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為了更好地實施數學建模,首先要讓學生了解什么叫數學建模。所謂數學建模,就是指應用建立數學模型來解決各種各樣實際問題的方法,也就是通過對實際問題的抽象、簡化,確定變量和參數,并應用某些規律建立起變量、參數間的確定的數學問題(或稱為一個數學模型)。求解該數學問題,解釋驗證所得到的解,從而確定能否利用于解決實際問題的多次循環,不斷深化的過程。整個過程如下:
實際問題抽象、簡化、假設、確定變量參數數學結果、檢驗是否符合實際結果。
根據這個數學建模過程,在中學數學教學中利用數學建模,能夠把學生所學的數學知識與周圍的現實生活有機地聯系起來,而且能進一步激發學生學習數學的興趣,有利于掌握數學的思想和方法,達到培養學生多維智力的目的。這是素質教育的要求,也是提高學生數學素質的有效方法。
二、中學數學模型的若干類型
在開展數學教學時,根據中學數學教學的內容和新課標的要求,基本上可歸納為如下幾種類型。
1、方程與函數模型。包括二次函數、冪、指數、對數函數等內容。能解決有關實際應用問題,比如利潤最大、造價最低、用料最省、細胞分裂、生物繁殖等問題。
2、集合模型。內容是集合。能解決有關調查、統計問題。
3、數列模型。涉及等差、等比數列。能解決住房面積、產量、土地面積等增減值問題以及平均增長、股票等問題。
4、不等式模型。內容是不等式。能解決最優化問題、方案設計問題。
5、三角模型。主要指三角函數。能解決有關測量問題、交流電、力學等問題。
6、排列、組合模型。內容為排列與組合。能解決比賽場次設計等問題。
7、立幾模型。主要是立體幾何。能解決容積、面積最大、最小問題。
8、解幾模型。內容為解析幾何。能解決油罐車、拋物線型拱橋的設計等問題。
三、培養數學建模的能力
在數學課堂教學中,恰當地穿插數學建模,并與數學教材有機結合起來,按照新課標的要求進行。教師不妨注意以下幾個方面。
1.教學中恰當引入應用性例題,建立數學建模,培養學生的應用意識。
當學生學完一部分內容后,教師可結合前面類型涉及的內容,編一些實際應用問題作為例題,引入到課堂上,進行數學建模示例。
例如,在二次函數的應用教學中,可引入以下一個實際問題作為例題進行教學。
如圖,公園要建造圓形的噴水池,在水池中央垂直于水面處安裝一個柱子OA,O恰在圓形水面中心,OA=1.25米,由柱子頂端A處的噴頭向外噴水。水流在各個方向沿形狀相同的拋物線的路線落下。為使水流形狀較為漂亮,要求設計成水流離OA距離為1米處達到距水面最大高度2.25米。
如果不計其他因素,那么水池的半徑要多少米,才能使噴出的水流不至落到池外?
[分析實際問題]可建立如下坐標系:以OA所在的直線為Y軸,過O點垂直于OA的直線為X軸,以O為原點,本題的水流最高點為(1,2.25)。
[建立數學模型]設拋物線頂點為B,水流落水的路線與X軸交點為C,根據題意,A、B、C三點的坐標分別為A(0,1.25)、B(1,2.25)、C(x,0),從而建立一個二次函數模型:y=a(x-1)2+2.25
[解答數學模型]可把A點的坐標(0,1.25)代入,得
a=1.25-2.25=-1;
所以有y=-(x-1)2+2.25
令y=0, -(x-1)2+2.25=0,求得x.
