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將建模的思想有效的滲透到應用數學的教學過程中去,是我們當前開展應用數學教育的未來發展趨勢,怎樣才能夠使應用數學更好的服務社會經濟的發展,充分發揮數學工具在實際問題解決中的重要作用,是我們當前進行應用數學研究的核心問題,而建模思想在應用數學中的運用則能夠很好的解決這一問題。
1 當前應用數學的發展現狀以及未來發展趨勢
數學教育至少應該涵蓋純粹數學和應用數學兩方面內容,目前我國數學教育內容以純粹數學為主,極少包括應用數學內容,這割裂了數學與外部世界的血肉聯系,使數學變成了多數學生眼中的抽象、枯燥、無用的思維游戲,而厭學成風。因此,大家對現行的數學教育不滿意,期望改革,期望找到方法激發學生的學習興趣、培養學生利用數學解決各種實際問題的能力。在不改變傳統的教學體系的前提下,有機地融入應用數學內容,應是解決現存問題的有效方法。事實上,數學發展的根本原動力,它的最初的根源,是來自客觀實際的需要,數學教學中理應突出數學思想的來龍去脈,揭示數學概念和公式的實際來源和應用,恢復并暢通數學與外部世界的血肉聯系。伴隨著社會生產力的不斷發展,多個學科交叉發展,使得應用數學逐漸發展成擁有眾多發展方向的學科,應用數學所運用的領域不斷延伸,已經不再局限于傳統的、而是想著更為寬闊的、新興的學科以及高新技術領域發展,應用數學目前已經滲透到社會經濟發展的各個行業,在這一大背景下,應用數學的研究者就擁有了極大的發展空間以及展示才能的舞臺,也迎來了應用數學發展的新機遇。
2 開展數學建模的意義
數學這一學科不僅具有概念抽象性、邏輯嚴密性、體系完整性以及結論確定性,而且還具備非常明顯的應用廣泛性,伴隨著計算機網絡在社會生活中的廣泛運用,人們對于實踐問題的解決要求越來越精確,這就給應用數學的廣泛運用帶來了前所未有的機遇。應用數學在這一背景下也已經成為當前高科技水平的一個重要內容,應用數學建模思想的引入與使用能夠極大的提升自身應用數學的綜合水平以及思維意識,開展應用數學建模不僅能夠有效的提升自己的學習熱情與探究意識,而且還能夠將專業知識同建模密切結合在一起,對于專業知識的有效掌握是非常有益的。
3 滲透建模思想的對策措施
3. 1充分重視建模的橋梁作用
建模是實現數學知識與現實問題相聯系的橋梁與紐帶,通過進行建模能夠有效的將實際問題進行簡化。在這一轉化的過程中,應當深入實際進行調查、收集相關數據信息,認真分析對象的獨特特征及規律,構建起反映實際問題的數學關系,運用數學理論進行問題的解決。這正是各個學科之間進行有效聯系的結合點,通過引進建模思想,不僅能夠使我們有效掌握數學理論之外的實踐問題,還能夠推動創新意識的提升,因此,我們應當充分重視建模的作用。
3. 2將建模的方法以及相關理論引入到數學教學中來
我國當前數學課程教學體系的現狀包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計等幾個部分。當前應用數學的發展,滿足這一學科的建設以及其他學科對這一學科的需要,教師在教學中應當將問題的背景介紹清楚,并列出幾種解決方案,啟發學生進行討論并構建數學模型。學生們在課堂上就能夠獲得更多的思考和討論的機會,能夠充分調動學生們的積極性,使其能夠立足實際進行思考,這樣一來就形成了以實際問題為基礎的數學建模教學特色。
3. 3積極參加“數學模型”課等相關課程與活動
數學應用綜合性的實驗,要求我們掌握數學知識的綜合性運用,做法是老師先講一些數學建模的一些應用實例,然后學生上機實踐,強調學生的動手實踐?!皵祵W實驗” 課應該說是數學模型的輔助課程,主要培養我們的數學思維和創新能力,還應當組織一些建模比賽,不斷提升數學建模的綜合水平。
