuàng)造適合數(shù)學建模學習的環(huán)境,使得學生在教學各個環(huán)節(jié)中體會到數(shù)學建模的重要意義,通過數(shù)學建模學習將自身的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力提升到新的水準,新時期教學工作者一方面要具備數(shù)學專業(yè)知識,另一方面還要提升自身的數(shù)學建模能力和意識,唯有如此,才能在教學活動中強調(diào)數(shù)學建模的重要性,對學生進行數(shù)學建模能力的培養(yǎng),為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才貢獻自己的力量。
參考文獻:
[1]徐茂良.在傳統(tǒng)數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模思想[J].數(shù)學的實踐與認識,2002,32(4):702-704.
【關(guān)鍵詞】數(shù)學建模 高職教育 數(shù)學教學
近年來,高等職業(yè)教育迅速發(fā)展,已成為社會關(guān)注的熱點之一。高職教育的目的主要是培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型人才,因此,各高職高專院校必須加強專業(yè)課的教學,強化對學生技能的培養(yǎng),數(shù)學作為一門文化基礎(chǔ)課程,其教學面臨調(diào)整。于是,各高職院校都在改變原有的高等數(shù)學教學模式,使原本數(shù)學基礎(chǔ)較差的高職學生擺脫對數(shù)學學習的恐懼,學會用數(shù)學的方法解決專業(yè)學習中遇到的實際問題。那么,將數(shù)學建模引入高職數(shù)學教學中勢在必行。
一、數(shù)學建模的意義
數(shù)學建模是一種數(shù)學的思考方法,是運用數(shù)學的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫并“解決”實際問題的一種強有力的數(shù)學手段。數(shù)學建模是運用數(shù)學思想、方法和知識解決實際問題的過程。數(shù)學建模是數(shù)學學習的一種新的方式,它為學生提供了自主學習的空間,有助于學生體驗數(shù)學在解決實際問題中的價值和作用,體驗數(shù)學與日常生活和其他學科的聯(lián)系,體驗綜合運用知識和方法解決實際問題的過程,增強應(yīng)用意識;有助于激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣,發(fā)展學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
二、將數(shù)學建模融入高職數(shù)學教學
數(shù)學本身就是為了實際應(yīng)用才產(chǎn)生的,它的很多重大發(fā)現(xiàn)都是從實際應(yīng)用的需要而出現(xiàn)的。我們現(xiàn)有的教材中數(shù)學概念都有其特定的背景,而在教學中向?qū)W生講解的過程就是一個實際的數(shù)學模型的實例。例如:“極限的概念”中,我們首先引入了古代的“割圓術(shù)”,在無限細分的基礎(chǔ)上,給出了數(shù)列極限的概念。再如“定積分的概念”,源于計算曲邊梯形的面積。在教學過程中,強調(diào)了無限分割的思想,使學生對非均勻積累問題的數(shù)學建模有一個認識。事實上,在實際生活中,有很多的量,都需要用類似的方法進行計算。如旋轉(zhuǎn)體的體積、非均勻細棒的質(zhì)量、變力作功等等。
但由于近年來高職教育對基礎(chǔ)課程的調(diào)整,高等數(shù)學的課時壓縮,教學內(nèi)容少,雖說要求是“以應(yīng)用為主,夠用為度”,但還是存在知識范圍廣、深度淺,往往成為本科數(shù)學的內(nèi)容壓縮,常常是理論過多,實際不足;運算過多,思想不足。所以,把數(shù)學建模所要用的主要數(shù)學方法和數(shù)學知識滲透到課堂教學中,就要求我們必須及時調(diào)整課程教學內(nèi)容。在教學中要善于挖掘教學內(nèi)容與學生所學專業(yè)及實際生活中實例的聯(lián)系,根據(jù)學生專業(yè)的需求編排高等數(shù)學課程教學內(nèi)容和教學重點,采用模塊化教學。