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一、小學數(shù)學協(xié)作建模教學的基本內(nèi)涵
在解釋什么是小學數(shù)學協(xié)作建模之前,我們必須先要詳細了解什么是協(xié)作。協(xié)作是指多個協(xié)作者為了某一項任務(wù)的完成,而在完成任務(wù)的過程中,協(xié)作者之間互相配合、互相促進、互相幫助而完成某一任務(wù)所采用的方式。所謂的小學數(shù)學協(xié)作建模是指讓學生以小組的形式形成學習的共同體,教師根據(jù)解決問題的實際需要分配學生的協(xié)作任務(wù),通過學習小組,即學習共同體的充分協(xié)商與對話,建立與調(diào)整既定的數(shù)學模型,從而形成全新的數(shù)學概念、定理和公式等,再根據(jù)這些新形成的數(shù)學概念、定理和公式來解決數(shù)學學習中遇到的新問題的學習方式。在上述的解釋中,協(xié)作始終處于核心靈魂的重要位置,它不僅能夠提高學生學習的積極性,同時也有助于學生實際動手能力、人際協(xié)調(diào)能力以及數(shù)學素養(yǎng)的提高。
數(shù)學教學的本質(zhì)是數(shù)學活動的教學,是一種師生雙邊、相互交流的教學過程。所以,僅僅采用傳統(tǒng)的機械灌輸?shù)慕虒W模式。忽視學生在學習中的主體地位,勢必將嚴重影響教學效果。因此,在教學中應用協(xié)作建模教學,使學生們在協(xié)作任務(wù)的驅(qū)動下,通過個體構(gòu)建以及團隊協(xié)商的方式,在原有概念和認識的基礎(chǔ)上改變其知識結(jié)構(gòu),建立具有個體特征的個人理解,再通過團隊協(xié)商中思維外化的一系列過程而建立穩(wěn)固的數(shù)學模型。
二、小學數(shù)學教學中存在的普遍問題
第一,教學方法刻板、保守、單一。在中國當今的中小學教育中,尤其是小學的數(shù)學教學中,教學方法單一是一個普遍不爭的事實。數(shù)學教育工作者們最常采用的就是講授教學方法,讓學生刻板、機械地記憶,從而掌握數(shù)學知識、完成教學目標。眾所周知,講授的教學方法由于其特有的優(yōu)勢在各學科的教學中一直備受重視,經(jīng)久不衰。然而,由于小學生年紀小,活潑、好動的性格特點致使講授法在授課時遇到了許多現(xiàn)實問題,嚴重地制約著小學數(shù)學的教學效果。
第二,教師之間缺乏合作、交流的意識,固步自封。長期以來。小學的數(shù)學教師們有著各自的教學方式、方法和教學體系,他們幾乎不與其他的教師交流,而只是采用自己的教學模式去進行教學活動??墒?,學習是永無止境的,終身教育理念的提出不也正是這一點的最佳解讀嗎?所以,小學的數(shù)學教師們應該定期開展交流合作、互相分享先進的教學理念和授課經(jīng)驗。力求在學校中出現(xiàn)百花齊放、百家爭鳴的教學景象。
第三,學生學習的主動性和積極性不高,僅僅將數(shù)學的學習看成是一項任務(wù)而已,興趣淡漠。此方面是每一所學校的數(shù)學教學中都面臨著的重要問題。許多學生都認為學習數(shù)學毫無樂趣、并且枯燥、乏味,所以學習動機不強,這種現(xiàn)象在小學的數(shù)學教學中表現(xiàn)得更為明顯。然而,如果在小學的數(shù)學教學中應用數(shù)學協(xié)作建模教學,讓每一位學生都能夠成為獨立的學習個體,使其在數(shù)學的學習中發(fā)現(xiàn)問題,找到樂趣。勢必會增強學生的學習興趣和主動性,從而提高其數(shù)學成績。
三、小學數(shù)學教學中協(xié)作建模教學的實現(xiàn)途徑
第一,教師應當充分認識到在小學數(shù)學教學中應用數(shù)學協(xié)作建模教學的重要意義。觀念的轉(zhuǎn)變往往是最重要的開始,所以。改變教師傳統(tǒng)的教學觀念,使其充分認識到數(shù)學協(xié)作建模教學的重要意義是實現(xiàn)數(shù)學建模教學的重要開端。
第二,教師應該準確定位師生關(guān)系,讓學生成為學習的主體。傳統(tǒng)的師生關(guān)系往往是教師主導課堂教學,而學生處于被動接受的學習地位。眾所周知,這樣的師生關(guān)系嚴重限制了學生學習的主動性和積極性,不利于學生知識的掌握和能力的發(fā)展。所以,教師應該正確定位教師與學生之間的關(guān)系。通過協(xié)作的教學方式使其主體性地位得以有效的實現(xiàn),從而提高學習成績。
第三,教師應該在課前做好充分的準備,精心設(shè)計教學過程以實現(xiàn)協(xié)作建模教學。數(shù)學建模教學的實現(xiàn)并不是一個簡單的過程,它需要教師在授課之前對教材、學生、教學內(nèi)容等均有較為充分的研究和了解,并精心設(shè)計教學過程,根據(jù)學生的不同特點進行分組和分配任務(wù)。由此可見,充分的課前準備是實現(xiàn)數(shù)學協(xié)作建模教學的必要條件。
