前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的數(shù)學(xué)建模的思想和方法主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
中職數(shù)學(xué)教學(xué)要側(cè)重應(yīng)用能力和計(jì)算機(jī)能力的培養(yǎng),在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入建模思想,用通過計(jì)算得到的結(jié)果來解釋實(shí)際問題,就是利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的表現(xiàn).
二、中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的應(yīng)用分析
為進(jìn)一步滲透中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的應(yīng)用,在了解中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)上,中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的應(yīng)用(如圖1所示),可以從以下幾個(gè)方面入手,下文將逐一進(jìn)行分析:
1.聯(lián)系生活實(shí)際,深化建模思想
聯(lián)系生活實(shí)際,深化建模思想是中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想應(yīng)用的關(guān)鍵.由于中職的教學(xué)情況復(fù)雜多樣,中職學(xué)生自身的受教育水平也參差不齊,要想在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中深化建模思想,必須從中職學(xué)生習(xí)以為常的生活入手,用生活化的教學(xué)獎(jiǎng)建模思想滲透在數(shù)學(xué)課程中.如在面對(duì)純數(shù)學(xué)問題時(shí),已知a,b,m∈R+,a<b,求證:a+mb+m>ab.在解答此類問題時(shí),增加生活背景和生活經(jīng)驗(yàn),提出假設(shè)來證明不等式.可以將a克的白糖加水配成b克的糖水溶液(b>a>0),其濃度為ab,然后在糖水中加入m克的白糖,(m>0),待全部溶解后其濃度為a+mb+m,顯然,加糖后溶液濃度增大,即原不等式成立.
2.結(jié)合專業(yè)課程,介紹建模方法
結(jié)合專業(yè)課程,介紹建模方法是中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想應(yīng)用的重要舉措.對(duì)中職數(shù)學(xué)教學(xué)而言,寓建模思想于數(shù)學(xué)課程教學(xué)中,應(yīng)與專業(yè)課程相結(jié)合,精心選擇教學(xué)內(nèi)容,在符合專業(yè)發(fā)展需要的基礎(chǔ)上介紹建模方法,激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)課的深入理解精神,更易被學(xué)生理解和接受.
3.積極開展實(shí)踐,培養(yǎng)建模能力
積極開展實(shí)踐,培養(yǎng)建模能力對(duì)中職數(shù)學(xué)教學(xué)也至關(guān)重要.數(shù)學(xué)建模思想本身就是一種全新的教學(xué)思想,在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想應(yīng)緊密聯(lián)系實(shí)踐,制定數(shù)學(xué)建模思想實(shí)踐課程計(jì)劃(如表1所示),用數(shù)學(xué)建模思想解決實(shí)際問題,培養(yǎng)學(xué)生的建模能力,使學(xué)生能夠?qū)W以致用.
一、新疆地方高校數(shù)學(xué)建模的發(fā)展現(xiàn)狀
(一)低年級(jí)大學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模知識(shí)認(rèn)識(shí)欠缺
大學(xué)數(shù)學(xué)是理工類院校的重要基礎(chǔ)課程,對(duì)專業(yè)課程起到了不可或缺的支撐作用,大學(xué)數(shù)學(xué)課程理論性強(qiáng),新疆地方高校的學(xué)生本身學(xué)習(xí)起來就比較吃力,教師教學(xué)中更是無暇講述和普及數(shù)學(xué)建模的思想和方法,所以相當(dāng)一部分學(xué)生感到數(shù)學(xué)建模既神秘又高不可攀。
(二)新疆地方高校學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱,大學(xué)數(shù)學(xué)課程的教學(xué)和專業(yè)學(xué)習(xí)存在脫節(jié)
受地域限制,新疆地方高校學(xué)生大部分來自于新疆各地州,包括漢、維、哈、柯、蒙等少數(shù)民族,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,相比較內(nèi)地高校數(shù)學(xué)基礎(chǔ)水平存在一定差距,學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)興趣不高,缺乏主動(dòng)性,疲于應(yīng)付考試,因此參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽學(xué)生的比例比較低,導(dǎo)致理論知識(shí)與專業(yè)應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié),直接影響理工類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力和培養(yǎng)質(zhì)量。
(三)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,疏于數(shù)學(xué)教學(xué)建模思想和方法的滲透和培養(yǎng)
數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想和方法,要求授課教師不僅要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底,而且還要有廣博的知識(shí)面和豐富的數(shù)學(xué)建模經(jīng)驗(yàn)。但實(shí)際教學(xué)中,由于課時(shí)的緊缺和教師專業(yè)方向的限制,完全僅限于所授課程知識(shí)的講解,忽視了滲透數(shù)學(xué)建模的思想和方法對(duì)學(xué)學(xué)數(shù)學(xué)課程的促進(jìn)作用,尤其忽視其對(duì)數(shù)學(xué)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的貫通作用。
(四)新疆地方高校對(duì)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的重視和投入有待提高
自2012年以來,大部分新疆地方高校開始向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型,工、農(nóng)、醫(yī)等應(yīng)用型學(xué)科專業(yè)便成為各新疆地方高校的發(fā)展重點(diǎn),在資金有限的狀況下,數(shù)學(xué)類等基礎(chǔ)學(xué)科便面臨一個(gè)尷尬的境地,尤其是對(duì)數(shù)學(xué)建模的教育教學(xué)熱情有所退卻。但筆者以為,越是在向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型之際,加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)學(xué)科的投入,尤其重視數(shù)學(xué)建模思想和方法的滲透才能保障應(yīng)用型學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展和新疆地方高校向應(yīng)用型高校順利轉(zhuǎn)型。
二、新疆地方高校大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想和方法的建議與思考
(一)根據(jù)學(xué)生層次合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)
新疆地方高校大學(xué)生的多民族性、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不等性特點(diǎn)對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)授課老師的經(jīng)驗(yàn)水平提出更高要求,不但要了解學(xué)生的知識(shí)水平、民族學(xué)生的思維方式,還需要清楚中學(xué)數(shù)學(xué)的授課內(nèi)容和欠缺知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)本人近年民族教學(xué)的體會(huì),結(jié)合學(xué)生入學(xué)成績(jī)和知識(shí)層次教學(xué)中將新疆地方高校學(xué)生分為三個(gè)層次:1.“民考民”和“雙語(yǔ)”學(xué)生,該層次學(xué)生入學(xué)成績(jī)相對(duì)較低,漢語(yǔ)言水平不高,并且數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差,該層次學(xué)生在大學(xué)數(shù)學(xué)授課中應(yīng)側(cè)重于對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充和鞏固,否則大學(xué)數(shù)學(xué)的知識(shí)和理論學(xué)生是無法理解的,而對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)就要側(cè)重于基本概念、基本定理、基本方法的掌握與理解,那么對(duì)該層次學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模思想和方法的融入,就要選擇部分中學(xué)知識(shí)點(diǎn)和大學(xué)數(shù)學(xué)中較易理解掌握的知識(shí)點(diǎn)典型例題由淺入深,循序漸進(jìn)的進(jìn)行講授。2.“民考漢”學(xué)生,該層次漢語(yǔ)言水平非常好,入學(xué)成績(jī)也不錯(cuò),與漢族學(xué)生混合編班,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相比較同班漢族學(xué)生還是有差距,但該部分學(xué)生學(xué)習(xí)努力、態(tài)度端正,是任課教師需要重視的團(tuán)體,可以偶爾選擇晚自習(xí)輔導(dǎo)時(shí)間或其他時(shí)間對(duì)他們進(jìn)行專門輔導(dǎo),選擇一些典型例題,由淺入深的進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的思想和方法的培養(yǎng),從而也能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性,使之逐步趕超同班漢族同學(xué)。3.其他學(xué)生,新疆地方高校該層次學(xué)生主要來自于新疆各地州,入學(xué)成績(jī)一般,數(shù)學(xué)知識(shí)差別不大,但基礎(chǔ)知識(shí)還需要補(bǔ)充,個(gè)別的知識(shí)點(diǎn),部分學(xué)生中學(xué)就沒有學(xué)過,例如:參數(shù)方程、極坐標(biāo)方程,反三角函數(shù)等知識(shí)點(diǎn),但這些內(nèi)容在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中卻是比較重要的知識(shí)點(diǎn)。