[返回實際問題]x=-0.5(舍去),x=2.5,所以水池的半徑至少要2.5米。
2.適當選編應用性習題,加強學生的數學建模訓練,達到培養學生的創新能力的目的。教師根據書本的一些例題或習題進行有效的改編,把有關知識貫穿于實際問題中去,使學生正確認識數學理論的本質。如:遼南素有"蘋果之鄉"著稱,該鄉組織了20輛汽車裝運A、B、C三種蘋果42噸到外地銷售,按規定每輛只裝同一種蘋果,且必須裝滿,每種蘋果不少于2車。
設有x輛車裝運A種蘋果,用y輛車裝運B種蘋果,根據下表提供的信息,求y與x之間的函數關系式,并求x的取值范圍。
分析:根據題意,有2.2x+2.1y+2(20-x-y)=42
y=20-2x
運A種蘋果用x輛車,
運B種蘋果用(20-2x)輛車,
運C種蘋果用x輛車,
2 ≤x≤9
又x為整數, x的值為2、3、4、5、6、7、8、9。
誠然, 數學建模對學生來說是一個逐步學習和不斷適應的過程。通過不斷的嘗試建模訓練,讓學生通過運用已有的數學知識解決一些實際問題的結果,到能模仿地解決一些應用問題,用數學建模的方法解決這些問題。就能逐步培養他們的創新能力,學生從中體會到想、敢、能、會創新的感覺,增強了他們學數學的熱情和信心。
3.挖掘隱含條件,從中培養學生的創新精神。
一、數學建模課程教學有助于培養創造性思維
1.1 數學建模有助于培養學生的數學應用意識與實踐能力
數學建模是近些年發展起來的新學科,是將數學理論與實際問題相結合的一門科學。數學建模課程中面對的是來自于現實的實際問題,需要的知識可能涉及到數學的各個分支以及數學所應用的各個領域,數學建模雖然作為一門課程,但其內容不是單獨屬于數學的一個分支,而且其建模的教學過程不僅僅是傳授數學知識,更多的是培養學生獲取知識的能力、運用知識和技術手段去解決實際問題的能力。它需要建模者具備較強知識應用能力和實踐能力,因而開展大學生數學建模教學和實踐將不僅可以加強知識積累,更重要的是能提高大學生數學應用意識與實踐能力。
1.2 數學建模有助于探索精神的塑造
數學建模所涉及的問題大都來源現實生產和生活,涉及面較廣,對其建立比較確切的數學模型并不是輕而易舉的事情,這就需要對實際問題進行反復多次的研究分析、抽象簡化,抓住主要方面的因素進行定量地討論分析,才能建立數學模型。而后,還需要對所建立的模型在計算機上進行反復多次的計算、論證以及修訂,才能使其達到比較符合實際需要的模型。數學建模是一個非常艱辛的探索過程,通過這一過程不僅可以培養學生刻苦勤勉的態度、百折不撓的精神、堅毅不拔的毅力,還可以培養學生經得起失敗、挫折、打擊和克服各種困難的心理素質,以及孜孜不倦、精益求精和鍥而不舍的探索神。
1.3 數學建模有助于培養學生的自主能力與創造能力
數學建模課程教學中,學生在解決數學建模問題時,必須親自參加社會實踐活動,從實踐中提出問題,收集數據,得出結論從而解決問題。這樣就轉變了過去學生在學習中只是被動地學會如何做題和如何回答老師提出的問題,而學會了從實際中主動地學習,真正突出了他們的主體地位。因此數學建模的教學有利于發揮學生的自主能力。
1.4 數學建模有助于培養學生的團結協作精神
數學建模過程相當于進行一次小型的科研活動,是一個群體合作的過程,它需要各成員的相互理解、支持、協調和集思廣益才能獲得成功。因而參加數學建模活動,有利于培養學生團結協作,共同奮進的精神。
二、在數學教學中滲透數學建模的方法
2.1 注重數學基礎知識的教學,為數學建模打好基礎
基礎知識沒有學好,就不可能有知識的靈活的運用,更不可能有知識的推廣和知識的創新。為了構建數學模型,要求學生對有關數學知識充分理解,這就要求教師必須依靠教學大綱,抓住教材,注重基礎知識的教學,培養基本技能。灌輸基本思想方法,解決數學應用題的關鍵是要善于分析實際問題的對象、結構和特點,靈活應用己知的數學模型,從而建立新的數學模型,解決實際問題。要培養學生的建模能力,就必須注重數學模型知識的學習,因此,在教學中,應該幫助學生打好基礎,從學習和掌握建立數學模型常用的知識和數學思想方法入手,掌握數學應用題的基本特點、解題過程,掌握建立數學模型的技巧和解題要領,開動腦筋,積極思維,開闊眼界,拓寬知識面,從而提高解題能力。