摘 要:小學數(shù)學教師如果只注重基本題型的訓練,一味地機械重復,缺少一些有變化的習題,那么久而久之,學生則熟而生笨,遇到稍有變化的習題就無從下手。創(chuàng)造性地設(shè)計練習題,不但能考查學生掌握相關(guān)知識、技能的情況,還能培養(yǎng)小學生數(shù)學建模核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:創(chuàng)造性;數(shù)學練習題;數(shù)學建模
數(shù)學核心素養(yǎng)包括很多方面,其中“數(shù)學建模”核心素養(yǎng)是很重要的一個方面?!皵?shù)學建模”是對現(xiàn)實問題進行數(shù)學抽象,用數(shù)學語言表達問題、用數(shù)學知識與方法構(gòu)建模型解決問題的過程。主要是在實際情境中,從數(shù)學的視角發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、構(gòu)建模型、求解結(jié)論、驗證結(jié)果并改進模型,最終解決實際問題。
數(shù)學模型構(gòu)建了數(shù)學與外部世界的橋梁,是數(shù)學應用的重要形式。數(shù)學建模是應用數(shù)學解決實際問題的基本手段,也是推動數(shù)學發(fā)展的動力。
小學生正是在解決實際問題的過程中,應用了所學的數(shù)學知識,培養(yǎng)了數(shù)學建模的核心素養(yǎng),所以小學數(shù)學教師在實際教學中,創(chuàng)造性地設(shè)計練習題,引導學生思考和解決實際問題,對于培養(yǎng)小學生數(shù)學建模核心素養(yǎng)是非常必要的。
下面談?wù)勎以趯嶋H教學中的一些做法和經(jīng)驗
一、練習題設(shè)計要體現(xiàn)知識的典型性和綜合性。
在小學數(shù)學北師大版二年級上冊第三、五、七、八單元,學生已經(jīng)學習了乘法和除法的意義,已經(jīng)能夠熟練列一步乘法算式或者除法算式來解決相應的乘除法實際問題。那么在接下來學習第九單元“除法”時,就應當較前面的除法知識有增長點。
書中91頁第2題,就是一個很好的練習題。見上圖,第一幅圖的問題是除法基本類型問題,48÷8=6(籃)。而解決第二幅圖的問題,則要用到第一幅圖的已知信息和結(jié)果。它有兩種解題思路,思路一:先求出還剩下幾籃蘿卜,6-2=4(籃),再求出還剩下幾根蘿卜,4×8=32(根)。思路二:先求出運走了幾根蘿卜,2×8=16(根),再求出還剩下幾根蘿卜,48-16=32(根)。
因為二年級小學生初次接觸這樣類型的,用兩種不同的運算方法來解決一個實際問題,所以學生們的解題思路還不是很清晰,這也是學生學習的難點。在接下來的及時練習中,我結(jié)合除法算式表示的兩種不同意義,創(chuàng)造性地設(shè)計了兩道同類練習題。
及時練習1:商店運來56千克桔子。①每個袋子里裝7千克桔子,可以裝幾個袋子?
②賣了3袋,還剩下多少千克桔子?
及時練習2:小紅有54塊巧克力。①平均裝在9個包里,每包裝幾塊巧克力?
②吃了5包,還剩下多少塊巧克力?
這兩道及時練習題,它們的①小題,都用除法來解決,但是卻代表了除法的兩種不同含義,非常具有典型性。它們的②小題,要運用減法和乘法知識來解決。這樣一個情境串的實際問題,綜合考查了學生對于除法、乘法、減法三種運算意義的理解和掌握。學生在積累用數(shù)學知識解決實際問題的經(jīng)驗中,逐步發(fā)展和提升了數(shù)學建模核心素養(yǎng)。
二、練習題內(nèi)容設(shè)計要有明確的針對性
北師大版二年級數(shù)學上冊,學習數(shù)學概念“倍”,課堂中我設(shè)計了下面的選擇題,內(nèi)容就是針對“倍”的意義理解。題目如下:
看下圖,對圖意理解錯誤的是( )
A.的數(shù)是的3倍。
B.兩個為一份,有這樣的3份。
C.比的數(shù)量多2倍。
D.比的數(shù)量多3倍。
“倍”的數(shù)學概念比較抽象,結(jié)合直觀圖,考查學生們是否理解3倍的數(shù)量關(guān)系。
教學中,有針對性地設(shè)計練習題,應當抓住抽象的、難以理解的數(shù)學概念,或者易錯的知識點。在針對性的練習中,學生摒棄知識點的錯誤理解,從而正確清晰地建立數(shù)學模型。
三、練習題設(shè)計要體現(xiàn)對比性
在教授7的乘法口訣時,我設(shè)計了一組具有對比性的練習題,如下:
(1)媽媽買回一些蘋果,她打算全家每天吃5個,吃一個星期。但是后來數(shù)了數(shù),發(fā)現(xiàn)少3個。媽媽買回幾個蘋果?
