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【關(guān)鍵詞】數(shù)學建模教學;教學方法;數(shù)學建模競賽;教學效果
1研究生數(shù)學建模培訓教學在我校深入開展
我校自2007年6月開始組織研究生參加數(shù)學建模競賽,培養(yǎng)研究生200余人,教師們利用雙修日、暑期授課,給參加培訓的研究生講解數(shù)學方法的應用,從實際問題出發(fā)的建模能力,模型求解與數(shù)學軟件的編程等。研究生數(shù)學建模培訓教學的深入開展,有力地推動了研究生數(shù)學基礎(chǔ)課程的教學改革。
2研究生數(shù)學建模培訓教學方法
為了改變以往課堂教學“填鴨式、注入式”的教學方法,研究生數(shù)學建模培訓教學更多地采用自學指導法與研討探索法進行教學。
2.1自學指導法
自學指導法是由教師根據(jù)教學目的和教學內(nèi)容,研究生已掌握的知識和智能發(fā)展水平制定授課方案,課前向研究生講明教學的目標,再根據(jù)研究生心理活動的邏輯規(guī)律,創(chuàng)造良好的教學環(huán)境,促使研究生的思維處于積極活動狀態(tài),使他們在積極的思維活動中自我閱讀教學內(nèi)容,掌握新知識,發(fā)展智能和創(chuàng)造力。自學指導法的基本步驟一般是:確定目的、自學、指導、練習。(1)確定目標。教師講課前,向研究生講明學習的目的和達到目的的方法與途徑,并提出學習中要思考的問題,為實現(xiàn)學習目標做好心理準備,引起研究生積極的心理活動。(2)自學。研究生有目的地閱讀教學材料,初步掌握新課的基本內(nèi)容,并記錄閱讀中出現(xiàn)的疑難問題,在這一教學環(huán)節(jié)中,教師應啟發(fā)研究生提出問題。(3)指導。教師啟發(fā)、引導研究生利用已掌握的知識和積累的經(jīng)驗,主動地研討、學習新的知識,找出規(guī)律,發(fā)展智能和創(chuàng)造力。在這一教學環(huán)節(jié)中,教師要注意在方法上指導研究生學習,及時解答研究生學習中遇到的各種疑難問題。(4)練習。布置作業(yè)由研究生獨立完成,教師及時檢查研究生作業(yè)情況,了解作業(yè)中出現(xiàn)的問題,研究生完成練習后,教師及時組織講評。
2.2研討探索法
研討探索法就是開始上課時,教師提出某一課題,讓研究生3個人一組去分析研究該課題,研究生可以查閱文獻資料,從而獲得對問題的感性認識,初步了解該問題的內(nèi)部機理;然后組織研究生課堂討論,讓研究生講出自己在分析研究過程中的發(fā)現(xiàn)和形成的觀點,互相交流,互相啟發(fā),互相質(zhì)疑,進行必要的爭論,促使研究生盡快由感性認識上升到理性認識,形成一定層次水平的科學概念,建立數(shù)學模型,解決實際問題。研討探索法的基本步驟:(1)提出課題。教師提出一個開放性題目,由3個研究生一組共同去分析題意,了解問題背景。(2)分析研究。每一個研究生小組圍繞教師給出的課題,查閱文獻資料,分析實際問題中的數(shù)量關(guān)系,如應用處理連續(xù)量、離散量、隨機量的數(shù)學方法,建立數(shù)學模型,通過計算機求解,回答有關(guān)問題,寫出論文初稿。(3)課堂討論。將研究生小組集中起來,組織研究生在課堂上開展討論,研究生可以自愿上講臺講授自己的觀點、模型、解決問題的思路等。每個研究生小組都有一個代表首先上講臺講授自己小組的論文,回答課題中的有關(guān)問題,然后研究生自由發(fā)言,不同的解法、思路要充分表達出來。教師參加討論,主要是對需要拓展的知識進行補充講解。(4)總結(jié)。教師對討論的問題進行講評,研究生根據(jù)討論情況及自身對問題的分析和理解寫出科技論文,解決所提出的問題。在近幾年來研究生數(shù)學建模培訓教學工作中,我們采用了自學指導法和研討探索法教學。研究生通過學習掌握了新知識,智能和創(chuàng)造力得到發(fā)展,也培養(yǎng)了他們的自學能力。
3研究生數(shù)學建模培訓教學安排