(二)在大學(xué)數(shù)學(xué)的日常教學(xué)中,改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段,有針對(duì)性的融入數(shù)學(xué)建模的思想和方法
能夠適時(shí)選擇授課知識(shí)點(diǎn),針對(duì)學(xué)生所學(xué)專業(yè)講述新課,同時(shí)融入數(shù)學(xué)建模思想和方法,例如:在“高等數(shù)學(xué)”第六章定積分的應(yīng)用章節(jié)中,講授利用“微元法”解決做功、水壓力、引力等問題時(shí),對(duì)物理學(xué)和工程類相關(guān)專業(yè)講述數(shù)學(xué)建模思想和方法便是不錯(cuò)選擇。例如:蓄水池抽水問題(如圖1,圖2)上圖便是實(shí)際授課中課件,完全是定積分的內(nèi)容,但這些例題具有非常典型的數(shù)學(xué)建模思想和方法,(1)題目符合實(shí)際生活問題,具有數(shù)學(xué)建模題型特點(diǎn),完全是生活中的問題;(2)具有理工科專業(yè)特點(diǎn),屬于做功和熱能問題;(3)解題過程本質(zhì)就是數(shù)學(xué)建模的思想和方法,分析問題,建立數(shù)學(xué)模型,確定解題方法,給出結(jié)果,分析結(jié)果。只需經(jīng)常性通過類似問題的講解,使學(xué)生理解數(shù)學(xué)建模的主要過程:模型準(zhǔn)備、模型假設(shè)、模型建立、模型求解、模型分析、模型檢驗(yàn)和模型應(yīng)用,學(xué)生不僅掌握數(shù)學(xué)建模思想和方法,而且認(rèn)識(shí)到大學(xué)數(shù)學(xué)對(duì)于專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要性[1]。大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想和方法,歸納起來應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)要循序漸進(jìn),由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,逐步滲透。(2)應(yīng)選擇密切聯(lián)系學(xué)生專業(yè)、易接受、有趣味性、實(shí)用性的數(shù)學(xué)建模內(nèi)容。(3)在教學(xué)中列舉建模案例時(shí),僅僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模思想和方法的初步、舉例等少而精,忌大而冷,否則會(huì)沖擊了大學(xué)數(shù)學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí),因?yàn)闆]有扎實(shí)的理論知識(shí),也談不上應(yīng)用。(4)大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,恰當(dāng)?shù)奶幚砗美碚撆c應(yīng)用的關(guān)系,應(yīng)該清楚理論和應(yīng)用是相輔相成的。扎實(shí)的理論是靈活應(yīng)用的基礎(chǔ),而廣泛的應(yīng)用又促進(jìn)對(duì)理論的深刻理解[2]。
(三)組織鼓勵(lì)各專業(yè)學(xué)生參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才
為了廣泛開展數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),促進(jìn)學(xué)風(fēng)建設(shè),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力,自2007年開始,我校開始組織學(xué)生參加“全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”,經(jīng)過近十年的學(xué)習(xí)與摸索,形成了我校特色的大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽培訓(xùn)模式,經(jīng)大學(xué)數(shù)學(xué)任課老師推薦和動(dòng)員,不同專業(yè)學(xué)生報(bào)名后,培訓(xùn)工作分為三個(gè)步驟進(jìn)行:每年4月至6月的建模競(jìng)賽初級(jí)培訓(xùn)、暑期集訓(xùn)和賽前強(qiáng)化。三個(gè)階段培訓(xùn)內(nèi)容均以數(shù)學(xué)知識(shí)模塊化,分別由相應(yīng)專業(yè)方向老師進(jìn)行包干培訓(xùn)。知識(shí)模塊主要分為初等數(shù)學(xué)模塊、運(yùn)籌學(xué)模塊、概率統(tǒng)計(jì)模塊、方程模塊等。初級(jí)培訓(xùn)階段主要培訓(xùn)理論知識(shí),補(bǔ)充鞏固不同專業(yè)學(xué)生大學(xué)數(shù)學(xué)理論知識(shí);暑期集訓(xùn)階段主要講述不同模塊的典型例題,促進(jìn)理論知識(shí)的理解和靈活應(yīng)用;賽前強(qiáng)化主要是選例題,讓學(xué)生自己實(shí)踐練習(xí),進(jìn)行賽前仿真模擬比賽。對(duì)參加過“全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽”的學(xué)生,我們經(jīng)過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn):(1)參加過該競(jìng)賽培訓(xùn)和實(shí)踐比賽的學(xué)生,在各自專業(yè)的學(xué)習(xí)過程中,專業(yè)課知識(shí)學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力明顯高于其他同學(xué),尤其畢業(yè)論文和設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量高于其他同學(xué);(2)參加過該比賽的學(xué)生在此后的學(xué)習(xí)熱情明顯高漲,萌生繼續(xù)深造提高的愿望,并且開始主動(dòng)備戰(zhàn)參加考研,考研成功率也高于其他同學(xué);(3)該比賽中的各類生活科研問題,也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新性。大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中的賽題大都為生活和科技中的熱門問題和前沿科學(xué)問題,具有一定的科研前瞻性,經(jīng)過該競(jìng)賽的洗禮,激發(fā)了這些參賽同學(xué)的創(chuàng)新能力,很多同學(xué)在比賽后仍繼續(xù)研究比賽中的該問題,并把問題作為自己的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì),并能高質(zhì)量的完成,甚至有同學(xué)以此為出發(fā)點(diǎn),申報(bào)了“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”,鍛煉了大學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力。結(jié)語(yǔ)隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步,數(shù)學(xué)已經(jīng)不再是抽象的理論,其應(yīng)用已深入到人類生活的各個(gè)方面,科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)化、數(shù)學(xué)應(yīng)用普及化已成為一種趨勢(shì),許多自然科學(xué)的理論研究實(shí)際就是數(shù)學(xué)研究,就是數(shù)學(xué)建模以及數(shù)學(xué)理論的探討。一個(gè)國(guó)家的國(guó)民素質(zhì),很大程度上是體現(xiàn)在其數(shù)學(xué)素質(zhì)上,數(shù)學(xué)是思維的體操,數(shù)學(xué)是科學(xué)的研究工具,數(shù)學(xué)建模是架于數(shù)學(xué)理論和實(shí)際問題之間的橋梁[3]。數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的開展促進(jìn)了新疆地方高校的學(xué)風(fēng)建設(shè),提高了新疆大學(xué)生的綜合素質(zhì)。我校的數(shù)學(xué)建模組織活動(dòng)、日常教學(xué)中的數(shù)學(xué)建模思想的滲透手段、規(guī)范的數(shù)學(xué)建模管理、方式多樣的培訓(xùn)方案、學(xué)生參與的科研活動(dòng)等已然逐步形成了新疆地方高校的數(shù)學(xué)建模思想和方法的滲透模式。新疆地方高校的特殊性也給新疆地方高校的教學(xué)模式提出了挑戰(zhàn),如何根據(jù)自身的特點(diǎn)搞好數(shù)學(xué)建模教學(xué)工作,是一項(xiàng)具有探索性的實(shí)踐研究,本文僅是一個(gè)初步研究,還有很多問題需要深入的思考和實(shí)踐。
作者:劉福國(guó) 馬燕 單位:昌吉學(xué)院數(shù)學(xué)系 昌吉市回民小學(xué)
參考文獻(xiàn):
[1]晁增福,邢小寧.將數(shù)學(xué)建模融入大學(xué)數(shù)學(xué)教育的研究與實(shí)踐[J].ConferenceonCreativeEducation.2012:1136-1138.
