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應用數(shù)學這門學科的實踐性非常強,其能與純粹理論數(shù)學彼此補充?,F(xiàn)在幾乎所有的社會部門與科學領域都在大量的運用應用數(shù)學,此學科在其中所發(fā)揮的作用也日益增大。在應用數(shù)學的教學中合理的融入數(shù)學建模思想這是應用數(shù)學教育在今后發(fā)展的必然趨勢。本文主要分析了目前應用數(shù)學的發(fā)展狀況與未來發(fā)展趨勢,分析了數(shù)學建模思想的作用與意義,同時介紹了數(shù)學建模的基本操作流程,以期促進數(shù)學建模思想在應用數(shù)學的教學中的有效滲透。
【關鍵詞】
應用數(shù)學;數(shù)學建模思想;理論數(shù)學
在應用數(shù)學中主要涵蓋“應用”以及“數(shù)學”兩大內(nèi)容。第一部分內(nèi)容即為和應用相關的數(shù)學問題,是歸屬在傳統(tǒng)數(shù)學的范疇;第二部分即為與數(shù)學應用相關的問題,也就是借助數(shù)學手段,研究以及解決各種問題的過程?,F(xiàn)在,數(shù)學這門科學和其他科學緊密融合、彼此影響,人們也開始更加關注應用數(shù)學處理實際問題的巨大作用。與此同時,數(shù)學建模思想不僅能充分顯示出數(shù)學的重要價值,同時也在其中慢慢得以滲透,逐漸變成現(xiàn)代應用數(shù)學的關鍵組成部分之一。
一、應用數(shù)學的發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢
作為一門數(shù)學,應用數(shù)學更是屬于一門科學。很長時間以來,許多人都不知該如何將數(shù)學實際與理論充分結(jié)合,這主要是因為學生尚未在應用數(shù)學中真正的融入數(shù)學建模思想?,F(xiàn)在,我國數(shù)學教育主要還是教授單純的數(shù)學,很少涉及應用數(shù)學內(nèi)容。所以,人們就會覺得數(shù)學科目比較枯燥、沒有實用價值。為了改變現(xiàn)狀,在不改變傳統(tǒng)數(shù)學教學體系的基礎上,在其中合理的融入應用數(shù)學有關知識,可以有效的提高學生的學習熱情,指導其借助數(shù)學知識合理的解決實際問題。
在應用數(shù)學創(chuàng)建初期,僅僅具有幾個分支,然而隨著長時間的發(fā)展與沉淀,很多學科間出現(xiàn)了更多的交叉融合,于是應用數(shù)學也慢慢發(fā)展為具有很多發(fā)展方向的學科,其應用領域逐漸擴展,現(xiàn)在已融入到社會經(jīng)濟發(fā)展的各個行業(yè)以及各個領域,基本上在所有的科學領域都已融入應用數(shù)學,而應用數(shù)學和很多學科之間的關聯(lián)日益緊密,發(fā)揮的作用的越來越大。其中包括保險與金融等行業(yè),同時也包括生態(tài)學與信息學等學科。相信隨著科技的進步,應用數(shù)學的發(fā)展?jié)摿εc空間都會越來越大。
二、數(shù)學建模思想
(一)數(shù)學建模思想的作用與意義
現(xiàn)在數(shù)學建模思想已變成教學的一個關鍵內(nèi)容。首先,數(shù)學建模思想能幫助學生更加了解應用數(shù)學,借助具體實例的作用引導學生發(fā)現(xiàn)應用數(shù)學的應用價值,同時能夠自主的嘗試解決問題,在此過程中領悟應用數(shù)學與建模思想的作用與價值;其次數(shù)學建模思想能夠?qū)嶋H問題進行描述。由于數(shù)學學科具有概念抽象、結(jié)論準確、邏輯嚴謹?shù)忍攸c,同時其主要是研究數(shù)量存在關系以及空間形態(tài)等,因此應該嚴格保證被描述現(xiàn)象的嚴密性與準確性,數(shù)學建模思想能充分滿足此要求。其能夠?qū)⒊橄笈c復雜的問題具體化以及簡單化,同時可以形象、生動的展示數(shù)學圖像以及數(shù)學公式,完成理論基礎以及實際應用數(shù)學的有機結(jié)合。
(二)數(shù)學建模的基本操作流程
在應用數(shù)學中,數(shù)學建模具有非常關鍵的作用。其基本操作流程為:(1)提出問題。借助提出的問題能夠準確判定數(shù)學建模的目的與類型,此環(huán)節(jié)對數(shù)學建模的成敗具有非常重要的意義;{2}分析數(shù)據(jù)。此環(huán)節(jié)必須要保證數(shù)據(jù)的完整性以及準確性,然后科學的處理與轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù),從而獲得其內(nèi)部隱藏的信息;(3)提出假設。在確定數(shù)學建模的根本目的以后再實施此步驟,其屬于后續(xù)建模的重點,所提出的假設不可太簡練,也不可太繁瑣,不然就會拉大數(shù)學模型距離從而喪失自身意義;(4)構(gòu)建數(shù)學模型。在此環(huán)節(jié)中,必須要在嚴謹?shù)臄?shù)學推理的作用下發(fā)現(xiàn)研究對象的本質(zhì)特征,再借助于規(guī)范的數(shù)學語言將此進行簡練的描述,從而利于求解以及運用模型;(5)求解。此環(huán)節(jié)即為對初建的數(shù)學模型實施求解,從而保證在實際生活中可以對其有效應用。必須要注意的是:建立模型并非是數(shù)學建模思想的終極目標;(6)分析模型。此環(huán)節(jié)的目地即為減少誤差,從而提高模型的普遍性以及科學性;(7)檢查。在一個數(shù)學模型構(gòu)建完成以后,要嚴格的檢查其完整性與可行性;(8)應用。在確保所建數(shù)學模型的科學性與有效性以后,就可以合理的對其展開應用。
三、結(jié)語
目前,在實際生活中,應用數(shù)學中還尚未充分的滲透數(shù)學建模思想,特別是在教學過程中,很多學生都不了解數(shù)學建模思想的內(nèi)涵,覺得其無任何應用價值。由此觀之,在數(shù)學教學中尚未充分融入數(shù)學建模思想,而且一些教師對此也了解甚少,其掌握的相關知識與進行的練習都較少,這樣數(shù)學教學質(zhì)量也無法提高。因此,廣大數(shù)學教育工作者應充分掌握數(shù)學建模思想以及應用數(shù)學的根本內(nèi)涵,了解其應用價值與操作流程,從而將數(shù)學建模思想充分的融入到應用數(shù)學中,提高數(shù)學教學質(zhì)量,并提高學生的學習熱情與創(chuàng)新能力,促使學生能夠借助數(shù)學知識更加有效的解決實際問題。
參考文獻:
[1]
一、建模思想概述
1.小學數(shù)學教學中建模思想的內(nèi)涵
想要在小學數(shù)學教學中應用好建模思想,前提是要了解建模思想的內(nèi)涵。顧名思義,數(shù)學建模思想就是在解決數(shù)學問題時要建造數(shù)學模型,就是依據(jù)一定的事物規(guī)律,通過假設、簡化等手段,將數(shù)學思維闡述的文字信息轉(zhuǎn)化成數(shù)學模型,能夠以更加直觀、簡單的方式來解釋抽象的數(shù)學規(guī)律、數(shù)學公式,因此,可以說數(shù)學建模思想對小學生來說,會更方便他們學習、理解和運用數(shù)學知識。
2.小學數(shù)學教學中建模的過程
小學數(shù)學教學中應用建模思維的過程主要就體現(xiàn)在將課本上的知識轉(zhuǎn)化為實際生活中小學生可以接觸到的能夠理解的具體事物,并且引導學生從這些具體事物中聯(lián)想到書本上的數(shù)學知識。在這一過程中,教師首先要對教學內(nèi)容和教學目標有一個準確全面的把握,并根據(jù)教學內(nèi)容和便于學生理解的原則,從實際生活中選擇出恰當?shù)慕K夭?,下一步要對建模素材進行加工優(yōu)化,保證數(shù)學模型的構(gòu)造過程對學生更有吸引力;在課堂教學中,教師要選擇好恰當?shù)臅r機,引入建模的應用,并且根據(jù)學生的掌握情況對模型的建造適當?shù)剡M行刪減。最后要在全面考查學生知識掌握的情況后,對建模過程進行總結(jié)分析,找出不足,及時改正,增加建模經(jīng)驗。
二、數(shù)學建模思想在小學數(shù)學教學中的應用策略
1.潛移默化滲透建模思想
