数学建模对数学的要求范文

时间:2023-12-27 17:44:12

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数学建模对数学的要求

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一、小学数学建模教学的现状分析

计算机技术的迅速发展,使数学逐渐成为高科技的重要组成部分。在这种情况下培养学生的数学建模能力就显得越来越重要。近些年来,我国的小学教育逐渐把数学建模思想和数学教学结合起来,逐步提高学生的数学建模意识。现在许多教师对教学的目标定位不准确,目光不够长远,在做教学设计时仅仅只是放在“知识和技能”的目标位置上。在进行数学教学设计时,从备课到讲课到作业,只是在数学学科内部进行纯粹的知识之间的演算过程,没有注意培养学生对数学的应用意识。

二、培养小学生数学建模思想的措施

要想在小学教学中逐渐培养学生的数学建模思想,教师首先要确立教学的目的,正确引导学生的数学建模思想,多站在学生的角度去观察生活,找到切合点进入教学。在这个过程中,教师要联系生活实际,注重引发学生对数学的兴趣,提高学生的数学建模能力,让学生养成正确的价值观。

1.强化教学的目标性,培养学生的建模意识

在小学阶段,培养学生的建模意识并不是为了培养在数学建模方面有科学造诣的人才或是拔尖的优等生,只是为了提升小学生在数学建模方面的素养,让他们能够在生活中积极主动地运用数学建模思想,能够提出有意义的问题,并能够找到方法分析解决问题。如果教师教学的目标定位不准,没有以生活原型作为支撑,没有以现实背景作为铺垫,学生在接受知识时就会体验不到数学思想、数学规律以及数学方法在现实生活中的应用价值。

学习是为了将知识应用到平时的生活中,并解决生活的问题。然而许多教师在进行教学实践时,都是很牵强地把学习联系到实践中来。这样的实践往往浮于表面,数学的应用价值体现得也十分浅显。教学不能够避重就轻,价值的取向要清晰。数学教学中的计算方法多样化并不能作为教学的重点,对数学的练习不能只限于进行单纯机械的重复技能训练。教师应该好好分析计算的特点,并对数学进行提炼优化、升华,把数学建模练习融合到到生活实践中。

2.让学生体验建模的应用,形成建模思想

教师要多让学生去体验建模在生活中的应用,把抽象的数学知识具体化、概括化。让学生运用已掌握的数学理论知识多参加课外活动,并将其应用到综合实践的活动课程中来。如教材要求学生画出指定的高或指定面积的几何图形,或是用小木棒制作长方体、正方体等,学生就需要经过仔细的计算、比较、研究、测量;或是对日常生活中常见的家具、家电、包装材料等进行观察,并计算周长、面积、容积体积等,发现数学的规律。例如,怎样的形状容积比较大,或是怎样能够节省材料等等,让学生们发现数学存在于生活中的价值。

3.科学合理地对学生进行评价

现在许多教师不仅授课方式比较传统,对学生的学习进行评价时也习惯走老路。教师对学生的考查,许多仅仅是限于对数学基本问题的计算考查,没有以培养学生的数学建模意识、建模能力为目的的问题考核。而且评价只是以试卷的分数作为最终的评价形式,没有注意到学生平时的数学建模意识的表现。评价需要改进,需要创新,这样才能发挥其积极作用,提高学生的建模能力。

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关键字 高中数学 数学建模 应用

国家教育部2003年颁布的《普通高中数学课程标准(实验)》将数学建模内容纳入了高中数学课程,并提出了原则性的实施要求与建议。几年来,高中数学建模课程的实施取得了一定成效,但也存在一些问题,这些问题制约了高中数学建模课程的实施效果。解析高中数学建模课程实施的背景与建模教育的意义,针对不同年级学生的特点分阶段的开展数学建模教学是具有重要的现实意义。

一、高中数学建模的背景

近年来,社会舆论对高中学生数学应用意识淡薄、数学应用能力低下的状况表示不满,并对数学教育界提出了加强高中学生数学应用意识、提升其数学应用能力的改革要求。数学建模进入高中数学课程,对学生实施适当的数学建模教育,能在一定程度上平抑社会舆论对数学教育的不满,消解社会对数学教育的压力,顺应社会对数学教育的要求。

二、高中数学建模的意义

(一)激发高中生学习数学的兴趣

通过有趣的数学建模过程,激发高中生学习数学的兴趣,扩展高中生的数学视野,提高高中生的实践能力。更重要的是让高中生体会到数学来源于生活,而又服务于生活,学到真正有用的数学。

(二)提高高中生解决问题的能力

通过培养与训练,提高高中生的数学建模能力,发展高中生的数学才能。使他们在实际生活和生产实践中学会观察、思考,学会选择、学会分析、学会抽象、学会概括、学会建模,最终培养起高中学生运用数学知识分析实际问题和解决实际问题的能力,运用数学知识和方法去解决实际生活中的各种问题。

(三)提升高中生协同互助能力

在数学建模学习过程中,有大量的数学模型不是单靠数学知识就能解决的,它需要跨学科、跨专业的知识综合在一起才能解决。这就需要具有不同知识结构的人经常在一起相互讨论,从中受到启发。学生们在学习过程中相互启发、团结合作、理性妥协、,无形中培养了他们团队精神与协调能力,为将来他们的科学研究打下了良好的基础。

三、高中数学建模分阶段教学的开展

高中数学建模对教师、学生都是一个逐步学习和适应的过程,教师在设计数学建模活动时,特别要考虑学生的实际能力和水平。起点要低,形式应有利于更多的学生参与,因而要分阶段循序渐进地培养学生的建模能力。建模教学训练一般可分为三个阶段:

第一阶段:简单建模

对象主要是刚完成初中到高中跨跃的高一新生。以提高学生学习数学的兴趣和增强数学应用意识为主。结合正常教学的内容,培养学生的分析和推理能力、想象力、观察力和思辨能力,增加他们的数学意识。可以结合教材,精心选择一些较简单的实例,由教师和学生共同建立数学模型。这一阶段可以用来渗透建模教学的内容有:集合的交、并、补的应用;函数的应用;等差数列和等比数列的应用;不等式的应用;指数函数和对数函数的应用;三角函数的应用;向量的应用等等。活动中可围绕所要学习的数学主题,选择有现实意义的、有利于学生一般能力发展的实际问题,使学生在自主探索和合作交流的过程中获得相应的数学知识、方法与技能,享受问题解决所带来的快乐,以更饱满的热情投入到建模活动中去。