關(guān)鍵詞:建模思想 小學(xué)數(shù)學(xué) 應(yīng)用
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該從學(xué)生已有生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并理解運(yùn)用?!痹谛W(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模思想的滲透,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)意識(shí)以及分析和解決實(shí)際問題的能力。現(xiàn)結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐談?wù)剬?duì)小學(xué)生形成數(shù)學(xué)建模思想的思考。
一、數(shù)學(xué)模型的概念
數(shù)學(xué)建模就是建立數(shù)學(xué)模型,是一種數(shù)學(xué)的思考方法,是利用數(shù)學(xué)語(yǔ)言、符號(hào)、式子或圖象模擬現(xiàn)實(shí)的模型,是把現(xiàn)實(shí)世界中有待解決或未解決的問題,從數(shù)學(xué)的角度發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、理解問題,通過轉(zhuǎn)化過程,歸結(jié)為一類已經(jīng)解決或較易解決的問題,并綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)與技能求得解決的一種數(shù)學(xué)思想方法。在小學(xué)階段,數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式為一系列的概念系統(tǒng),算法系統(tǒng),關(guān)系、定律、公理系統(tǒng)等。
二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)滲透數(shù)學(xué)建模思想的可行性
數(shù)學(xué)模型不僅為數(shù)學(xué)表達(dá)和交流提供有效途徑,也為解決現(xiàn)實(shí)問題提供重要工具,可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確、清晰地認(rèn)識(shí)、理解數(shù)學(xué)的意義。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,教師應(yīng)采取有效措施,加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模思想的滲透,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)意識(shí)以及分析和解決實(shí)際問題的能力。數(shù)學(xué)在本質(zhì)上就是在不斷的抽象、概括、模式化的過程中發(fā)展和豐富起來的。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)只有深入到“模型”、“建模”的意義上,才是一種真正的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。
三、小學(xué)“數(shù)學(xué)模型”的構(gòu)建
(一)建模的策略
1.精選問題,創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)建模的興趣。數(shù)學(xué)模型都具有現(xiàn)實(shí)的生活背景,這是構(gòu)建模型的基礎(chǔ)和解決實(shí)際問題的需要。
2.充分感知,積累表象,培育建模的基礎(chǔ)。教師首先要給學(xué)生提供豐富的感性材料,為數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確構(gòu)建提供可能。
3.組織躍進(jìn),抽象本質(zhì),完成模型的構(gòu)建。具體生動(dòng)的情境或問題只是為學(xué)生數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)提供了可能,如果忽視從具體到抽象的有效組織,那就無法建模。如“平行與相交”一課,如果只是讓學(xué)生感知火車鐵軌、跑道線、等具體的素材,而沒有透過現(xiàn)象看本質(zhì)的過程,提出問題:為什么兩條直線永遠(yuǎn)不相交?動(dòng)手實(shí)驗(yàn)思考:①在兩條平行線間作垂線。②量一量這些垂線的長(zhǎng)度,你發(fā)現(xiàn)了什么?經(jīng)歷這樣的學(xué)習(xí)過程,完成從物理模型到直觀的數(shù)學(xué)模型再到抽象的數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)過程。
4.重視思想,提煉方法,優(yōu)化建模的過程。不管是數(shù)學(xué)概念的建立、數(shù)學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、數(shù)學(xué)問題的解決,核心問題都在于數(shù)學(xué)思想方法的運(yùn)用,它是數(shù)學(xué)模型的靈魂。如“圓柱的體積”一課教學(xué),在建構(gòu)體積公式這一模型的過程中要突出與之相伴的數(shù)學(xué)思想方法:一是轉(zhuǎn)化,將未知轉(zhuǎn)化成已知;二是極限思想。
5.回歸生活,變換情境,拓展模型的外延。初步構(gòu)建起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,還要組織學(xué)生將數(shù)學(xué)模型還原為具體的數(shù)學(xué)直觀或可感的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí),使已經(jīng)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型不斷得以擴(kuò)充和提升。使模型的外延不斷得以豐富和拓展。
(二)建模的途徑
開展數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),關(guān)注的是建模的過程,而不僅僅是結(jié)果,因此,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師要轉(zhuǎn)變觀念,革新課堂教學(xué)模式,以“建?!钡囊暯莵硖幚斫虒W(xué)內(nèi)容。
1.根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,開展建?;顒?dòng)。教師要多從建模的角度解讀教材,充分挖掘教材中蘊(yùn)含的建模思想,精心設(shè)計(jì)和選擇列入教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)實(shí)問題情境,將實(shí)際問題數(shù)學(xué)化,建立模型,從而解決問題。
2.上好實(shí)踐活動(dòng)課,為學(xué)生模仿建模甚至獨(dú)立建模提供有效指導(dǎo)??梢越Y(jié)合教材內(nèi)容,整合各知識(shí)點(diǎn),使之融進(jìn)生活背景,產(chǎn)生好的“建模問題”作為實(shí)踐活動(dòng)課的內(nèi)容。如安排這樣的問題:“找10盒火柴,先在小組里拼一拼,看看把10盒火柴包裝成一包有哪些不同的方法。怎樣包裝最節(jié)省包裝紙?”
3.改編教材習(xí)題,加強(qiáng)建模教學(xué)。
教材中有些問題需要改編,使其成為建模的有效素材。如圖:
“圖中正方形面積是8平方厘米,求圓的面積?!笨梢岳盟_展以下的建?;顒?dòng):設(shè)圓的半徑是r,探討出圓的面積與正方形面積之間的關(guān)系后,建立起關(guān)系模型,進(jìn)而解決問題。
四、小學(xué)“數(shù)學(xué)模型”的應(yīng)用
數(shù)學(xué)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)科學(xué),只有在實(shí)踐應(yīng)用中才能攝取數(shù)學(xué)知識(shí)的精髓。作為數(shù)學(xué)知識(shí)核心內(nèi)容的“數(shù)學(xué)模型”,它的作用自然處于所有數(shù)學(xué)應(yīng)用之心臟。
1.用模型解釋。如果建模的過程是“歸納”的話,那么用模更多的是“演繹”。用模型去解釋,是對(duì)模型的提取、解讀和應(yīng)用。
2.用模型解題。要學(xué)會(huì)把復(fù)雜問題納入已有模型之中,使原有模型成為構(gòu)建和解決新問題的思考工具。
3.用“舊模型”構(gòu)建“新模型” 數(shù)學(xué)的概念、法則、關(guān)系等都是數(shù)學(xué)模型,并且總是建立其他數(shù)學(xué)模型的材料,模型的應(yīng) 用還應(yīng)體現(xiàn)在對(duì)新知的建構(gòu)上。
關(guān)鍵詞:建模思想;數(shù)學(xué)分析;滲透
什么是數(shù)學(xué)建模?真正的數(shù)學(xué)建模就是把現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際中遇到的各種問題經(jīng)過數(shù)學(xué)思維與數(shù)學(xué)方法建立起一定的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而運(yùn)用數(shù)學(xué)方法、數(shù)學(xué)結(jié)論以及數(shù)學(xué)公式求解模型,最終得到滿足實(shí)際意義的模型結(jié)果的過程。顯而易見,數(shù)學(xué)建模思想的本質(zhì)就是解決實(shí)際問題。那么,如何將數(shù)學(xué)建模的思維在平時(shí)數(shù)學(xué)分析的學(xué)習(xí)與講授中滲透呢?
一、建模思想在概念講授中的滲透
我們知道,廣義上看,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)知識(shí)與一些基本概念其實(shí)都是數(shù)學(xué)建模的過程,這是由于我們看到的函數(shù)、極限、導(dǎo)數(shù)、積分、級(jí)數(shù)等概念都是從實(shí)際事物以及關(guān)系中抽象出來的數(shù)學(xué)模型。正因?yàn)槿绱耍覀兙蛻?yīng)當(dāng)在教學(xué)講授這些關(guān)鍵性基本概念的時(shí)候,主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生從概念的實(shí)際來源來深刻理解概念與定理,這個(gè)過程也是學(xué)生真正體會(huì)建模思想、建模方法的好的體驗(yàn)。教師在講授有關(guān)概念時(shí),應(yīng)盡量結(jié)合實(shí)際,設(shè)置適宜的問題情境,提供觀察、實(shí)驗(yàn)、操作、猜想、歸納、驗(yàn)證等方面的豐富直觀的背景材料,引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)。而教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行的數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)一般是這樣的:學(xué)生運(yùn)用模型方法對(duì)實(shí)際問題做出解答后,往往還要回到實(shí)際當(dāng)中去,判斷所得的解答是否與基礎(chǔ)概念相符合,如果不相符合的話就必須進(jìn)行檢查,看看究竟是數(shù)學(xué)推理有誤,還是選擇的數(shù)學(xué)模型不恰當(dāng)。有時(shí)所建立的模型與原模型差距較大,這時(shí)就要建立全新的數(shù)學(xué)模型。
二、建模思想在定理證明中的滲透
筆者在講授數(shù)學(xué)分析的時(shí)候,往往能碰到這樣的情形,就是上課講過的定理以及證明學(xué)生上課時(shí)能夠聽得懂,但是課下學(xué)生會(huì)常常說基本上都不懂了,其實(shí)這樣的情況也是可以理解的,畢竟對(duì)于低年級(jí)的大學(xué)生來講,真正掌握數(shù)學(xué)分析并且學(xué)好用好數(shù)學(xué)分析是比較難的事情,是需要一定時(shí)間積累的過程。
針對(duì)上述情況,教師在講授新課的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)著重注意授課的方式,應(yīng)當(dāng)先介紹定理形成的背景,讓學(xué)生大概對(duì)定理的形成有一個(gè)形象的大致的了解,然后介紹定理產(chǎn)生的時(shí)代原因,即這個(gè)定理之所以產(chǎn)生是為了解決什么問題,讓學(xué)生在心理上對(duì)所講的定理感興趣,在做好這些準(zhǔn)備工作后,就開始講解定理的內(nèi)容定理的證明以及定理的幾何意義等。這樣教學(xué)的方式,讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)定理的過程正如定理的形成過程一樣,是數(shù)學(xué)問題存在進(jìn)而建立數(shù)學(xué)模型解決問題的過程。著名數(shù)學(xué)教育家波利亞指出,一個(gè)長(zhǎng)的證明常常取決于一個(gè)中心思想,而這個(gè)思想本身卻是直觀的和簡(jiǎn)單的。因此,對(duì)于一些定理的證明也可采取“淡化形式、注重實(shí)質(zhì)”的方式進(jìn)行,往往可直觀易懂且收到事半功倍的教學(xué)效果,這正是體現(xiàn)出數(shù)學(xué)建模并沒有標(biāo)準(zhǔn)模式方法和思路靈活多樣的特點(diǎn)。
三、建模思想在考試命題中的滲透
當(dāng)前數(shù)學(xué)分析課程的考試命題一般以課本中的例題和習(xí)題的形式為主,學(xué)生平時(shí)只注重盲目做題,機(jī)械地學(xué)習(xí),而不重視對(duì)概念的深刻理解,也不注意在知識(shí)的學(xué)習(xí)中體會(huì)和提煉數(shù)學(xué)思想和方法,數(shù)學(xué)建模對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用,另一方面,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是也是數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)。只有掌握了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),才能在遇到實(shí)際問題時(shí)用數(shù)學(xué)建模的方法簡(jiǎn)化假設(shè),建立模型和分析解決模型。因此,數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)之間相輔相成,不可分割。只有將數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)合在一起,才能在學(xué)好數(shù)學(xué)的同時(shí)解決實(shí)際問題。
采取與傳統(tǒng)考試不同的考核方式,為考查學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解程度,可通過命題小論文等方式,讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行重新整理,歸納和組織,寫出自己的學(xué)習(xí)體會(huì)及見解,從而使學(xué)生在反復(fù)的讀書過程中,加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,初步鍛煉了學(xué)生的寫作能力,是建模思想的滲透與升華。
當(dāng)代高等數(shù)學(xué)教育的首要任務(wù)之一就是提高大學(xué)生的素質(zhì),其中就包括提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維來解決實(shí)際問題。其實(shí),目前無論是國(guó)家還是各個(gè)大學(xué)都比較重視這方面的工作,全國(guó)每年會(huì)舉行大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,這對(duì)于推動(dòng)大學(xué)生數(shù)學(xué)專業(yè)或者其他非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力有很大的促進(jìn)作用。為盡早讓大學(xué)生接受數(shù)學(xué)建模思想的訓(xùn)練,把建模思想方法滲透到數(shù)學(xué)分析的教學(xué)環(huán)節(jié)中去,無疑是教學(xué)改革的一項(xiàng)積極舉措。
數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是相輔相成、相互促進(jìn)的,正確處理好二者的關(guān)系有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、組織協(xié)調(diào)能力、自學(xué)能力和適應(yīng)能力,進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)??梢灶A(yù)見,隨著數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不斷促進(jìn)和融合,它將推進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)的不斷提高,令學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理解與興趣更上一層樓。
參考文獻(xiàn):
[1]卜月華.把數(shù)學(xué)建模引入高等數(shù)學(xué)的思想[M].南京:東南大學(xué)出版社,
2002.