小學的學習是初級入門階段,在數(shù)學學習過程中,不能生硬地灌輸數(shù)學建模思維,那樣容易起到反作用。要采用潛移默化、細水長流的方式,在平時的日常教學中滲透模型知識,并積極引導學生,促使他們養(yǎng)成數(shù)學模型解決問題的習慣和能力。比如,在學習“認識立體圖形”時,教師就可以引導學生對生活中看到的事物說出形狀,幫助學生更直觀地感受到立體圖形,了解立體圖形的性質(zhì)特點,以便更好地學好相關方面的知識。
2.抓住本質(zhì)構(gòu)建模型
數(shù)學建模思維的本質(zhì)就是通過構(gòu)建數(shù)學模型解決實際問題,因此,能否在小學數(shù)學教學中應用好數(shù)學建模思維,直接體現(xiàn)在構(gòu)建出數(shù)學模型是否符合知識點,能否準確地表現(xiàn)數(shù)學規(guī)律,能否真正地將數(shù)學知識和實際問題聯(lián)系起來。這就需要教師在帶領學生進行數(shù)學模型的構(gòu)造時,能夠抓住知識的要點,并緊緊抓住這一要點,把實際生活中的問題相關聯(lián)。比如,在教學“平行線”時,不僅要構(gòu)建馬路、斑馬線等這樣從實際中得來的數(shù)學模型,還要通過布置反?筒飭苛教跗叫邢嘸淶木嗬耄?讓學生認識到為什么“平行線永不能相交”這個本質(zhì)上的問題。
3.優(yōu)化模型構(gòu)建形式
在小學數(shù)學教學中,構(gòu)建數(shù)學模型的一個重要作用就是激起學生的學習興趣,這就要求教師構(gòu)建的數(shù)學模型要生動形象,有趣味性。對此,教師就需要不斷地探究和優(yōu)化數(shù)學模型的構(gòu)建形式,提高數(shù)學模型構(gòu)建在數(shù)學課堂中的吸引力。多媒體教學設備和技術的發(fā)展對數(shù)學模型的構(gòu)建也是有很大幫助的,但是教師也要多學會用,才能充分發(fā)揮多媒體教學的作用。比如,在講解“同底等高的平行四邊形和長方形面積相等”時,教師就可以通過多媒體的播放設備將平行四邊形和長方形之間的變換過程播放出來。
4.參與建模的實踐
關鍵詞數(shù)學建模思想醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計教學模式改革
1數(shù)學建模思想概述
1.1數(shù)學建模內(nèi)涵
數(shù)學建模可以描述為針對一個特定目標或者一個特定對象,按照其特有的內(nèi)在規(guī)律,給出必要的問題假設,以適當輔助工具作為支撐,最終架構(gòu)起數(shù)學框架。數(shù)學建模在解決實際問題中扮演重要角色,將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題,達到解決實際問題的目的。數(shù)學建模實施的規(guī)范化步驟是模型準備階段———模型假設階段———模型建立階段———模型求解階段———模型分析階段———模型檢驗階段———模型應用階段。這一系列數(shù)學建模過程主要從表述、解答及驗證等方面開展,在應用過程中重復演示從現(xiàn)實對象到數(shù)學模型,然后再回歸現(xiàn)實對象等循環(huán)流程[2]。數(shù)學建模和傳統(tǒng)數(shù)學有所區(qū)別,數(shù)學建模和生活聯(lián)系密切,其涉及的對象也都是生活中常見事物及現(xiàn)象。但是傳統(tǒng)數(shù)學主要解決純理論數(shù)學問題,重視發(fā)展學生的邏輯思維能力,培養(yǎng)其抽象性思維。因此數(shù)學建模在高等數(shù)學教育中具有獨特價值,有著很強的應用性和實踐性。尤其是對于藥學院校,如果能在醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計中滲透數(shù)學建模思想,有助于向社會傳輸高質(zhì)量綜合型人才。
1.2數(shù)學建模思想滲透于醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計中的重要性
首先激發(fā)了學生學習的主動性和積極性,調(diào)動學生興趣。醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計作為一門應用性較強的學科,理論內(nèi)容相對抽象,學生學習難度大,因此如何調(diào)動學生學習的自主性和參與性是教師需要思考的重點問題。數(shù)學建模圍繞解決問題為中心,體現(xiàn)出學生思考應用數(shù)學的過程,加強了數(shù)學和醫(yī)藥數(shù)理之間的聯(lián)系,加深了學生對數(shù)理統(tǒng)計的認知,擴大學習的廣度和深度,讓學生充滿學習動力。其次數(shù)學作為輔助工具,培養(yǎng)學生應用能力?;跀?shù)學建模思想來對醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計教學模式進行改革,可以讓學生感受到不同數(shù)學模型解決不同問題,轉(zhuǎn)變數(shù)學角度、數(shù)學思維,就會有不同模型的求知求解,有效培養(yǎng)了學生解決問題的能力。最后激發(fā)學生的創(chuàng)新精神和科研意識。醫(yī)學院校培養(yǎng)出來的人才大多是在一線工作,在改革中高校必須富有勇于創(chuàng)新、勇于進取的先鋒精神。數(shù)學建模本質(zhì)是一種創(chuàng)造性思維活動[3],只有靈活、深刻和廣泛的思維才是當今時代所需要的,因此教師在醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計教學中滲透數(shù)學建模思想,將數(shù)學建模思想轉(zhuǎn)移到醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計教學中,培養(yǎng)起學生的創(chuàng)新精神和科研意識。
2基于數(shù)學建模思想的醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計教學模式改革方法
2.1運用數(shù)學建模思想優(yōu)化教學內(nèi)容
數(shù)學建模思想滲透于教學改革內(nèi)容中主要是深化理解數(shù)學概念、公式等內(nèi)容,這是一個漸變的過程,最終讓明確數(shù)學思想,達到解決實際問題的目的。首先對醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計課程內(nèi)容進行增刪,在不影響課程體系完整性的前提下,壓縮概率知識內(nèi)容,減少縮短教學課時。同時轉(zhuǎn)變以往教學中重理論輕實踐的教學現(xiàn)象,訓練學生掌握計算技巧,減少大量理論講授時間,注重統(tǒng)計思想和統(tǒng)計方法解決實際問題部分,突顯其應用性。其次在教學內(nèi)容中滲透數(shù)學建模思想,尤其是在概念、原理內(nèi)容來源背景上滲透數(shù)學建模思想,培養(yǎng)起學生應用數(shù)學的意識。最后加強數(shù)學建模思想與醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計之間的密切聯(lián)系,主動向?qū)W生展示數(shù)學建模在醫(yī)藥學中應用的現(xiàn)實案例,建模思想在醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計中應用的真實案例較多,優(yōu)化了數(shù)理統(tǒng)計的效率,解決了更多的現(xiàn)實性問題,促進了社會的發(fā)展,讓學生感受到社會中的價值,因此一定要不斷優(yōu)化教學內(nèi)容,調(diào)整教學課時,尤其是有關數(shù)理統(tǒng)計在社會中應用廣泛及和數(shù)學建模聯(lián)系密切的內(nèi)容,提高對數(shù)學建模思想的認識,激發(fā)出學習興趣。
2.2運用數(shù)學建模思想改革醫(yī)藥數(shù)理教學方式和手段