如在我們學校,經(jīng)管類的專業(yè)在基礎(chǔ)模塊的基礎(chǔ)上會加入概率論與數(shù)理統(tǒng)計內(nèi)容,電氣類專業(yè)又適當?shù)募尤肓司€性代數(shù)和積分變換等內(nèi)容,機械類專業(yè)將微積分作為教學重點。另外,通過案例教學能很好的將數(shù)學建模在高職數(shù)學教學中廣泛的應(yīng)用。在教學中,學習完各章內(nèi)容之后,選擇一些簡單的實際應(yīng)用問題,引導學生分析,通過抽象、簡化、假設(shè)等,建立數(shù)學模型,解答數(shù)學問題,從而解決實際問題。教學中,根據(jù)不同的教學內(nèi)容,選則相應(yīng)的數(shù)學模型進行案例教學。例如,在函數(shù)章節(jié)中可以分析銀行存款復利問題:導數(shù)應(yīng)用學完后,可以引入最大收益問題;在學習微分方程后可以講解馬爾薩斯人口模型、跟蹤問題模型等。
把數(shù)學建模滲透到高職數(shù)學教學中,不僅轉(zhuǎn)變了教師的教學觀念,而且調(diào)動了學生的學習積極性,激發(fā)了學生學習數(shù)學的興趣和熱情,體會到數(shù)學的實用價值,增進了同學之間的友情,培養(yǎng)了團隊的合作意識。
三、結(jié)束語
數(shù)學建模在以培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”為目標的高職人才培養(yǎng)中有著重要的作用,開展數(shù)學建?;顒邮菍Ω呗殞W生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的一種訓練。為了將所學的數(shù)學知識能更好的應(yīng)用到實際問題的解決過程中,就要求廣大數(shù)學教師和學生共同努力,在不斷的探索中能更好的將數(shù)學建模融入到數(shù)學教學過程中。
參考文獻
[1]何文閣.在高職院校開展數(shù)學建?;顒拥囊饬x與實踐[J]中國職業(yè)教育技術(shù),2005(9):40
高職高專數(shù)學建模教學改革從1992年舉辦首屆數(shù)學建模競賽至今,數(shù)學建模活動已經(jīng)在全國各高校,特別是在本科院校中得到了蓬勃發(fā)展,培養(yǎng)了一大批富有創(chuàng)新觀念和實踐能力的優(yōu)秀本科生,推動了本科院校的教學改革。然而,數(shù)學建模在高職高專院校只是剛剛起步,有許多問題尚需研究解決。同時,我國高職院校對數(shù)學建模作用的認識不深,對數(shù)學建?;顒拥拈_展、數(shù)學建模競賽的組織等都缺乏經(jīng)驗。本文根據(jù)自己參賽的成功經(jīng)驗,對高職學院開展數(shù)學建?;顒舆M行探索,并提出了一些建議和看法。
一、高職院校開展數(shù)學建模活動的重要意義
數(shù)學建模對于提高學生運用數(shù)學和計算機技術(shù)解決實際問題的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐能力,培養(yǎng)團結(jié)合作精神,全面提高學生的素質(zhì)具有非常積極的意義,同時,也對教學改革起到了重要的促進作用。
(一)數(shù)學建?;顒邮歉呗毟邔T盒E囵B(yǎng)應(yīng)用型人才的需要
數(shù)學建模活動重在實踐與應(yīng)用。從問題分析到模型建立、從模型求解到結(jié)果分析、從模型評價到應(yīng)用前景展望,既沒有固定的模式可循,也沒有現(xiàn)成的方法可套用。參賽學生必須經(jīng)歷問題分析、查找資料、調(diào)查研究、篩選研究方法、建立模型、利用計算機及數(shù)學軟件求解、完成論文的過程。不僅培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識分析和解決實際問題的能力,同時,可以充分模擬學生畢業(yè)后參加實際工作的情況。數(shù)學建模對于高職院校培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才具有深遠意義。
(二)開展數(shù)學建?;顒邮翘岣吒呗毟邔W生綜合素質(zhì)的需要