[2]吳姍姍.中學(xué)數(shù)學(xué)建模引論[J].阿壩師范高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2001,(01):
97-100.
[3]葉其孝.淺談數(shù)學(xué)分析中數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用[M].長(zhǎng)沙:湖南教育出
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;案例教學(xué);策略
中學(xué)數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)的環(huán)節(jié)是創(chuàng)設(shè)實(shí)際問題情境,引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)際情境并將實(shí)際問題用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述出來,進(jìn)而抽象簡(jiǎn)化成數(shù)學(xué)模型,然后利用數(shù)學(xué)知識(shí)求解數(shù)學(xué)模型解答實(shí)際問題,同時(shí)檢驗(yàn)和完善數(shù)學(xué)模型,在教學(xué)過程中,學(xué)生需要借助數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)思想與方法來分析與解決問題,教師若想在教學(xué)過程中不僅重視數(shù)學(xué)模型知識(shí)的教學(xué),而且還想提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和數(shù)學(xué)思維能力,則需重視教學(xué)過程中的理論指導(dǎo),不斷探索有效的教學(xué)策略,文章以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo),通過教學(xué)實(shí)踐與探索,研究得出關(guān)于中學(xué)數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)中應(yīng)把握好的教學(xué)策略。
1 數(shù)學(xué)建模在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用
1.1 什么是數(shù)學(xué)建模
當(dāng)需要從定量的角度分析和研究一個(gè)實(shí)際問題時(shí),人們就要在深入調(diào)查研究、了解對(duì)象信息、作出簡(jiǎn)化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)的符號(hào)和語(yǔ)言,把它表述為數(shù)學(xué)式子,也就是數(shù)學(xué)模型,然后用通過計(jì)算得到的模型結(jié)果來解釋實(shí)際問題,并接受實(shí)際的檢驗(yàn)。這個(gè)建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模。
1.2 數(shù)學(xué)建模在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用
數(shù)學(xué)建模是中學(xué)開展探究性學(xué)習(xí)的好題材。數(shù)學(xué)建模包含了合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)的諸多因素和作用。數(shù)學(xué)建模是提高參與者數(shù)學(xué)素養(yǎng)的一種很好的形式。越來越多的國(guó)內(nèi)教育工作者都有這樣的認(rèn)識(shí):數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握不全是教出來的,而是自己做出來的,數(shù)學(xué)建模正好是一個(gè)學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)、做數(shù)學(xué)的過程,它體現(xiàn)了學(xué)和用的統(tǒng)一。
2 中學(xué)數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)的研究策略
2.1 數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)應(yīng)與教學(xué)過程有機(jī)結(jié)合
數(shù)學(xué)建模的案例教學(xué)對(duì)教師來說,教師的主導(dǎo)作用體現(xiàn)在通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯栴}、適時(shí)地點(diǎn)撥來激發(fā)學(xué)生自主探索解決問題的積極性和創(chuàng)造性上,學(xué)生的主體作用體現(xiàn)在問題的探索發(fā)現(xiàn),解決的深度和方式上,由學(xué)生自主控制和完成。這種以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了教學(xué)過程由以教為主到以學(xué)為主的重心的轉(zhuǎn)移。課堂的主活動(dòng)不是教師的講授,而是學(xué)生自主的自學(xué)、探索、發(fā)現(xiàn)解決問題。教師應(yīng)該平等地參與學(xué)生的探索、學(xué)習(xí)活動(dòng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在建模過程中遇到的問題并加以提示與誘導(dǎo),教師不應(yīng)只是“講演者”,不應(yīng)“總是正確的指導(dǎo)者”,而應(yīng)不時(shí)扮演下列角色:模特、參與者、詢問者、仲裁者和鑒賞者。
2.2 數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與
現(xiàn)代建構(gòu)主義理論,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主參與,認(rèn)為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程是一個(gè)自我的建構(gòu)過程,在數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與,自主進(jìn)行問題探索學(xué)習(xí)。發(fā)展性教學(xué)論指出:教學(xué)活動(dòng)作為學(xué)生發(fā)展的重要基礎(chǔ),首先是學(xué)生主動(dòng)參與,其目的是促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展。要體現(xiàn)學(xué)生主體性,就要為學(xué)生提供參與的機(jī)會(huì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,及時(shí)肯定學(xué)生學(xué)習(xí)效果,設(shè)置愉快情境,使學(xué)生充分展示自己的才華,不斷體驗(yàn)獲得新知,解決問題的愉悅。在建模活動(dòng)過程中,教師不是以一個(gè)專家、權(quán)威的角色出現(xiàn),而是要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況,采取一切可以調(diào)動(dòng)積極性的策略來鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與到建模的思維活動(dòng)中來,切忌將個(gè)人的意志強(qiáng)加給學(xué)生而影響學(xué)生個(gè)性的充分發(fā)展。
2.3 數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)過程應(yīng)強(qiáng)調(diào)合作功能
學(xué)習(xí)者與周圍環(huán)境的交互作用,對(duì)于知識(shí)意義的建構(gòu)起著關(guān)鍵性作用.建模過程中,學(xué)生之間由于個(gè)體知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平、心理構(gòu)成存在差異,對(duì)于同一問題,每個(gè)學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)不會(huì)相同,對(duì)問題的思考和理解必然也不一樣。案例教學(xué)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教師的組織和引導(dǎo)下一起討論交流觀點(diǎn),進(jìn)行協(xié)商和辯論,發(fā)現(xiàn)問題的不同側(cè)面和解決途徑,得出正確的結(jié)論,共享群體思維與智慧的成果,以達(dá)到整個(gè)學(xué)習(xí)共同體完成所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu).這種合作、交流可以激活學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),從中獲得補(bǔ)充,發(fā)展自己的見解,為建立數(shù)學(xué)模型提供良好的條件.教學(xué)過程中,教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出不同的觀點(diǎn)和思路,對(duì)于同一問題的理解,也要鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的思維,自主、創(chuàng)新的尋找解決問題的方法,不斷提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,不斷積累運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn),提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識(shí)和建模能力。
2.4 數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)思想的教學(xué),強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)
高中數(shù)學(xué)建模的案例教學(xué)過程中,蘊(yùn)含著許多的數(shù)學(xué)思想方法。教學(xué)過程中教師應(yīng)把建模知識(shí)的講授與數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來,在講授建模知識(shí)的同時(shí),更突出數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)。首先是數(shù)學(xué)建模中化歸思想方法,還可根據(jù)不同的實(shí)際問題滲透函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想、分類討論思想、等價(jià)轉(zhuǎn)化思想、類比歸納與聯(lián)想思想及探索思想,還可向?qū)W生介紹消元法、換元法、待定系數(shù)法、配方法、反證法等數(shù)學(xué)方法。只要教師在高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)中注重全方位滲透數(shù)學(xué)思想方法,就可以讓學(xué)生從本質(zhì)上理解數(shù)學(xué)建模思想,就可以把數(shù)學(xué)建模知識(shí)內(nèi)化為學(xué)生的心智素質(zhì)。同時(shí),數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)由于其本身的特性,抽象、概括、邏輯性強(qiáng),因而數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)是高中生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練、智力發(fā)展的最好的載體,為了發(fā)展學(xué)生的智力,在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中應(yīng)改變只偏重建模知識(shí)而忽視智力發(fā)展的現(xiàn)狀,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng),學(xué)生在數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)過程中,特別強(qiáng)調(diào)要提高分析問題解決問題的能力,發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)與數(shù)學(xué)建模思想,提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
2.5 案例教學(xué)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)的使用
在案例教學(xué)的過程中,強(qiáng)調(diào)計(jì)算工具的使用并不僅僅是指在計(jì)算過程中使用計(jì)算工具,更重要的方面是在猜想、探索、發(fā)現(xiàn)、模擬、證明、作圖、檢驗(yàn)中使用計(jì)算工具。對(duì)于水平較高的學(xué)生,教師可以引導(dǎo)他們把計(jì)算機(jī)的使用和“微型的科研”過程結(jié)合起來,讓學(xué)生嘗試自己提出問題、設(shè)計(jì)求解方案、使用計(jì)算工具,最終解決問題,進(jìn)而找到更深入的問題,從而在數(shù)學(xué)建模的過程中逐漸得到科研的體驗(yàn)。
2.6 案例教學(xué)過程中要強(qiáng)調(diào)非智力因素發(fā)展
非智力因素包括動(dòng)機(jī)、興趣、情感、意志、態(tài)度等,在數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的非智力因素就是要使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模具有強(qiáng)烈的求知欲,積極的情緒,良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),頑強(qiáng)的意志,堅(jiān)定的信念和主動(dòng)進(jìn)取的心理品質(zhì).在高中數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)中教師可根據(jù)高中生的心理發(fā)展水平和具體情況,結(jié)合高中數(shù)學(xué)建模的具體內(nèi)容,采取靈活多樣的形式,講解數(shù)學(xué)建模的范例在日常生活、社會(huì)各行業(yè)中的應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲,樹立正確的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。激發(fā)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模活動(dòng)的強(qiáng)烈興趣,讓學(xué)生充分體會(huì)數(shù)學(xué)建模的實(shí)用性、趣味性.