傳統(tǒng)醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計課堂教學中以滿堂灌和填鴨式教學為主,不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維,忽視了學生學習主體的地位,同時打擊了學生解決實際問題的積極性。數(shù)學建模思想內(nèi)涵在于用數(shù)學知識來解決實際問題,我們在改革中重視通過鮮活案例來教學,養(yǎng)成學生解決實際問題的能力[4]。案例式教學首先選取有關醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計的真實案例,然后利用現(xiàn)代化信息技術展示給學生,學生分別給出解決問題的方法,這一過程要注意教師引導的作用,積極從數(shù)學建模思想來啟發(fā)學生。例如在講解假設檢驗內(nèi)容時,查找數(shù)據(jù)庫資料文獻,在案例中闡釋假設檢驗的基本原理及推理方法,然后向?qū)W生一點點滲透數(shù)學建模思想,讓學生深刻體會數(shù)學和醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合的必要性,激發(fā)出數(shù)學學習的興趣,讓學生培養(yǎng)起解決實際問題的能力。例如應用SPSS、MATLAB軟件來輔助醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計實驗課教學,在詢問中毒患者與正常人脈搏次數(shù)是否存在統(tǒng)計學意義時,直接簡化了復雜的統(tǒng)計計算。
2.3改革醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計考核評價方式
由于向?qū)W生滲透數(shù)學建模思想是一個漸變的過程,因此對于以往醫(yī)藥數(shù)理統(tǒng)計課程的考核評價方式也要進行改革,避免學生養(yǎng)成臨時抱佛腳的習慣。在內(nèi)容上調(diào)整理論知識和應用能力部分的考查比例,減少大量考試記憶能力內(nèi)容,重視實際問題的解決。在考試方式上將平時上課出勤、課下作業(yè)完成質(zhì)量、小測驗及課堂表現(xiàn)等指標納入到考核體系中,考查學生靈活運用的能力。在開始題型上,減少客觀性試題比例,增加應用能力等綜合性思考分析題目,在題型中滲透數(shù)學建模思想[5]。
培養(yǎng)具有系統(tǒng)思維,創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的復合型人才是非常必要的,如何更好地應用數(shù)學去解決問題,數(shù)學建模提供了很好的平臺。通過它,有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),并為高等學校應該培養(yǎng)什么人,怎樣培養(yǎng)人,做出了重要的探索,已成為高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要載體。簡單的說,數(shù)學建模是利用數(shù)學方法解決實際問題的一種實踐。即通過抽象、簡化、假設、引進變量等處理過程后,將實際問題用數(shù)學方式表達,建立起數(shù)學模型,然后運用先進的數(shù)學方法及計算機技術進行求解。在這種情況下,要求學生必須靈活運用自己的知識,發(fā)揮自己的想像力、創(chuàng)造力,有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、主動發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。通過開展數(shù)學建模教育及競賽,有利于學生各項能力及素質(zhì)的提高,主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)提高學生分析、解決問題的能力(2)培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力(3)培養(yǎng)學生的團隊合作意識(4)培養(yǎng)學生的計算機應用能力(5)培養(yǎng)學生的論文寫作能力(6)培養(yǎng)學生的自學能力和查閱資料的能力
二、財經(jīng)類高校開設數(shù)學建模課所面臨的問題
目前,國內(nèi)財經(jīng)類高校開設數(shù)學建模課的很少,并且對公共數(shù)學基礎課的重視程度明顯不足,普遍存在著課程設置單一、壓縮課時量、教學用數(shù)學教材陳舊等問題,影響學生數(shù)學思維的鍛煉。另外,一個最主要的客觀因素是財經(jīng)類高校的生源多以文科占主體,理科為輔的格局,學生的數(shù)學基礎水平普遍不高。
三、財經(jīng)類高校開展數(shù)學建模課程建設的途徑
高等數(shù)學(微積分)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計是財經(jīng)類高校多數(shù)專業(yè)的公共基礎課,如何能在這些課程中,突出數(shù)學建模的思想,提高學生的數(shù)學應用意識,顯得很重要。高等數(shù)學作為一門大學一年級最先接觸到的大學數(shù)學類課程,在它的教學過程中,如何更好地體現(xiàn)數(shù)學建模思想,是財經(jīng)類高校開展數(shù)學建模課程建設的基礎。在高等數(shù)學的課程內(nèi)容中,很多地方體現(xiàn)了數(shù)學建模的思想,課程中涉及到的一些概念等一般都是經(jīng)過研究實際問題得來的,體現(xiàn)了數(shù)學建模的思想。例如,在引入定積分定義時,我們是通過如何求曲邊梯形面積的思想而引出的。在具體的求解過程中,我們對這一問題作了一定的假設,并用極限思想給出了曲邊梯形的面積。事實上,這樣一個過程,就是一個簡單的建模過程。所以在教學過程中,特別是引入新概念、新定理等內(nèi)容時,教師應努力選取一些實際例子,讓學生去體會數(shù)學建模的思想,增強學生對數(shù)學建模的認識。另外,開展數(shù)學建模課程建設,除以上在數(shù)學基礎課中融入數(shù)學建模思想外,高校還應開設數(shù)學建模的選修與必修課,方便學生深入了解數(shù)學建模。
四、財經(jīng)類高校開展數(shù)學建模課程建設的意義
【關鍵詞】應用數(shù)學;數(shù)學建模;滲透
一、應用數(shù)學的發(fā)展與現(xiàn)狀
最初的應用數(shù)學在創(chuàng)立的時候,只有很少的幾個分支,經(jīng)過時間的沉淀和進一步的開拓,到如今,應用數(shù)學已經(jīng)有了非常迅速的發(fā)展,幾乎可以將應用數(shù)學的方法融入到各個科學領域,尤其是與其它很多學科的聯(lián)系越來越趨于緊密,起著舉足輕重的作用。應用數(shù)學早已不僅僅局限于傳統(tǒng)學科如物理學、醫(yī)學、經(jīng)濟學的原始問題,而隨著信息化時代的到來,應用數(shù)學更多的應用于新興信息學、生態(tài)學一些劃時代的學科中,在邊緣科學中也發(fā)揮這越來越重要的作用,甚至進入了金融、保險等行業(yè),給應用科學帶來了巨大的前途和發(fā)展空間,充滿了更多的機遇和挑戰(zhàn)。
應用數(shù)學是一門數(shù)學,更是一門科學。很久以來,在應用數(shù)學的教學和實踐中,很多人一直不了解如何把理論知識與實際很好的結(jié)合,其根本原因就是沒有將數(shù)學建模思想滲透到真正的應用數(shù)學中去。很多熟知應用數(shù)學的人員卻不能將其運用到實際領域中去,他們也許很多人都還不知道什么是數(shù)學建模,也不了解數(shù)學建模的過程是什么,更不會知道數(shù)學建模能有這么大的用處。馬克思曾經(jīng)說過:“一門科學只有當它充分利用了數(shù)學之后,才能成為一門精確的科學?!彪S著應用數(shù)學的發(fā)展,給它提供了更廣闊的空間,也給應用者們帶來了巨大的挑戰(zhàn)。這就迫使應用數(shù)學的學習者要自覺學習了解各個行業(yè)的知識,進入充滿懸念的非傳統(tǒng)領域,在高尖端的應用領域中放手一搏,能及時跟上應用數(shù)學的變化并走在時代的前沿。
二、數(shù)學建模在應用數(shù)學中的重要作用