上述幾個部分的論述與分析,我們看到,在應用數學中加強建模思想具有非常重要的意義,不僅需要在課堂學習過程中認真掌握數學理論知識,還應當深入了解數學理論在實際生活中的可用之處,盡可能的使應用數學與自身所學專業相聯系,這樣,才能夠使應用數學的能力與水平在日常實踐過程中得到提升。就當前高等數學的現狀來看,加強創新意識以及將實際問題轉化為數學問題能力的培養,提升綜合運用本專業知識以來解決實踐問題的能力,使創新思維得到最大限度的發揮。
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關鍵詞:高職學生;數學建模;建模能力;培養途徑;研究分析
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)48-0253-02
在高職院校的數學教學中重點應該是學生應用數學解決實際問題能力的培養,大量的理論教學更應該結合教學實踐,突出學生的動手與思索能力,利用數學知識、數學理論解決生活中的疑難是數學教學的終極目的,在高職教學中具有十分重要的現實性意義。
一、高職院校開展數學建模教學的必要性與意義分析
1.促進高職院校數學教學目標的實現。高職院校教學應更注重對理論知識的實踐與應用,注重數學分析與創建能力的提升,實現數學理論知識與現實問題的解決的轉化,這是當前高職院校數學教學的既定目標。數學本身的抽象性使得知識理論教學枯燥無味,數學知識始終無法實現與實際問題解決的對接。針對該教育現狀,進行數學建模能力的培養是行之有效的手段。
2.調動學生學習積極性,激發創造潛能,提高問題解決能力。在高職院校中開展數學建模教學,一方面調動學生數學學習的積極性,相較于單純的理論講解,數學建模能力的教學強調動手與思考,在自由開放的環境下學生學習積極性更加高漲。另一方面在高職院校中開展數學建模能力的培養性教學,有利于激發學生的創造潛能,培養創新能力,弘揚創新精神。
二、高職院校數學建模能力培養與教學現狀
1.逐漸關注數學建模能力培養,力度仍需加強?;谡n程本身來看,大部分高職院校充分認識到數學建模能力培養的重要性,積極開展了微積分、概率教學、數理統計等專業性學科教學,旨在提高學生的數學建模能力。但是在培養的過程中,常常重視力度不夠,在課程教學內容與方法上存在一定的滯后性。重經典、輕理論、重分析與推導,輕數學思想與運算技巧的分析,各部分知識點之間存在斷裂,很難自成教學體系,缺乏必要的應用性與聯系性,在教學方法與教學內容上還需要不斷的嘗試與摸索。
2.課時不斷壓縮,課程無法開展。在高職院校中開展數學建模能力的培養需要一定課時量的支撐,當前教學中因為對課時量的壓縮,導致其在教學內容上也有所刪減,對數學應用能力的講解停留在理論表層,缺乏深入的實踐展示,數學建模能力培養無法深入進行。
3.教學方式陳舊落后,教學內容單一。在教學方式上高職院校的數學建模能力培養也急需改進,傳統的填鴨式教學使得教師是課堂的主導者,學生的自主性不強,教學中單純強調理論定理與嚴密的邏輯體系,忽視了學生訓練技巧與自由分析能力的講授與引導。在教學中,教師授課形式單一,考核形式傳統落后,缺乏必要的層次性與多樣性,不能真實準確地反映學生的數學分析能力與知識掌握程度。
三、高職院校數學建模能力培養的途徑探析