2.2 在教學中切入數學建模,滲透數學建模思想
數學建模與正常數學教學的結合和切人是指教師可把一些較小的數學應用和數學建模的問題通過將問題解的過程分解后,放到正常教學的局部環節上去做,并且要經常這樣做,教師可以用“化整為零”來描述種做法。切入的內容應與正常的教學內容、教材的要求接近,以便于學生的理解和對教材知識的掌握。
數學建模的主要切入點是教材,要從課本內容出發,以教材為載體,以教法革新為突破口,聯系實際,在教學中積極地創設問題情景或通過對教材內容的科學加工、處理,再創造或擬編與課本相關的建模問題。采用改變設問方式,變換設問條件,互換條件結論等,綜合拓廣成新的應用題;或把課本的例題、習題改編成應用性問題等,并將建模理念滲透教學之中,逐步培養學生的數學建模意識。
三、將數學建模思想滲透到其它專業課的教學中
將數學建模思想貫穿于系列課程的教學過程中,全面培養學生數學建模的興趣,由于數學建模過程中需要用到的知識非常廣泛,從數學基礎知識微積分、線性代數、概率論與數理統計到與數學建模緊密相關的運籌學、數學實驗、數學建模等。為了讓學生及早了解數學建模,學習數學建模的思想、方法。我們在教學中多次對系列課程的教學內容和教學方法進行改革。在教學內容方面,加大了案例教學內容的比例,在某些課程中盡量引入具有實際背景的大型案例,以提高學生的興趣及解決大規模實際問題的能力。
而我們的數學教學遠遠不能適應社會的高速發展,在學以致用的方面做的工作很少.傳統的教學觀點認為讓學生做一些應用題目,就能培養學生的應用意識.其實不然,數學應用意識的培養是一項宏偉而艱巨的任務.我認為應用意識指的是在生活或研究中遇到一個現實問題時,盡量充分地考慮應用所學的相關知識和方法來解決該現實問題的一種意識.而數學應用意識是指充分利用數學知識和方法解決實際問題的意識.在教學中,關于學生的數學應用意識的培養,我的觀點和方法是:
第一,打破學科之間的嚴格界限.
數學應用意識的培養不只是數學課和數學教師的任務,其他相關課程和教師應有共同的任務.很多其他相關課程的教師在教學中遇到利用數學知識、數學思想方法解決的問題時,不做任何由來解釋,只是把數學作為工具拿來一用.學生對數學的應用往往忽略,以致出現類似的新的問題時,自然不知所措.
假如能打破數學和相關學科的嚴格界限,把數學應用意識教育作為一種教學內容滲透到其他學科的教學中,通過長期的培養,學生若能再遇到了新的問題,他們就會進行有意識地思考,富有創造性地解決它.
第二,先提問題再講理論.
先有問題,再有問題的解決,是非常一般的規律.但是我們往往違背了這一規律,在就某一問題的教學中,對該實際問題只字不提,先講一些與此問題的解決緊密相關的理論知識和思想方法,然后再舉例說明,形成學生思維上的惰性,阻礙應用意識的提高.這種教法對講經典的教學理論確實是一種很好的方法,但對數學應用意識的培養,則大不可取,在培養學生的應用意識時,先提出具體的實際問題,然后引導學生參與思索如何解決這一問題,不同的學生一般有不同的方法和思路.此時,教師一定不要輕易下結論,誰的方法可行,誰的方法不可行.而應支持和幫助他們思考下去,涉及用什么樣的數學思想方法,用什么樣的數學知識時,單就知識和方法方面教師可對學生不明確的地方加以輔導和講解.考慮到這種啟發式教學方法耗時過多,且以個別輔導為主,所以完全有必要延伸到輔導課或課外.然后對同一問題會建立不同的數學模型,從不同的側面不同程度地對原問題作出分析.最后教師要對不同的模型進行評估,選出好的模型讓大家學習,其中教師要把自己建立的模型作以講解.總結時,給大家說明“沒有最好的,只有更好”,從而激發學生的興趣,使學生的數學應用意識在無形中得到良好的培養.