我校研究生數(shù)學建模培訓每年11月份啟動,次年5月組織研究生參加江西省研究生數(shù)學建模競賽,9月組織研究生參加全國研究生數(shù)學建模競賽。首先由研究生院組織各學院有關(guān)專業(yè)的研究生自愿報名參加數(shù)學建模培訓班;其次信息工程學院數(shù)學建模教練組根據(jù)研究生報名情況組建數(shù)學建模培訓班,必要時組織報名研究生進行選拔考試,選拔優(yōu)秀的研究生參加數(shù)學建模培訓班;再次由數(shù)學建模教練組根據(jù)有關(guān)數(shù)學建模競賽要求,制訂研究生數(shù)學建模培訓班教學方案,確定培訓內(nèi)容,選擇講課教師,開展培訓教學;最后組織研究生參加江西省研究生數(shù)學建模競賽及全國研究生數(shù)學建模競賽,根據(jù)參加競賽、獲獎情況,及時總結(jié)培訓教學與競賽效果,對教學內(nèi)容、教學方法、教學手段進行改進,為下一輪的培訓教學與組織參賽打下堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:中等職業(yè)院校 數(shù)學教學 數(shù)學建模思想 教學改革
數(shù)學建模思想在數(shù)學教學活動中已經(jīng)得到廣泛的認可,在不同階段、不同層次的教學中取得了良好的教學效果。但是對于中職教育而言,數(shù)學教學體系的構(gòu)建并不完善,出于學生基本情況、數(shù)學教材使用情況、數(shù)學教學認知與能力水平情況的影響,數(shù)學建模思想尚未完全運用于中職數(shù)學教學實踐中。為了中職數(shù)學更深層次的教學改革,本文以理論聯(lián)系實際的方式,從實踐教學的視角對數(shù)學建模思想在中職數(shù)學教學中的應用進行深入的分析。
一、中職數(shù)學教學中數(shù)學建模思想運用可行性分析
數(shù)學建模思想在中職數(shù)學教學中運用是否具備可行性,需要結(jié)合實際進行調(diào)查驗證。為了完成本文的研究,對筆者所在學校所開展的數(shù)學教學實際情況、學生數(shù)學學習實際情況進行了詳細的調(diào)查分析。調(diào)查采用問卷調(diào)查的方式,包括學校學生數(shù)學應用能力、數(shù)學建模思想解決實際數(shù)學問題的社會需求、數(shù)學建模思想在當前中職院校數(shù)學教學中體現(xiàn)情況以及學生對數(shù)學建模思想的認知四個方面。
調(diào)查結(jié)果顯示,筆者所在學校學生在數(shù)學建模正確率、驗證模型正確率方面的表現(xiàn)差強人意,表明學生在數(shù)學知識的實際運用上并未表現(xiàn)出應有的水平。對中職院校的數(shù)學課本抽樣調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),雖然絕大多數(shù)數(shù)學教材的設(shè)計已經(jīng)涉及了數(shù)學建模思想,但是培養(yǎng)學生數(shù)學應用能力方面的內(nèi)容仍然欠缺;在中職數(shù)學所能夠涉及的社會崗位抽樣調(diào)查結(jié)果顯示,比如資源環(huán)境領(lǐng)域、物流運輸領(lǐng)域等對運用數(shù)學建模思想解決實際數(shù)學問題的能力需求空間巨大。
對學生的綜合問卷調(diào)查結(jié)果則表明,超過80%的學生認為數(shù)學建模能力的建立十分必要,對于其以后的就業(yè)具有積極的幫助,他們樂于接受數(shù)學學習中的數(shù)學建模能力構(gòu)建。從這些實際調(diào)查結(jié)果可知,當前中職數(shù)學教學中引入數(shù)學建模思想具有較強的可行性。
二、數(shù)學建模思想在中職數(shù)學課堂教學過程中的構(gòu)建
1.融入數(shù)學建模思想的中職數(shù)學課堂
融入數(shù)學建模思想的中職數(shù)學課堂教學與其他教學模式一樣,同樣需要經(jīng)過五個基本步驟,而且在每個步驟中需要結(jié)合數(shù)學建模思想的特征、優(yōu)勢、原則、規(guī)律以及中職學生數(shù)學學習的基本情況進行針對性的課堂設(shè)置,并且課堂教學整體上要遵循構(gòu)建主義理論。
首先在備課階段,教師需要對構(gòu)建主義、人本主義以及數(shù)學建模思想、中職數(shù)學教學內(nèi)容、中職學生基本情況具有充分的了解和認知,以全新的數(shù)學建模教學觀念準備教學材料;其次在課堂引入階段,教師在備課時已準備的豐富教學素材的基礎(chǔ)上,以構(gòu)建主義要求導入新知識,尤以數(shù)學軟件進行教學演示為宜;再次在引導教學階段,教師引導學生對新知識進一步挖掘,遵循啟發(fā)引導、循序漸進的原則;第四在課堂結(jié)束階段,通過一堂課的教學,學生對所學的數(shù)學建模知識獲得了基本的了解和掌握,在結(jié)束階段需要進一步總結(jié)以鞏固學生的數(shù)學建模思想;最后在課后的鞏固階段,以傳統(tǒng)的課外作業(yè)和學期測評方式對學生進行考核評價,使學生及時發(fā)現(xiàn)問題并分析和解決問題,使數(shù)學建模知識得到進一步鞏固。