1.轉變認識觀念,高度重視數學建模能力的教學與培養。在進行數學教學時,教師首先要完成教學觀念上的轉變,充分認識到當前教學整體與自身數學教學的不足,從觀念上有所轉變,認識到數學建模能力培養的重要性,在思想上高度重視,從整體性與綜合性、實用性角度去理解數學,開展數學教學。數學建模是將理論與知識結合起來,在教學中將演繹與歸納滲透到教學中,在實踐中加深對數學定理與數學知識的理解與把握,實現數學知識與生活實際的結合,數學教學更應該走出理論教學的限制發揮其應用功能。教師為學生創設自由探討的課堂氛圍,學生在自由的課堂氣氛中自由交流,思索,學習建模知識并嘗試運用于實踐中。
2.大膽嘗試各種形式的教學模式。在數學建模能力的培養中,其最鮮明的特點是擺脫傳統數學教學的呆板性,將學生的數學積極性調動起來,參與到課堂建模中來。增強教師與學生的雙向互動,教師在與學生交流的過程中發現學生學習不足,采用答辯或探究的形式讓學生提出自己的想法,開展情境教學或者是小組合作教學,讓學生增強對數學轉化與應用思想的理解,在多媒體課件與軟件的輔助下,借助多樣的數學教學模式,學生積極主動地投入到數學建模的轉化與應用中去。
3.數學建模應用實踐分析。下面是在教學中實際指導學生完成的建模問題節選。
隨著社會的發展,文物修繕工作有條不紊地開展,其中古塔受戰火、地震、風雨侵蝕等人為和自然的破壞,損壞極為嚴重,亟需修復與完善。在古塔的修繕中重點是做好古塔傾斜、彎曲變形的分析。古塔因為高度的問題一般不能實現直接測量,我們引入數學模型概念,在其周圍建立平面監測點,在塔頂設立變形觀測點,至于鏡S1,后視S2點,觀測各角計算As1sk=arctg,As1s2=arctg,Asky1=arctg,根據獲取的觀測點數據繪制直觀顯示變化的折線圖,借助折線圖的變化清晰展示古塔近幾年的傾斜與彎曲情況。古塔不同監測期的傾斜度折線圖。
上升的折線圖直觀告訴我們古塔每年彎曲的程度不斷加重。對近幾年古塔的傾斜程度進行總結,制成數據表格(見表1),輔助識別古塔傾斜變化情況。在氣溫,風力等因素的情況下將以每年0.023mm的速度進行重心偏移,角度傾斜度會慢慢增大,如果不采取措施及時補救與完善,古塔將岌岌可危。
四、結束語
高職院校作為相對獨立的教學類型,在教學目標及教學內容上更注重對學生實際操作技能的培養,為國家輸出技術型人才,在這樣的教學要求與背景下,積極開展數學建模教學,培養學生的建模能力,對于激發其創新潛能,增強創新能力,促進數學理論教學與生活問題的接軌都有著重要意義。
參考文獻:
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【關鍵詞】民辦院校 數學建模 教學改革
【課題項目】此文系武漢學院2015年教學改革研究項目(編號JY201505 )的研究成果。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)09-0133-02
在高校開設數學建模課程,不僅提升了大學生的理論素養,而且增強了學生的實驗動手能力和實際操作技巧,對于學生的全面培養起到重要作用。因此,近年來隨著每年一次的全國大學生數學建模競賽的開展,各個高校參與競賽的熱情高漲,數學建模課程的開設已經引起各大院校的關注。作為民辦普通高校,亦是陸續參與進來。數學建模課程在民辦院校開設的時間不長,但是由于近年來每年都參加全國建模競賽,并且多有斬獲,導致其影響力逐年提升。
雖然建模競賽為民辦學院帶來了榮譽,但是數學建模課程在民辦院校開設依然存在諸多問題。目前,民辦高等院校對于數學建模課程不夠重視,課時安排較少,教師能夠完成的教學內容非常有限,加上學生基礎普遍較差、興趣不高,使得這門課程的教學難以達到預期的效果。因而有必要對民辦高校開設的數學建模課程進行教學改革,使之成為符合教學目的,適應社會需求,能激發學生興趣并提升學生能力的一門實用性課程。