第二阶段:典型案例建模

针对对象是高二学生。这一阶段应尝试让学生独立解决一些应用数学问题。可以用来渗透建模教学的内容有:圆锥曲线的应用;导数的应用;坐标系与参数方程的应用;概率的应用等等。建模案例可以设计为彗星的轨道问题、油罐车的外型设计问题;利润最大、用料最省、效率最高的生活中的优化问题;投篮问题、曲杆联动、非同向追及问题等等。在问题情境给出后,允许学生进行交流讨论,然后师生共同分析和设计构建模型,这里的重点不是某一特定数学知识的应用,而是用基本的数学原理和方法对讨论的问题寻求一个合理的解决,从而强化对学生数学素质层次上(包括基础知识和技能、基本思想方法)的能力培养。

第三阶段:综合建模

针对对象是即将进入大学的高三学生。此阶段建模一般只是给出了问题的情境及基本要求,要求学生根据这些情况及基本要求收集信息,甚至需要自行假定与设计一些已知条件,提出多种多样的解决方案,进而得出或繁或简的结论。学生可分小组或独立进行设计和建模活动。让他们自己进行建模设计、讨论,教师只做简单的指导。

四、结束语

高中数学建模具有广阔的发展前景,数学建模教学要不拘泥于形式。建模选题既要密切结合课本又要关注现实生活。将知识重新分解组合、综合拓展,使之成为立意高、设问巧、并赋予时代气息的问题。这对培养高中生思维的灵活性、敏捷性,解决问题的实际应用性是有益处的。

参考文献:

[1]李明振,喻平.高中数学建模课程实施的背景、问题与对策[J].数学通报. 2008, 47(11).

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【关键词】高等数学 建模思想 实例教学 渗透研究

高等教育的发展、素质教育改革模式的转变,对学生的应用能力提出更高要求。数学作为高等院校重要基础课程之一,在数学研究的抽象性与技术性上,如何将数学知识与实践应用相结合,凸显数学的应用能力。解决实际问题,从问题的起始状态、中间状态、目标状态上来全面审视数学认知,并从数学的抽象思维、逻辑思维和建模思想上来解决具体的综合问题。以建模为依托,从数学概念、定理、数学思维方法上来探究数学与客观世界的关系,并从建模实践中来表征数量关系与图形关系,旨在从建模实践中验证数学的应用价值。

一、数学建模与为什么引入建模思想

从概念来看,模型是基于结构的、对抽象事物的形象化表示。数学模型是基于符号的对客观世界的抽象性、简化性数学结构,建模的过程也是对实际问题抽象、简化、确定变量、参数,并从数量间的关系上求解数学问题。在高等数学教学实践中,将建模思想渗透到数学概念中,并从数学的建模应用中来强化理论知识与实践的联系,帮助学生从数学知识中增长数学素养,提升数学综合素质。因此,建模思想与高等数学的渗透是十分必要的。其作用主要表现:一是建模思想有助于增强学生对数学的探索兴趣。从建模的形成来看,数学建模来源于实际问题,是从现实问题的抽象、简化中形成数学模型,并结合数学解题方法来求解问题,达到对数学建模与现实实践的融合。因此,建模思想的实践性,可以有效激发学生的探索欲和好奇心,并从数学解题实践中强化对数学思想和方法的运用。同时,建模思想中的问题情境,将数学知识的分析上满足学生的求知兴趣。二是建模思想注重数学理论知识与实践应用的结合。从数学建模中,对于生活中的问题,可以用数学分析的方法来解决。数学分析的过程,就是对数学理论与实际衔接的过程,从具体的数学模型中来解决遇到的问题,让学生能够从发挥数学知识中增长解题能力,补充数学理论与应用的鸿沟。三是建模思想有助于培养学生的数学思维。对于数学知识,通常需要从条件的分析、具体的运算及逻辑推理中获得数学求解;同时,在对数学符号、数学方法的运用中,从真实事物中来概括和抽象数学模型,将实现对现代教育体系的丰富,也给数学教学提供了生动素材。四是建模思想有助于增强学生的数学素质。高等教育中的数学教学,不仅要注重数学解题能力的养成,还有从数学知识、数学兴趣、数学意识上,引导学生利用数学思维方法来观察事物,解决实际问题。

二、数学建模思想与高等数学的融合研究

(一)建模思想在高等数学概念、定理中的渗透

建模思想作为理论与实践的联系方式,在对数学概念讲解中,利用建模思想来拓宽学生对数学的认知,从客观事物的数量关系中来构建数学知识间的数学模型。如对于定积分的定义讲解中,如何从建模思想与概念关联中引导学生理解问题的实质。可以导入如下问题情境,将某车的运动轨迹为例,求解变速直线运动的路程。对于该问题的设置,让学生从“无限细分化整为零”来理解速度变化,再从局部入手,来探讨直线代曲线后的近似算法,最后从无限积累聚零为整取极限,来全面认识和理解微积分的基本思想,从而获得路程的数学表达式为:S。也就是说,对本实例,从路程S的构成上可以利用微积分思想,来构建对应的数学模型,I= ,从而得出定积分的基本定义。

(二)建模思想在数学课堂教学中的具体应用

高等数学不同章节不同知识点在教学中,利用具体的教学实例,从数学模型中来导入课堂,凸显数学问题与现实实际的关联度,并从中来渗透建模思想,增强学生从建模思想中拓宽知识的应用范围,提升课堂教学的趣味性,还能够从问题的分析和解决中促进学生想象力、思维力和创造力的养成。如以某游客登山旅游为例,第一天上午9点从山脚出发,下午5点达到山顶;第二天从上午9点下山,对于是否存在某一个景点,,满足游客在两天的同一时刻到达。对于本题在研究中,首先从问题的假设中来进行模型构建。设甲乙二人同时相向出发,走同一条路,一个上上,一个下山,必有两人相遇的某一点。其次,从甲乙二人的行走路程分别计作S,则S=s1(t)和S=s2(t)。然后,我们假设s1(0)=0,s2(0)=S,s1(T)=S,S2(T)=0,S为单程距离。对该题进行模型构建,假设函数f(t)=s2(t)-s1(t),从函数的连续性上来看,f(0)=S>0,f(T)=-S