2.中職數(shù)學基礎(chǔ)知識的鋪墊
從整體上來看,中職數(shù)學教學中的數(shù)學建模能力的培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程,需要經(jīng)歷一系列的步驟,而基礎(chǔ)知識的鋪墊則被視為第一步。在中職數(shù)學基礎(chǔ)知識的鋪墊階段,通常所采取的教學方式為“講解-傳授”式,要求教師自身對數(shù)學建模思想具有足夠的了解和掌握,然后結(jié)合自己的了解和實踐,以講解的方式向?qū)W生傳授數(shù)學建模的基礎(chǔ)知識,以使學生對數(shù)學建模具有初步的認知,進而引導和幫助學生建立基礎(chǔ)的數(shù)學知識體系和數(shù)學建?;A(chǔ)知識體系。此外,在教師進行數(shù)學建模講解時,除基礎(chǔ)認知之外,還需要引導學生對數(shù)學建模的基本運用方法進行初步的感悟,并建立系統(tǒng)的數(shù)學基礎(chǔ)語言體系。
3.數(shù)學建模思想融入課堂的教學階段
在中職學生獲得初步的數(shù)學建模基礎(chǔ)知識后,應在數(shù)學教師的引導下進入下一階段的學習,即課堂融入階段。在中職數(shù)學教學中,數(shù)學建模思想的課堂融入通常以“活動―參與”的教學模式,其強調(diào)數(shù)學建模課堂教學中學生的主動參與性,突出學生在學習中的主體地位。數(shù)學建模融入課堂教學階段至關(guān)重要,對教師本身的素質(zhì)和要求較高,要求教師對課堂教學具有整體的、靈活的把握能力。課堂融入階段通常包括情景創(chuàng)設(shè)、師生合作活動探索、師生交流和討論、師生總結(jié)與研究拓展、課后實踐活動五個步驟。
4.中職學生數(shù)學建模思想的應用
中職教育對人才培養(yǎng)具有較高的實際運用能力要求,這就需要中職數(shù)學教學同樣要求實際應用能力的訓練和鍛煉。經(jīng)過以上階段的教學實施之后,中職學生基本獲得了系統(tǒng)數(shù)學知識和基本的數(shù)學建模能力,接下來需要在教師的引導下進入實踐應用聯(lián)系階段。該階段的目的在于鍛煉學生自主完成數(shù)學實習作業(yè)、體會運用數(shù)學建模思想模擬解決實際數(shù)學問題的經(jīng)過,進而鞏固學生的建模思想。
在該階段,教師應該堅持學生自主的原則,指導學生完成自我檢驗和自我修正。學生的自主練習可采取獨立完成、小組合作完成等形式,數(shù)學實習作業(yè)題的設(shè)置則需要難易適中,能夠給學生預留足夠的發(fā)揮空間。
三、中職數(shù)學建模思想的教學應用實踐
在中職數(shù)學建模教學中,教師設(shè)計的教學內(nèi)容應以日常生活中遇到的數(shù)學問題為例,這樣能夠強化學生的理解和記憶。
比如在基礎(chǔ)知識鋪墊階段,以城市用水收費標準為例來引導學生學習分段函數(shù),使其結(jié)合自身日常生活中經(jīng)常遇到的事情來加深對數(shù)學基礎(chǔ)知識的理解,并在此基礎(chǔ)上引導學生對日常生活中常見的涉及分段函數(shù)知識點的案例進行常識性應用和鞏固,比如出租車的收費模式等。
而在數(shù)學建模思想融入課堂教學階段,可在學生已掌握知識點基礎(chǔ)上,教師設(shè)置情境進行互動性學習,比如“函數(shù)知識在手機卡計費中的應用”,教師創(chuàng)設(shè)情境,讓學生通過建立函數(shù)模型來解決實際問題。
數(shù)學建模思想的實際應用是中職數(shù)學教學的最終目的,在此階段,教師不妨將實際生活中的問題設(shè)計成數(shù)學案例,要求學生在課余時間獨立或以團隊合作的方式完成練習。
例如:某蔬菜大棚黃瓜種植中,由于菜農(nóng)對于市場行情并沒有準確合理地把握,因此對出售價格和時間的關(guān)系掌握不準,進而無法確定最佳經(jīng)濟收入。在這個背景下,請學生結(jié)合歷年市場發(fā)展趨勢與行情解決如下問題:建立黃瓜市場出售時間與價格的函數(shù)關(guān)系,并解釋市場發(fā)展趨勢;建立黃瓜種植時間與成本的函數(shù)關(guān)系,并解釋成本的變化原因;在哪個時間段上市能夠使菜農(nóng)獲得最大收益?