一、民辦院校數學建模教學的現狀及建議
(一)課程開設問題
數學建模是一門知識量非常豐富的綜合性課程,對學生的數學基礎知識要求較高。在學習數學建模之前,學生至少要熟練掌握微積分、線性代數和概率論與數理統計等數學基礎課程。大多數民辦院校的學生數學基礎較差,數學思維欠缺,在學習建模課程的時候感覺十分困難,有的學生甚至認為在看天書。拿武漢學院來說,由于學校偏重文科專業,招生上多為文科生,理科生甚少,從而導致所招學生多數不愛數學,數學基礎不好,從而拉低了全校學生的整體數學素質。多數學生非但數學成績不理想,他們對數學的興趣也不大,也不太重視。對于這樣的學生群體,不管是哪個專業,數學建模課程都不太適用于必修課。如果硬是強迫他們學習數學建模這門課程,效果將會不盡人意。實際上,在多數公立院校,這門課程也只是作為選修課來開設。數學基礎好,又對數學建模感興趣的同學自然會選擇這門課程來學習。目前,我們提倡全人教育,是以學生為主體,視學生為完全的個體,以充分激發學生潛能,培養完整個體為目標?;诖耍逃鹬貍€體的差異性,對于那些實在是沒有基礎缺乏興趣的同學可以考慮放棄這門課程。
在民辦院校,可以考慮采用選修課與第二課堂相結合的方式來開設數學建模課程。 數學建模的選修課可以采用啟發式、研討式的方法,充分發揮學生的主動性,引導學生積極主動地查閱相關資料,幫助學生完善他們的知識儲備,鼓勵學生通過討論、合作,解決建模問題,培養他們的自學能力和自己解決問題的能力。
(二)課程安排問題
數學建模課程是一門操作性很強的課程,對學生的要求也很高。一方面,在學習數學建模之前,學生要了解并掌握至少一門數學軟件,常用的數學軟件有MATLAB、LINGO、SPSS、R等等。因此,在開始數學建模課程之前,最好是學生已經掌握了至少一門數學軟件的操作。但是,實際上上建模課的學生基礎參差不齊,有的數學成績好,沒有接觸過數學軟件,有的學過一點數學軟件,但是數學知識貧乏。根據“就低不就高”的原則,只能假設他們都沒有學過數學軟件,必須先給學生補充一下數學軟件的基本知識,這就要求數學建模課程從一開始就要安排上機課程,好讓學生對所用的軟件有一個學習熟悉的過程。
另一方面,對于數學建模的每一個章節的教學內容,都要給學生上機實驗的機會,讓學生自己解決數學建模中的實際問題。這樣學生對所學的每一個章節的建模知識都能夠得到充分的訓練和吸收,從而達到教學目的。 目前,民辦院校對于實驗課的安排不太注重各門課程自身的特點,多數是為了便于管理,采用“一刀切”的原則。比如,武漢學院數學建模的上機課基本上都是集中安排在每學期的中間幾周(第三周開始上機,中間連續八周上機課,之后沒有安排上機實驗課),導致后面的教學內容只有理論,沒有實踐,學生越發不感興趣,教學效果不理想。
對于實驗課的安排,可以考慮適當增加上機操作課時量,或采用單雙周的上機模式,亦或者上機課由老師靈活處理,自行安排,根據課程內容需要來定,以便達到最佳的學習效果。
(三)教學方法
傳統的“滿堂灌”式教學方法仍在大部分高校占據主導地位,這種教學方式過于強調循序漸進,雖然有利于學生掌握知識,但同時也造成學生的惰性思維,不利于其獨立性和創造性的發展,使學生的學習被動枯燥乏味。
數學建模課程可以借用建模競賽的分組模式,在老師的引導下讓學生分組討論、自己思考探究,協作完成實驗報告。教師也可以安排課堂時間讓學生上臺講解自己的解題思路和方法,在課堂上展開討論。此舉不但可以發揮學生的主觀能動性,還可以鍛煉學生的解題能力和表達能力。