(三)建模思想在课后作业中的渗透

数学来源于生活,数学所关系的问题具有普遍性和真实性,对于实际问题的导入,要贴近学生的需求,引导学生从数学建模中增强科研意识和探索精神。课外作业也是高等数学渗透建模思想的重要内容,从课堂知识的延伸、课程教学内容的理解、消化和巩固上,围绕数学分析方法和理论知识,从实际问题的构建中引导学生解决实际问题。如通过对学生进行分组,构建小组协作,从建模知识的合作、体验和实践中完成作业,让学生从作业参与中强化团结、协作精神。如构建某一课题,设置一块不平的地面,能否找到一个合适的位置保持桌子的四脚平稳着地。对于本题在假设上,首先确定四个脚着地将构成一个严格的长方形;其次对于地面高度不存在间断,即不存在类似台阶的地面。由此可知,在构建数学模型中,首先以桌子的中心为原点建立坐标系,当长方形桌子进行旋转时,对角线连线与X轴所成夹角为θ。由此可以设置四个脚到地面间的距离分别为hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ),同时,对于任意一个θ,都得满足hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)至少有三个为零。由此可见,对于hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)作为θ的连续性函数,对于桌子的问题可以进行数学模型转换。假设:hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ),满足hi(θ)≥0,且i=A,B,C,D。对于任意一个θ,都有函数hA(θ),hB(θ),hC(θ)和hD(θ)中的三个总为零。由此可以证明θ存在,且满足hA(θ)=hB(θ)=hC(θ)=hD(θ)=0。对本题进行探讨和总结可知,对于连续函数的根的存在性即是本题研究的问题。对于模型假设与建模思想的渗透,主要从桌子的四个脚构成严格的四方形,且满足地面高度不存在间断。所以,本题的思维空间更大,而解题方法也存在多样化。三、结语

对于高等数学与建模思想是融合,还可以从考试环节入手。对于传统考试内容的设置,开放型题型相对较少,而对于高等数学建模思想的渗透,往往可以通过开放型题型的导入中,来考察学生对数学知识的理解和数学思想的掌握能力。需要强调的是,对于高等数学建模思想及方法的运用,也需要结合学生的学习实际,能够从数学知识的学习和数学应用能力的分析上,凸显基础知识的作用,适当渗透数学应用能力和创新能力,把握好知识间的“实用性”和“严谨性”要求。对于数学建模思想要突出主旨,实例清晰,能够从理论和实践中恰当的拓展学生的思维,促进数学建模思想与高等数学教学的有机协同。总之,数学模型是建模的基础,也是构建数学语言表述现实世界数量关系和图形关系的桥梁,通过对数学建模思想的渗透,将数学知识与运算法则,与具体的数学问题建立关联,从数学知识的结构化、模型化中来深化数学思想,构建完备的数学能力培养体系。

参考文献:

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关键词:融入教学;数学建模;创新能力

一、强化数学课程的应用功能是顺应教育改革潮流的需要

信息化时代,数学科学与其他学科交叉融合,使得数学技术变成了一种普适性的关键技术。大学加强数学课程的应用功能,不但可以为学生提供解决问题的思想和方法,而且更为重要的是可以培养学生应用数学科学进行定量化、精确化思维的意识,学会创造性地解决问题的应用能力。数学建模课程将数学的基本原理、现代优化算法以及程序设计知识很好地融合在一起,有助于培养学生综合应用数学知识将现实问题化为数学问题,并进行求解运算的能力,激发学生对解决现实问题的探索欲望,强化数学课程本身的应用功能,凸显数学课程的教育价值,适应大学数学课程以培养学生创新意识为宗旨的教育改革需要[1]。大学传统的数学主干课程,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计在奠定学生的数学基础、培养自学能力以及为后续课程的学习在基础方面发挥奠基作用。但是,这种原有的教学模式重在突出培养学生严格的逻辑思维能力,而对数学的应用重视不够,这使得学生即使掌握了较为高深的数学理论,却并不能将其灵活应用于现实生活解决实际问题,更是缺乏将数学应用于专业研究和军事工程的能力,与创新教育的基本要求差距甚远。教育转型要求数学教学模式从传统的传授知识为主向以培养能力素质为主转变,特别是将数学建模的思想方法融入到数学主干课程之中,在教学过程中引导学生将数学知识内化为学生的应用能力,充分发挥数学建模思想在数学教学过程中的引领作用。数学课程教学改革要适应这一教学模式转型需要,深入探究融入式教学模式的理论与方式,是推进数学教育改革的重要举措。

二、大学数学主干课程融入数学建模思想需着力解决的几个关键问题

2.1理清数学建模思想方法与数学主干课程的关系。

数学主干课程提供了大学数学的基础理论与基本原理,将数学建模的思想方法有机地融入到数学主干课程中,不但可以有效地提升数学课程的应用功能,而且有利于深化学生对数学本原知识的理解,培养学生的综合应用能力[2]。深入研究数学主干课程的功能定位,主要从课程目标上的一致性、课程内容上的互补性、学习形式上的互促性、功能上的整体优化性等方面,研究数学建模本身所承载的思想、方法与数学主干课程的内容与逻辑关系,阐述数学建模思想方法对提高学生创新能力和对数学教育改革的重要意义,探索开展融入式教学及创新数学课程教学模式的有效途径。

2.2探索融入式教学模式提升数学主干课程应用功能的方式。

融入式教学主要有轻度融入、中度融入和完全融入三种方式。根据主干课程的基本特点,对课程体系进行调整,在问题解决过程中安排需要融入的知识体系,按照三种方式融入数学建模的思想与方法[3]。以学生能力训练为主导,在培养深厚的数学基础和严格的逻辑思维能力的基础上,充分发挥数学建模思想方法对学生思维方式的培养功能和引导作用,培养学生敏锐的分析能力、深刻的归纳演绎能力以及将数学知识应用于工程问题的创新能力。

2.3建立数学建模思想方法融入数学主干课程的评价方式。

融入式教学是处于探索中的教学模式,教学成效有待于实践检验。选取开展融入式教学的实验班级,对数学建模思想方法融入主干课程进行教学效果实践验证。设计相应的考察量表,从运用直觉思维深入理解背景知识、符号翻译开展逻辑思维、依托图表理顺数量关系、大胆尝试进行建模求解等多方面对实验课程的教学效果进行检验,深入分析融入式教学模式的成效与不足,为探索有效的教学模式提出改进的对策。

三、大学数学主干课程融入数学建模思想的实践研究

3.1改革课程教学内容,渗透数学建模的思想方法。

传统的数学主干课程教学内容,将数学看作严谨的演绎体系,教学过程中着力于对学生传授大学数学的基础知识,而对应用能力的培养却重视不够。使得本应能够发挥应用功能的数学知识则沦为僵死的教条性数学原理,这失去了教学的活力[4]。学生即使掌握了再高深的数学知识,仍难以学会用数学的基本方法解决现实问题。现行的大学数学课程教学内容中,适当地渗透一些应用性比较广泛的数学方法,如微元法、迭代法及最佳逼近等方法,有利于促进学生对数学基础知识的掌握,同时理解数学原理所蕴涵的思想与方法。这样,在解决实际问题的时候,学生就会有意识地从数学的角度进行思考,尝试建立相应的数学模型并进行求解,拓展了数学知识的深度与广度,提升了学生的数学应用能力。