(2)爸爸買回一些蘋果,他打算全家每天吃5個,吃一個星期。但是后來數(shù)了數(shù),發(fā)現(xiàn)多3個。爸爸買回幾個蘋果?
學生在解決這兩個實際問題中,通過對比,能夠靈活運用所學的數(shù)學知識,來求解模型。對比性練習題,有利于排除學生思維定式,促使學生仔細審題,認真思考,養(yǎng)成主動學習,靈活學習的好習慣。
四、練習題設(shè)計可以體現(xiàn)逆向思維
北師大版二年級數(shù)學上冊,第二單元《購物》,學生們認識了各種面額的人民幣,并且會獨立付錢后,我設(shè)計了一個逆向思維的練習題。如下,淘氣買商品要付12元6角錢,他付了4張不同面額的人民幣,剛好夠了。他付了( )、( )、( )和( )各一張(按從大到小的順序填)。
逆向思維訓練,拓寬了學生思維的空間,是形成創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ),極大地增強了學生的創(chuàng)新意識,也使學生嘗試基于現(xiàn)實背景,來驗證模型和完善模型。
學生數(shù)學建模的核心素養(yǎng),不是短時間內(nèi)就能培養(yǎng)和發(fā)展出來的,需要教師長期不懈地努力和探索。
參考文獻:
一、高職數(shù)學應用意識的表現(xiàn)及特點
工科類高職院校在數(shù)學教學中應該圍繞應用型人才目標,切實做好數(shù)學教學與生活實際的聯(lián)系,突出數(shù)學教學的應用型和實用性。在數(shù)學應用意識培養(yǎng)上,一方面從實踐教學中加大對數(shù)學的問題意識培養(yǎng),引導學生從數(shù)學知識、數(shù)學思維等方面來進行分析和解決問題;另一方面從知識層面,注重數(shù)學知識與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)背景的聯(lián)系,特別是從應用實踐中發(fā)現(xiàn)數(shù)學知識的價值;再者,從數(shù)學學科本身來說,注重數(shù)學學科科學價值和美育以其的培養(yǎng)。為此,圍繞數(shù)學應用意識的培養(yǎng),從其內(nèi)涵上,應該著力體現(xiàn)三點:一是強化數(shù)學應用的自覺性,自覺性是數(shù)學應用意識的基本特征,在對主體進行數(shù)學教學實踐中,要善于從數(shù)學知識、數(shù)學思維中來解決實際問題,引導學生能夠從自我實際,主動的應用數(shù)學思想來解決現(xiàn)實問題。二是強化數(shù)學應用的能動性,能動性是數(shù)學應用意識的本質(zhì)特征,也是從事數(shù)學應用活動的具體體現(xiàn),學生應該從實際問題的分析中,善于從數(shù)學視角來分析和思考,主動結(jié)合現(xiàn)有知識,對問題進行抽象的建立數(shù)學模型,以調(diào)配和控制數(shù)學實踐活動;三是強化數(shù)學應用的發(fā)展性,對于數(shù)學應用意識的培養(yǎng)要堅持長期性,要能夠隨著學生主體的認知變化而發(fā)展,打破自我意識闕的限制,不斷突破和提升數(shù)學應用認知水平。
二、影響工科類院校學生數(shù)學應用意識的因素分析
對于數(shù)學應用意識的培養(yǎng),關(guān)鍵是營造數(shù)學學習動機,而意識是人腦對外界刺激的反映,細數(shù)當前高職院校數(shù)學教育實踐,其影響因素主要體現(xiàn)在三個方面。一是教育環(huán)境和培養(yǎng)方向的制約。從當前高職數(shù)學教育培養(yǎng)方向的探討中,很多情況下缺乏正確的定位,要么以考試來確定,要么以具體的數(shù)學解題應用為參考,缺乏從數(shù)學應用的深入研究,尤其是數(shù)學的內(nèi)涵及外延拓展上來提升學生的數(shù)學趣味,以至于數(shù)學應用意識的培養(yǎng)脫離了實際。再者,對于培養(yǎng)環(huán)境的營造上,多從應試教育的制度環(huán)境中,強調(diào)數(shù)學學習習慣,對于學生基礎(chǔ)較差時,難以適應數(shù)學知識,學生不愿意學習,教師又囿于傳統(tǒng)的“應試教育”的窠臼,缺乏將數(shù)學問題與現(xiàn)實生活的聯(lián)系,導致數(shù)學知識與應用實踐脫鉤。