數(shù)學模型是用數(shù)學來解決實際問題的橋梁。數(shù)學模型與數(shù)學建模不僅僅展示了解決實際問題時所使用的數(shù)學知識與技巧,更重要的是它告訴我們?nèi)绾瓮诰驅(qū)嶋H問題中的數(shù)學內(nèi)涵并使用所學數(shù)學知識來解決它。數(shù)學建模就是應用數(shù)學理論和方法去分析和解決實際問題,簡單的說,就是用數(shù)學語言描述實際現(xiàn)象的過程。數(shù)學源于生活實踐,是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關系和空間形式的科學,最終也將應用于生活。在如今,數(shù)學以空前的廣度和深度向其他科學技術領域滲透,過去很少應用數(shù)學的領域現(xiàn)在也在迅速的貼近數(shù)學,特別是新技術、新工藝蓬勃興起,計算機的普及和廣泛應用,數(shù)學在許多高新技術上起著十分關鍵的作用。因此,數(shù)學建模不僅凸現(xiàn)出其重要性,而且已成為現(xiàn)代應用數(shù)學的一個重要組成部分。
從馬克思方法論來說,數(shù)學建模實質(zhì)上就是一種數(shù)學思想方法。從工程、金融、設計等各個角度來運用數(shù)學建模,就是用數(shù)學的語言和方法,通過抽象、簡化建立數(shù)學模型,近似勾勒出數(shù)學模型,在對數(shù)學模型的研究中完成對實際的模擬。數(shù)學建模能解決各個領域的實際問題,它從模型和量去考察實際問題,盡可能用數(shù)學的規(guī)律和參數(shù)變量來模擬實際問題的發(fā)展和結(jié)果,數(shù)學模型的建立可分為以下幾個步驟:用理論和定律來確定變量,建立各個參數(shù)之間的定量或定性關系,進一步建立出數(shù)學模型;用數(shù)學的計算方法進行分析、求解;然后盡可能用實驗的、觀察的、歷史的數(shù)據(jù)來驗證該數(shù)學模型。若檢驗符合實際,則建模成功;若不符合實際,則需要重新考慮抽象、簡化建立新的數(shù)學模型。由數(shù)學建模的復雜過程可知,數(shù)學建模是一個需要多次迭代重復檢驗才能完成的過程,最重要的是它反映了解決實際問題的真實過程。數(shù)學建模思想在應用數(shù)學中的作用主要教體現(xiàn)在:
1.全面提高建立模型解決問題的能力
要學會將應用數(shù)學用到解決各種實際問題,需要很多方面的要求。對于每一個學習應用數(shù)學的人,首先有必要掌握充實的數(shù)學理論知識和方法,要有較強的自學能力,其實要有數(shù)學建模的意識,有能應用數(shù)學的知識去解決問題的能力。在數(shù)學建模的學習和掌握過程中,必須能使學到了應用數(shù)學的知識,又能運用它們解決一些實際問題,這才是應用數(shù)學培養(yǎng)人才的根本目標。為使學生能夠進入一種周而復始的學習、應用的良性循環(huán),從知識和能力來講,數(shù)學建模的教學與實踐活動非常重要。所以在培養(yǎng)學生學習應用數(shù)學的同時,要注重數(shù)學建模思想的培養(yǎng),只有這樣才能做到學以致用,才能全面提高用應用數(shù)學解決實際問題的能力。
2.全面提高創(chuàng)新綜合分析問題的能力
傳統(tǒng)的數(shù)學教學時枯燥而又封閉的,學生提不起興趣,自己學不到有用的知識。而創(chuàng)新前提下的數(shù)學建模的教學具有開放性多元性的特點,學生主動闡明自己的想法,也是師生交流增多,更有利于產(chǎn)生碰撞的火花。在應用數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模思想,更能全面提高學生的創(chuàng)新綜合分析問題的能力,激發(fā)學習應用數(shù)學的興趣,讓他們通過數(shù)學建模更好的理解應用數(shù)學,真正明白應用數(shù)學的重要性。
三、將數(shù)學建模思想滲透到應用數(shù)學中去
1.注重數(shù)學應用與理論相結(jié)合,成立數(shù)學建模小組
數(shù)學的基礎理論和概念是學習數(shù)學建模的根基。一切數(shù)學概念和知識都是從現(xiàn)實世界模型中抽象出來的,用建模的思想進行教學是理論與應用相結(jié)合的重要手段。在講解數(shù)學概念時,盡量從學生熟悉的生活實例或與專業(yè)相結(jié)合的實例中引出,減少學生對應用數(shù)學的抽象感。用身邊的實例進行講解,能拓寬學生的思路。成立數(shù)學建模小組,舉辦專題講座,學生自己選取實例進行建模,從而讓學生嘗到數(shù)學建模成功的甜和難于解決的苦,對數(shù)學建模的方法加深理解,增長知識,積累經(jīng)驗。
2.以建模的思想開展應用數(shù)學教學內(nèi)容,掌握建模方法
將教科書中的實例模型化,用經(jīng)驗材料進行描述,利用應用數(shù)學的理論跟公式推導運算出實際模型的結(jié)果,要轉(zhuǎn)變觀念,拋棄過去的僵化模式,以新觀點來領導課堂,應用數(shù)學方法和思想進行綜合分析推理的能力、鍛煉創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力、學習建模能力并查閱文獻資料。應用數(shù)學的教學中應形成以實際問題為中心,以分析和解決問題為基本出發(fā)點,以數(shù)學模型的建立為基本途徑,把應用數(shù)學、數(shù)學建模和課外活動有機的結(jié)合起來,完成應用數(shù)學和數(shù)學建模思想的滲透,寓數(shù)學建模于應用數(shù)學中。
參考文獻:
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關鍵詞:獨立學院數(shù)學建模應用人才培養(yǎng)
1.引言
伴隨社會發(fā)展,數(shù)學學科不僅在自然科學領域發(fā)揮著重要作用,而且在向金融、交通、經(jīng)濟、醫(yī)療等領域滲透。“高技術本質(zhì)上是數(shù)學技術”已經(jīng)成為大多數(shù)人的共識并被接受,數(shù)學的應用性作用被越來越多的人所重視。獨立學院,是指實施本科以上學歷教育的普通高等學校與國家機構(gòu)以外的社會組織或者個人合作,不依賴國家財政舉辦的實施本科層次教育的高等學校,也被叫做獨立二級學院。應用型人才是能夠?qū)I(yè)技能及知識應用于所從事社會實踐、熟練掌握社會生產(chǎn)活動的專業(yè)人才。2003年,教育部8號文件《關于規(guī)范并加強普通高校以新的機制和模式試辦獨立學院管理的若干意見》,自此文件后,獨立學院開始走向自主辦學的道路,但是獨立學院的發(fā)展也因此遇到諸多瓶頸,因此諸多學者對獨立學院的發(fā)展進行了研究,其中重要的一個發(fā)展方向就是要轉(zhuǎn)變辦學模式,向應用型的本科教育辦學方向轉(zhuǎn)型。而作為數(shù)學類應用學科,數(shù)學建模能夠解決實際生活中的諸多問題,數(shù)學建模教學能夠給學生提供一個展示自己的舞臺,重在培養(yǎng)學生用數(shù)學解決具體的實際問題的能力,在培養(yǎng)應用型人才方面發(fā)揮著重要作用。目前,國內(nèi)外諸多高校都已開設數(shù)學建模課程并組織學生參加數(shù)學建模大賽,從教育部全國數(shù)學建模大賽近幾年數(shù)據(jù)統(tǒng)計,參加全國數(shù)學建模大賽的隊伍一直在持續(xù)增長。高校組織學生參加數(shù)學建模大賽有助于激發(fā)學生學習興趣,有助于提高學生應用計算機解決實際問題的能力,有助于培養(yǎng)學生的團隊意識及團結(jié)合作能力,有助于培養(yǎng)學生的應用創(chuàng)新能力。組織并參加數(shù)學建模大賽,不僅能夠促進數(shù)學教育教學改革,而且能夠提高學生的應用創(chuàng)新能力,加速獨立學院向應用型人才培養(yǎng)方向的轉(zhuǎn)變。
2.數(shù)學建模是應用型人才培養(yǎng)的必然要求
數(shù)學在實際生活被人們認為是僅僅能夠用于簡單的計算這一誤區(qū)慢慢被打破,數(shù)學建模讓更多的人認識到了數(shù)學涉及領域的廣泛及數(shù)學與現(xiàn)實生活的關系,數(shù)學建模也讓數(shù)學這一生澀而枯燥的課程生動起來。當今社會,科技日新月異,應用型人才的培養(yǎng),是推動社會發(fā)展和時代前進的動力。高校組織學生參加數(shù)學建模大賽能夠提高學生的綜合素質(zhì),是培養(yǎng)應用型人才的重要措施;是培養(yǎng)學生的自主學習能力,提高學生應用計算機解決實際問題的能力,培養(yǎng)學生的團隊意識及團結(jié)合作能力,培養(yǎng)學生的應用創(chuàng)新能力的重要手段。
2.1培養(yǎng)學生的自我學習能力。