3.2开发课程问题题材,创设现实生动的问题情境。

传统的数学课程教材内容,更多的是按照概念、原理及应用的逻辑体系进行编排,较少的应用实例也多是概念的基本应用,或是技巧的熟练演算,这与培养学生的应用创新能力之间存在着较大的差距。在主干课程教学实践中,教师应能开发富有实践内涵并能体现一定深度、广度的数学知识和思想方法的建模问题,并根据教学需要,构造出能体现各种建模思想且具有梯度层次的问题体系。紧密结合专业课程学习及能力素质提高的需求,开发设计具有难度层次的问题题材,按照问题的类别、解决方法及知识体系划分为基础问题、综合问题及创新问题,形成具有层次性的教学单元。问题体系因其来源于现实生活和工程实际,未经任何的抽象与转化,其本身所蕴含的丰富的背景材料对学生构成了认知上的挑战,可以有效地激发学生对问题探索的欲望。而且,数学教师要力求为学生创设一种现实生动的问题情境和活跃的探究氛围,以提供广阔的思维空间,培养其探索精神和创新能力。

3.3改革课程教学模式,引导学生参与数学建模活动的全过程。

传统的数学主干课程教学是由教师“一言堂”式地灌输事实性的数学知识,学生处于被动接受的地位。这种越俎代庖的教学模式难以适应数学建模教学的要求。实施数学建模教学,关键在于将表面上非数学或非完全数学的问题抽象转化为数学问题,即现实问题数学化[5]。这一过程是充分利用数学知识解决问题的关键,要求学生对现实问题进行分析和研究,充分应用数学的思想与方法将现实问题转化为数学问题,建立反映变量关系的数学模型。因此,数学建模教学应该从问题出发,通过问题的表征和重述,对问题所蕴含的信息进行加工、寻据、提炼、重组,并进行必要的简约和抽象,分清问题的本质特征和问题性质的不同成份,确定各成份的层次并使之系统化,挖掘变量间的依存关系,建立数学对象之间的基本关系,从而将问题转化成数学符号语言或某种数学理论语言,再以适当的数学形式,建立数学模型,获得问题的解答,并对这一方法、结果进行评价和推广。这种探索式的“问题解决”教学模式,有利于引导学生以数学的眼光和思维方式对现实世界进行考察研究,学会建立数学模型的方法,从而高屋建瓴地处理各类数学与非数学问题。

3.4开展建模竞赛,给予学生数学建模实战训练的机会。

竞赛不同于平时的学习,竞赛以其规则的严格性和时间的限定性,对学生构成了认知上的挑战,激发起他们获取成功的动机和创造的欲望。因此,适时组织数学建模竞赛,是推动和深化数学建模教学改革的有效措施。一般地,数学建模竞赛试题具备高度的开放性,学生面对这类现实问题,从开始从查找资料到收集数据,从问题分析到模型建立,从文字输入到程序编写等等,都必须依靠自己动脑、动手进行思考和探究。这就可能让学生亲身去体验数学的创造与发现过程。同时,这一切又都是以一个三人小组的形式进行的。72小时的连续奋战,队员们取长补短、互相配合、共同克服困难,培养了学生们的创新意识、创新能力、顽强拼搏的意志、严谨求实的作风和通力协作的团队精神。这些在日常的书本上和课堂教学中难以获得的宝贵经验,却正是现代科学研究中非常宝贵的品质。而且,开卷竞赛的新颖形式,也培养了同学们自觉遵守竞赛纪律、养成自律的良好习惯。

四、结语

数学建模是数学科学在科技、经济、军事等领域广泛应用的接口,是数学科学转化成科学技术的重要途径。在数学主干课程中融入数学建模的思想与方法,可以推动大学数学教育改革的深入发展,加深学生对相关知识的理解和掌握,有助于从思维方式上培养学生的创新意识与创新能力。此外,数学建模思想方法融入教学主干课程还涉及到许多问题,比如数学建模与计算技术如何有效结合以进行模拟仿真、融入式教学模式的基本理论、构建新的课程体系等问题,仍将有待于更深入的研究。

参考文献

[1]刘来福,等.问题解决的数学模型方法[M].北京师范大学出版社,2002:23-25.

[2]吴诩,吴孟达,成礼智.数学建模的理论与实践[M].国防科技大学出版社,2001:67-69.

[3]李明振,庞坤.高师院校“数学建模”课程教学研究[M].西南师范大学学报,自然科学版,2006,31:12-13.

[4]杨宏林.关于高等数学课程教学改革的几点思考[J].数学教育学报,2009,5(2):74-76.

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【关键词】 高中数学 数学建模 建模教学 渗透

数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,在它产生和发展的历史长河中。一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。数学模型是数学知识与数学应用的桥梁。研究和学习数学模型,能帮助学生探索数学的应用,产生对数学学习的兴趣,对培养学生的创新意识和实践能力,加强数学建模教学与学习对学生的智力开发具有深远的意义。

1 数学建模在教学中的重要意义

数学建模是数学学习的一种新的方式,它为学生提供了自主学习的空间,有助于学生体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际数学问题的过程,增强应用意识,有助于激发学生学习数学的兴趣,发展学生的创新意识和实践能力。培养学生的建模意识,教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着教师在教学内容要求上的变化,更意味着要努力钻研如何结合教材把中学数学知识应用于现实生活,注意研究新教材各个章节要引入哪些模型问题。通过经常渗透建模意识,潜移默化,学生可以从示范建模问题中积累数学建模经验,激发数学建模的兴趣。建模教学的目的是为了培养学生用数学知识去观察、分析、提出和解决问题的能力,同时还应该通过解决实际问题(建模过程)加深理解相应的数学知识,因此数学课堂中的建模能力必须与相应的数学知识结合起来。数学建模可以提高学生的学习兴趣,培养学生不怕吃苦、敢于战胜困难的坚强意志,培养自律、团结的优秀品质,培养正确的数学观。具体的调查表明,大部分学生对数学建模比较感兴趣,并不同程度地促进了他们对于数学及其他课程的学习。有许多学生认为:“数学源于生活,生活依靠数学,平时做的题都是理论性较强,实际性较弱的题,都是在理想化状态下进行讨论,而数学建模问题贴近生活,充满趣味性”;“数学建模使我更深切地感受到数学与实际的联系,感受到数学问题的广泛,使我们对于学习数学的重要性理解得更为深刻”。数学建模能培养学生应用数学进行分析、推理、证明和计算的能力;用数学语言表达实际问题及用普通人能理解的语言表达数学结果的能力;应用计算机及相应数学软件的能力;独立查找文献,自学的能力,组织、协调、管理的能力;创造力、想象力、联想力和洞察力。由此,在高中数学教学中渗透数学建模知识是很有必要的。