數(shù)學建模競賽和教學對提高學生的綜合素質(zhì)具有重要作用,是對學生能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng),既豐富、活躍了學生的課外活動。通過總結(jié)近幾年的經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)以下幾點值得肯定:(1)學生應(yīng)用數(shù)學進行分析、推理、計算的能力得到大大提高;(2)學生應(yīng)用計算機、數(shù)學軟件能力大大提高;(3)培養(yǎng)了學生獨立查找文獻、在短時間內(nèi)消化、閱讀、應(yīng)用的能力;(4)培養(yǎng)和發(fā)展了學生的創(chuàng)造力、想象力;(5)培養(yǎng)了學生組織、管理、協(xié)調(diào)、合作能力;(6)培養(yǎng)了學生的交流、表達和寫作能力;(7)培養(yǎng)了競賽意識、堅強的意志力;(8)培養(yǎng)了學生自律、“慎獨”的優(yōu)秀品質(zhì)。
(三)開展數(shù)學建?;顒邮歉呗毟邔?shù)學教學改革的需要
高職數(shù)學教育本身面臨的問題,就是教學內(nèi)容與教學時數(shù)的矛盾問題,即如何在較少時間里讓學生掌握必需而夠用的數(shù)學知識;另一個問題,就是教學內(nèi)容與實用性有機結(jié)合的問題。高職數(shù)學課程的教學改革應(yīng)以突出數(shù)學的應(yīng)用性為主要突破點。高職數(shù)學課程的一個重要任務(wù)就是培養(yǎng)學生用數(shù)學原理和方法解決實際問題的能力。在這些問題上,數(shù)學建模是一個可以選擇的解決途徑,是一個突破點,抓住了這個突破點,可以牽一發(fā)而動全身,進而推動高職數(shù)學課程教學改革。
二、高職院校數(shù)學建模競賽的組織與培訓
數(shù)學建?;顒釉诒究圃盒R呀?jīng)開展了很多年,本科院校對數(shù)學建模競賽的組織與培訓工作有了有效的模式和成功經(jīng)驗。高職高專院校由于參加數(shù)學建?;顒訒r間較短,各方面的工作還處在摸索當中。同時,由于高職學生的基本功較差,數(shù)學課課時較少,使得高職院校數(shù)學建模競賽的組織與培訓也有別于普通本科院校。下面結(jié)合我院的成功經(jīng)驗,從三個方面介紹我院在數(shù)學建模培訓與組織中的一些做法、體會和收獲。
(一)認識到位,重視到位,宣傳到位
認識到位,主要是指對數(shù)學建模的意義和重要性的認識到位。數(shù)學建模競賽涉及面廣,通過數(shù)學建模競賽不僅可以檢測出一個學校學生的綜合能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,也可檢測出一個學校的綜合辦學能力和在辦學過程中存在的問題?;诖?,數(shù)學建模活動的開展得到了教育部的高度重視,將其作為衡量高校教學質(zhì)量、人才培養(yǎng)水平、反映學生綜合素質(zhì)的重要標準。這也是國內(nèi)、國際數(shù)學建模競賽日益紅火的重要原因。不僅要對數(shù)學建模競賽認識到位,還要重視到位。數(shù)學建模競賽的培訓和組織工作是一項系統(tǒng)工程,需要投入大量人力、物力、財力,涉及各個部門,需要學校領(lǐng)導的支持、協(xié)調(diào)和重視。
初次接觸數(shù)學建模的學生對它的認識比較膚淺、模糊,所以,需要宣傳到位。主要可以從以下幾個方面入手:(1)高數(shù)任課教師在教學過程中介紹數(shù)?;顒?;(2)通過校報、廣播、墻報等媒介宣傳數(shù)模活動;(3)舉辦數(shù)學建模普及講座;(4)介紹數(shù)學建模知識,刊登參賽學生體會;實踐證明,這種立體化的宣傳方式,可以吸引眾多優(yōu)秀學生參加數(shù)學建模,為數(shù)學建?;顒拥拈_展打下良好基礎(chǔ)。
(二)數(shù)學建模培訓
高職院校學生數(shù)學基礎(chǔ)薄弱,絕大部分學生從沒接觸過數(shù)學建模知識,需要對他們進行系統(tǒng)化培訓。針對這些特點,我們合理地制定了培訓計劃,并分階段實施:
第一階段(上半年)為初級培訓階段。這一階段主要在周末進行,內(nèi)容包括開設(shè)有關(guān)數(shù)學應(yīng)用專題講座,初步樹立學生的數(shù)學應(yīng)用意識,針對基礎(chǔ)差的學生,還應(yīng)補充數(shù)學基礎(chǔ)知識,主要是線性代數(shù)和概率論知識。據(jù)統(tǒng)計,從數(shù)模競賽開賽至今,70%的賽題為優(yōu)化類或者需要運用優(yōu)化理論的題目,所以,這一階段的另一個重要培訓內(nèi)容就是優(yōu)化建模與數(shù)學規(guī)劃理論。