學生通過團隊配合所做出的最佳方案如下。
第一步,進行市場調(diào)研,包括網(wǎng)絡(luò)資料搜集與蔬菜市場實地調(diào)研。經(jīng)過為期三天的調(diào)研,學生獲得了2015年2月15日起300天的市場資料和數(shù)據(jù),在經(jīng)過教師的指導后,學生通過直角坐標系下的離散點圖找到了市場變化趨勢,成功地將日常生活中的實際問題轉(zhuǎn)化成為了數(shù)學問題。
第二步,學生結(jié)合300天的數(shù)據(jù)進行了模型假設(shè),即假設(shè)一:所搜集到的數(shù)據(jù)為真實可靠的數(shù)據(jù);假設(shè)二:種植成本與市場售價間的差額為菜農(nóng)的實際純收益。
第三步,在該問題的關(guān)鍵點上引入建模思想,即種植成本與上市時間在2月15日起第150天時出現(xiàn)最低拐點,而市場售價與上市時間關(guān)系函數(shù)則在2月15日起第200天時出現(xiàn)最低拐點。在該處引入建模思想,可以得出種植成本Q與時間t之間的函數(shù)關(guān)系,以及市場售價P與時間t之間的函數(shù)關(guān)系。
對所出現(xiàn)的兩個時間拐點而言,由于氣候的影響,黃瓜在資料時間起點后的150天進入高產(chǎn)期,種植成本達到最低,此后黃瓜的市場供給開始增加,進而在此后的50天左右,市場供給達到最大化,造成市場售價最低,之后隨著產(chǎn)量的減少,市場供需逐漸平衡,市場售價也開始回升。將生產(chǎn)成本與實踐的關(guān)系函數(shù)進行整理,然后將其與銷售價格和時間的關(guān)系函數(shù)進行整合,得出生產(chǎn)成本、銷售時間、市場售價之間的綜合函數(shù),在此函數(shù)的基礎(chǔ)上對時間區(qū)間進行計算,便可得到最佳值。
第四步,討論分析,假設(shè)菜農(nóng)的最大收益為K,則K=P-Q,那么:
當100≤P≤300而且0≤t≤200時,那么當P=250且t=50時,K得到最大值為100;
當100≤P≤300而且200≤t≤300時,在P與t的限制條件下,P取值400無意義,因此P應當取值300,對應的t取值300,此時K值為87.5;
由以上分析可知,當從2月15日起第50天時,菜農(nóng)選擇上市所獲得的收益最大。
在學生完成此案例之后,一方面可以使學生對數(shù)學知識的實際運用獲得了直觀的認知,另一方面也培養(yǎng)了中職學生的數(shù)學應用能力。
四、實踐教學效果分析
在筆者所在學校數(shù)學建模思想實踐教學實施一段時間之后,采用問卷調(diào)查的方式分別對學生和教師進行了調(diào)查。結(jié)果顯示,學生對于該模式的教學認可度明顯提升,并表現(xiàn)出積極的興趣和主動的參與,而且階段性的測試結(jié)果也表明其數(shù)學成績獲得了明顯的提升。實踐應用結(jié)果表明,數(shù)學建模思想在中職數(shù)學教學中的應用明顯改變了中職生學習數(shù)學的態(tài)度,學習的積極性和興趣不斷提升,學習方式也由原來的被動模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃幽J剑瑢W生的綜合能力和學習成績大大提升。
此外,對教師的調(diào)查結(jié)果也顯示,教師也更樂于采用此類教學方式,更樂于引入數(shù)學建模思想來進行中職數(shù)學教學。綜合實踐表明,中職數(shù)學教學中融入數(shù)學建模思想的教學模式具有推廣價值。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:獨立學院;數(shù)學建模;教學改革
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A文章編號:16723198(2012)10013901
獨立學院應以培養(yǎng)應用型人才為目標,人才的知識能力結(jié)構(gòu)是應用型,而不是學術(shù)型;要按照應用型能力結(jié)構(gòu),重新構(gòu)建理論和實踐教學的體系,培養(yǎng)學生應用和創(chuàng)新能力,以滿足學生發(fā)展的需求。從這樣的教育思想出發(fā),數(shù)學建?;顒拥拈_展成為必然。
1 獨立學院數(shù)學教育的現(xiàn)狀及開展數(shù)學建?;顒拥谋匾?/p>
目前,獨立學院數(shù)學課程中存在諸多問題,這些問題不但影響了獨立學院學生學習數(shù)學的積極性,更主要的是后繼課程的學習也受到影響。在教學實踐中,專業(yè)課教師認為學生的數(shù)學基礎(chǔ)不扎實,不能靈活運用在具體問題上,而對于學生,則表現(xiàn)為不能通過自學來獲取新知識,對教師過于依賴等。在學生畢業(yè)以后,不會或者意識不到可以應用數(shù)學工具去解決他們各自領(lǐng)域的問題。
為解決上述問題,培養(yǎng)滿足社會經(jīng)濟需求的應用型人才,數(shù)學建?;顒右云鋵W生知識、能力、素質(zhì)的綜合培養(yǎng),成為獨立學院數(shù)學教學改革的有力手段。它是在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間架起的一座橋梁,通過數(shù)學建模活動的開展,側(cè)重培養(yǎng)學生綜合運用數(shù)學知識分析和解決實際問題的能力,增強創(chuàng)新意識和科學計算的能力,開拓知識面,從而推動數(shù)學教學思想、內(nèi)容和體系、方法和手段的改革。