還有隨著就業(yè)形勢的嚴峻,對于學生來說往往以專業(yè)課程的學習為主,特別是對于職業(yè)技能的學習,更作為主要地位,學生對數(shù)學的感性認知及實際應用經(jīng)驗缺乏,也難以從自主性上提升學習自覺。二是數(shù)學課程體系及教材內(nèi)容上的因素。高職院校在課程設(shè)置上側(cè)重于能力培養(yǎng)和職業(yè)技能的訓練,對于數(shù)學課程的設(shè)置往往忽視其實用性。一方面對數(shù)學學科定位的模糊,以夠用、必需為標準缺乏合理化,如片面刪減課程內(nèi)容,將數(shù)學教學作為服務(wù)專業(yè)課程的認識誤區(qū);另一方面在層次內(nèi)容設(shè)置上,依照教學進度、考核標準,對于不同學科不同專業(yè)下的培養(yǎng)目標存在多樣化;還有教材知識重邏輯,輕應用,對于數(shù)學知識的嚴謹性,對理論知識的演變等認識不夠,難以從數(shù)學知識與現(xiàn)實問題的銜接上,凸顯實用性,也就無法激起學生的興趣。內(nèi)容體系上面面俱到,培養(yǎng)目標的多層次化,教學內(nèi)容的隨意刪減、課時壓縮帶來的教學矛盾,更難以體現(xiàn)數(shù)學的應用意識。三是教學方法方面的因素制約。從高職數(shù)學定位原則來看,“必需、夠用”顯得過于籠統(tǒng),對于學生來說,數(shù)學知識與應用能力是學生數(shù)學素養(yǎng)的基本體現(xiàn)。現(xiàn)行的數(shù)學教學課時顯得不夠,以過度強調(diào)專業(yè)技能教育,忽視其他課程的支撐性,特別是對基礎(chǔ)專業(yè)課時的壓縮,學生在應試目標下就難以從應用意識上來凸顯學科特點;再者,對于高職數(shù)學教學只注重知識本身,忽視了學生應用能力。從理論知識的講解上,缺乏數(shù)學知識發(fā)展過程的研究,以及與生活實際的連續(xù),對于數(shù)學教學中的應用問題,僅僅作為教學理解層次的學習,并未從創(chuàng)造性思維及數(shù)學素養(yǎng)上來轉(zhuǎn)變觀念;最后是在教學方法上顯得單一,多數(shù)教師多從數(shù)學知識的學習上直接給出概念,并進行論證和演繹,未能從學生的自我情感和知識探究中,對數(shù)學知識的形成過程進行還原,片面強調(diào)知識的邏輯推理,忽視知識的應用性,使得學生越學越?jīng)]有興趣。
三、構(gòu)建高職數(shù)學應用意識的培養(yǎng)對策
(1)注重數(shù)學應用理念的轉(zhuǎn)變,適應高職教育培養(yǎng)目標
知識本位的教學思想將專業(yè)知識的學習作為重點,忽視了知識與實際的銜接,更難以凸顯知識在解決問題中的作用。高職數(shù)學教學不僅要從知識本身來講解邏輯性和系統(tǒng)性,更多的是從數(shù)學素養(yǎng)和數(shù)學應用能力上,凸顯數(shù)學的實用性。理工類學科人才培養(yǎng)以提升學生的職業(yè)勝任力為主,而對于高職數(shù)學課程來說,更應該從數(shù)學知識與應用這些知識中來思考和解決問題。教師要從思想上轉(zhuǎn)變觀念,積極注重數(shù)學應用的價值研究,凸顯對數(shù)學知識、技能、方法的學習,還要從學生的應用意識,構(gòu)建符合高職特點的教學新觀念。擯棄傳統(tǒng)的知識性教學,注重高職數(shù)學與實踐的關(guān)聯(lián),樹立面向?qū)W科、面向?qū)I(yè)的建模思想,讓學生從教材知識中盡可能多的養(yǎng)成數(shù)學素養(yǎng)。如結(jié)合學科特點,將數(shù)學知識模塊化進行整合,凸顯數(shù)學知識的實用性;積極引入建模思想,從數(shù)學建模中來提升學生對數(shù)學模型的應用能力;淡化數(shù)學的應試考核,加強對數(shù)學知識的理解,關(guān)注學生對數(shù)學概念的認知,特別是從數(shù)學公式、數(shù)學方法的解讀中提升學生抽象邏輯思維能力。
(2)注重職業(yè)教育的特色,構(gòu)建模塊化數(shù)學課程體系