第二階段(暑期)為暑期集訓階段。數(shù)學建模涉及眾多數(shù)學分支和多種建模方法。這一階段,我們采用專題化的培訓方法,把培訓內(nèi)容分為若干聯(lián)系而又相對獨立的專題,按需施教,并在每一個專題培訓后安排與其相關(guān)的建模問題,學用結(jié)合,使學生快速掌握建模知識和建模方法。具體安排如下:
第三階段,為模擬實戰(zhàn)與案例分析階段。這一階段,主要選擇歷年真題對學生進行實戰(zhàn)模擬,完全按照競賽的實際要求,令學生在三天內(nèi)交出論文。其目的是使學生在教練的論文點評與案例分析指導下,不斷發(fā)現(xiàn)和改正存在的問題,全面提高建模水平,掌握應(yīng)賽的必要技巧。
(三)數(shù)學建模組賽
數(shù)學建模的組賽也是一項系統(tǒng)的工作,涉及方方面面和各個部門。
報名與隊員選拔。數(shù)學建模需要長期積累,報名以學生自愿為主,數(shù)學任課教師推薦為輔,要求報名的學生具有較好的數(shù)學基礎(chǔ),有自我提高的要求,有較好的紀律性等。在學生自愿報名后,教練組要根據(jù)學生在校表現(xiàn)、高數(shù)課程的學習情況等,確定參加數(shù)學建模培訓的學員,以降低培訓中學員的流失率,選拔優(yōu)秀學員。我校的做法是:在報名初期做一次初步篩選,入選的學生進入數(shù)學建模第一階段的初級培訓,根據(jù)學員數(shù)學規(guī)劃課程的成績,選拔進入集訓的學員。集訓后,根據(jù)其建模能力和綜合素質(zhì),選拔進入第三階段培訓的學員。最后,在第三階段中期,根據(jù)學生模擬實戰(zhàn)的表現(xiàn)情況最終確定參賽隊員。后勤保障培訓期間,指導教師和培訓學員都必須全身心投入其中;競賽期間,學生除了吃飯以及少量的休息時間外,要把所有的精力全部放到建模上。這就要求有關(guān)部門有堅強的后勤保障,讓教師和學生沒有后顧之憂。在后勤保障方面,我校的做法是:由基礎(chǔ)部負責具體實施,各相關(guān)部門大力配合,為保證競賽活動順利進行,學院每年撥出??顬楦傎愘徶帽匾脑O(shè)備及所需教材、資料等,為數(shù)學建模競賽活動提供可靠的經(jīng)費保證。學院為每支參賽隊伍配備三臺計算機。實踐證明,我院取得的優(yōu)異成績與領(lǐng)導的重視、各部門的支持是分不開的。
三、以數(shù)學建模為切入點推動高職數(shù)學教學改革
(一)以數(shù)學建模為切入點推動高職數(shù)學教學內(nèi)容和教學方法的改革
目前,高職數(shù)學的教學內(nèi)容基本沿襲了經(jīng)典數(shù)學的三大塊:微積分、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計。這些內(nèi)容都是單純的數(shù)學理論,缺乏與實際問題的結(jié)合,并且游離于專業(yè)課之外,不僅不能引起學生的學習興趣,而且也是專業(yè)系部壓縮數(shù)學課時的因素之一。教師的教學方法也只是注重數(shù)學知識的灌輸,教師講解、教師設(shè)問、教師給出標準答案,只管教不管懂,這種常規(guī)的“填鴨”式教學方法很難調(diào)動學生學習數(shù)學的熱情和積極性。
高職教育是培養(yǎng)高等應(yīng)用型技術(shù)人才的教育。因此,高職數(shù)學的教學內(nèi)容應(yīng)充分體現(xiàn)“以應(yīng)用為目的,以必需、夠用為度”的原則,并將其作為專業(yè)課程的基礎(chǔ),強調(diào)其應(yīng)用性以及解決實際問題的自覺性。一方面,可以進一步擴大數(shù)學建模的受益面,有條件的情況下可以開設(shè)《數(shù)學建?!放c《數(shù)學實驗》課程,系統(tǒng)介紹數(shù)學建模的思想方法以及數(shù)學軟件的使用方法;另一方面,可以在高職數(shù)學教學中融入數(shù)學建模思想,將一些實際問題引入教學內(nèi)容,利用一定的課時講解淺易的數(shù)學建模,以增強數(shù)學內(nèi)容的應(yīng)用性、實踐性、趣味性。在教學方法上,應(yīng)注重理論聯(lián)系實際,注重將數(shù)學的應(yīng)用貫穿于教學始終,提倡“啟發(fā)式”“互動式”的教學模式,采用多媒體、數(shù)學實驗等多種形式。