有了良好的數學應用意識以后,對一個實際問題,即現實原型,學生就會積極地使用數學工具加以分析和處理.通常用建立數學模型對現實原型加以分析和處理.所以培養學生的數學建模能力是非常重要的.所謂數學建模能力是指運用數學工具分析和解決實際問題的能力.這里所說的“數學”是指廣義的數學,也就是說它除去通常所說的經典的數學之外還包括統計學、運籌學以及計算機的使用等.這些內容隨著新的教材改革和課程體制改革會逐
漸滲透到中學數學教學中.所以,在中學針對實際問題組建數學模型是確實可行的.
要培養和提高中學生的數學建模能力也是一項非常復雜和龐大的工作.首先要求學生有扎實的數學基礎和嚴格的邏輯推理能力,還要有敏銳的洞察能力、分析歸納的能力以及對實際問題的深入理解和廣博的知識面.這些在我們的傳統教學中沒得到重視,而現在我國大力
倡導的素質教育的教育目的恰好和數學建模能力,結合起來,筆者的觀點是:
第一,培養學生的數學建模能力有助于數學理論的教學.
也許有很多人認為在家中學數學占有一部分時間去培養學生的數學建模能力,會影響理論知識的掌握和學習.事實恰好相反,通過數學建模,使學生認識到理論知識的重要性,促進他們學習理論知識的積極性.從更深遠的意義來說,數學建模殊的需求會對數學理論提出新的挑戰,促進數學理論的不斷發展和完善.從這個意義上來說,培養學生的數學建模能力和數學理論的教學并不矛盾,兩者之間是相互促進,相互統一的.正如R.柯朗所說:“事實上,‘純的’與‘應用的’的數學之間找不到嚴格的分界線.”
關鍵詞:合作學習 教學模式 三群體
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)05(b)-0168-02
隨著我國經濟的快速發展對創新人才的要求提出了新的內容,大量的在一線的技術應用型創新人才和技能型創新人才已成為各類企業實現產業升級和服務升級的關鍵因素。培養創新人才,既需要造就一批科技創新的領軍人才,更需要培養大批在生產第一線,具有創新能力的技術人員[1]。因此,高等職業教育在教育方法,探索知識,培養人才方面都需要不斷地進行探索,創新的艱巨任務,特別是在高職教育中的特定人才培養模式下,基礎課教學的改革與創新同樣具有重要性和緊迫性[2]。因此,高等數學的改革就應以實現數學的應用性作為切入口,而數學建模就是綜合運用數學知識和計算機工具解決實際問題的過程,是聯系數學和實際問題的橋梁。
數學建模的指導思想是以學生為中心,以問題為主線,以計算機為工具,培養學生在實際中應用的能力,同時加深學生對數學概念和定理的理解,并與所學的專業知識緊密聯系起來解決問題。由于數學建模的開放性,使得我們不能采用傳統的授課方式進行,因此,我們提出一種新的教學模式―― 基于問題的合作式學習。
1 數學建模創新教學的構建思路
1.1 高職數學建模課程教學的現存問題
許多學校,數學建模教學仍然在沿襲老師上課灌輸學生知識,學生在不斷記筆記的方式。這樣只能把學生的思維定在記筆記上而缺少了獨立思考的能力。這樣學生的獨立思考、分析、解決問題的能力得不到鍛煉,更談不上協作創新意識的培養[3]。因此,必須改革現有的課堂教學模式。
首先,傳統的課堂授課模式過分注重教師的主體作用,壓抑了學生的主動性和積極性,忽視了學生自我探究能力和自主學習的素質能力培養,
其次,課時量不足。隨著高職院校培養模式的轉變,對基礎課的課時有了嚴格的限制。對于數學建模課程教學,在有限的教學時間里取得較好的效果,這就要教師探索新的教學方法。
如何實現“以學生學會學習、學會合作為中心”以培養具有創新意識的21 世紀人才為核心的新型教學模式,值得我們思考。因此,我們整合“基于問題的學習模式”(Problem Based Studying,PBS)和合作學習模式(Cooperation Studying,CS)兩種教學模式為一體,提出一種新的教學模式“以問題為基礎的合作式學習”(Problem Based and Cooperation Studying,PBCS),進行建模的教學實踐活動。從而促進學生學會獨立思考、分析問題,學會與他人合作。
1.2 PBCS教學模式的主體設計(見圖1)
PBCS中教師并不以演講者身份出現在學生面前,而是學生在教師的指導下以合作的形式進行自主學習。學生只有在整合自我建構與他人建構的基礎上,才可能超越自己一個人對事物的理解,從而產生新的認識。
2 基于PBCS的數學建模教學活動的具體實施
題目:人口增長預測分析[4-5]
實施過程如下:
2.1 成立合作小組