3 在數(shù)學(xué)建模案例教學(xué)中的存在的一些問題
3.1長(zhǎng)期以來,我國(guó)的中學(xué)數(shù)學(xué)教育理念受傳統(tǒng)的中國(guó)文化和教學(xué)教育模式的影響較為深刻。就教育觀來說,基本方式是“苦讀+考試”;就數(shù)學(xué)觀來說,依然是“計(jì)算+邏輯”。培養(yǎng)出來的學(xué)生大多高分低能,學(xué)生往往能夠迅速識(shí)別題型,套用解題的技巧與方法,但對(duì)處理實(shí)際生活中的數(shù)學(xué)問題,他們顯得束手無策。
3.2中學(xué)學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)改革偏重于對(duì)教的研究,但對(duì)于學(xué)生是如何學(xué)的、學(xué)的活動(dòng)是如何安排的,往往較少問津。我們的學(xué)生對(duì)非常規(guī)的求異思維,對(duì)未知領(lǐng)域的較深程度的探索顯得不足。
3.3受社會(huì)風(fēng)氣影響,大多數(shù)中學(xué)生整體素質(zhì)下移,學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍偏差,對(duì)數(shù)學(xué)課缺乏興趣,存在厭學(xué)情緒。
總之,在中學(xué)數(shù)學(xué)建模的案例教學(xué)過程中,教師應(yīng)把學(xué)生當(dāng)做問題解決的主體,不要僅僅是把問題解決的過程展示給學(xué)生看。問題壞境與問題解決過程的創(chuàng)設(shè)應(yīng)有利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和協(xié)作精神,讓學(xué)生能把學(xué)習(xí)知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、探索發(fā)現(xiàn)、使用計(jì)算機(jī)工具、培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度與思維品質(zhì)更好的結(jié)合起來,使學(xué)生在問題解決的過程中得到學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)的實(shí)際體驗(yàn)。從而提高案例教學(xué)課的教學(xué)效率,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力與建模能力。
參考文獻(xiàn)
[1]張可鋒.新課標(biāo)下的高中數(shù)學(xué)建模.教育研究,2011(9).
[2]李炳照.數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)類課程的思考與實(shí)踐.高等理科教育,2006(10).
[3]袁震東編著.高中數(shù)學(xué)-數(shù)學(xué)建模 . 華東師范大學(xué)出版社
[4]岳衛(wèi)芬 碩士論文.關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)策略及其教學(xué)研究. 華中師范大學(xué)2005年
從數(shù)學(xué)建模的角度分析高中數(shù)學(xué)教材,很容易發(fā)現(xiàn)教材中包含了豐富的數(shù)學(xué)建模思想的資料,從知識(shí)點(diǎn)的引進(jìn),數(shù)學(xué)理論體系的構(gòu)建,以及數(shù)學(xué)知識(shí)的廣泛應(yīng)用等各個(gè)方面,都充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模的過程和思想方法,數(shù)學(xué)建模教學(xué)與現(xiàn)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)秩序其實(shí)不相矛盾.最關(guān)鍵的就是授課教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,將數(shù)學(xué)建模思想充分融入到整個(gè)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,從新的角度,構(gòu)建數(shù)學(xué)教學(xué)體系,為高中數(shù)學(xué)課堂注入新的活力和生機(jī).在教學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:教師要根據(jù)實(shí)例引入新的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn),并最終回歸到數(shù)學(xué)應(yīng)用中,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)應(yīng)用過程的思想;注重教學(xué)的基本概念和基本方法,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生正確使用數(shù)學(xué)原理以及方法分析和解決生活中實(shí)際問題的能力;遵循必要的基本理論知識(shí),并且要以夠用為度的原則,不過分追求理論的嚴(yán)謹(jǐn)性,保持?jǐn)?shù)學(xué)本身的適度性、邏輯性和系統(tǒng)性.
二、在教學(xué)方法上體現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想
在高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)當(dāng)中,要充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位以及教師在課堂教學(xué)中的主導(dǎo)作用.教師必須要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法,要講練結(jié)合,運(yùn)用多元化的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué),注重引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法,來分析和解決問題,充分展示數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的思維過程.教師要把課堂教學(xué)的中心轉(zhuǎn)到學(xué)生的身上,充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行積極思考的主動(dòng)性,讓學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng),有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新跟你管理和自主學(xué)習(xí)的能力.
三、在教學(xué)內(nèi)容上貫穿數(shù)學(xué)建模思想
注重學(xué)生觀念的形成,通過貼近學(xué)生生活的以及非常熟知的實(shí)際案例引入數(shù)學(xué)概念,讓學(xué)生從多方面、從多角度來感受數(shù)學(xué)概念,是一個(gè)抽象的數(shù)量關(guān)系中的客觀事物所體現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型,充分體現(xiàn)了概念的還原性.通過對(duì)比實(shí)際的原型和篩選出的有用信息和數(shù)據(jù),建立數(shù)學(xué)模型,然后解決問題.使學(xué)生不僅要深化對(duì)數(shù)學(xué)概念本質(zhì)的認(rèn)識(shí),而且認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)不是孤立的,它與其他領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系.發(fā)現(xiàn)在數(shù)學(xué)課程中含有豐富的數(shù)學(xué)建模的資料,應(yīng)適當(dāng)引入數(shù)學(xué)建模思想方法,對(duì)一些數(shù)學(xué)題建立模型求解,通過建模說明數(shù)學(xué)思維的形成過程,淡化了嚴(yán)格的形式化和推理過程,注重實(shí)際應(yīng)用,這是高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一個(gè)新方向.例如三角函數(shù)類型的題.
四、在知識(shí)運(yùn)用過程中突出建模思想
根據(jù)高中數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),必須要做到科學(xué)合理,從應(yīng)用數(shù)學(xué)的角度出發(fā),去理解數(shù)學(xué)、處理數(shù)學(xué)、充分的展現(xiàn)數(shù)學(xué),必須加強(qiáng)數(shù)學(xué)課堂實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié),注重學(xué)生實(shí)際實(shí)踐的過程,重視解決學(xué)生身邊的數(shù)學(xué)問題,用學(xué)生容易接受的教學(xué)方式,對(duì)其展開合理的教學(xué),將數(shù)學(xué)中的思想和方法傳授于學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,并以此為課堂的主要教學(xué)內(nèi)容.