2 我院開展數(shù)學建?;顒拥奶剿髋c實踐
目前,多數(shù)獨立學院僅僅是為了參加每年一次的全國大學生數(shù)學建模競賽,對參賽隊員進行個別培訓,還沒有進行大面積的講授,所以對教改的影響和促進不大。原因很多,主要是獨立學院學生的數(shù)學底子太薄,數(shù)學課時太少,開設(shè)數(shù)學建模課程難度較大。因此,要將數(shù)學建模的收益面推廣到全體獨立學院學生,僅靠現(xiàn)行的課程體系是不行的,在全院范圍內(nèi)開展數(shù)學建?;顒邮且粋€大膽的嘗試。
我院從2006 年開始,在教務(wù)處、學生處的支持下,走訪各兄弟院校后,根據(jù)我院實際,制訂了數(shù)學建模的教學、活動計劃及實施方案。
合理配置教師隊伍,多種形式提高教師水平,充分重視師資培養(yǎng),具體如下:
(1)以老帶新,以新輔老,讓青年教師參加數(shù)學建模選修課的教學。二是每年讓2-3名青年教師參加數(shù)學建模競賽相關(guān)培訓,交流汲取各兄弟院校的優(yōu)秀經(jīng)驗。三是讓青年教師參與到每年一次的全國大學生數(shù)學建模競賽的指導工作,以賽帶練,在實際工作中鍛煉自己。
(2)由教務(wù)處組織,通知各科系學生自愿報名,每年第一學期開設(shè)約40學時的數(shù)學建模選修課程。主要針對學過高等數(shù)學、線性代數(shù)等知識的大一、大二學生。課程結(jié)束后進行全院的數(shù)學建模競賽,選拔優(yōu)秀者為我院的全國大學生數(shù)學建模競賽預備隊員,在暑期或第二學期繼續(xù)進行強化集訓。
(3)授課采用靈活方式進行。有一些需補充的基礎(chǔ)理論知識如最小二乘法、線性規(guī)劃、微分方程等,就采用黑板來講;對于MATLAB、LINDO、LINGO等軟件平臺的介紹則使用課件來講。
(4)由于獨立學院學生的數(shù)學底子較薄,且沒有較適合的數(shù)學建模教材。因此,我們組織任課教師共同討論,按照數(shù)學建模選修課的要求,選取多種教材中的相關(guān)內(nèi)容,取舍講授,自編講稿。
(5)選修課考核和數(shù)模競賽選拔相結(jié)合,由教練組提供題目,開卷形式,學生可以利用一切資源,最后把其結(jié)論總結(jié),完成小論文的形式。
(6)組織學生成立數(shù)學建模協(xié)會,通過開展一系列的活動,擴大數(shù)學建模的影響,提高學生的興趣。
3 取得的經(jīng)驗、成果與存在的不足和改進設(shè)想
3.1 取得的經(jīng)驗和成果
數(shù)學建?;顒拥拈_展,為我院選拔全國大學生數(shù)學建模競賽參賽隊員奠定了穩(wěn)定、良好的基礎(chǔ),參賽至今共獲得省級以上獎勵四項,位居四川省獨立學院前列。
在開展數(shù)學建模的活動中,我們總結(jié)了以下幾個方面的經(jīng)驗:
(1)數(shù)模教學中,教學案例的選擇,應該遵循兩個原則:一是“少而精”,數(shù)學建模課程的側(cè)重點應該是方法的訓練,應選擇那些高深知識不多,但在知識的應用上有深度、有特色的典型例子;二是“貼近原型”,數(shù)學建模中的案例應該與傳統(tǒng)數(shù)學課程的習題有明顯區(qū)別,它應盡可能地貼近實際問題。
(2)獨立學院的數(shù)學建?;顒悠毡槠鸩捷^晚,教師要多參加各種數(shù)模培訓,向一些數(shù)學建模方面的專家取經(jīng),和各地各校的優(yōu)秀教師交流汲取經(jīng)驗,“走出去,帶回來”不斷提高自身水平。
(3)在數(shù)模選修課、數(shù)模競賽培訓、數(shù)模協(xié)會的活動中,充分重視學生團隊合作精神的培養(yǎng),學生間良好的分工合作是數(shù)學建?;顒禹樌_展、數(shù)模競賽取得好成績的必要條件。
(4)數(shù)模競賽中一些需要注意的細節(jié):數(shù)模競賽隊員的組合,最好是由數(shù)學能力,計算機綜合應用能力,文字表達能力各有所長的同學搭配而成;賽前對一些比賽常用的基本技能的集訓是很有必要的,如數(shù)學軟件、數(shù)學公式編輯器,論文格式編排等;比賽場所的安排要協(xié)調(diào)周到、準備充分;數(shù)模競賽期間是比較緊張辛苦的,隊員間有意見分歧也會難免,在競賽前指導教師要向隊員強調(diào)團結(jié)合作思想,讓隊員做好吃苦的準備,避免比賽過程中的意外情況發(fā)生,在比賽期間要體現(xiàn)對學生的關(guān)愛;比賽過程中和學生的信息溝通要順暢,有比賽之外的問題及時發(fā)現(xiàn),及時解決;比賽期間注意宣傳,引起各方面的重視和了解;賽后指導教師和學生應做好經(jīng)驗總結(jié)。
通過開展數(shù)學建?;顒?,我們有了以下幾個方面的收獲:
(1)通過數(shù)學建?;顒拥拈_展,提高了教師自身的理論水平和組織能力。同時,數(shù)學建模選修課也為高等數(shù)學的教學改革提供了嶄新的教學思想和內(nèi)容、教學方法與手段。數(shù)學建模教學中采用的“研討式”教學法,在傳授知識的同時,也把前人發(fā)現(xiàn)、積累知識的方法、經(jīng)驗介紹給了學生,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