高職數(shù)學教學應圍繞數(shù)學基礎(chǔ)、選學內(nèi)容上從理論知識到應用專題的全面覆蓋,特別是從學科專業(yè)方向上,注重數(shù)學知識與課程內(nèi)容的改革,增強與學科發(fā)展的銜接。如對于基礎(chǔ)模塊中的函數(shù)、極限、微積分等知識,應從精講中讓學生弄懂弄透,并形成初步的解決實際問題的能力;對于選項模塊,如微分方程、線性代數(shù)、多元函數(shù)、概率統(tǒng)計等知識,應圍繞專業(yè)特點,組織靈活的案例教學、情境教學,凸顯數(shù)學知識的應用目標性;對于應用專題模塊,借助于數(shù)學工具和方法,從實驗教學中凸顯數(shù)學計算方法,引導學生從建模教學中提升數(shù)學應用意識。如對于某工業(yè)領(lǐng)域中的曲線面積求解,問曲線
圍成的面積。對于本題的分析,需要從直角坐標系中進行分析,得出區(qū)域面積具有對稱性,且等于第一象限面積的4倍,從而可以簡化為函數(shù):D。
(3)強化數(shù)學教學與實際應用的銜接,突出“用”意識
對于數(shù)學知識的構(gòu)建過程,應該注重數(shù)學知識的概念及實際背景,特別是從實際生活的介紹中來獲得數(shù)學知識的感悟和理解。從實際生活中,讓學生從中來分析問題、揭示規(guī)律,形成數(shù)學意識。我們從數(shù)學課程教材中發(fā)現(xiàn),很多數(shù)學公式、定理的提出是通過觀察、猜想、推理方式獲得的,在這些概念的講解中,教師可以從問題情境的設(shè)置上,引入生活化的問題情境,讓學生從中來體驗數(shù)學知識,激發(fā)對數(shù)學的學習自主性。如借助于問題情境,從數(shù)學知識的分析中來建立數(shù)學模型,從具體的數(shù)學應用中來拓寬數(shù)學解決實際問題的能力。如在學習數(shù)列概念中,對于等比數(shù)列的前n項及公式的教學,可以從情境的設(shè)置中來啟發(fā)。一個球從10米的高臺掉到地上,每次掉落后又彈起的高度為之前高度的三分之二。問,球從最初掉下到停到地上共運動了多少米?由此將等比數(shù)列進行了現(xiàn)實化,也讓學生從問題情境中獲得了“數(shù)學認知缺口”,從而激活了課堂,增強了數(shù)學的應用性。
【關(guān)鍵詞】獨立學院;大學數(shù)學教學;數(shù)學建模思想
獨立學院是我國高等教育下的一種新的辦學機制,它主要以培養(yǎng)高素質(zhì)的應用型人才為辦學目標,故人才培養(yǎng)模式上應具備實踐性、開放性和社會性等特點.而母體院校以理論研究為主要教學目標的教學模式并不能體現(xiàn)獨立學院的辦學理念,所以獨立學院不能完全照搬母體院校的教學模式和教學內(nèi)容。
作為高等教育的基礎(chǔ)課程,大學數(shù)學具有高度抽象性和嚴密邏輯性.如何針對獨立學院學生的特點完成大學數(shù)學系列課程的教學,實現(xiàn)數(shù)學思想對學生的熏陶,是值得獨立學院數(shù)學教育工作者思考的一個問題.而將數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學的教學中,是對大學數(shù)學課程進行教學改革的一條有效途徑。
一、為什么要將數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學教學中
(一)獨立學院大學數(shù)學教學要達到的目的
大學數(shù)學教育應使大學生既掌握一定的數(shù)學知識,又具備一定的數(shù)學素質(zhì).數(shù)學不僅是眾多科學技術(shù)必備的基礎(chǔ),而且是一門博大精深的科學,更是一種先進的文化.學習數(shù)學不僅僅是學習一大堆的數(shù)學概念、定理和計算公式,更應注重的是通過數(shù)學嚴格的訓練,進而領(lǐng)會到數(shù)學的思想和精神,在潛移默化中積累起一些優(yōu)良的素質(zhì),造就自己的數(shù)學教養(yǎng).教師在大學本科階段不可能為學生提供“終身受用”的數(shù)學知識,卻應當為學生打下“終身受用”的數(shù)學基礎(chǔ),提升學生的數(shù)學素養(yǎng),從而能提高學生將來用數(shù)學解決實際問題的意識和能力。
(二)數(shù)學教學的傳統(tǒng)模式中存在的問題
獨立學院的數(shù)學教學中,作為教與學的主體,教師和學生雙方都存在著一定的問題。
1.教師追求灌輸教材上的定理和公式,過分強調(diào)了理論的深度和知識面的廣度,忽視了這些定理公式的來源于現(xiàn)實背景,不注重啟發(fā)學生主動的思考,有的教師甚至忽視獨立學院學生與母體院校學生的區(qū)別,用統(tǒng)一的教案進行教學,造成學生為應付考試而學習數(shù)學。