2 数学探究与建模的课程设计

根据新标准的指导精神以及高中数学教学的总体规划,本文认为高中数学探究与建模的课程设计必须符合以下几个原则:①实用性原则。作为刻画自然规律和社会规律的科学语言和有效工具,数学探究与建模课程设计必须以实用性为基本原则。这里实用性包括两个方面的含义:首先,以日常生活中的数学问题为题材进行课程设计,勿庸质疑,这是实用性原则的最核心体现;其次,保持高中数学的承续作用,为学生未来的工作和学习提供数学探究和建模的初步训练,这要求课程设计的题材选取必须与高等教学体系和职业需求体系保持一致。如果说,第一层含义体现了数学应用的广泛性和开放性,那么第二层含义则更多体现了数学应用的针对性。②适用性原则。适用性原则体现的是数学训练的进阶过程,它要求高中数学探究与建模课程必须适应整个高中数学课程体系的总体规划和学生的学习能力。首先,题材的选取不能过于专业,它必须以高中生的知识水平和知识搜寻能力为界进行设计。这一点保证了数学探究与建模的可操作性,不至于沦为绚丽的空中楼阁或者“艰深”的天幕。再者,题材的选取也不宜过于平淡,正如课程的名称所示,该课程设计必须注重学生学习过程中的探索性。素质教育的一个核心思想是培养学生的探索精神和创新意识,适用性必须包容这样的指导精神,即学习的过程性和探索性。③思想性原则。正如实用性原则所指出的,课程设计必须为学生未来的工作和学习提供数学探究和建模的初步训练。但教育理论同时也指出“授人以鱼不如授人以渔”,对数学探究和建模的研究思想的把握将给予学生终生的财富,而非某个特殊的案例和习题。这就要求课程设计的过程中必须提炼出一些具有广泛应用基础的一般性模型和理性分析思路,只有在这样的数学训练中学生才能有效掌握数学思想、方法,深入领会数学的理性精神,充分认识数学的价值。

3 在教学中注意联系相关学科加以运用

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关键词:高中数学;应用意识;能力;问题;教学策略

数学是现实的数学,在生活实际中有着广泛的应用,数学来自生活,又在生活中具体体现着,数学教育应该从学生的已有经验出发,用具体的问题来解释抽象的数学内容,培养学生的数学思想,进而升华、提高学生的数学应用能力。因此,高中数学教学不能仅仅停留在知识的讲解上,还要强化学生的数学应用意识,并培养学生的应用能力,让学生在数学学习中得到全面发展。

一、高中数学教学现状

1.对数学的应用意识不足

高中数学的逻辑性和思维性很强,它不仅需要理论知识的学习,更强调实践性。但是在实际教学中理论教学仍占多数,这也造成了学生数学应用意识的缺乏,造成很多学生对数学的理解仍只是停留在对理论的学习和数学演算上,在实际生活中缺少数学的应用意识,更谈不上应用能力。

2.对数学的价值认识不足

科学技术的基础是应用科学,而应用科学的基础是数学,是一门解决实际问题的工具。但是,在实际教学中仍有许多教师注重数学的逻辑性、严谨性、系统性和理论性学习,为了学习数学而学习,缺乏对学生的数学应用意识的培养,数学的价值也就无从谈起,让学生对数学的认知不足,观念狭隘。

二、高中数学应用意识和能力的培养

《普通高中数学课程标准》指出:“数学学习内容应当是现实的有意义、富有挑战性的,这些内容要有利于学生主动地进行观察、实验、猜测、验证、推理与交流等数学活动。”这就要求教师在教学中,要切实地培养学生解决实际问题的能力,帮助学生形成数学的意识和能力。

1.提高学生对数学价值的认识

教师在教学中可以多介绍一些数学的实际存在价值,可以引用一些名言警句。如,马克思指出:“一门科学只有成功地应用了数学时,才算真正达到了完善的地步”等。也可以多介绍一些数学在实际中的应用案例,让学生对数学价值多一些认识,提高学生学习数学的兴趣。兴趣可以激起学生学习数学的动力。(1)教师可以多呈现一些教学方法,从多角度阐述数学,来提高学生的数学理论知识和实际解决问题的能力;(2)教师要充分发挥学生的主体性,尊重学生的个体呈现,注重培养学生理论联系实际解决问题的能力。

2.强化学生数学应用意识

在高中数学教学强调的是知识在实际中的应用,特别是学生的主动参与。在课堂教学中要适时地引发学生的求知欲,教师要发挥好其引导作用。在传授知识的过程中,也要从意识上改变学生对数学的片面认识,培养学生的数学应用意识和能力,从而构建知识运用框架。

3.加强数学知识的实践应用能力

知识的学习是为了更好地应用。数学来源于生活,也基于生活,最终是要回归生活的,只有这样才能发挥数学真正的作用。在教学中,教师要多鼓励学生进行实践操作,还数学于生活中,在生活现象中探究数学的规律,发现问题,解决问题,进而培养学生把实际生活的问题引入数学知识,提高学生从数学的角度分析解决实际问题的能力。

三、实施多种教学模式

1.创设生活情境,引发学生情感共鸣

良好的情境创设,是学生产生能动学习能力的重要内在因素。在教学中,教师要善于抓住学生的情感激发区,将实际教学内容合理地设置成生活中的问题,让学生在生活问题的解答中体验数学知识的生活性,引发学生主动学习的情感升华,提高学生的数学意识和应用能力。

数学的逻辑性很强,一些概念、性质等都是抽离了具体生活的形象,用逻辑化的语言高度概括出来的。在教学中,教师要为学生多提供一些形象的感性材料,合理地设置应用题,帮助学生更好地理解数学知识。许多应用题都与实际密切联系,如,存款利率、经济计划、市场预测等,这些看似不陌生的问题,却由于学生的生活经验和知识的局限而让学生往往无从下手。在教学中就要求教师尽可能地搜集资料,并设计与学生认知规律相符合的问题,激发学生的探究欲望,从而提高数学意识和能力。

2.“应用问题教学”,培养学生的数学意识和能力

“应用问题教学”可以引入更多的实际问题,更能培养学生多角度地分析问题,拓展学生的数学应用范围,提高学生的应用能力,培养学生的数学意识,敢于提出问题并解决问题。

“应用问题教学”分为四大步骤:提出问题―分析问题―解决问题―归纳总结。教师提出的问题要能激发学生的探索欲望,引导学生对问题进行分析,在这里教师要定好位,做好引导者的导向作用,适时启发学生,鼓励学生克服障碍,寻求解题思路,落实解题过程,培养学生用数学知识解决问题的能力。最后,教师引导学生对问题解答过程进行归纳、总结,及时的评价,做好反馈。让学生通过理性的分析形成新的认知结构。