教師將學生按照異質分組的原則, 3~5人一組(擅長數學或計算機編程或寫作的),這樣每個小組成員都能發揮自己的專長。
2.2 教師精心設計任務
教師根據教學目標,把知識與技能、方法與過程、創新能力的培養融入每一個任務中,使任務具有探究性、創造性。在本例模型中給學生布置幾個任務:(1)預測的一般方法有哪些?(2)什么是Malthus模型?(3)如何預測模型?如何求解微分?這樣一個復雜的問題,在用PSCS教學模式進行教學時巧妙地將這些枯燥的理論分解成一個個的小問題,一環緊扣一環,使學生克服了對本模型的“畏懼”心理。
2.3 引導學生完成任務
在課堂上,由不同組的人進行總結。在學習討論過程中,教師既是學生學習的引導人,又是學習的合作者。
2.4 展示成果,進行交流
通過一段時間反復的協作、交流、碰撞,各小組將建立數學模型,并將數學模型以論文的形式呈現出來。各小組選出一名代表交流建模思想,互評建模論文,達到資源共享。
2.5 學習反思
學習反思主要是自我評價與同伴評價自我評價。評價人向學習集體報告本組的學習成果,其他同學根據報告內容進行自由提問,報告人和其組員對這些提問進行答辯。教師作為一名聽眾,與其他同學一樣不時提出疑問。
3 數學建模活動的組織形式和開展模式
數學建模的強大功能已得到廣大高職院校的認同,但由于起步較晚,目前還沒有很適合高職院校學生數學建模方面的模式。高職院校開展數學建模教學需進行整體設計,因此我們還需從組織形式和開展模式上進行新的設計。
3.1 組織形式
在組織形式上我們采用“三群體”的組織形式。首先組建“數學建模協會”這一學生社團組織。協會制定有嚴格的規章制度,有自己的網站,采用老隊員帶新隊員的方式,進行學校數學建模活動的普及性工作。其次,在協會的基礎上組建數學建模初高級班,最后選拔參賽隊員,逐次遞進,形成三群體交集的組織形式,確保數學建模的有效實施
3.2 開展模式
我們這里采用“三段遞進”的開展模式。
第一階段:招新培訓。數學建模協會于每年的10月份招收新會員,協會開展建模專題系列講座、模擬練習、經驗交流等一系列活動。
第二階段:參賽隊員集訓。由指導教師進行實戰模擬練習。為了彌補高職學生數學基礎不夠扎實以及其他領域知識尚未完善的不足,要補充數學基礎知識和計算機語言,同時還要教會他們如何進行科技論文的寫作。
第三階段:參加競賽。為期三天的競賽對學生不僅是知識上的考驗,也是毅力的考驗。
3.3 實踐平臺
我們的建模實驗室長期為協會成員開放,以方便學生查閱資料,上機演練。
4 建模活動成效
4.1 建模成績
從我校的數學建模活動采用新的教學模式以來,短短的五年時間,就己經碩果累累,總計獲得全國一等獎1項,全國二等獎4項,陜西省各類獎數項。期間我校共培訓學生500余人,參加工作的學生在單位普遍受到歡迎。正因為如此,數學建模的知名度越來越高。
4.2 數學建模創新活動帶來的成效
4.2.1 校企合作
學生在定崗實習后,回到校內學習,帶著在企業遇到的問題,由教師與企業合作達成技術項目,由同學們成立創新興趣小組,設計通過一系列的構思、規劃與分析決策,產生一定的文字、數據、圖形等信息,從而形成設計結果、通過制造則可將其物化為產品。我校建模協會的學生在去年也為西安某公司解決了4D電影的數據處理問題,即培養了學生應用創新能力,也體現了產學研結合的教學目標。
4.2.2 學生素質能力的培養
合作式的教學培養了學生的團隊意識和協調能力,問題式的學習培養了學生的自學和創新能力,建模活動也培養了學生語言表達能力和計算機運用能力,總之,新的教學模式下加強了學生的綜合素質培養。
5 結語
實踐證明,我們的培養模式是非常有效的,是一項值得推廣的成果,從實施效果來看,我們基本達到了方案所確定的總體目標,并且成功地探索出一條培養高職學生創新意識和創新能力的行之有效的模式。讓學生帶著問題學數學,并自覺用數學方法解決問題。這種意識培養起來后,不僅能增強學生學習數學并在專業課學習中應用數學知識的興趣,對以后的工作和學習也會起到很大的幫助,探索數學建模活動模式是高職院校開展數學建模的重要內容之一。
高職基礎課的改革這就要將高數和數學建模緊密聯系在一起,因此,在高數的改革上,我們應該把這種新的教學模式更好的融入到教學中,使更多的學生收益。
參考文獻
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[2] 凌巍煒.高職院校數學建模活動的探索與實踐[J].基礎教學研究,2007(12): 34-35.