2.獨立學院的擴招帶來了學生的數(shù)學總體水平有所降低,學生的學習自覺性和積極性不高.當遇到抽象的數(shù)學概念與定理時,不少學生的第一反應是回避,直到期末才死記硬背公式應付考試.這樣不僅無法實現(xiàn)大學數(shù)學的教學目標,還會讓學生害怕數(shù)學,厭惡數(shù)學。
(三)將數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學教學中的必要性
為了實現(xiàn)大學數(shù)學的教學目的,同時提高學生學習的主動性,教師將數(shù)學建模思想融到教學中去,可以發(fā)揮獨到的作用.教師通過課堂上數(shù)學建模思想的融入,讓學生體會到教材上生硬的定義定理公式是可以在自然界中找到它的原型的,都是人類自己創(chuàng)造出來的.減小了學生對抽象知識的抗拒之后,讓學生更積極地參與到學習中來,切身體會到自己在主動學習中的成就感.教師讓學生在學到數(shù)學概念和理論的同時,也能了解數(shù)學的來龍去脈,學會數(shù)學的思想方法,領(lǐng)會數(shù)學的精神實質(zhì),在數(shù)學文化中耳濡目染之后,達到能夠把數(shù)學作為工具分析問題解決問題的目的。
二、怎樣將數(shù)學建模思想融入大學數(shù)學教學中
(一)在課堂講授中融入數(shù)學建模思想
大學數(shù)學中的許多概念定義都是從實際問題中抽象概括得到的,在這些實際問題的提出、分析和解決的過程中就采用了數(shù)學建模的思想與方法.例如從研究曲線切線的斜率和變速直線運動的瞬時速度兩個實例引出導數(shù)的概念,從研究曲邊梯形的面積和變速直線運動下的路程兩個實例引出定積分的概念,與此同時又重申和深化了極限的概念.對于幾何和物理這兩個不同背景下的問題,經(jīng)過抽絲剝繭,引導學生發(fā)現(xiàn)它們具有共同的特點,可以用相同的方法進行討論研究,從而進一步抽象出更一般的數(shù)學概念.比起填鴨式的強迫學生記憶這些抽象的定義,通過創(chuàng)設(shè)一種情境,從實際背景問題人手引а生積極主動地思考,讓學生身臨其境地介入數(shù)學的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造過程,更能讓學生感受到數(shù)學的美感,認識到數(shù)學的價值,自然而然也就能對抽象的數(shù)學知識有了更深層次的理解。
所以,教師在講授時若能選擇貼近生活實際的案例緊扣教學內(nèi)容,枯燥的課堂將會變得生動有趣,“理所當然”的數(shù)學知識不再是無源之水無本之木.比起讓學生望而卻步的理論講解,將數(shù)學建模思想融入課堂之中,更能激發(fā)學生的學習興趣,也就能將學生作為主體更輕松地融入大學數(shù)學的學習中,積極性得到了充分的調(diào)動之后,才能真正地學好大學數(shù)學。
(二)在課后作業(yè)中融入數(shù)學建模思想
打破傳統(tǒng)的課后作業(yè)模式,在必要的習題練習之外,教師可以布置一些數(shù)學建模題目,例如:可口可樂的易拉罐外形設(shè)計;在起伏不平的地面上如何將一把椅子放平等等,讓學生以小組為單位完成.通過建立數(shù)學模型,對易拉罐形狀和尺寸做出最優(yōu)化設(shè)計,可以減小成本節(jié)約用料,具有很大的經(jīng)濟意義;在起伏不平的地面上挪動幾次椅子就能將它放平,這是很簡單的生活常識,卻可以用介值定理來解釋.對于這些生產(chǎn)生活中稀松平常的問題,經(jīng)過高等數(shù)學的原理分析之后,頓時讓人耳目一新,學生也能切身感受到高等數(shù)學并不是遙不可及的“空中樓閣”,它是從人們的實際需要中產(chǎn)生的,也經(jīng)得起實踐的檢驗。
學生課后通過自學討論和教師的指導完成這些應用題案例,能初步接觸數(shù)學建模,強化將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型的能力.首先能學會做出適當?shù)暮喕图僭O(shè),這對理解定理定義的條件也有一定的幫助,然后進一步地運用數(shù)學知識解決實際問題,刺激學生從被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥厝カ@取知識.當把數(shù)學作為工具實現(xiàn)了具體案例的求解之后,學生的能動性和創(chuàng)造性得到了極大的鍛煉,也將會更自覺地融入課堂教學中去。