3.“数学建模”教学,提升学生数学应用能力

著名数学家怀特海曾说:“数学就是对于模式的研究。”在数学教学中构建学生的建模意识不仅能培养学生的创造性思维,更能在建模的过程中培养学生的探究能力,培养学生的直觉思维,提高解决问题的能力。

我们可以选择适当的建模专题,如,“代数法建模”“图解法建模”等,可以引导学生把日常生活中的实际问题进行建模,不仅拓展了学生的视野,也增长了知识,更积累了经验,培养了学生将数学结论还原给实际问题的能力。

4.重视数学与其他学科的联系

数学是改造客观世界的重要工具,它与物理、化学、生物、计算机等有着密切的联系,在很多学科领域中都需要数学来解决问题。因此,与其他学科建立联系,不仅可以让学生明白知识的整体性,更能培养学生的整体意识,提高学生的整体素质以及在其他学科领域中的应用,提高学生的数学应用能力。

综上所述,数学应用能力的培养可以有效地促进学生的数学学习,教师在教学中要善于抓住丰富的生活信息,理论联系实际,运用多样的教学模式,培养学生的数学意识和应用能力。

参考文献:

[1]方志英.分析高中数学教学中应用意识的培养[J].金色年华:下,2011(12).

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【关键词】高中数学;建模教学;活动探究

【中图分类号】G401.34 【文章标识码】B 【文章编号】1326-3587(2013)06-0119-01

《新课程标准》对学生提出了新的教学要求,要求学生:(1)学会提出问题和明确探究方向;(2)体验数学活动的过程;(3)培养创新精神和应用能力。

其中,创新意识与实践能力是新课标中最突出的特点之一,数学学习不仅要在数学基础知识,基本技能和思维能力,运算能力,空间想象能力等方面得到训练和提高,而且在应用数学分析和解决实际问题的能力方面同样需要得到训练和提高,而培养学生的分析和解决实际问题的能力仅仅靠课堂教学是不够的,必须要有实践、培养学生的创新意识和实践能力是数学教学的一个重要目的和一条基本原则,要使学生学会提出问题并明确探究方向,能够运用已有的知识进行交流,并将实际问题抽象为数学问题,就必须建立数学模型,从而形成比较完整的数学知识结构。

数学模型是数学知识与数学应用的桥梁,研究和学习数学模型,能帮助学生探索数学的应用,产生对数学学习的兴趣,培养学生的创新意识和实践能力,加强数学建模教学与学习对学生的智力开发具有深远的意义。

数学建模活动是一种使学生在探究性活动中受到数学教育的学习方式,是应用已有的数学知识解决问题的教与学的双边活动,是学生围绕某个数学问题,自主探究、学习的过程。新的高中数学课程标准要求把数学探究、数学建模的思想以不同的形式渗透在各模块和专题内容之中,突出强调建立科学探究的学习方式,让学生通过探究活动来学习数学知识和方法,增进对数学的理解,体验探究的乐趣。但是《新课标》虽然提到了“数学模型”这个概念,但在操作层面上的指导意见并不多。如何理解课标的上述理念?怎样开展高中数学建模活动?

数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分折和解决问题的全过程,提高他们分折问题和解决问题的能力;提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力。数学建模以学生为主,教师利用一些事先设计好的问题,引导学生主动查阅文献资料和学习新知识,鼓励学生积极开展讨论和辩论,主动探索解决之法。教学过程的重点是创造一个环境去诱导学生的学习欲望、培养他们的自学能力,增强他们的数学素质和创新能力,强调的是获取新知识的能力,是解决问题的过程,而不是知识与结果。

一、在教学中传授学生初步的数学建模知识

中学数学建模的目的旨在培养学生的数学应用意识,掌握数学建模的方法,为将来的学习、工作打下坚实的基础。在教学时将数学建模中最基本的过程教给学生:利用现行的数学教材,向学生介绍一些常用的、典型的数学模型。如函数模型、不等式模型、数列模型、几何模型、三角模型、方程模型等。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些数学基本模型问题,如储蓄问题、信用贷款问题可结合在数列教学中。教师可以通过教材中一些不大复杂的应用问题,带着学生一起来完成数学化的过程,给学生一些数学应用和数学建模的初步体验。

二、培养学生的数学应用意识,增强数学建模意识

在数学教学和对学生数学学习的指导中,介绍知识的来龙去脉时多与实际生活相联系。例如,日常生活中存在着“不同形式的等量关系和不等量关系”以及“变量间的函数对应关系”、“变相间的非确切的相关关系”、“事物发生的可预测性,可能性大小”等,这些正是数学中引入“方程”、“不等式”、“函数”“变量间的线性相关”、“概率”的实际背景。另外锻炼学生学会运用数学语言描述周围世界出现的数学现象。数学是一种“世界通用语言”它能够准确、清楚、间接地刻画和描述日常生活中的许多现象。应让学生养成运用数学语言进行交流的习惯。例如,当学生乘坐出租车时,他应能意识到付费与行驶时间或路程之间具有一定的函数关系。鼓励学生运用数学建模解决实际问题。首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,当然这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。

三、在教学中注意联系相关学科加以运用

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【关键词】数学建模 高职教育 数学教学

近年来,高等职业教育迅速发展,已成为社会关注的热点之一。高职教育的目的主要是培养应用型、技能型人才,因此,各高职高专院校必须加强专业课的教学,强化对学生技能的培养,数学作为一门文化基础课程,其教学面临调整。于是,各高职院校都在改变原有的高等数学教学模式,使原本数学基础较差的高职学生摆脱对数学学习的恐惧,学会用数学的方法解决专业学习中遇到的实际问题。那么,将数学建模引入高职数学教学中势在必行。

一、数学建模的意义

数学建模是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。数学建模是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程。数学建模是数学学习的一种新的方式,它为学生提供了自主学习的空间,有助于学生体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,增强应用意识;有助于激发学生学习数学的兴趣,发展学生的创新意识和实践能力。

二、将数学建模融入高职数学教学

数学本身就是为了实际应用才产生的,它的很多重大发现都是从实际应用的需要而出现的。我们现有的教材中数学概念都有其特定的背景,而在教学中向学生讲解的过程就是一个实际的数学模型的实例。例如:“极限的概念”中,我们首先引入了古代的“割圆术”,在无限细分的基础上,给出了数列极限的概念。再如“定积分的概念”,源于计算曲边梯形的面积。在教学过程中,强调了无限分割的思想,使学生对非均匀积累问题的数学建模有一个认识。事实上,在实际生活中,有很多的量,都需要用类似的方法进行计算。如旋转体的体积、非均匀细棒的质量、变力作功等等。