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關鍵詞:數學建模;應用型人才;創新實踐能力
一、引言
我國經濟建設的轉型需要大批應用型人才,而應用型人才的培養對高校人才培養提出了新的要求。為了適應國家經濟發展的需要,教育部提出本科院校轉型發展戰略,并成立了應用技術大學聯盟,初期已確立了34個單位作為聯盟的發起單位進行試點、研究。由魯晰部長主抓,當前發展已有一定的成效,目前已有兩百多所高校想加盟中,第二批聯盟成員正在考核之中。應用型大學的建設目標是培養應用型的人才,而應用型人才的培養須要教師改變傳統的授課方式,注重學生創新實踐能力的培養。數學建模活動為應用型人才的創新實踐能力的培養提供了比較好的范例。
數學建模活動是一種不同于傳統授課形式的教學模式,這種授課方式顛覆了傳統的以講授為主的教學形式,使數學課程不再枯燥、乏味,能夠更好地調動學習者的主動性,激發學生主動探索知識、鉆研理論知識的熱情,并運用已經掌握的理論知識解決現實中的實際問題。為學生架起連接理論知識與實踐操作的橋梁,同時為這一活動提供一個全國性的展示平臺,通過競爭、協作使大學生具有較強的創新實踐能力,更符合應用型人才培養的需求。
二、數學建模競賽概述
數學建模活動包括數學建模理論課程、數學建模試驗課程及數學建模競賽。美國從1985年開始,每年舉行一次大學生數學建模競賽。我國從1990年開始派隊前往美國參與此競賽。1992年在部分城市進行了試點,1993年起,我國每年舉行一次全國大學生數學建模競賽。數學是一門比較抽象的學科,其利用符號語言研究數量、結構、變化及空間模型等。因此在傳統的數學課程教學中多以基礎知識、數學計算、推理和空間想象教學為主,學生只是純粹的理論學習,實踐能力的培養和實際操作的訓練較少,培養出的學生應用數學的意識不強,創造能力不足。
我國的大學生數學建模競賽是由教育部高等教育司和中國工業與應用數學學會共同主辦的。這一競賽是面向全國大學生的活動,通過競賽不僅可以激勵學生學習數學的積極性,還能實現提高學生建立數學模型的能力及運用計算機科學技術解決實際問題的能力及探索能力、團隊協作能力等多方面的能力。這一競賽活動在提高大學生綜合能力的同時也推動了大學數學教學體系、教學內容和教學方法的改革。數學建模競賽一般是在每年的9月中旬的某個周末(周五早上8點至下周一早上8點,連續72小時)舉行。數學建模競賽是以隊為單位,每隊3人,這3人須是同一所學校的學生,專業可以不同,比賽分本科、專科兩組。每隊可由一名指導教師或教師組帶隊,進行賽前輔導和參賽的組織工作,但在競賽期間不得進行指導或參與討論,否則按違規處理。競賽期間參賽隊員可以使用各種圖書資料、計算機和軟件,但不得與隊外任何人(包括在網上)討論競賽內容。競賽開始后,參賽隊須到指定的網址下載試題并在規定時間內完成答卷,準時交卷。只有全體隊員們分工合作、共同努力,才能在規定的時間內完成。
三、數學建模活動有助于培養大學生的創新實踐能力
數學建模活動可以很好地在數學理論和現實問題之間架起一座橋梁。大學生通過數學建模活動,運用所學習的數學理論知識分析現實問題,做出合理假設,構建一個數學模型,最終使實際問題得到解決。這些實際問題涉及工程技術、農業、政治、經濟管理、醫學、生物學,社會生活等各個領域。大學生運用數學建模解決實際生產、生活中問題的過程中,培養大學生的創新實踐能力,達到應用型人才培養的目標。