對于課堂教學,一方面教師給出的數學建模的題目應具有現實性和挑戰性,學生看到題目后會激發他們的“挑戰欲”,這時候他們會感覺數學很強大,激發他們對數學的求知欲,在分析問題、建立模型及改進的過程中,激發學生探究數學奧秘的主動性,在完成建模求解過程后還會激發學生的成就感,帶給他們無窮的驚喜。 另一方面,自然得體、詼諧有趣的教學語言能啟迪學生的智慧,調動學生的學習興趣,開發學生的能力。數學課堂教學的語言藝術主要體現在教學語言的優美感。數學教師的有聲語言除了要做到準確規范、嚴謹簡約、形象有趣、通俗易懂之外,還要優美動聽,這是增強教學吸引力和感染力的重要因素。教師的語言要清亮、明晰、舒緩、流暢而且富有節奏變化,這樣才能把一般人認為枯燥的數學知識講得生動鮮活,才能刺激學生聽覺神經的興奮,激起學生的學習興趣。
另外,要充分重視《自然科學概論》對數學建模課程的促進作用。自然科學是人類科學知識的重要組成部分,它包括數學、物理、化學、生物、天文學和地學等基礎科學,以及材料科學、空間科學,能源科學、生命科學和醫學等應用性技術科學?!蹲匀豢茖W概論》作為一門通識課程針對所有的高等院校大一學生開設是非常有必要的。數學建模是一門知識量非常豐富的綜合性課程,它要解決的問題覆蓋自然科學的各個方面,現代社會生活的日益復雜化決定了對現實問題的研究和解決,僅僅依靠數學理論知識已經不能有效地擔當起這一重任,他需要我們對自然科學的各個方面有一定程度的了解,要把各個專業的基本原理同數學模型和數學軟件緊密結合,協同作戰,方能解決現實問題。比如,2014年數學建模競賽題“嫦娥三號軟著陸軌道設計與控制策略”涉及物理和天文知識,2016年數學建模競賽題A題“系泊系統的設計”涉及物理上的物體受力平衡和力矩平衡等知識點。
二、大學數學建模課程的意義和建議
數學建模課程的開設為學校參加每年一次的全國大學生數學建模競賽打下了基礎。全國大學生數學建模競賽是對數學建模教學工作成果的一次檢驗,同時也是推進數學建模工作的一個平臺。參加數學競賽目的不在于獲獎,重在參與,重在能力培養,綜合素質的提高。三天三夜的競賽對于任何一個參賽的學生來說都將是一次人生難忘的經歷,他們的團隊意識、合作精神、吃苦精神、創新精神都將成為他們人生的一筆寶貴財富。武漢學院自從2011年參賽以來,每年五到七支隊伍近百名學生參加了全國大學生數學建模比賽,每年均獲得了國家級省級大獎。數學建模競賽及其相關活動表明,數學建模不僅培養了學生的觀察力、想象力和邏輯思維能力,而且提高了學生分析問題、解決問題的能力。
數學建??梢詳U寬教師的知識面。數學建模的題目融實用性與挑戰性為一體,不僅需要數學知識,還要對其他專業知識有全面的了解,這就促進了任課教師不斷學習新的知識,了解新的科技,進而提升教師的知識面與實際應用能力。
數學建??梢源龠M教學內容的改革,傳統的數學課知識過于死板,學生不能很好地將其應用。數學建模的題目涉及知識面廣,可以引入到數學其他課的教學內容中,也可以將一些習題結合實際改編成應用題。這樣可以豐富教學內容,用生動有趣的生活實例導入新課,在教師啟發誘導下,通過學生發現新問題,提出新假設,產生一種躍躍欲試和急于解決問題的心理需求,從而引入數學定理、公式等,體現數學知識的實際應用性,提高學生學習數學的興趣。
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作者簡介:
吳小霞(1979-),女,湖北武漢人,武漢學院信息系副教授,博士。研究方向:多重檢驗,數學建模。
【關鍵詞】數學建模;應用數學;結合
前言:
應用數學不單單指數學的的公式含義,其在實際的生活問題解決中也有著較強的實踐性,而數學建模是通過計算的結果來解決實際的問題,然后根據實際的結果對其進行檢驗,最后來建立一個數學模型。應用數學與數學建模的相互結合,能夠更加有效的解決社會中的現實問題,對經濟的發展起到了推動的作用。
一、應用數學的價值和現狀
數學這門學科的來源就是通過人們對生活中各種規律進行總結和分析,所整理出的一種學術形式,在這種情況下我們可以看出,數學來自生活,所以人們可以利用數學來解決現實中的各種問題,應用數學的最大價值就體現在這個地方,另外,應用數學的價值還體現在這樣幾個方面:首先是應用數學能夠利用各種現實數學問題,來使人們掌握并且靈活使用這些數學知識,使之形成數學思維模式,擁有自主學習和思考方式;其次,通過對應用數學的學習可以幫助人們提高自身的學習能力,而且這種學習能力不僅僅體現在對數學的學習上,還體現在其它學科的學習當中;最后,通過對應用數學中各種實際問題的學習和分析當中,能夠使人們更快的進行學習的狀態,加強對知識的掌握。
應用數學的價值體現在這樣幾個方面,但是目前,這樣的價值只是在學習方面得以體現,而應用數學的主要內涵是人們對于實際問題的解決能力和實踐能力,需要人們在實際問題中分析得出數學數據,然后加以解決,目前,應用數學的發展現狀如下:應用數學的特點體現在“應用”上,這就說明在對應用數學進行學習的過程中,要注意實踐,另外,通過對應用數學的學習所形成的思維模式,可以幫助人們從多個方面對問題進行分析,目前,應用數學不僅僅在教育行業中進行發展,其應用的范圍也在漸漸擴大,其中包括金融、人文和經濟等各個方面,展現出極大的作用,在這種應用價值的體現中,使得人們迫切的需要展現應用數學的更多功能和價值,在人們的不斷研究當中,應用數學和數學建模的相互結合能夠滿足人們在生活中的需求,這就使應用數學與數學建模的相互結合成為應用數學的發展趨勢。
二、數學建模和應用數學的結合
為了體現出應用數學的功能和應用價值,需要將數學建模和應用數學相互結合,具體的結合策略體現在以下幾個方面:
1.發揮數學建模的功能。數學建模是將數學中復雜的理論和公式等抽象的內容,應用到實際生活中的關鍵橋梁,在數學建模的應用當中,是通過將實際的問題進行分析,建立相應的模型,將其中的數據進行導出,然后利用應用數學中的相應解決方法,通過所建立的數學模型,來對實際問題進行解決。在建立數學模型的過程中,需要注意的是,要對這些實際問題進行全面的分析,保證其中數據的準確性和可靠性,并且對數據的影響因素和其中的變量進行確定,這樣才能對問題中各個數據中之間的規律進行分析,保證利用應用數學所解決的問題的結果與實際結果相差不大。
2.在數學的教學課程中應用數學建模。目前,在數學的教學課程中,教師通過教材中的數學公式的使用方法進行講解,使學生能夠理解其含義,并且掌握這些數學知識,為了能夠使學生能夠靈活的應用數學知識來解決實際問題,教師可以在教學的過程中引入數學建模思想,以實際的問題為例,建立相應的數學建模,使學生利用相應的數學知識,通過建立的數學模型來解決問題。在實際的操作過程中,教師應該對問題的背景進行介紹,以學生為主體,來引導學生導出數學建模中的數據,分析問題中各個因素之間的規律,從而使學生能夠更加深入的了解應用數學的知識內容,同時也加強了學生的實踐能力,給學生解決實際問題提供了經驗,促進應用數學和數學建模充分結合。
3.通過相應的比賽來推動數學建模和應用數學的結合。為了加強學生們的動手實踐能力,發揮應用數學的價值,推動數學建模和應用數學的發展趨勢,可以借助相應的數學建模比賽,來達到這些目的。在這些比賽的過程中,可以使學生根據實際問題,獨立的建立相應的數學建模,應用自己所學習的數學內容,來對此數學建模中的各個數據進行分析,然后得出相應的結論。在此數學建模比賽結束之后,教師應該對每個人所計算得出的結果與實際的結果進行比較和評價,并且對其中的要點進行分析,使學生能夠更加深入的了解數學建模與應用數學之間的關系,從而更好的促進數學建模與應用數學的相互結合。