(二)以數(shù)學建模為切入點推動高職數(shù)學教學手段和教學工具的改革
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)學的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。數(shù)學建模的賽題都是一些經(jīng)過適當簡化加工的實際問題,這些問題為數(shù)學知識的應(yīng)用提供了很好的實例。這些實例能使學生認識到數(shù)學如何有用,進而深入了解數(shù)學應(yīng)用的方法和技巧。在數(shù)學建模中,為了求得模型的解,必須使用計算機和相關(guān)數(shù)學軟件,數(shù)學應(yīng)用與計算機已緊密結(jié)合。傳統(tǒng)的教學手段――一支粉筆、一塊黑板,已不適應(yīng)數(shù)學的發(fā)展和應(yīng)用,計算機進入數(shù)學教學勢在必行。首先,可以在數(shù)學教學手段上引入多媒體教學,提高學生學習數(shù)學的興趣;其次,在教學工具上引入數(shù)學軟件求解數(shù)學問題,采用數(shù)學實驗課的形式,促進數(shù)學與計算機的結(jié)合。
目前,高職院校只有少數(shù)人參與數(shù)學建?;顒樱掖蟛糠指呗氃盒V皇菫榱烁傎惗_展這項活動。對于如何擴大受益面的問題,本??圃盒W隽艘恍┯幸嫣剿?,如開設(shè)數(shù)學實驗課程或數(shù)學建模課程,但對于學制較短、職業(yè)性較強的高職院校來說,能否借鑒他們的經(jīng)驗開設(shè)選修課,如何開設(shè)并安排數(shù)學建模的教學內(nèi)容等,仍是有待解決的課題。
數(shù)學建模提供的教學、培訓模式和競賽方式,在成績較好的學生中取得了良好效果,但對于基礎(chǔ)較差的學生卻是一項高難度活動。因此,需要在實踐過程中不斷探索適用于高職院校所有學生的數(shù)學建模。
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關(guān)鍵詞:數(shù)學建模;創(chuàng)新能力;大學數(shù)學主干課程
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)07-0158-03
大學生數(shù)學建模競賽不僅能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學生,也能一定程度上提高教師的教學和科研水平,而且最重要的是它能直接推動大學數(shù)學的教學改革。教育部高教司對我國大學生數(shù)學建模競賽活動的主要指導思想之一就是“擴大受益面、推動教育改革”。開展數(shù)學建模教育,可以推動大學數(shù)學教育改革。開展“在大學數(shù)學教學融入數(shù)學建模、數(shù)學實驗的思想和方法,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力”課題的研究和實踐,就是擴大數(shù)學建模受益面的一個重要探索。本文研究對在大學數(shù)學教學融入數(shù)學建模、數(shù)學實驗的思想和方法的必要性,相應(yīng)的融入手段,以及在融入過程中可能遇到的困難和解決辦法等進行了論述。
一、數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學的教學中的必要性
1.數(shù)學建模幾乎是一切應(yīng)用科學的基礎(chǔ)。數(shù)學在科學中的一個重要作用就是能夠使人們對事實上是相當混亂的東西進行適當?shù)睦硐牖橄蟪龈拍钆c模型,從而解決實際問題。在解決復雜科學技術(shù)問題時,數(shù)學建模的方法能使人們設(shè)計出最佳和可行的新技術(shù)方法、手段,以及預測新的現(xiàn)象等。數(shù)學建模及相應(yīng)的計算也正在成為工廠里常用的主要工具。Charlies R. Mischke指出:學生一般都并不確信大學所開設(shè)的所有課程是否真能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。他們對學習漸漸失去興趣,原因之一就是缺乏讓學生了解大學教育進程安排的合理性。工程專業(yè)課程強調(diào)的基本都是專業(yè)方面的問題。而實際用來進行教學、組織和應(yīng)用的工具卻是數(shù)學模型。但不幸的是,專業(yè)教師很少花時間來講授不涉及專業(yè)方面的建模過程本身。所以將數(shù)學建模的思想和方法融入大學主干數(shù)學課程教學中是具有現(xiàn)實的必要性。