(2)學生在數(shù)學建模活動中,不斷發(fā)現(xiàn)自己在數(shù)學知識和數(shù)學思維方面的不足,激發(fā)學生對數(shù)學的興趣,使其在學習中更主動,更有效;而數(shù)學素養(yǎng)的提高又增強了建模的能力,從而形成“數(shù)學的學習和數(shù)學的應用”相互促進的良性循環(huán),大大提高了學生學習數(shù)學的積極性。
(3)在數(shù)學建模競賽培訓到比賽的過程中,學生初步了解了論文寫作的基本過程,嘗試獨立完成論文,體驗了一次小型科研活動的過程,提高了自身鉆研問題、解決問題的動手能力。同時學生使用數(shù)學軟件平臺的能力、學生的團隊合作能力、應變能力,創(chuàng)造力、想象力和洞察力也有了較大的提高。
3.2 存在的不足之處和改進設(shè)想
(1)大部分獨立學院院校沒有專門的用于數(shù)學建模的數(shù)學實驗室,學生上機受到限制,學時較少,數(shù)學軟件的應用不夠熟練,影響了數(shù)學模型的求解??煽紤]將現(xiàn)有的機房裝上常用的數(shù)學軟件,就可基本滿足數(shù)學建模的需要,盡量避開平時上機高峰,在暑期或節(jié)假日安排集中訓練。
(2)學生上數(shù)學建模選修課的時間與其他課程和學生活動會發(fā)生沖突,個別學生不得不中途放棄選修課。可考慮分班分時間教學,讓學生在時間上有更多選擇。
(3)由于大部分獨立學院院校都是在近幾年才開始開展數(shù)學建模活動及參加全國大學生數(shù)學建模競賽,這方面的宣傳力度還不夠,部分學生甚至相當多的教師對數(shù)學及數(shù)學建模課程缺乏足夠的了解和正確的認識,不利于數(shù)學建?;顒拥膹V泛開展。應充分重視與院系主管領(lǐng)導、宣傳部門及學生口的老師間的溝通交流,共同營造開展活動的良好氛圍。
在今后的工作過程中,我們將把這些好的經(jīng)驗繼續(xù)下去,盡量尋求更好的辦法去彌補不足之處。以“學用結(jié)合,以用為主”的原則,對教學內(nèi)容和方法、教學觀念和教材建設(shè)等方面進行改革,從多種渠道豐富學生的第二課堂,以吸引更多的學生了解數(shù)學建模,參與到其中,盡快提高獨立學院學生的應用能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻
[1]嚴坤妹. 淺談培養(yǎng)和提高學生數(shù)學建模能力的對策[J].福建商業(yè)高等??茖W校學報,2011,(01).
關(guān)鍵詞:初中數(shù)學,數(shù)學建模教學
在新課標的要求下,數(shù)學課堂的主要任務(wù)是圍繞教學內(nèi)容,選取典型素材激發(fā)學生興趣,以“潤物細無聲”的形式滲透數(shù)學建模思想,提高學生的建模能力。通過對教學實踐的研究發(fā)現(xiàn),采用“問題情境——建立模型——解釋、應用與拓展”的教學模式,可以幫助學生理解知識的發(fā)生、形成過程與應用。使學生在樸素的問題情境中,通過觀察、操作、思考、交流和運用,掌握重要的數(shù)學觀念和思想方法,逐步形成良好的數(shù)學思維習慣,強化數(shù)學的應用意識。這種教學模式要求教師從建模的角度來分析和處理教學內(nèi)容,把數(shù)學知識的學習和應用結(jié)合起來,使之符合“具體——抽象——具體”的認識規(guī)律。
(1)初中數(shù)學建模教學的目標
初中數(shù)學建模教學的目標是根據(jù)數(shù)學學科的特點和數(shù)學課程標準提出的,主要有以下幾點:
①培養(yǎng)學生的數(shù)學應用意識和觀念
當遇到實際問題時學生能利用已有知識,從數(shù)學的角度審視問題、分析問題和解決問題。
②培養(yǎng)學生用數(shù)學的能力
在解決實際問題的過程中,培養(yǎng)學生從問題中抽象出數(shù)學問題的能力,建構(gòu)數(shù)學模型的能力,對數(shù)學模型進行化歸的能力,對數(shù)學結(jié)果進行評價和推廣的能力。
③培養(yǎng)學生樹立正確的數(shù)學觀
通過數(shù)學建模教學使學生認識到數(shù)學不僅是人們認識世界的工具而且還是一門藝術(shù)。數(shù)學中充滿著創(chuàng)新精神,具有重要的文化價值。
④激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣
數(shù)學建模教學,從數(shù)學應用的角度處理教學內(nèi)容,培養(yǎng)學生自主學習的探索性和創(chuàng)新性,這種新型的授課方式克服了傳統(tǒng)教學中內(nèi)容枯燥、方法呆板的缺點,極大地提高學生的數(shù)學學習興趣。
⑤培養(yǎng)學生樹立數(shù)學學習的自信心
傳統(tǒng)的數(shù)學教學過分強調(diào)數(shù)學知識的抽象性和嚴謹性,這樣使得學生普遍感到數(shù)學難懂難學,對數(shù)學學習產(chǎn)生畏懼感。數(shù)學建模教學,注重用學生容易理解和接受的方式傳授數(shù)學,注重學生的動手操作和實踐活動,這些對增強學生學好數(shù)學的信心有著獨特的作用。
(2)數(shù)學建模教學的五個環(huán)節(jié)