關(guān)鍵詞:建模思想方法;高職數(shù)學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編碼:1672-0601(2016)04-0041-03
引言
傳統(tǒng)的高職數(shù)學(xué)教學(xué)注重于知識(shí)的系統(tǒng)性傳授、計(jì)算能力的培養(yǎng),忽視了數(shù)學(xué)思想方法培養(yǎng),授人以魚而非漁。將數(shù)學(xué)建模的思想方法有機(jī)地融合到高職數(shù)學(xué)課程中則可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果,促進(jìn)學(xué)生“學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)”的思想形成。姜啟源教授認(rèn)為:“相對(duì)于本科院校而言,以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高職高專院校,將數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)教學(xué)的重要組成部分,更有其必要性和可行性?!币簿褪钦f,融合了數(shù)學(xué)建模思想方法的高職數(shù)學(xué)教育更符合職業(yè)院校人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)中,盡量引用專業(yè)案例或?qū)嶋H生活案例作為培養(yǎng)學(xué)生“用數(shù)學(xué)”思維的載體。引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生專注解決問題的一系列連貫行為:能夠有目的地查閱問題相關(guān)資料,收集整理數(shù)據(jù),還要善于抓問題的主要矛盾和次要矛盾,根據(jù)矛盾的主次做出合理簡(jiǎn)化假設(shè),建立反映事物內(nèi)部機(jī)理的模型(數(shù)學(xué)模型),借助恰當(dāng)?shù)氖侄吻蠼饽P?,再回歸實(shí)際問題,做出科學(xué)解釋或給出創(chuàng)新成果。這樣的數(shù)學(xué)教學(xué)模式極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,鍛煉了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力,并在解決問題中感受到數(shù)學(xué)文化的熏陶,達(dá)到知識(shí)、能力、情感三方并重的目標(biāo)。
1高職數(shù)學(xué)教學(xué)引入數(shù)學(xué)建模思想方法的途徑
1.1以點(diǎn)帶面,在教學(xué)活動(dòng)中用數(shù)學(xué)建模思想方法提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
針對(duì)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn),結(jié)合高職人才培養(yǎng)方案,要以實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、情感三方面并重為目標(biāo),優(yōu)化和調(diào)整高等數(shù)學(xué)課程內(nèi)容。以機(jī)械類專業(yè)群數(shù)學(xué)教學(xué)為例,其機(jī)械運(yùn)動(dòng)、受力狀況、承載能力等的分析均是數(shù)學(xué)建模的典型案例。在函數(shù)知識(shí)模塊講解前,植入生活中常見的初等數(shù)學(xué)模型,如居民電費(fèi)模型等,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)用建立簡(jiǎn)單的函數(shù)解決實(shí)際問題的意識(shí)。在極限連續(xù)知識(shí)模塊之后,引導(dǎo)學(xué)生用函數(shù)連續(xù)的性質(zhì)解決椅子在不平的地面上放穩(wěn)的問題;在導(dǎo)數(shù)概念的導(dǎo)入時(shí)用“曲線的切線”、“變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”為引例;在曲率知識(shí)講解之前,引入工人選取合適的砂輪打磨有弧度工件內(nèi)表面的案例;在積分知識(shí)模塊講解后,引入無縫鋼管制成的傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核案例;在微分方程知識(shí)講解后,綜合應(yīng)用微積分思想解決懸梁臂在自由端受力后的擾度和轉(zhuǎn)角分析等等。這樣的教學(xué)變化使學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)模塊都能有“學(xué)以致用”的新認(rèn)識(shí),對(duì)數(shù)學(xué)為專業(yè)服務(wù)有切身體會(huì),在有期望的學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)對(duì)微積分知識(shí)的整體接受。
1.2創(chuàng)新方法,讓數(shù)學(xué)建模思想方法融入培養(yǎng)學(xué)
生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的全過程教學(xué)有法,教無定法,貴在得法。不同的教師應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)以及學(xué)生的特點(diǎn)靈活選擇合適的教學(xué)方法與手段,以達(dá)到課堂效果最優(yōu)化。比如在曲率知識(shí)講解時(shí),教師播放事先準(zhǔn)備好的工人選取砂輪打磨有弧度工件內(nèi)表面的視頻。學(xué)生觀看后,分組探討選取合適砂輪所蘊(yùn)含的技巧,然后以小組為單位發(fā)表討論意見。教師從選取砂輪技巧中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)原理角度,對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,同時(shí),進(jìn)行曲率相關(guān)知識(shí)的探究與學(xué)習(xí),最后成功應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決選取合適砂輪的問題。鼓勵(lì)學(xué)生完整講解問題的轉(zhuǎn)化、數(shù)學(xué)模型的建立及求解、再回歸到解釋問題上。課后分層設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù),對(duì)曲率知識(shí)原理感興趣的同學(xué)分為一組(小部分),著重于對(duì)知識(shí)的掌握與再提升;對(duì)曲率的應(yīng)用感興趣的同學(xué)分為一組或幾組(大部分),負(fù)責(zé)搜集生活或?qū)I(yè)技能中有關(guān)曲率應(yīng)用的案例,并給出解釋;對(duì)課堂知識(shí)掌握不太好的學(xué)生分為一組(小部分),通過反復(fù)學(xué)習(xí)教師開發(fā)的免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源如MOOC\MOOT課程資源或教學(xué)視頻加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。教師借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)以上三組學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)監(jiān)控與指導(dǎo),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的抽象思維的培養(yǎng)目標(biāo)。
1.3學(xué)會(huì)精煉,在提升中領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)建模思想方法的精華
幾十年的應(yīng)試教育養(yǎng)成了學(xué)生總是希望一次性得到理想結(jié)果的習(xí)慣,往往對(duì)建模中反復(fù)精煉的過程不感興趣。這樣,不僅得到的模型結(jié)果不夠好,學(xué)生建模的水平也難以提升?;谫p識(shí)教育的理念,肯定學(xué)生所建現(xiàn)有模型的優(yōu)點(diǎn),樹立學(xué)生建模的信心,再通過實(shí)際的檢驗(yàn),指出現(xiàn)有模型的改進(jìn)空間,引導(dǎo)學(xué)生不斷完善模型。適時(shí)穿插一些數(shù)學(xué)概念、方法不斷完善的故事,比如數(shù)學(xué)史上的三次危機(jī)等,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)模型精煉過程的重視,提升學(xué)生建模的能力。培養(yǎng)學(xué)生在工作過程中不畏艱難、持之以恒、精益求精、改革創(chuàng)新的良好品格,這也符合大多數(shù)企業(yè)對(duì)高職學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)要求。
2高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革引入數(shù)學(xué)建模思想方法應(yīng)解決的幾個(gè)問題
以數(shù)學(xué)建模思想為引導(dǎo)的高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革實(shí)施多年來,獲得了學(xué)生的認(rèn)同,高職院校的參賽學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。但將數(shù)學(xué)建模思想方法融入到高職數(shù)學(xué)課堂中仍然難以大范圍地推廣,主要存在以下幾個(gè)問題。
2.1高職數(shù)學(xué)教師應(yīng)有專業(yè)背景知識(shí)
一是高職數(shù)學(xué)老師自身不應(yīng)該是一個(gè)封閉的知識(shí)體,同專業(yè)課教師一樣,也應(yīng)該進(jìn)入所教專業(yè)的相關(guān)企業(yè)體驗(yàn)學(xué)生今后的職場(chǎng)環(huán)境,了解他們的工作內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)工作中與數(shù)學(xué)有關(guān)的工程問題或社會(huì)問題。對(duì)搜集到的問題分類,簡(jiǎn)單的問題采用合理的方法或手段解決,進(jìn)行整理、歸類,以備課堂選用。二是有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)建模能力的數(shù)學(xué)老師和專業(yè)課教師及企業(yè)技術(shù)人員等形成數(shù)學(xué)建模案例開發(fā)團(tuán)隊(duì),一起開發(fā)可以形成數(shù)學(xué)模型的相關(guān)案例,分難易程度交付數(shù)學(xué)老師或?qū)W生完成項(xiàng)目,逐步引導(dǎo)職業(yè)院校師生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為實(shí)際服務(wù),其中好的模型結(jié)果可以給予推廣。這樣,又可以吸引更多有建模需要的企業(yè)行業(yè)加入到題目提供者的隊(duì)伍中,形成學(xué)科為企業(yè)服務(wù)的良性循環(huán)。
2.2配備合理必需的教學(xué)環(huán)境
為了更貼合學(xué)生在實(shí)際工作狀態(tài)下解決問題的場(chǎng)景,有條件的學(xué)??梢赃x擇帶有互聯(lián)網(wǎng)的多媒體機(jī)房做教室,以“學(xué)習(xí)島”模擬“工作臺(tái)”,將學(xué)生分組,成為解決問題的團(tuán)隊(duì)。一個(gè)團(tuán)隊(duì)擁有一個(gè)配備電腦的“學(xué)習(xí)島”,便于隨時(shí)查找資料以及團(tuán)隊(duì)內(nèi)成員的交流?;蛘哂蠾IFI開放的普通多媒體教室,學(xué)生自己提供幾臺(tái)手提電腦,甚至是幾部智能手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)“學(xué)習(xí)島”功能。這樣做,可以縮短課堂內(nèi)外距離,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂時(shí)間的設(shè)置以完成一個(gè)建模項(xiàng)目的關(guān)鍵步驟為最佳。這樣有助于學(xué)生思維的連貫性,解決問題的完整性。
2.3創(chuàng)新學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定方式
改變以往對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)式考核方式,注重彈性形成性考核評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)定分別放在每一個(gè)模型的建立過程中和建模結(jié)果后,側(cè)重對(duì)學(xué)生的態(tài)度、合作、能力、成果等四方面的考核,形成考核評(píng)價(jià)表。實(shí)施初期,可適度側(cè)重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度及其在團(tuán)隊(duì)中作用等方面的考核,待學(xué)生適應(yīng)之后逐步加重對(duì)模型成果的考察。課前先告知學(xué)生考核內(nèi)容,通過各種公開途徑使學(xué)生及時(shí)了解自己的考核情況,激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí),幫助學(xué)生有效調(diào)控自己的學(xué)習(xí)過程,以比較容易完成的方式獲得成就感,增強(qiáng)自信心,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神,形成良好學(xué)風(fēng),提高數(shù)學(xué)素養(yǎng),提升建模能力。逐步使學(xué)生從被動(dòng)接受評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變成為評(píng)價(jià)的主體和積極參與者。
3結(jié)語(yǔ)
隨著時(shí)代的發(fā)展和和社會(huì)的需要,數(shù)學(xué)在社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈重要的作用。現(xiàn)代社會(huì)的科學(xué)技術(shù)主要是數(shù)學(xué)技術(shù)。高職數(shù)學(xué)要特別重視培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的意識(shí)與能力。在這一點(diǎn)上,融入建模思想方法的數(shù)學(xué)課堂比傳統(tǒng)課堂邁進(jìn)了一大步。數(shù)學(xué)建模思想方法引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題。它鼓勵(lì)創(chuàng)新,認(rèn)可多結(jié)果的合理性,提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力、分析問題和解決問題的能力對(duì)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、口頭表達(dá)能力及撰寫科技論文的能力也是一種很好的培養(yǎng)。這些能力有助于他們迅速適應(yīng)技術(shù)工作崗位的需求。同時(shí),也強(qiáng)調(diào)建模思想方法的掌握離不開一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的積累。因此,高職數(shù)學(xué)教師需要在不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐中總結(jié)創(chuàng)新,厚積薄發(fā)。
參考文獻(xiàn):
[1]顏文勇.?dāng)?shù)學(xué)建模[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]李大潛.?dāng)?shù)學(xué)建模教育是數(shù)學(xué)與工業(yè)間最重要的教育界面[J].?dāng)?shù)學(xué)建模及應(yīng)用,2012,1(1):38-41.