結束語:
應用數學由于本身的價值和特點,使其本身具有較強的應用性和實踐性,而數學建模與應用數學的相互結合,可以使人們更好的理解應用數學其中的內涵,并且利用應用數學解決各種實際問題,我們可以通過發揮數學建模的作用、在應用數學教學中引進數學建模和借助數學建模比賽,來促進數學建模和應用數學的結合,保證應用數學的快速發展。
參考文獻:
【關鍵詞】高職院校;數學建模;教學模式;教學方法
自1992年第一屆全國大學生數學建模競賽舉辦以來,數學建模得到了廣泛的關注[1]。開設數學建模課和參加數學建模競賽活動,不僅能提高學生的數學素質和創新能力,而且能增強學生分析、解決實際問題的能力,從而提升學生的綜合素養。
數學建模教育作為素質教育的一部分,以培養技能型、應用型人才為目標的高職高專院校,將數學建模作為數學教學的重要組成部分,更有其必要性和可行性[2]。正是基于此,國內眾多高職院校都根據自身特點,開展了數學建模教學活動。
相對于本科院校,高職院校數學建模課程在教學對象、教學方式和教學目的上都有所不同。本文從學校、師資、教材和學生四個層面分析了高職院校數學建模課程面臨的困難與存在的問題,針對現狀,提出了高職院校開展數學建模課程應該做到的四個重視,這對當前的高職院校如何開展數學建模課程有一定的理論和實踐意義。
1.面臨的困難與存在的問題
1.1 學校層面
高職院校對數學建模課程的重視程度不夠。國內數學建模課雖然已在部分學校開展了十多年,但仍為新興課程,很多校領導對數學建模課和數學建模競賽知之甚少,或者覺得其不重要而忽視其對應用學科的推動作用,從而導致開課遲、課時少、資源(軟硬件)缺乏等,這對數學建模課的正常開展造成了直接影響。
1.2 師資方面
當前高職院校師資多為專職教師,本身對數學建模不熟,實踐經驗較為欠缺。首先表現在對數學建模思想不熟悉,數學建模要求我們擺脫過去“定義-定理-證明-推論”這種演繹模式,而是通過數學實驗來直觀展現數學公式所描述結果,教學方式的改變導致教師原來熟悉教學要求發生改變;其次,很多數學教師不熟悉各種數學軟件,比如LINGO/LINDO、MATLAB、MATHEMATIC等。
學校原有師資不經過培訓或進修,提升教學能力,就很難勝任數學建模、數學實驗等新課程的教學要求。
1.3 教材方面
相對針對本科院校的數學建模教材的“百花齊放”局面,市場上適合高職院校學生數學建模的教材卻少得可憐,上課教師難以根據本校的特點而直接選定合適的教材[3,4]。大多數院校的數學建模教材依然是本科院校的教材,這并不符合高職教學的實際與需求,從而存在以下問題[5]:(1)內容過于繁雜,理論性較強,涉及知識點多而且深,對學生要求過高,不適合數學基礎相對較差的高職院校學生,也符合高職院校培養技能型、應用型人才的需求;(2)內容缺乏趣味性和針對性,當前的教材多追求內容全而廣,注重邏輯的嚴密性,缺乏趣味性,更缺乏培養應用型人才的針對性。
1.4 學生方面
首先,相對于本科院校學生來說,高職院校學生的數學基礎比較薄弱。多數學生的數學素質和基礎均較差,高職生源素質總體不高、學習積極性較低。這些因素都給數學建模教學帶來了諸多困難
其次,高職院校學生的數學基礎水平差異懸殊較大。隨著高校的不斷擴招, 高職院校學的中數學基礎水平差異比較懸殊,這已是不爭的事實。同一學校甚至同一專業的學生數學基礎差距極大。