2.當前數(shù)學教學的問題。傳統(tǒng)的數(shù)學教學和考試可以很好地檢查學生對所學數(shù)學知識的概念、定理和方法等的掌握情況,但缺乏對學生的應(yīng)用數(shù)學的能力和創(chuàng)新能力進行考察。因此,在大學數(shù)學教學和考試中融入數(shù)學建模思想和方法非常必要。傳統(tǒng)的大學數(shù)學教育已不能有效地激發(fā)廣大學生的求知欲和激情,不能有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。在現(xiàn)實的大學數(shù)學教學活動中,學生常常陷入前所未有的困惑之中,投入大量的精力,做了大量的習題,卻絲毫感受不到“數(shù)學”有何作用,老師也拿不出鮮活的例子來使學生信服數(shù)學的用處。一大半學生認為大學數(shù)學的教學內(nèi)容是沒意義的,并且認為無意義的最大原因是和實際沒有聯(lián)系,學生最常問老師的問題就是“高等數(shù)學有什么用?”“線性代數(shù)有什么用?”等問題。
二、數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學的教學中的具體措施
在大學數(shù)學的教學中融入數(shù)學建模思想主要是要讓學生明白大學教育進程安排的合理性,以及數(shù)學的重要性和廣泛應(yīng)用性。但還是必須明確要以數(shù)學主干課程為主,建模思想培養(yǎng)為輔的指導思想,最主要的目的還是促進學生更好地學習和掌握大學數(shù)學主要內(nèi)容、思想和方法。要建立一套恰當?shù)臄?shù)學建模思想融入大學數(shù)學教學的具體措施。首先必須弄清楚數(shù)學建模的具體過程以及我們大學數(shù)學教學的內(nèi)容和思想。數(shù)學建模過程一般分為下面幾步:①對實際問題進行觀察、分析,進行必要的抽象、簡化(抓住要點),確定模型建立中的變量和參數(shù);②根據(jù)已知的各學科中的定律,甚至是經(jīng)驗等建立變量和參數(shù)之間的數(shù)學關(guān)系,這實際上就得到了明確的數(shù)學問題;③求解該數(shù)學問題。大部分情況是沒有辦法得到解析解,而只能得到近似解。這往往涉及復雜的數(shù)學思想、理論和方法,以及近似方法和算法;④得到的數(shù)學結(jié)果是否能解釋或預測實際問題中出現(xiàn)的現(xiàn)象,或用歷史數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)等來驗證模型是否恰當;如果模型是恰當?shù)模敲淳涂梢栽囉?;如果是否定的,那就要進行仔細分析,重復上述建模過程,不斷調(diào)整、最終得到恰當?shù)臄?shù)學模型。大學數(shù)學的特點是的抽象的思想、嚴謹?shù)倪壿嬐评砗蛷V泛的應(yīng)用,也正是由于它的抽象和嚴謹,使得其成為我們將其他學科量化的一個有效的工具。它與許多其他學科的本質(zhì)區(qū)別在于它抽象地反映了現(xiàn)實世界里各種對象及其變化在數(shù)量方面的一般規(guī)律,它能夠把一個學科的思想經(jīng)過抽象、推理和提煉得到的結(jié)果用到別的學科,從而具有廣泛的應(yīng)用性。將數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學的教學的具體方法。
1.具體的切入點。①經(jīng)驗建模——在所收集數(shù)據(jù)中提煉事物發(fā)展的趨勢;②講授一些實際問題及相關(guān)數(shù)學模型:人口模型、管理模型、抵押貸款模型、傳染病模型、減肥模型等等。在現(xiàn)有教材中已經(jīng)講解了所涉及的數(shù)學內(nèi)容,但如果從分析具體問題到建立數(shù)學建模的過程來學習的話,不僅能激發(fā)學生的學習興趣和積極性,而且還能使其能在學、做而后知不足,從而誘導學生進一步學習數(shù)學。
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