但由于近年来高职教育对基础课程的调整,高等数学的课时压缩,教学内容少,虽说要求是“以应用为主,够用为度”,但还是存在知识范围广、深度浅,往往成为本科数学的内容压缩,常常是理论过多,实际不足;运算过多,思想不足。所以,把数学建模所要用的主要数学方法和数学知识渗透到课堂教学中,就要求我们必须及时调整课程教学内容。在教学中要善于挖掘教学内容与学生所学专业及实际生活中实例的联系,根据学生专业的需求编排高等数学课程教学内容和教学重点,采用模块化教学。如在我们学校,经管类的专业在基础模块的基础上会加入概率论与数理统计内容,电气类专业又适当的加入了线性代数和积分变换等内容,机械类专业将微积分作为教学重点。另外,通过案例教学能很好的将数学建模在高职数学教学中广泛的应用。在教学中,学习完各章内容之后,选择一些简单的实际应用问题,引导学生分析,通过抽象、简化、假设等,建立数学模型,解答数学问题,从而解决实际问题。教学中,根据不同的教学内容,选则相应的数学模型进行案例教学。例如,在函数章节中可以分析银行存款复利问题:导数应用学完后,可以引入最大收益问题;在学习微分方程后可以讲解马尔萨斯人口模型、跟踪问题模型等。

把数学建模渗透到高职数学教学中,不仅转变了教师的教学观念,而且调动了学生的学习积极性,激发了学生学习数学的兴趣和热情,体会到数学的实用价值,增进了同学之间的友情,培养了团队的合作意识。

三、结束语

数学建模在以培养“应用型人才”为目标的高职人才培养中有着重要的作用,开展数学建模活动是对高职学生综合素质培养的一种训练。为了将所学的数学知识能更好的应用到实际问题的解决过程中,就要求广大数学教师和学生共同努力,在不断的探索中能更好的将数学建模融入到数学教学过程中。

参考文献

[1]何文阁.在高职院校开展数学建模活动的意义与实践[J]中国职业教育技术,2005(9):40

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数学建模就是建立数学模型来解决问题的方法。它是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。《数学课程标准》安排了“数与代数”“空间与图形”“统计与概率”“实践与综合应用”四块学习领域,强调学生的数学活动,发展学生的数感、符号感、空间观念、以及应用意识与推理的能力。这些内容中最重要的部分,就是数学建模。数学建模不仅为数学表达和交流提供有效途径,也为解决现实问题提供重要工具,可以帮助学生准确、清晰地认识、理解数学的意义。在中学数学教学活动中,教师应采取有效措施,加强数学建模思想的渗透,提高学生的学习兴趣,培养学生用数学意识以及分析和解决实际问题的能力。在教学中如何渗透数学建模思想呢?

一、创设情境,感知数学建模思想。

数学来源于生活,又服务于生活,因此,要将现实生活中发生的与数学学习有关的素材及时引入课堂,要将教材上的内容通过生活中熟悉的事例,以情境的方式在课堂上展示给学生,描述数学问题产生的背景。情景的创设要与社会生活实际、时代热点问题、自然、社会文化等数学问题相结合,让学生感到真实、新奇、有趣、可操作,满足学生好奇好动的心理要求。这样很容易激发学生的兴趣,并在学生的头脑中激活已有的生活经验,也容易使学生用积累的经验来感受其中隐含的数学问题,从而促使学生将生活问题抽象成数学问题,感悟数学真谛,感知数学建模的存在。

二、参与探究,主动建构数学建模。

数学家华罗庚通过多年的学习、研究经历总结出:对书本中的某些原理、定律、公式,我们在学习的时候不仅应该记住它的结论、懂得它的道理,而且还应该设想一下人家是怎样想出来的,怎样一步一步提炼出来的。只有经历这样的探索过程,数学的思想、方法才能沉积、凝聚,从而使知识具有更大的智慧价值。动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式。学生的数学学习活动应当是一个主动、活泼的、生动和富有个性的过程。因此,在教学时我们要善于引导学生自主探索、合作交流,对学习过程、学习材料、学习发现主动归纳、提升,力求建构出人人都能理解的数学模型。

三、解决问题,拓展应用数学建模。

用所建立的数学模型来解答生活实际中的问题,让学生能体会到数学模型的实际应用价值,体验到所学知识的用途和益处,进一步培养学生应用数学的意识和综合应用数学知识解决问题的能力,让学生体验实际应用带来的快乐。解决问题具体表现在两个方面:一是布置数学题作业,如基本题、变式题、拓展题等;二是生活题作业,让学生在实际生活中应用数学。通过应用真正让数学走入生活,让数学走近学生。用数学知识去解决实际问题的同时拓展数学问题,培养学生的数学意识,提高学生的数学认知水平,又可以促进学生的探索意识、发现问题意识、创新意识和实践意识的形成,使学生在实际应用过程中认识新问题,同化新知识,并构建自己的智力系统。

四、注重活动,发展建模应用意识。

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关键词:数学建模;高等数学;教学方法

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)52-0199-02

一、引言

21世纪是知识经济时代。这个时代的最主要特征是知识与科技将成为主要资源,知识的生产、科技的创新和应用是社会发展的核心,高素质的创新人才是知识经济发展的关键。同志曾在全国科学技术大会上提出:创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力,一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林。而教育是创新的生存之本,高等教育则是其发展之源[1]。在高校教育中,高等数学的教学被认为是其他各门学科教育的基础,它所提供的数学思想、数学方法、理论知识不仅是学生学习后继课程的重要工具,也是培养学生创造能力的重要途径。

二、大学高等数学教学中存在的问题及原因分析

高等数学是理工科其他专业构建专业知识体系的基础,高等数学传播的基本概念与方法、包含的数学思想以及数学文化,不仅是学生学习后继课程的重要工具,也对培养大学生的自学能力和创新能力具有重要的意义。然而目前大学里每年参加高数补考的学生人数却在不断增加,而且随着年级的增加与《高等数学》相关的学科补考率也逐渐提高,这些学生中不乏中学阶段数学成绩较为优秀的学生。为什么会出现这种现象呢?通过校内对学生进行问卷调查,发现进入大学后,由于各专业对《高等数学》的要求不一致,虽然大多数学生知道数学很重要,但对学习数学的兴趣却不大。“有很多题目,老师讲的时候觉得不难,当时听懂了,但到自己去做的时候却无从下手;老师没有讲的,那就完全不会做。”所以觉得数学学习起来特别枯燥、乏味,再加上大学教学中老师没有中学老师的监督力度,从而使得学生失去了学习数学的压力和动力。还有些学生,在学习过程中由于不清楚学数学到底有什么实际用处,在面对数学抽象理论时产生厌学情绪,想认真学的同学,无非是想在期末考试中或为将来考研时取得一个好的分数,其结果也仅仅是学了一堆的定义及理论知识却不知道其在实际问题中的作用,更不会用所学的知识去解决相关问题,缺乏利用数学知识解决实际问题的能力。我们对本校部分理工科学生进行了一个问卷调查,统计结果显示:真正对数学有浓厚兴趣,喜欢学习《高等数学》的人很少,不到四分之一;能够了解《高等数学》的应用价值的只有5%左右;而能够灵活运用数学知识解决实际问题的同学更少,不到3%;但同时在调查中发现高达80%的同学表示希望了解数学建模的思想与方法,并渴望学习如何使用《高等数学》知识来解决实际问题。