再次,高職院校學生的數學建模意識不強。這主要是由兩方面原因造成的,一方面是當前的數學教學方式多為傳統的填鴨式教學,這種教學模式造成學生只要會做題就能在考試中獲得高分,基于應用的建模思想在期末考試中毫無用武之地;另一方面是學生應用數學軟件能力不強, 大多數學生沒有接觸過建模類型的軟件, 學生雖有一定的計算機應用能力, 但只局限于課堂教學和文字處理, 在數學軟件的自學和應用上存在較大的缺陷。
2.建議與對策
2.1 重視數學建模的宣傳普及
對數學建模的普及包括向上和向下兩方面。一方面,由于很多領導、老師對數學建模還很陌生,教學組老師需要多向他們普及數學建模課程好處,包括對學生綜合素質的提高、對其他科目(如經濟類科目)的推動、對學校知名度的提高(如參加數模競賽等)等。另一方面,也需要多向學生進行宣傳普及工作,畢竟學生才是最終的知識接受者,如果他們不感興趣的話,開展的課程就難以達到預期的教學目標。
2.2 重視師資培訓和教材本地化
數學建模課程需要組織教師進行專門的培訓和進修,進一步提升教學能力。這包括對實際問題抽象建模的能力、數學軟件的應用能力等。組織學生參加數學建模競賽是激發學生學習興趣、檢驗教學成果的好方法,任課老師需要對全國大學生數學建模競賽和美國數學建模競賽的參賽流程、參賽規則進行熟悉。
針對當前高職院校數學建模課程難以找到合適的教材的狀況,組織任課老師針對本校的實際情況自編教材是提升教師教學質量、提高教材匹配度的辦法。教學組老師根據實際教學的情況和學生的反饋,反復討論認證,最終編寫適合的教材。
2.3重視教學過程的趣味性
數學建模是應用性很強的科目,并不是純理論性課程,所建立模型與實際緊密聯系,這使得教師可以適當減弱知識之間推導的嚴密性而增加模型的趣味性。一方面,可以講書上的題目或模型與學生的生活聯系起來,比如講解貸款問題時,可以根據某一個學生的家庭情況進行建模;另一方面,可以拋開教材而直接從生活中的問題進行建模,并作為課堂上的案例進行講解,比如食堂的排隊問題等;再者,可以結合學生的所學專業,從其專業知識里歸納數學模型。
數學建模課程涉及知識面廣,從事數學建模教育的教師需要認真研究和改革總結出較多涉及不同工程應用背景和生活中常見的趣味性實例,應用這些實例再現數學建模的思想和基本方法,能夠具體而方便的應用于趣味性教學,提高學生的學習動力。
2.4 重視教學輔助手段的應用
數學建模因其具有對現實規劃的指導性,得到了人們的重視。但我們也要認識到,羅馬不是一天建成的,一個學校師資水平、學生水平不是一下子就能提高的,需要在人力、物力、財力等各方面長期不斷的投入;一個人的數學建模素養也不是一兩次課能建立的,需要長期不斷的培養和練習。
針對高職院校,可以在教師和學生兩方面采取“走出去”和“請進來”的策略來逐步改變現狀。首先,多組織老師和學生到本科院校取經,學習其先進的教學經驗。其次,可以多邀請外校建模教師或相關人士來為本校師生做講座或培訓。
另外,對于競賽獲獎的同學,可進行優秀論文張貼、口頭表揚、社團榮譽等形式對其進行鼓勵,在增強學生自信的同時營造學習和競爭的氛圍。
3.總結
本文分析了高職院校數學建模課程在學生、師資和教材等方面存在的問題和面臨的困難,然后結合當前教學現狀和計劃,對如何在高職院校開展數學建模課程提出了針對性建議。這對當前的高職院校如何開展數學建模課程有一定的理論和實踐意義。
參考文獻:
[1] 李大潛. 將數學建模思想融入數學類主干課程[J], 中國大學教學, 2006年第1期
[2] 顏文勇. 數學建模[M], 北京:高等教育出版社,2011
[3] 楊啟帆. 數學建模[M], 高等教育出版社, 2005