數(shù)學建模涉及的課程非常多,相對課時少,教授數(shù)學建模的老師大多采用的是啟發(fā)式講解引導學生如何解決問題,教師教給學生的是數(shù)學原理和數(shù)學方法,沒有太多時間給出具體的解答過程。而且數(shù)學建模是用于解決實際問題的,實際問題要考慮的方面很多,這就要求學生要了解問題的諸多方面,如實際背景、相關數(shù)據(jù)等,進而分析問題,抽象出數(shù)學模型,最后解決問題。這要求講解數(shù)學建模的教師只能啟發(fā)引導學生主動分析問題、查找資料及相關的理論知識。通過這一過程既能培養(yǎng)學生的自主學習能力,又能充分發(fā)揮學生自身的能量。
2.2數(shù)學建模有助于應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
數(shù)學建模是針對社會實際問題而設置的問題,它和傳統(tǒng)數(shù)學問題是有區(qū)別的,數(shù)學建模問題往往沒有現(xiàn)成的模式,也沒有標準的和唯一答案,完全靠學生自己的創(chuàng)新解決問題,這就要求學生必須有應用創(chuàng)新能力,同時也給學生提供了廣闊的空間,學生可以通過利用自己學到的知識,選擇合適的方法思考問題,進而得到解決問題的數(shù)學模型,這可以充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造力和想象力,漸漸地發(fā)現(xiàn)數(shù)學規(guī)律,提高學生的應用能力、創(chuàng)造能力及競爭意識。
2.3數(shù)學建模有助于培養(yǎng)學生的團隊意識及團結(jié)合作能力。
數(shù)學建模處理的是復雜的社會實際問題,在處理問題的過程中,單靠數(shù)學知識是無法解決問題建立模型的,它需要跨專業(yè)、學科的綜合知識融合在一起才能夠解決。數(shù)學建?;顒由婕暗膯栴}多,如分析問題、尋找數(shù)據(jù)、建立模型及模型驗證,其實際操作過程中工作量非常大,其中不但有理論性的數(shù)學知識,還有如計算機編程等相關的知識,單靠某一位同學很難完成,因此要求數(shù)學建模小組成員之間能夠相互了解、相互學習,在活動過程中要求成員之間必須相互尊重和信任,能夠聽取別人的意見,能夠相互發(fā)現(xiàn)不足,取長補短。因此,通過數(shù)學建模活動,能夠培養(yǎng)學生的團隊意識及團結(jié)合作能力。
3.獨立學院應用型人才培養(yǎng)的措施
3.1以應用型人才培養(yǎng)為基礎進行公共數(shù)學教學改革。
應用型人才培養(yǎng)是獨立學院發(fā)展的一個非常好的方向,作為公共數(shù)學課程,在教學過程中應體現(xiàn)數(shù)學的應用性,即數(shù)學建模思想。數(shù)學建模思想的形成是一個長期復雜的工程,要培養(yǎng)學生的數(shù)學建模思想,就要求公共數(shù)學課教師在上課過程中,反復提到并應用與學生所學專業(yè)相關的數(shù)學問題及相應的數(shù)學建模思想,經(jīng)常性地把數(shù)學應用到現(xiàn)實社會生活中,讓學生體會到數(shù)學的實際應用價值,讓學生體能會到數(shù)學無處不在,生活中處處是數(shù)學。這樣,能夠激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣,調(diào)動學生解決問題的熱情,培養(yǎng)基礎扎實、適應能力較強的應用型復合人才。
3.2參加數(shù)學建模大賽,推動獨立學院應用型人才培養(yǎng)。
數(shù)學建模競賽是數(shù)學建模的一種輔助手段,目的是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及運用數(shù)學方法和計算機解決實際生活問題的能力。目前為止,國內(nèi)院校比較認可的數(shù)學建模大賽主要是全國大學生數(shù)學建模大賽和美國大學生數(shù)學建模大賽。參加數(shù)學建模大賽,能夠推動數(shù)學建模的發(fā)展。數(shù)學建模大賽是半封閉的形式,持續(xù)三天。這三天是一個非常艱辛的過程,它可以培養(yǎng)學生的探索創(chuàng)新精神、應用數(shù)學解決困難問題的能力,還可以培養(yǎng)學生經(jīng)受挫折的心理素質(zhì)、鍥而不舍的意志品質(zhì)、團結(jié)協(xié)作的能力。因此,組織參加數(shù)學建模大賽有助于推動應用型人才培養(yǎng)。
3.3組建應用能力強的教師團隊。
教師是幫助學生建立數(shù)學建模思想的領路人,要培養(yǎng)具有應用能力的人才,教師在教授課程中體現(xiàn)數(shù)學建模思想,這就要求組建應用能力強的教師團隊,團隊教師要及時了解國內(nèi)外數(shù)學建模動態(tài)并能應用于數(shù)學教學,要有強烈的責任心和精湛的教學手段,有要淵博的知識并能夠有選擇性地接受并傳播給學生。因此,組建一支優(yōu)秀的教師隊伍,是提升公共數(shù)學建模教學水平的重要保證,是培養(yǎng)應用型人才的需要。
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【關鍵詞】高等數(shù)學 建模思想 實例教學 滲透研究
高等教育的發(fā)展、素質(zhì)教育改革模式的轉(zhuǎn)變,對學生的應用能力提出更高要求。數(shù)學作為高等院校重要基礎課程之一,在數(shù)學研究的抽象性與技術性上,如何將數(shù)學知識與實踐應用相結(jié)合,凸顯數(shù)學的應用能力。解決實際問題,從問題的起始狀態(tài)、中間狀態(tài)、目標狀態(tài)上來全面審視數(shù)學認知,并從數(shù)學的抽象思維、邏輯思維和建模思想上來解決具體的綜合問題。以建模為依托,從數(shù)學概念、定理、數(shù)學思維方法上來探究數(shù)學與客觀世界的關系,并從建模實踐中來表征數(shù)量關系與圖形關系,旨在從建模實踐中驗證數(shù)學的應用價值。
一、數(shù)學建模與為什么引入建模思想
從概念來看,模型是基于結(jié)構(gòu)的、對抽象事物的形象化表示。數(shù)學模型是基于符號的對客觀世界的抽象性、簡化性數(shù)學結(jié)構(gòu),建模的過程也是對實際問題抽象、簡化、確定變量、參數(shù),并從數(shù)量間的關系上求解數(shù)學問題。在高等數(shù)學教學實踐中,將建模思想滲透到數(shù)學概念中,并從數(shù)學的建模應用中來強化理論知識與實踐的聯(lián)系,幫助學生從數(shù)學知識中增長數(shù)學素養(yǎng),提升數(shù)學綜合素質(zhì)。因此,建模思想與高等數(shù)學的滲透是十分必要的。其作用主要表現(xiàn):一是建模思想有助于增強學生對數(shù)學的探索興趣。從建模的形成來看,數(shù)學建模來源于實際問題,是從現(xiàn)實問題的抽象、簡化中形成數(shù)學模型,并結(jié)合數(shù)學解題方法來求解問題,達到對數(shù)學建模與現(xiàn)實實踐的融合。因此,建模思想的實踐性,可以有效激發(fā)學生的探索欲和好奇心,并從數(shù)學解題實踐中強化對數(shù)學思想和方法的運用。同時,建模思想中的問題情境,將數(shù)學知識的分析上滿足學生的求知興趣。二是建模思想注重數(shù)學理論知識與實踐應用的結(jié)合。從數(shù)學建模中,對于生活中的問題,可以用數(shù)學分析的方法來解決。數(shù)學分析的過程,就是對數(shù)學理論與實際銜接的過程,從具體的數(shù)學模型中來解決遇到的問題,讓學生能夠從發(fā)揮數(shù)學知識中增長解題能力,補充數(shù)學理論與應用的鴻溝。三是建模思想有助于培養(yǎng)學生的數(shù)學思維。對于數(shù)學知識,通常需要從條件的分析、具體的運算及邏輯推理中獲得數(shù)學求解;同時,在對數(shù)學符號、數(shù)學方法的運用中,從真實事物中來概括和抽象數(shù)學模型,將實現(xiàn)對現(xiàn)代教育體系的豐富,也給數(shù)學教學提供了生動素材。四是建模思想有助于增強學生的數(shù)學素質(zhì)。高等教育中的數(shù)學教學,不僅要注重數(shù)學解題能力的養(yǎng)成,還有從數(shù)學知識、數(shù)學興趣、數(shù)學意識上,引導學生利用數(shù)學思維方法來觀察事物,解決實際問題。