(三)通過參與數(shù)學建模競賽提高學生的綜合素質(zhì)
借助每年開展的全國大學生數(shù)學建模競賽和校級數(shù)學建模競賽的契機,學生把大學數(shù)學課程中所學到的數(shù)學方法和知識與豐富多彩的現(xiàn)實世界相聯(lián)系,能夠切身體會到抽象復雜的數(shù)學也是有用武之地的,如此親身體驗一下數(shù)學的使用和創(chuàng)造過程,也將取得課堂和書本上無法代替的寶貴經(jīng)驗。
與常規(guī)的期末考試題不同,這些競賽題不是只有唯一的答案,不是只能用固定的方法.針對同一問題,從不同角度進行思考、反復鉆研、相互切磋,能很好地發(fā)揮自身的創(chuàng)造性思維,有利于提高學生的創(chuàng)新能力。
而建模競賽的問題一般比較復雜,在規(guī)定的三天時間內(nèi)要完成解題,僅靠單個學生的力量是不夠的,于是需要團隊分工合作.從審題分析,到搜集資料,再到建立模型,然后選定方法編程求解,得到與眾不同的解答最終形成論文,整個流程離不開團隊成員的共同努力,而學生的團隊精神也就在小組成員間的相互討論中和人員分工下得到加強了
所以通過競賽,不僅鍛煉了用數(shù)學方法解決實際問題的能力,也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神、寫作表達和團隊協(xié)作能力,從而能夠提高學生的整體綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞 數(shù)學建模; 實踐性教學; 創(chuàng)新能力; 教學模式
【中國分類法】:G420
1 現(xiàn)狀分析
目前高職數(shù)學教學面臨著許多問題,主要表現(xiàn)在:
1.1 由于社會發(fā)展的需要,時代對人生存和發(fā)展的需要,使得教育價值取向多樣化,使得高職數(shù)學教育的價值也多樣化。
1.2 由于高職教育培養(yǎng)目標的要求,使得高職數(shù)學教學有別于初等數(shù)學教學,有別于普通高校數(shù)學教學?!案呗毥逃桥囵B(yǎng)高素質(zhì)的技能型人才特別是高級技術(shù)人才”。
1.3 教學內(nèi)容多,教學學時少。高等數(shù)學教學內(nèi)容有:極限與連續(xù)、導數(shù)及其應用、不定積分與定積分、線性代數(shù)與線性規(guī)劃、概率與統(tǒng)計等。教學學時:高職院校一般是:開二個學期(每周2-4節(jié))的高等數(shù)學課,而且往往從第一學期就開課,這樣新生報到遲會減少3-5周課時,期間專業(yè)實習又會減少1-2周的課時。
1.4 生源差,高職學生的生源來自于高考中的四本、五本生或三類生。
2 目的、意義
通過高職數(shù)學課程的教學改革:一方面,使高職數(shù)學教學不僅僅是為了知識技能思維的傳授,而應是提高學生的數(shù)學素養(yǎng),促使人全面發(fā)展的教學。另一方面,使高職數(shù)學教學更適應高職教育培養(yǎng)目標的實現(xiàn),即為學生的應用與實踐而教。高職教育的培養(yǎng)目標就是應用型的技術(shù)人才特別是高級技術(shù)人才,而不是工程型或?qū)W術(shù)型的人才,因此,高職學生所學的高等數(shù)學知識主要是為了直接應用于生產(chǎn)技術(shù),應用于社會生活實踐;高職數(shù)學的教學活動主要是為了提高學生各種數(shù)學素養(yǎng),特別是運用數(shù)學知識去分析問題解決問題的實踐能力。
3 具體改革內(nèi)容和改革目標
3.1 課程設(shè)計與學時
把數(shù)學的基礎(chǔ)教學與數(shù)學的應用教學整合在一起。高職數(shù)學教學課時少,而內(nèi)容多,為了使學生既掌握好必要的基礎(chǔ)知識技能、必要的思想方法,又加強學生數(shù)學知識應用的意識與能力,同時培養(yǎng)學生對數(shù)學學科的感情與態(tài)度等,必須開設(shè)以下的課程:
開設(shè)《高等數(shù)學》課程,每周2-4節(jié),所授內(nèi)容為最基礎(chǔ)的高等數(shù)學知識:一元微積分(共6章),可另加1-3章(內(nèi)容根據(jù)各專業(yè)的需要而定)。據(jù)我們的實踐,這樣的課時與內(nèi)容較匹配,老師能比較充容地授完教學內(nèi)容,而且教學效果也理想。