① 創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)求知欲
在教學內(nèi)容的指導下,從學生原有的生活經(jīng)驗和知識背景出發(fā),安排適當?shù)膶嶋H應用題,讓學生帶著問題進行學習,為進一步學習做好情感上的準備,同時教師
根據(jù)實際情況給學生提供進行數(shù)學活動交流的機會。
② 建立數(shù)學模型,導入學習課題
教師啟發(fā)學生從實踐、交流中抽象、概括所要學習問題的本質(zhì),同時滲透建模思想,介紹建模方法。在這一過程中學生成為學習數(shù)學的主體,教師成為學生的組織者、引導者、合作者與共同研究者。
③ 研究數(shù)學模型,形成數(shù)學知識
教師為主導,學生為主體,師生靈活運用啟發(fā)式、嘗試指導法等方法共同對所建立的數(shù)學模型進行研究和分析,完成課題的學習。通過這種數(shù)學活動最終使學生獲得了基本的數(shù)學知識、思想和方法。
④ 解決實際問題,享受成功喜悅
利用課題學習中獲得的數(shù)學知識可以順利解答課堂最初提出的實際應用問題。學生在整個建?;顒又畜w會到了數(shù)學在解決生活實際問題中的價值,體驗到了所學知識的用途和巨大作用,成功的喜悅油然而生。
⑤ 歸納總結(jié),深化教學目標
根據(jù)教學目標的要求,教師在課題結(jié)束后要指導學生歸納出知識的一般規(guī)律。幫助學生理解知識和技能在整體中的相互關(guān)系和結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性,使學生在認識新問題的同時能同化新知識,構(gòu)建形成自己的智力體系。最終使學生不但能很好掌握數(shù)學建模方法,而且還能使教學目標達到深化。
(3)課例
① 創(chuàng)設(shè)問題情景
問題:某單位組織職工上駕校,現(xiàn)在有甲、乙兩個駕校可供選擇,原價每人1000元,最少10人,兩家駕校都可實行打折優(yōu)惠。甲校每位打七五折;乙校可以一位免費,其余打八折。若單位職工準備去10至30位,應選哪家更省錢?
② 抽象概括,建立模型
解:設(shè)當該單位去x名職工時,甲、乙兩校收費相同,根據(jù)題意得:
③ 研究模型
建立不等式模型(甲比乙優(yōu)惠的情況):
④ 解決實際應用問題
通過建立方程模型(a +b=c +d)和不等式模型(a +b
⑤ 歸納總結(jié)
通過建立方程模型和不等式模型,我們解決了生活中的最少費用問題。
總之,數(shù)學建模教學應把培養(yǎng)學生的應用意識落實在日常的教學過程中,讓學生在數(shù)學建模的課堂中學習到數(shù)學的思想和方法。
參考文獻
[1] 錢珮玲,邵光華.數(shù)學思想方法與中學數(shù)學 [M]. 北京: 北京師范大學出版社, 2001: 94-103.
[2] 孔凡海. 中學生數(shù)學建模讀本 [M]. 南京: 江蘇教育出版社,1998:13-20.
【關(guān)鍵詞】數(shù)學模型;數(shù)學建模競賽;創(chuàng)新能力
全國大學生數(shù)學建模競賽創(chuàng)辦于1992年,每年一屆,目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學科競賽,也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學建模競賽.2015年,來自全國33個省/市/自治區(qū)(包括香港和澳門特區(qū))及新加坡和美國的1 326所院校、28 574個隊、85 000名大學生報名參加本項競賽.在組織參加競賽的過程中,學校充分認識和體會到數(shù)學建模給學生提供了一個很好的應用數(shù)學能力解決實際問題的載體.
一、有助于學生創(chuàng)新性思維能力的提升
數(shù)學建模競賽題目都是實際問題,且一般以當前熱點問題為主,呈現(xiàn)很強的新穎性.賽題既沒有唯一的答案也沒有唯一的解法,姆治黽偕?、搅⒛P?、求解檢驗、結(jié)果分析再到論文寫作,每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟都由三名隊員自主完成.在模型建立求解過程中強化了學生運用所學數(shù)學知識解決實際問題的技能,提高了思維的靈活性、獨創(chuàng)性,培養(yǎng)了學生探索發(fā)現(xiàn)、分析歸納的邏輯思維能力.建模過程中通常需要運用MATLAB、LINGO等軟件編程,對數(shù)據(jù)、圖像和模型進行處理.
二、有助于學生科技創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)
數(shù)學建模競賽通過對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),為學生以后的就業(yè)、創(chuàng)業(yè)打下了良好的基礎(chǔ).現(xiàn)代教育不只是傳授給學生知識,更要做到學而有用、學以致用,走產(chǎn)、學、研相結(jié)合的道路.數(shù)學建模所培養(yǎng)出來的大批人才,正在成為科研隊伍的生力軍,數(shù)學建模的來源都是一些實際性問題,體現(xiàn)了知識與實際的有力結(jié)合,能夠激發(fā)出學生參加科研活動的熱情,讓他們感到學而知其用,研而感其趣,學以致用.