二、數(shù)學建模思想與高等數(shù)學的融合研究
(一)建模思想在高等數(shù)學概念、定理中的滲透
建模思想作為理論與實踐的聯(lián)系方式,在對數(shù)學概念講解中,利用建模思想來拓寬學生對數(shù)學的認知,從客觀事物的數(shù)量關系中來構(gòu)建數(shù)學知識間的數(shù)學模型。如對于定積分的定義講解中,如何從建模思想與概念關聯(lián)中引導學生理解問題的實質(zhì)??梢詫肴缦聠栴}情境,將某車的運動軌跡為例,求解變速直線運動的路程。對于該問題的設置,讓學生從“無限細分化整為零”來理解速度變化,再從局部入手,來探討直線代曲線后的近似算法,最后從無限積累聚零為整取極限,來全面認識和理解微積分的基本思想,從而獲得路程的數(shù)學表達式為:S。也就是說,對本實例,從路程S的構(gòu)成上可以利用微積分思想,來構(gòu)建對應的數(shù)學模型,I= ,從而得出定積分的基本定義。
(二)建模思想在數(shù)學課堂教學中的具體應用
高等數(shù)學不同章節(jié)不同知識點在教學中,利用具體的教學實例,從數(shù)學模型中來導入課堂,凸顯數(shù)學問題與現(xiàn)實實際的關聯(lián)度,并從中來滲透建模思想,增強學生從建模思想中拓寬知識的應用范圍,提升課堂教學的趣味性,還能夠從問題的分析和解決中促進學生想象力、思維力和創(chuàng)造力的養(yǎng)成。如以某游客登山旅游為例,第一天上午9點從山腳出發(fā),下午5點達到山頂;第二天從上午9點下山,對于是否存在某一個景點,,滿足游客在兩天的同一時刻到達。對于本題在研究中,首先從問題的假設中來進行模型構(gòu)建。設甲乙二人同時相向出發(fā),走同一條路,一個上上,一個下山,必有兩人相遇的某一點。其次,從甲乙二人的行走路程分別計作S,則S=s1(t)和S=s2(t)。然后,我們假設s1(0)=0,s2(0)=S,s1(T)=S,S2(T)=0,S為單程距離。對該題進行模型構(gòu)建,假設函數(shù)f(t)=s2(t)-s1(t),從函數(shù)的連續(xù)性上來看,f(0)=S>0,f(T)=-S
(三)建模思想在課后作業(yè)中的滲透
數(shù)學來源于生活,數(shù)學所關系的問題具有普遍性和真實性,對于實際問題的導入,要貼近學生的需求,引導學生從數(shù)學建模中增強科研意識和探索精神。課外作業(yè)也是高等數(shù)學滲透建模思想的重要內(nèi)容,從課堂知識的延伸、課程教學內(nèi)容的理解、消化和鞏固上,圍繞數(shù)學分析方法和理論知識,從實際問題的構(gòu)建中引導學生解決實際問題。如通過對學生進行分組,構(gòu)建小組協(xié)作,從建模知識的合作、體驗和實踐中完成作業(yè),讓學生從作業(yè)參與中強化團結(jié)、協(xié)作精神。如構(gòu)建某一課題,設置一塊不平的地面,能否找到一個合適的位置保持桌子的四腳平穩(wěn)著地。對于本題在假設上,首先確定四個腳著地將構(gòu)成一個嚴格的長方形;其次對于地面高度不存在間斷,即不存在類似臺階的地面。由此可知,在構(gòu)建數(shù)學模型中,首先以桌子的中心為原點建立坐標系,當長方形桌子進行旋轉(zhuǎn)時,對角線連線與X軸所成夾角為θ。由此可以設置四個腳到地面間的距離分別為hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ),同時,對于任意一個θ,都得滿足hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)至少有三個為零。由此可見,對于hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)作為θ的連續(xù)性函數(shù),對于桌子的問題可以進行數(shù)學模型轉(zhuǎn)換。假設:hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ),滿足hi(θ)≥0,且i=A,B,C,D。對于任意一個θ,都有函數(shù)hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)中的三個總為零。由此可以證明θ存在,且滿足hA(θ)=hB(θ)=hC(θ)=hD(θ)=0。對本題進行探討和總結(jié)可知,對于連續(xù)函數(shù)的根的存在性即是本題研究的問題。對于模型假設與建模思想的滲透,主要從桌子的四個腳構(gòu)成嚴格的四方形,且滿足地面高度不存在間斷。所以,本題的思維空間更大,而解題方法也存在多樣化。三、結(jié)語
對于高等數(shù)學與建模思想是融合,還可以從考試環(huán)節(jié)入手。對于傳統(tǒng)考試內(nèi)容的設置,開放型題型相對較少,而對于高等數(shù)學建模思想的滲透,往往可以通過開放型題型的導入中,來考察學生對數(shù)學知識的理解和數(shù)學思想的掌握能力。需要強調(diào)的是,對于高等數(shù)學建模思想及方法的運用,也需要結(jié)合學生的學習實際,能夠從數(shù)學知識的學習和數(shù)學應用能力的分析上,凸顯基礎知識的作用,適當滲透數(shù)學應用能力和創(chuàng)新能力,把握好知識間的“實用性”和“嚴謹性”要求。對于數(shù)學建模思想要突出主旨,實例清晰,能夠從理論和實踐中恰當?shù)耐卣箤W生的思維,促進數(shù)學建模思想與高等數(shù)學教學的有機協(xié)同??傊?,數(shù)學模型是建模的基礎,也是構(gòu)建數(shù)學語言表述現(xiàn)實世界數(shù)量關系和圖形關系的橋梁,通過對數(shù)學建模思想的滲透,將數(shù)學知識與運算法則,與具體的數(shù)學問題建立關聯(lián),從數(shù)學知識的結(jié)構(gòu)化、模型化中來深化數(shù)學思想,構(gòu)建完備的數(shù)學能力培養(yǎng)體系。
參考文獻:
【關鍵詞】數(shù)學建模競賽;數(shù)學素質(zhì);數(shù)學建模教學
近年來,國際和國內(nèi)數(shù)學界對于應用數(shù)學知識解決實際問題的能力培養(yǎng)給予了廣泛的關注和高度的重視,數(shù)學建模競賽和教學活動的開展以學生在實際應用中運用數(shù)學、獲取數(shù)學知識、體會數(shù)學文化之美為目的,極大的提高了我國高等教育的水平、課程體系和教學模式改革。我國每年9月份進行的全國大學生數(shù)學建模競賽,由1994年的196所高等院校的867個參賽隊逐漸擴大到超過1000支隊伍參加,并且以每年25%的平均增速快速發(fā)展,參賽隊員數(shù)以萬計。然而,數(shù)學應用能力的培養(yǎng)是高等院校數(shù)學課堂所缺少的,提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力是開展數(shù)學建?;顒拥闹攸c。數(shù)學學習的目標不僅是培養(yǎng)學生的計算能力和邏輯思維能力,更重要的是提高學生解決實際問題的能力。20年來,參加數(shù)學建模競賽和開展數(shù)學建模課程的高等院校越來越多,使得數(shù)學建模的影響力越來越大,優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才層出不窮。國家之間的競爭實質(zhì)上就是創(chuàng)新人才的競爭,因此培養(yǎng)創(chuàng)新人才是各個高等院校提高教育質(zhì)量的重要著力點。作為全國最大的課外科技活動,數(shù)學建模是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個有效途徑,可以激發(fā)學生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。與此同時,數(shù)學教學內(nèi)容、教學方法、教學形式、教學目的等都面臨著重要的改革。隨著計算機技術的快速發(fā)展,使得數(shù)學建模活動能夠廣泛而深入的運用到自然科學、社會科學等越來越多的研究領域。數(shù)學建模能力的強弱是衡量一個現(xiàn)代數(shù)學科學工作者創(chuàng)新能力的重要指標。