三、在教学中引入数学建模思想

1.数学建模定义及发展。数学模型(Mathematical Model)作为模型的一类,也是一种模拟,是以数学符号、数学表达式、程序、图形等为工具对现实问题或实际课题的本质属性的抽象而又简洁的刻画,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略等。数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它们的建立常常既需要人们对现实问题有比较深入细微的观察和分析,又需要人们能灵活巧妙地利用各种数学知识。这种应用各种知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程被称为数学建模(Mathematical Modeling)。[2]数学建模最早在20世纪60~70年代进入一些西方国家大学,我国高校于20世纪80年代初由复旦大学将数学建模引入教学,1982年,朱尧辰、徐伟宣翻译出版了E.A.Bender的“数学模型引论”,正式将数学建模概念在国内规范化。而大学生数学建模竞赛最早是1985年在美国举办的,我国于1989年起由北大、清华、北理工首次组织部分学生参加了美国的竞赛。1990年,上海市率先在本市举办了大学生数学建模竞赛,1992年由中国工业与应用数学学会组织举办了国内10座城市的大学生数学模型联赛,70多所高校的300多支队伍参加。从1994年起由教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办全国大学生数学建模竞赛,每年一届。十几年来这项竞赛的规模以平均年增长25%以上的速度发展,参赛队伍也已扩展到包括港澳在内的全国30多个省、市、自治区的上千所高校[3]。经过三十多年的发展,现在很多的本科院校甚至专科学校都开设了各种形式的数学建模课程和讲座,不少学校成立了数学建模小组。这些都为提高学生对数学学习的兴趣,加强利用数学方法分析、解决实际问题的能力创建了一条有效的途径。

2.数学建模在教学中的应用。①数学建模思想在高等数学教学中的应用。许多数学概念都是在现实需要的基础上产生的,是其他理论和实际应用的基础。因此,在高等数学的教学过程中,应从实际问题出发,从数学概念的产生背景和产生原因说起,使学生从较为抽象的数学模型中认识到数学概念在解决实际问题中的作用,由此增强他们的数学建模意识,培养其利用高等数学原理解决实际问题的能力。魏晋时期的刘徽将“割圆术”理论描述为:“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆合体而无所失矣。”这就是“化整为零取近似,聚整为零求极限”的思想,可以说古人已经开始使用数学建模的思想解决实际问题了。在实际教学过程中,针对各专业对学生的不同要求,选取合适的数学建模内容,将其融入教学过程。特别是在数学应用性例题解答时,可利用数学建模方法,教学过程中应当注意尽可能精简计算和推导过程,强化模型的建立。对于多数计算问题而言,如极限、导数、积分的求解时,可使用Matlab、Spss、Lingo等计算软件进行运算,不仅简化了推导过程,还提高了学生的动手能力,实现了学生数学建模意识及方法的逐步养成。②开设数学建模课程。在高等数学课堂引入相关数学建模思想的基础上,可以适当开设数学建模及建模实验课等选修课,进一步提高学生对于数学建模的认识。数学建模选修课一方面可以提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,另一方面可以为学校参加数学建模竞赛打基础并提供选拔人才。建模实验课的开设不仅可以使学生受到高等数学式的思维训练,而且可以激发学生的自主意识,提高其自我思考能力,从而激发学生学习高等数学的兴趣和热情,增强学生的自学能力和创新能力。在数学建模和实验课程中,除了引导学生全面掌握课程知识及方法以外,还需要掌握现代数学工具及相关计算软件的操作,如Matlab、Mathematics、Spss、Lingo等,以便解决实际问题及求解数学模型时使用。例如,在高等数学课程中可以利用Mathematics软件解决极限、导数和积分的运算;概率统计中可利用Matlab软件处理概率分布、统计回归等问题;线性代数课中使用Matlab软件进行矩阵运算。因此,在课堂上需要加强对学生计算软件使用的培养,并结合教学内容和习题进行讲解。③改革传统教学方法。数学建模存在以下特点:问题的多样性、解决方法的灵活性以及知识需求的广泛性等。因此在教学过程中,教师应该放弃以往的填鸭式教学方法,积极实施启发式、探究式、问题驱动式的新式教学方法。这样,可以更加有效地激发学生的求知欲,促使学生将被动学习转化为主动学习、自主学习,改变传统教学中学生只能被动接受的情况,让他们参与到教学过程中,有助于学生了解所学的数学知识该如何用于实际问题。④把数学建模能力的考察放入考试。习题课是高等数学教学中必不可少的关键手段,也是培养学生数学建模能力的重要方法。因此,教师在上习题课时应该在解题的过程中注意培养学生的建模意识,循序渐进地选择一些难度适宜且递进的问题作为例子,尽量让学生自己发现问题,并利用已经掌握的数学知识加以解决。另外,教师应针对正在学习的课程内容,选择一些简化了的数学建模题当作课外作业,进一步提高学生理论分析及解决问题的能力,这样可以让学生有更多机会接触数学建模方法,巩固课堂所学知识。此外,在高数考试中,也可适当增设一些较为开放性的试题,尝试多种考查形式,如让学生写小论文作为平时分评定标准等方法,对学生的分析、创新、归纳、实践能力进行测评。

四、取得的成绩

我校进行数学建模的试点教学和参加全国数学建模大赛虽然较迟,但是在广大教师的共同努力下也取得了优异的成绩。在2013年的全国大学生数学建模竞赛上,获得国家一等奖1项、二等奖3项,省级一等奖7项、二等奖5项、三等奖12项,在全省院校中名列前茅。参加数学建模选修课以及数学建模兴趣小组的同学,其数学成绩比起之前都有不小的进步。将数学建模思想引入教学的实验班级考试平均成绩比普通班级高了接近10分,不及格率明显下降,后期问卷显示学生对高数的学习兴趣和了解程度比普通班级都有显著提高。

高等数学的教学在整个高校人才培养中起着极其重要的基础性作用。随着计算机技术及数学计算软件的普及,数学建模思想越来越多地为人们了解。将数学软件和数学建模融入高等数学的教学可以进一步提高学生对于数学的兴趣,打好学习基础,实现人才培养目标。

参考文献:

[1]萧树铁.高等数学改革研究报告[J].数学通报,2002,(9):3-8.