三、北華大學數(shù)學建模的實踐與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
(一)通過數(shù)學建模教學和培訓提升學生的創(chuàng)新能力
從低年級的數(shù)學課程教學中滲透數(shù)學建模的思想,培養(yǎng)學生的建模興趣.隨著教師對數(shù)學建模認識的不斷提高,參與數(shù)學建模的教師也越來越多,近年來無論是從教師自身還是從學院要求,我們都加強了教師把數(shù)學建模思想融入教學中去的能力,注重培養(yǎng)學生的數(shù)學思想,給學生滲透數(shù)學來源于生產(chǎn)實踐,再應用于生產(chǎn)實踐的方法.讓學生充分認識到學數(shù)學的目的在于用數(shù)學,學的最終目的是能夠更好地用,而這一點正是數(shù)學建模的能力.
教學和培訓相結(jié)合.數(shù)學建模課程在數(shù)學與統(tǒng)計學院是本科生的必修課,在電氣、機械等工科學院是選修課程,由于培養(yǎng)方案和專業(yè)課設(shè)置的制約,有些學生在參加建模的時候還沒有學習相關(guān)的建模課程,而等到學完數(shù)學建模課程,學生已經(jīng)到了面臨考研、培訓、找工作的階段,通常不會把經(jīng)歷更多地放在參加建模競賽上面.
數(shù)學建模的內(nèi)容相當廣泛,常用的方法包括概率與統(tǒng)計、線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃、模糊數(shù)學、微分方程和圖論等,隨便哪一個內(nèi)容拿出來都是一門學科.傳統(tǒng)的教學方式是一位教師擔任一個課堂的教學,從頭講到尾.“術(shù)業(yè)有專攻”,教師也不可能都是全才,再好的教師都只能在某一領(lǐng)域有較深入的研究,因而,教學應該“人盡其才,物盡其用”.為此,我們在建模培訓的過程中一直采用專題輪流講座,一方面,充分發(fā)揮各位教師的專長,另一方面,每位教師講授任務(wù)不是很重,不必花很多時間在陌生的領(lǐng)域里面,容易做到精益求精,讓學生達到最佳的學習效果.
在數(shù)學建模課程的教學中強調(diào)實際性和應用性.講授經(jīng)典的模型,引入模型在實際問題的具體應用,增強學生的學習興趣,培養(yǎng)學生學以致用的能力.通過從實際問題出發(fā)逐步引入模型更易于啟發(fā)學生尋求更為簡捷、高效、精確的模型.強調(diào)數(shù)學模型的構(gòu)建理論方法,加強數(shù)學模型的求解訓練.在教學上充分發(fā)揮計算機技術(shù)和數(shù)學軟件的優(yōu)勢,讓數(shù)學模型的課程的講授不僅僅是理論的推導,更具有數(shù)據(jù)的說服力和可視化的直觀效果.
(二)通過開展和組織學生參加數(shù)學建模競賽提升學生的創(chuàng)新能力
校內(nèi)數(shù)學建模競賽.每年新生入學,我們都在入學教育環(huán)節(jié)中加入數(shù)學建模競賽的介紹,建模協(xié)會及時納新.11月,舉辦院級的數(shù)學建模競賽,讓高年級學生做低年級學生的指導教師,一方面,讓大一新生對競賽有個初步的認識和體驗,另一方面,也讓高年級學生得到進一步的鍛煉.第二年5月份暑假前我們會組織學生參加省級數(shù)學建模競賽,全校各個學院、各個專業(yè)、不同年級的學生均可組隊參加,并以省數(shù)模競賽的參賽成績作為選拔參加全國大學生數(shù)學建模競賽的依據(jù).
每年的9月舉行全國大學生數(shù)學建模競賽,全國大學生數(shù)模競賽對于參賽學生而言,是對前期課程學習、參賽經(jīng)歷和創(chuàng)新探索的一次重要總結(jié)與檢驗,同時參與全國大學生數(shù)學建模競賽的過程就是科學研究的過程,競賽題目的難度也符合從事科學研究的難度,參與競賽是對自己創(chuàng)新意識的一次重要鍛煉,并從中尋求不足與肯定,再以此為起點進一步探索解決實際問題的方法,然后逐步從解決給定問題過渡到自己發(fā)現(xiàn)和提出新的問題.
從一定意義上講,數(shù)學建模競賽是對一所高校教學水平、管理水平和學生綜合素質(zhì)及能力的檢驗.為了搞好數(shù)學建模競賽,取得理想的競賽成績,當然少不了各方面的大力支持和配合.首先,學院領(lǐng)導高度重視是開展數(shù)學建?;顒拥母颈WC;其次,要充分認識教師在開展數(shù)學建模活動中的關(guān)鍵作用;再次,參賽學生團結(jié)協(xié)作、頑強拼搏是開展數(shù)學建?;顒拥幕A(chǔ);最后,各相關(guān)職能部門大力協(xié)助是開展數(shù)學建模活動的重要保障.
【參考文獻】
[1]顏文勇.高職高專數(shù)學建模教學的探索與實踐[J].成都電子機械高等??茖W校學報,2012(4):46-49.
數(shù)學分析論文 數(shù)學 數(shù)學家論文 數(shù)學建模 數(shù)學初一論文 數(shù)學物理論文 數(shù)學簡史論文 數(shù)學思維論文 數(shù)學創(chuàng)新教學 數(shù)學初二論文 紀律教育問題 新時代教育價值觀