數(shù)學建模反映了學生數(shù)學的應用水平,也是學生數(shù)學素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)。近20年來,國際數(shù)學界對于數(shù)學應用能力培養(yǎng)的關注愈發(fā)強烈。美國數(shù)學聯(lián)合會把數(shù)學應用與建模的內(nèi)容結(jié)合進中學教材作為1981年至1990年數(shù)學教育改革最需要的項目。在我國,1992年張莫宙先生強烈呼吁數(shù)學的應用在中學教學的重要性。為了適應科學技術快速發(fā)展的需要和高素質(zhì)科技人才的培養(yǎng)需要,數(shù)學建模正在高等院校中逐漸展開。國內(nèi)外越來越多的高等院校開展了數(shù)學建模的課程和校內(nèi)數(shù)學建模競賽以及數(shù)學建模競賽的培訓工作,數(shù)學建?;顒又饾u成為高等院校教育教學改革和培養(yǎng)高質(zhì)量科技人才的重要方面。目前,部分高等院校正在將數(shù)學建模教學與競賽活動將教學改革結(jié)合到一起,力求探索出更有效的數(shù)學建模教學方法和培養(yǎng)新世紀創(chuàng)新型人才的新思路。受應試教育的影響,在我國有部分人認為數(shù)學就是嚴密的計算和邏輯推理,學習數(shù)學目的就是為了考試獲得好的分數(shù),或者知識和技能的培養(yǎng),對于實際應用能力、創(chuàng)新能力沒有得到足夠的重視,數(shù)學之美沒有通過解決實際生活中遇到的問題得到體會。清華大學姜啟源教授認為,數(shù)學教育的本質(zhì)就是素質(zhì)教育,數(shù)學教學工作不能完全和外界隔離開來。把數(shù)學建模引入素質(zhì)教育過程就是將來的趨勢。在我國,約有超過500所高等院校開設了數(shù)學建模課程,越來越多的大學教師正在將數(shù)學建模的思想和方法融入數(shù)學的日常教學當中,這無疑是對數(shù)學教學改革的有益嘗試。應用能力和基礎知識缺一不可、同樣重要,通過數(shù)學建模教學活動提高當代大學生的數(shù)學素質(zhì)具有重要的意義。
1數(shù)學素質(zhì)的重要性
素質(zhì)教育包含了基本品質(zhì)和素養(yǎng)等因素,數(shù)學素質(zhì)教育對于學生的素質(zhì)教育的總體提高具有至關重要的意義。數(shù)學是人類文明的重要組成部分,數(shù)學素質(zhì)教育對于提高全民素質(zhì)起著至關重要的作用。作為一種先進的文化,數(shù)學對于人類文明的發(fā)展進步起著積極的推動作用,是人類文明的重要支柱。數(shù)學素質(zhì)教育是時展的需要,尤其對于當前環(huán)境變化、資源緊缺和疾病等越來越多的社會問題突出顯現(xiàn),信息和知識快速發(fā)展、產(chǎn)品技術更新?lián)Q代周期越來越短。智力資源和創(chuàng)新競爭的出現(xiàn),正在逐步改變我們對于“應試教育”的轉(zhuǎn)變,“素質(zhì)教育”將受到更高的重視。素質(zhì)教育對于教師提出了更高的要求,數(shù)學不再知識書本知識的傳授,而需要生動活潑的邏輯思維觸動學生的心理和智能,激發(fā)學生內(nèi)在的潛能。大學課堂上,數(shù)學教學要利用數(shù)學的文化和美感導引學生。數(shù)學課堂要激發(fā)學生的學習興趣,激發(fā)學生的創(chuàng)造激情,不能夠培養(yǎng)只會做題的書呆子。數(shù)學素質(zhì)教育是學生在先天遺傳因素基礎之上,通過自身不斷實踐和總結(jié)經(jīng)驗過程中不斷體會數(shù)學文化知識和數(shù)學之美,利用逐漸建立起來自身的數(shù)學思維去觀察世界、認識世界從而改變世界,在改變自身認識的實踐中建立起來的人文精神。學習數(shù)學的過程不只是解決一道題目、解決一個具體問題,而是潛移默化的培養(yǎng)其一種審美的情操,一種理性的思維模式。在學生的素質(zhì)教育培養(yǎng)過程中,各方面的教育都很重要,而數(shù)學教育在這其中必定是重中之重。在自然科學和社會科學的教學和研究中,人們會愈發(fā)認識到數(shù)學對于全面提高學生的綜合素質(zhì)是非常重要的。在當前,對于青少年思想品質(zhì)的提高,人生觀、價值觀和世界觀的正確培養(yǎng)以及建立良好的學習態(tài)度尤其重要。中國數(shù)學的成就輝煌,在青少年的愛國主義教育過程中需要體現(xiàn)。數(shù)學之美需要在高等院校的課堂上呈現(xiàn)出來,和學生之間要產(chǎn)生情感上的共鳴。法國數(shù)學家伽森狄曾經(jīng)說過:“誰能從小受數(shù)學熏陶到那樣一種程度,即已經(jīng)習慣于數(shù)學的那種不容置辯的證明,誰就能養(yǎng)成認識真理的能力,從而不會放過虛偽和假象”數(shù)學素質(zhì)教育的根本就是教育學生要客觀的認識世界、追求真理,培養(yǎng)誠實守信的道德情操。德育教育是高等院校教育的首要任務,“品質(zhì)”是做人的根本,知識少一些能力差一點可以逐漸學習,作為一個人首先需要品質(zhì)達標。培養(yǎng)學生理性的思維、獨立的思考能力、堅忍不拔的性格和井然有序的生活規(guī)律是數(shù)學素質(zhì)教育的方向。數(shù)學素質(zhì)教育與人文教育并不沖突,而是相輔相成、不可分割、交相輝映的。我國數(shù)學家陳省身曾說:“數(shù)學是一種活的學問,它在不斷變化,不斷發(fā)展,不斷的提供新的概念和新的方法,它促使著人們理性思維的飛躍?!敝怯歉叩仍盒=逃暮诵膬?nèi)容,數(shù)學素質(zhì)教育是在鍛煉學生邏輯思維、形象思維、直覺思維和空間想象能力的過程中傳授數(shù)學之美,數(shù)學思維能力的培養(yǎng)是大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。哲人云:“人之道,文化之道也”。數(shù)學是人類文化的重要組成部分,數(shù)學文化是一門充滿人文精神的重要學問,它不僅是關于數(shù)的世界和形的科學,不只是數(shù)學自身。數(shù)學文化具備一切想象力、邏輯思維能力、美學和哲學的特點。高等院校需要重視數(shù)學文化氛圍的培養(yǎng),注重數(shù)學思維體系的構(gòu)建、數(shù)學家創(chuàng)新精神的學習,提高當代大學生的數(shù)學文化素質(zhì)。數(shù)學來源于生活,應用于生活,如何讓數(shù)學走進生活、融入生活,我們需要從多方面進行實踐探索。數(shù)學與生活的密切聯(lián)系,才是真正的數(shù)學文化價值,才是真正能夠提高當代大學生的數(shù)學素質(zhì)的關鍵。
2數(shù)學建模對提高學生數(shù)學素質(zhì)的作用
近年來,數(shù)學建模工作對于全面提高高等院校學生的綜合素質(zhì),提高學生的創(chuàng)新和實踐能力,培養(yǎng)創(chuàng)新思維模式作用明顯。數(shù)學建模以實際問題為導向,培養(yǎng)學生在分析和討論解決問題過程中的獨立思考能力和解決問題的能力。目前數(shù)學建模競賽類型越來越豐富,每年有全國大學生數(shù)學建模競賽、數(shù)學中國數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽、國際賽(小美賽)、全國統(tǒng)計建模大賽等類型,很多高等院校還自行組織校內(nèi)數(shù)學建模競賽。在校與校和校內(nèi)競賽的方法激勵學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學生數(shù)學學習興趣和團隊協(xié)作精神,全面提高學生的數(shù)學素質(zhì)。在數(shù)學建模競賽和日常教學過程中,要結(jié)合數(shù)學科學與人類社會進步的相互影響,探索數(shù)學文化的歷史,注重數(shù)學文化的熏陶。利用數(shù)學建模教學活動,將數(shù)學知識與實際生活相結(jié)合,令學生意識到生活中的數(shù)學,體會數(shù)學在客觀世界的廣泛應用,課堂上需要將數(shù)學知識生活化。學生在數(shù)學建模過程中通過觀察題目、了解問題背景、團隊協(xié)作并最終解決實際問題,感受數(shù)學之美,體會數(shù)學的價值。