[3]鄭文.引入數(shù)學(xué)建模,促進(jìn)高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革[J].重慶電子工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2012年06期.
[4]焦慧平,肖德華.通過數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)促進(jìn)高職高專院校教育教學(xué)改革[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào),2011(2).
[5]徐兆棣,李曉毅.?dāng)?shù)學(xué)建模課程的改革對(duì)策和建議[J].沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,1.
[6]劉艷.高職院校高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革的研究———以新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例[D].廣西師范大學(xué),2014年3月.
[7]李宏平.?dāng)?shù)學(xué)建模思想融入高職數(shù)學(xué)課程的探索[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009年第23期.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;實(shí)踐;創(chuàng)新思維
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)學(xué)的應(yīng)用不僅在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟(jì)、金融、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、地質(zhì)、人口、交通等新的領(lǐng)域滲透,所謂數(shù)學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分。不論是用數(shù)學(xué)方法在科技和生產(chǎn)領(lǐng)域解決哪類實(shí)際問題,還是與其它學(xué)科相結(jié)合形成交叉學(xué)科,首要的和關(guān)鍵的一步是建立研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,并加以計(jì)算求解。人們常常把數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)技術(shù)在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的作用比喻為如虎添翼。
所謂數(shù)學(xué)模型,是指對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的某一特定研究對(duì)象,為了某個(gè)特定的目的,在做了一些必要的簡(jiǎn)化假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,并通過數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述出來的一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。我們常說的數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)性質(zhì)、數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)法則等都是數(shù)學(xué)模型,甚至可以是一個(gè)圖表,一個(gè)圖像,總之就是得到的結(jié)構(gòu)一定要蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)意義,再經(jīng)過不斷的修改和檢驗(yàn),得到合理的結(jié)論。這就是數(shù)學(xué)建模。數(shù)學(xué)建模沒有統(tǒng)一的數(shù)學(xué)工具,可以根據(jù)建模者知識(shí)水平?jīng)Q定采取何種數(shù)學(xué)手段,因此具有很大的開放性。但是具體步驟大體相同:模型準(zhǔn)備、模型假設(shè)、模型建立、模型求解、模型檢驗(yàn)、模型優(yōu)化與推廣。我們看到數(shù)學(xué)建模整個(gè)過程是“實(shí)際一理論一實(shí)際”,即從實(shí)際問題中獲得數(shù)學(xué)模型再指導(dǎo)實(shí)際問題,這也就是數(shù)學(xué)建模的核心思想。
當(dāng)代豐富的數(shù)學(xué)理論為數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ),使得數(shù)學(xué)建模在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,數(shù)學(xué)建模的影響力不斷增強(qiáng),并且逐漸走進(jìn)了高等院校的教學(xué)課堂。
一、數(shù)學(xué)建模思想在生活中的實(shí)踐
數(shù)學(xué)建??梢詭椭藗?cè)谏钪惺占幚硇畔ⅰ?shù)學(xué)建模中的題目對(duì)于人們來說非常具有挑戰(zhàn)性,如“公交車調(diào)度”、“SAS的傳播”、“奧運(yùn)會(huì)臨時(shí)超市網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)”、“長(zhǎng)江水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)”、“出版社的資源配置”、“艾滋病療法的評(píng)價(jià)及療效的預(yù)測(cè)”等。從這些題目可以看出,有些問題是人們以前從來沒有接觸過的,要解決它們,就需要他們?cè)诤芏虝r(shí)間內(nèi)獲取有關(guān)的知識(shí),他們通過從互聯(lián)網(wǎng)和圖書館查閱文獻(xiàn)、收集資料、選取信息及大量的數(shù)據(jù)處理,鍛煉了他們收集處理信息的能力和獲取新知識(shí)的能力。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)去解決各類實(shí)際生活問題時(shí),建立數(shù)學(xué)模型足十分關(guān)鍵的一步,同時(shí)也是十分困難的一步。建立數(shù)學(xué)模型的過程,是把錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際問題簡(jiǎn)化、抽象為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。要通過調(diào)查、收集數(shù)據(jù)資料,觀察和研究實(shí)際對(duì)象的固有特征和內(nèi)在規(guī)律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實(shí)際問題的數(shù)量關(guān)系,然后利用數(shù)學(xué)的理論和方法去分析和解決問題。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁,數(shù)學(xué)建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活的特點(diǎn),數(shù)學(xué)建模的本身是一個(gè)不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。
二、數(shù)學(xué)建模思想在生產(chǎn)中的實(shí)踐
通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國(guó)對(duì)于數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用還比較少,雖然隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的普及應(yīng)用,人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了數(shù)學(xué)建模思想的重要性,并在理論上對(duì)其進(jìn)行研究,國(guó)家每年都會(huì)舉辦相應(yīng)的建模大賽,以此來促進(jìn)人們對(duì)于相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí),并通過比賽的方式,提高應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的能力,同時(shí)比賽的題目就是實(shí)際問題,如果參數(shù)的隊(duì)伍中,能夠有好的數(shù)學(xué)模型,企業(yè)就可以直接作為參考,由此可以看出,競(jìng)賽題目是目前我國(guó)數(shù)學(xué)建模思想應(yīng)用的主要方式。對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的日常生產(chǎn)中,很少會(huì)直接應(yīng)用到數(shù)學(xué)建模的思想來解決問題,首先受到企業(yè)自身生產(chǎn)條件的限制,目前我國(guó)使用的生產(chǎn)設(shè)備比較落后,還處于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備水平,信息化的水平很低,要想在這種基礎(chǔ)設(shè)施的條件下,采用數(shù)學(xué)建模思想解決問題,顯然不夠現(xiàn)實(shí),其次就是數(shù)學(xué)建模理論自身的限制,現(xiàn)在對(duì)于數(shù)學(xué)建模思想的研究比較少,尤其是實(shí)踐的機(jī)會(huì)少,管理者對(duì)數(shù)學(xué)建模的了解有限,這些都在很大程度上限制了我國(guó)數(shù)學(xué)建模思想應(yīng)用的發(fā)展?,F(xiàn)在,數(shù)學(xué)建模思想經(jīng)過了多年的發(fā)展,自身的理論已經(jīng)比較完善,但是利用數(shù)學(xué)建模思想來解決實(shí)際問題,依然是很多專家和學(xué)者研究的問題,而工業(yè)領(lǐng)域中,為了提高生產(chǎn)的效率,基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的改造,可以知道,目前機(jī)械設(shè)備的使用已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)極限,要想進(jìn)一步提高生產(chǎn)的效率,只能提高自動(dòng)化水平,而數(shù)學(xué)建模思想作為一種先進(jìn)的理念,如果能夠應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域中,在促進(jìn)軟件技術(shù)發(fā)展的同時(shí),也能夠解決日常生產(chǎn)中的很多問題。
三、數(shù)學(xué)建模思想在課堂教學(xué)中的實(shí)踐
數(shù)學(xué)素質(zhì)作為文化素質(zhì)的一個(gè)重要組成部分,是一個(gè)多元的群體因素結(jié)構(gòu),其中既有智力因素,又有非智力因素。它包括知識(shí)技能、智能因素、情感因素、心理因素和思想品質(zhì)等,其核心是數(shù)學(xué)思維素質(zhì)。從數(shù)學(xué)素質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成上看,包括兩大部分:一部分由數(shù)學(xué)知識(shí)和技能、數(shù)學(xué)思想方法等構(gòu)成;另一部分由心理因素、思想因素等構(gòu)成。這兩部分相互依存,不可分割。它除了具有素質(zhì)的一切特性外還具有精確性、思想性、開發(fā)性和有用性等特征。數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高不僅是數(shù)學(xué)成績(jī)的提高,更重要的是對(duì)學(xué)生綜合能力促進(jìn),因此,作為大學(xué)數(shù)學(xué)教師,在授課及其它相關(guān)教學(xué)活動(dòng)中,著力進(jìn)行數(shù)學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)勢(shì)在必行。
一、基本數(shù)學(xué)素質(zhì)