開設(shè)《數(shù)學建?!氛n。因為只有前者,必然是:有些專業(yè)上需要的知識、生活實踐中需要的知識,學生學不到,或?qū)W得不夠,學生也不能充分地感受到數(shù)學的廣泛應用。為了彌補這個缺陷,我們認為有必要開設(shè)該課程。該課程以數(shù)學建模為核心,以培養(yǎng)學生應用能力,提升學生的綜合素質(zhì),特別是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、合作精神、吃苦精神為目的。
3.2 教學內(nèi)容
高職數(shù)學教學內(nèi)容的取舍,以“必需、夠用”為原則,以充分顯示高職數(shù)學教育服務(wù)于專業(yè),服務(wù)于學生的價值取向。在《在標準課程下的數(shù)學學習》一書中,提出數(shù)學教學的內(nèi)容應是學生生活中的數(shù)學,應是學生們感興趣而富有挑戰(zhàn)性的數(shù)學知識。
重視概念的講解。高等數(shù)學最基礎(chǔ)的部分(一元微積分)中,幾個重要的概念:極限、連續(xù)、導數(shù)、定積分、不定積分務(wù)必使學生直觀理解掌握,使學生充分地了解這些概念是在什么背景下產(chǎn)生的,它們的實質(zhì)是什么,又可以用在何處 。而不能只定留在會用公式計算上,否則,學得最好也是沒有用的。
淡化定理、法則、公式系統(tǒng)間的嚴密性和邏輯性的教學。對于定理、法則、公式來說,原則上是會正確運用即可,當需要時,也可以進行適當?shù)尿炞C和直觀說明,以增加可信度,而不必化過多的時間加于證明。
3.3 教學過程的設(shè)計和教學手段方法
幫助學生重新建構(gòu)數(shù)學知識,并內(nèi)化為學生有效的知識,進而成為學生的智慧能力;幫助學生改進學習方式,以提高學力。
教學生系統(tǒng)地學習知識。教材中所提供的知識信息及教師所傳授的知識信息,如果不經(jīng)過學生大腦的信息加工、處理,那是零碎的,無實際用處的。為此,教師要幫助學生把新學的知識和原來的知識重新進行整合,并以一定結(jié)構(gòu)儲存在學生的大腦中,使其成為有效的知識。
教學生使用現(xiàn)代化的工具、直觀說理的方法進行學習,努力使信息技術(shù)與數(shù)學學科的教學整合在一起。在教學中,要多采用數(shù)據(jù),圖象的方法說明概念、定理、公式,最好運用計算機來進行數(shù)值計算和圖象演示,運用網(wǎng)絡(luò)教學平臺進行課堂教學。
教學生在問題解決中進行學習、反思。教師可通過數(shù)學建模,安排一些材料,讓學生通過自主的活動,在解決問題的過程中,重新去反思和建構(gòu)所學的知識和技能,使他們有個去粗取精,去偽成真的過程,從而獲得有用的知識,獲得思維的經(jīng)驗和能力。
4 實施方案、實施方法、具體實施計劃及可行性分析
4.1實施方案、實施方法、具體實施計劃
2013-2014學年,《高等數(shù)學》教學已按設(shè)計的思路有序進行,主要對教學內(nèi)容的選擇和課時分配的合理性、試教的方法是否符合學生、考試及成績的評定方法的合理性進行實踐。
2013-2014學年,第二學期,《數(shù)學建?!愤x修課開課,同時進行教材編寫;另外,爭取對沒有開《高等數(shù)學》課的班級準備開選修課,對數(shù)學愛好者開辦《高等數(shù)學》競賽訓練班,并開展高等數(shù)學及數(shù)學建模競賽活動。
4.2可行性分析
《高等數(shù)學》的課堂教學與《數(shù)學建?!愤x修課都是在教務(wù)課的統(tǒng)一部署下,能有序地有目的地進行。教學內(nèi)容、教學素材、教學軟件的收集與發(fā)掘,正在進行,但因為是剛剛開始,所以有困難,還不是十分明了,不過我們目標明確,能克服這些困難。
參考文獻
[1]葉其孝.數(shù)學建模教學活動與大學生教育改革[J].數(shù)學的實踐與認識, 1997,27(1):92-96.
數(shù)學分析論文 數(shù)學 數(shù)學家論文 數(shù)學建模 數(shù)學初一論文 數(shù)學物理論文 數(shù)學簡史論文 數(shù)學思維論文 數(shù)學創(chuàng)新教學 數(shù)學初二論文 紀律教育問題 新時代教育價值觀