素質(zhì)教育要符合社會發(fā)展的需要,以調(diào)動學生主觀能動性為目標,開發(fā)學生潛能、健全學生整體素質(zhì)。事實上,數(shù)學本身就是刻畫一切客觀事實的模型。在數(shù)學發(fā)展的歷史長河中,物理學、天文學、化學、生態(tài)學等多學科都和數(shù)學形影不離。數(shù)學建模的實踐性很強,在建模競賽和教學活動中運用多學科的知識作為背景,使用數(shù)學方法進行分析建模,充分利用了數(shù)學思想和計算機的技術手段。在建模過程中,充分尊重學生的個體特征,鼓勵學生自主思考、尋求適當?shù)臄?shù)學方法并嘗試建立不同的數(shù)學模型,使用不同的數(shù)學建模方法探索解決問題的途徑。數(shù)學建模充分發(fā)揮了數(shù)學建模在多學科中的作用以及數(shù)學對于現(xiàn)實世界的一直存在的建模作用??傊?,隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人們對于教育改革提出了更高的要求。探索數(shù)學建模對于提高學生的數(shù)學素質(zhì)是一種有效的途徑。數(shù)學建模是數(shù)學在解決實際問題中行之有效的方法,通過組織學生參加數(shù)學建模競賽活動、積極開展數(shù)學建模日常教學工作可以有效培養(yǎng)學生數(shù)學知識和專業(yè)知識的學習興趣、進取精神、團隊精神和創(chuàng)新精神。提升大學生的數(shù)學素養(yǎng)是高等院校數(shù)學工作者正在努力的。數(shù)學建模是對現(xiàn)實世界中既復雜有抽象的問題進行總結(jié)、歸納、統(tǒng)計分析和預測。數(shù)學建模需要對現(xiàn)實問題進行建立模型和驗證模型,最后還需使用最優(yōu)模型進行現(xiàn)實世界的解釋和預測。學習數(shù)學建模不僅要鍛煉大學生理解實際問題、解決實際問題的能力,培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、團隊精神,還要樹立正確的數(shù)學觀,即培養(yǎng)具有高數(shù)學素質(zhì)的人才。
參考文獻:
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中職學校開展教學的主要目的是為社會培養(yǎng)高素質(zhì)技能型的專門人才,如筆者所在的學校就有服裝生產(chǎn)管理專業(yè)、服裝網(wǎng)絡營銷專業(yè)、服裝設計、室設建筑等專業(yè),這些專業(yè)的技術人才除了要具備相關的專業(yè)知識之外,還必須要有一定的動手能力和實踐能力。中職學校的畢業(yè)生將來要成為我國生產(chǎn)、建設和服務行業(yè)第一線的生力軍,如果他們能夠應用已經(jīng)掌握的數(shù)學知識和數(shù)學方法不斷地改進和優(yōu)化工作方法和工藝流程,就能夠在一定程度上提升產(chǎn)品的質(zhì)量,促進工作效率的提升,增強產(chǎn)品的市場競爭力,從而為國家的發(fā)展和社會的進步做出自己的貢獻。所以,作為對學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力培養(yǎng)的數(shù)學建模思想,在中職學校人才培養(yǎng)中的作用不容置疑。數(shù)學建模作為一種面向應用的思想,對于解決中職數(shù)學中的一些應用性的問題意義重大。
2.數(shù)學建模方法在中職數(shù)學教學中的滲透
所應堅持的基本原則在中職數(shù)學教學過程中滲透數(shù)學建模方法,應當依據(jù)中職學校人才培養(yǎng)的目標和學生自身的知識能力特點,賦予一些新的內(nèi)容,同時也要體現(xiàn)出新的理念,另外還要遵循一定的原則。
2.1應當遵循實效性的原則在中職數(shù)學教學過程中滲透數(shù)學建模方法,必須要和高職高專學生的培養(yǎng)目標相結(jié)合,強化對學生數(shù)學建模意識和模型求解能力的培養(yǎng)。在教學過程中,老師可以通過基本知識的講解和典型案例的分析,實現(xiàn)學生數(shù)學建模知識的螺旋式上升,促進學生建模能力的增長。通過數(shù)學建模方法的滲透,使得數(shù)學建模能成為好用、易懂的數(shù)學學習工具,而不僅僅是一種高不可攀的數(shù)學知識,從而促進學生綜合素質(zhì)的全面提升。
2.2應當遵循循序漸進的原則在中職數(shù)學教學的過程中,考慮到中職學校學生的特點,應當從最為基礎的部分開始,從簡單到復雜,循序漸進地引導學生養(yǎng)成深入思考的習慣。在進行建模思想的滲透過程中,不可一味的追求難題,這可能會對學生的學習積極性有一定的影響,使得部分學生喪失了求知的欲望。在教學過程中也可以和高職高專數(shù)學課程教學內(nèi)容進行相應的銜接,以便能夠?qū)崿F(xiàn)知識的有效拓展。
2.3應當遵循實用性的原則中職學校的學生一般數(shù)學基礎都比較薄弱,在進行數(shù)學建模思想滲透的過程中應該有針對性地開展教學。在中職數(shù)學教學的過程中,不宜過分地強調(diào)知識的嚴密性,而應該體現(xiàn)數(shù)學建模的實用性。如在函數(shù)部分,二次函數(shù)是現(xiàn)實生活中的模型,在教學過程中應該重點結(jié)合學生的專業(yè)特點,利用函數(shù)的模型來解決專業(yè)上的具體問題。如在服裝網(wǎng)絡營銷中,一款服裝可以通過降價提高銷售量而增加利潤,可是價格下降了單位利潤也隨之減少,如何合理降價才能使利潤最大化呢?利用二次函數(shù)模型中有關最大(小)值的知識點,可以找出合理的降價點獲取最大的利潤。這是在市場營銷中最常見的問題,通過數(shù)學建模方法在教學中的滲透,讓學生體會函數(shù)模型在同一個問題中不同情況下的差異,這有利于培養(yǎng)學生考慮問題的全面性。理論知識能夠在實踐過程中發(fā)揮作用,從而更好地突出數(shù)學知識的實用性,提升學生運用數(shù)學建模思想解決問題的積極性。
3.數(shù)學建模方法在中職數(shù)學教學中滲透的策略
3.1將數(shù)學建模方法的滲透和學生的專業(yè)知識進行有效的結(jié)合
在中職學校的教學過程中,專業(yè)課程是學生學習的重點內(nèi)容,對中職學校教學水平的衡量也主要是以專業(yè)課程的教學為主要標準。數(shù)學課程是十分重要的基礎課程,能夠教會學生運用數(shù)學工具解決實際問題,這有助于學生專業(yè)課程的學習。從這個角度來講,在進行數(shù)學建模方法的滲透過程中,將數(shù)學建模和學生的專業(yè)課學習結(jié)合起來,可以促進學生專業(yè)課學習效果的提升。例如已知a,b,m∈R+,且a<b,則:(a+m)/(b+m)>a/b。在進行不等式模型分析的時候和學生的專業(yè)聯(lián)系起來,這個結(jié)論就會比較容易理解。如室設建筑專業(yè)在進行涂料的配比中,將a克的藍色涂料加青色涂料配成b克的新涂料(b>a>0),其濃度為a/b,若在此新涂料中再加入m克的藍色涂料(m>0),待全部溶解后其濃度為(a+m)/(b+m),顯然再次加了藍色涂料的新涂料的濃度增大,即此不等式成立。這樣的數(shù)學教學過程不僅可以加深學生對于數(shù)學知識的理解,還可以將數(shù)學知識和學生的專業(yè)學習緊密地聯(lián)系起來,在生活化的基礎之上滲透數(shù)學的模型思想,提升學生學習數(shù)學知識的積極性。
3.2將數(shù)學建模方法的滲透和學生的生活實際進行有效的結(jié)合
在中職學校的數(shù)學教學過程中,有很多實際的問題都蘊含著數(shù)學建模的思想,在學習這些知識的時候老師可以適當?shù)貪B透數(shù)學建模的思想,強化學生對數(shù)學建模思想的認知。如下面的一個實際應用:小亮家準備購置一套新房,需要向銀行貸款8萬元,經(jīng)咨詢得知銀行貸款月利為0.01且是復利,貸款期為25年。小亮每月穩(wěn)定地有950元的收入結(jié)余,如果他準備按月用等額本息法償還貸款,是否具有償還能力?現(xiàn)在購房分期付款的問題很普遍,不少學生的家庭也都會采取這種方式進行購房,所以這類問題學生都很有興趣,在學習的過程中也會覺得比較有用。在中職數(shù)學課程中學完數(shù)列的相關知識之后,設計這樣的問題,通過建立數(shù)學模型,就能獲得答案。
4.小結(jié)