1.數(shù)學(xué)意識(shí)與數(shù)學(xué)思維
善于應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)眼光看待生活中所遇到的問題,培養(yǎng)自己把生活問題數(shù)學(xué)化、量化的基本技能。比如我們最近幾年的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽所列出的題目:彩票中的數(shù)學(xué)模型、公交車線路的數(shù)學(xué)模型等等,這些問題往往是人們所關(guān)心的,而這些問題正是運(yùn)用數(shù)學(xué)的良好機(jī)會(huì)。一個(gè)高素質(zhì)的數(shù)學(xué)工作者應(yīng)具備不失時(shí)機(jī)地應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)。
2.數(shù)學(xué)技能
掌握必要的數(shù)學(xué)知識(shí)和方法,形成學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)所需的較廣泛的能力。不僅包括基本的計(jì)算能力、基本的邏輯思維能力、基本的空間想像能力,現(xiàn)代社會(huì)要求還必須具備“把問題數(shù)學(xué)化”即數(shù)學(xué)建模的能力。同時(shí),要想更好的應(yīng)用數(shù)學(xué),還需具備使用計(jì)算機(jī)的能力。
3.數(shù)學(xué)語(yǔ)言
數(shù)學(xué)語(yǔ)言具備準(zhǔn)確性、專業(yè)性、簡(jiǎn)潔性、邏輯性、啟發(fā)性等特征,培養(yǎng)數(shù)學(xué)素質(zhì)就應(yīng)該有意識(shí)在教學(xué)中進(jìn)行數(shù)學(xué)語(yǔ)言的培訓(xùn),要求學(xué)生盡量用專業(yè)性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)俗語(yǔ)表示問題,從而提高學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)問題以及用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述生活問題的能力。
二、通過數(shù)學(xué)建模來提升數(shù)學(xué)素質(zhì)的途徑
教學(xué)滲透包括:教學(xué)中數(shù)學(xué)語(yǔ)言的滲透;教學(xué)中數(shù)學(xué)思維的滲透;數(shù)學(xué)建模的滲透等。
數(shù)學(xué)建模就是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述實(shí)際現(xiàn)象的過程。數(shù)學(xué)模型是對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)特定對(duì)象,一個(gè)特定目的,根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律,做出一些必要的假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,得到一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地說:就是系統(tǒng)的某種特征的本質(zhì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(或是用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)對(duì)部分現(xiàn)實(shí)世界的描述),即用數(shù)學(xué)式子(如函數(shù)、圖形、代數(shù)方程、微分方程、積分方程、差分方程等)來描述(表述、模擬)所研究的客觀對(duì)象或系統(tǒng)在某一方面的存在規(guī)律。由于數(shù)學(xué)建模過程所需要的知識(shí),以及數(shù)學(xué)建模本身所具有的特性,使得以數(shù)學(xué)建模作為提高大學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)的突破口不僅是可行的,而且是必須的。
通過近年來教學(xué)實(shí)踐證明,數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)知識(shí)和應(yīng)用能力共同提高的最佳結(jié)合點(diǎn);是啟迪創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維、鍛煉創(chuàng)新能力、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的一條重要途徑;也是激發(fā)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)主動(dòng)探索、努力進(jìn)取、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的有力措施。數(shù)學(xué)模型的一個(gè)重要特征是高度的抽象性。通過數(shù)學(xué)模型能夠?qū)⑿蜗笏季S轉(zhuǎn)化為抽象思維,從而可以突破實(shí)際系統(tǒng)的約束,運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)研究成果對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行深入的研究。因此,以數(shù)學(xué)建模作為培養(yǎng)數(shù)學(xué)素質(zhì)的突破口是可行的。它自身所具備的特性使得它成為提升數(shù)學(xué)素質(zhì)的有效途徑。
1.結(jié)合課堂教學(xué),適時(shí)介入數(shù)學(xué)模型
優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容,在保證教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性與系統(tǒng)性的前提下,更新課程的理論體系。適當(dāng)降低理論難度,重視數(shù)學(xué)思想方法,淡化運(yùn)算技巧,適當(dāng)增加精選的建模案例。將建模思想和方法逐步滲透到數(shù)學(xué)的主干課程教學(xué)中,逐漸培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力。通過數(shù)學(xué)模型的建立,逐步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)意識(shí)以及數(shù)學(xué)思維。并通過具體事例的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語(yǔ)言的能力。因此平時(shí)教學(xué)中要加強(qiáng)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的教學(xué),使學(xué)生能正確理解數(shù)學(xué)的文字語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言,圖形語(yǔ)言。并且要組織學(xué)生進(jìn)行交流,要讓學(xué)生養(yǎng)成表述數(shù)學(xué)思維的習(xí)慣,改變學(xué)生不會(huì)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述實(shí)際問題的現(xiàn)象,只有這樣才能提高學(xué)生從實(shí)際生活中獲取數(shù)學(xué)信息的能力和將生活語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語(yǔ)言的能力,這也是體現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)的一個(gè)標(biāo)志。
2.建模思想在習(xí)題課教學(xué)及作業(yè)安排中的滲透
利用課本已有的純數(shù)學(xué)問題,結(jié)合日常生活中的一些實(shí)際問題進(jìn)行改編,要求學(xué)生用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行建模;適當(dāng)布置一些開放型的應(yīng)用題,給學(xué)生以更大的思維空間;鼓勵(lì)學(xué)生自愿組成學(xué)習(xí)小組,培養(yǎng)他們的協(xié)作精神;通過“做”來體驗(yàn)數(shù)學(xué),認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué),掌握數(shù)學(xué)建模的思想方法。
3.適當(dāng)進(jìn)行考試命題滲透
由于建模思想形成需要很長(zhǎng)時(shí)間,切記操之過急。為考查學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容及建模思想的掌握程度,在教學(xué)期間布置建模的小論文,根據(jù)完成情況作為學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。從而加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,初步鍛煉了學(xué)生的寫作能力,并為畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成奠定了基礎(chǔ),這種嘗試不僅是建模思想的滲透,更重要的是建模思想的升華。
4.開展數(shù)學(xué)建模課程
數(shù)學(xué)建模課程的開設(shè)不僅可以鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)能力,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì),更重要的是提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。很多大學(xué)生升入大學(xué)后對(duì)所學(xué)課程常常持以“實(shí)用”性觀點(diǎn),即:我學(xué)它有什么用?由于大學(xué)很多基礎(chǔ)課無法立竿見影的體現(xiàn)其應(yīng)用性,所以使得學(xué)生沒有興趣。而數(shù)學(xué)建模課程從根本上改變了學(xué)生的這個(gè)觀點(diǎn)。他們通過一些建模例子的充分體會(huì)到數(shù)學(xué)的價(jià)值,因而增強(qiáng)了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
5.開展各種形式的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽
鼓勵(lì)學(xué)生積極參與建模競(jìng)賽,以賽促學(xué),以學(xué)助賽。通過參加競(jìng)賽不僅可以檢驗(yàn)所學(xué)內(nèi)容,而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)建模的熱情,有利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)以數(shù)學(xué)思維考慮問題。并通過競(jìng)賽逐步培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),增強(qiáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。
6.成立建模協(xié)會(huì)
建模不能停留在個(gè)別數(shù)學(xué)愛好者身上。通過積極扶持學(xué)生建立數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì),開展各種形式的數(shù)學(xué)講座,利用學(xué)生之間的相互宣傳、相互帶動(dòng)作用,使得數(shù)學(xué)建模深入到學(xué)生生活中。學(xué)生之間所形成的相互關(guān)系、相互作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過老師的宣傳作用,建模協(xié)會(huì)的成立使得數(shù)學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)成為一種風(fēng)氣。
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