(一)數學建模活動能夠激發大學生學習的興趣
數學建模活動大都以實際問題為驅動,避免了抽象的數學理論的講授及推演,大學生在所拋出的問題的引領下,能夠形成較高的學習興趣,同時成功解決問題的結果也給予大學生更高的自信心,進而更愿意去學習。
(二)數學建模活動使大學生的學習方式呈現多樣化
數學建模活動的教學不同于傳統的數學課堂教學,不僅僅只是掌握知識,更是為了解決實際問題。同時在數學建模活動中更加體現了“以學習者為中心”的教學理念,在活動中,教師的身份是指導者,小組成員須要查閱相關資料獲取解決問題的知識,再通過小組成員的研討、假設、探究、實驗驗證結論,解決實際問題,因此在學習方式上打破了傳統封閉、單一的模式,學習方式更加開放、更加多樣化。
(三)數學建模活動提高大學生獲取、整理、加工,分析信息的能力
數學建模活動要解決現實生活中的實際問題,因此所涉及的知識面相當廣,包括工業、經濟、軍事、社會、管理和信息技術等,而這些小組成員來自于某一專業的學生,面對他們不了解的行業,他們須要查閱資料、借助網絡獲取知識,并對知識進行加工,提取對解決實際問題有用的知識。在這一過程中,提高了大學生獲取、整理、加工、分析信息的能力。
(四)數學建模活動培養了大學生團隊協作的意識
數學建模活動是基于現實問題驅動的學習活動,尤其是活動中的數學建模競賽。這種競賽通常是由3名大學生組成一個參賽隊,參賽隊須要在72小時內完成來自于某一領域的現實問題,并且這一問題是沒有現成答案的,隊員們可以借助一切無生命的資源共同搜集資料、討論,形成假設模型,設計計算方法,分析、檢驗模型的優缺點及改進方法,最終形成論文。這一過程需要團隊成員的共同參與,分工協作,發揮自己的長處及優勢,相互配合才能在短時間內解決沒有現場答案的難題。因此數學建模活動培養了大學生團隊協作的意識,為大學生畢業后參加工作、適應社會的分工協作作好準備。
四、數學建模活動為應用型人才的培養提供指導
數學建模活動這種以問題驅動為開始的教學模式不僅促進了數學教學的改革,同時對其他學科的教學活動也具有很好的借鑒。首先,這一問題是實際生活、生產中的問題,具有很強的真實性,能夠充分地調動大學生學習的積極性,提高學習興趣。在興趣的驅動下,可以達到更好的學習效果。同時,大學生通過資料的收集、整理、加工,分析不僅可以獲取到更多的知識,還能在這一過程中形成自己的學習風格,提高學習能力,比如學習資料的收集能力、分析問題的能力、解決問題的能力。除了一些顯性的能力得到提高外,對大學生的隱性意識也具有一定的促進作用,比如分工協作的能力、將實際問題構建成數學模型的能力及交流溝通的能力等。因此,數學建模活動所倡導的人才培養目標可以為高校,尤其是以應用技術大學為建設目標的高校提供指導。
五、結束語
我國大學生數學建模競賽自1993年開始在全國舉行至今已有二十年有余,在這二十年的教學、競賽的探索中培養了不少動手能力強的創新實踐型人才,這些人才在后來的工作中也表現出比較強的綜合能力,數學建模活動不僅改變了數學教學的方式、方法,對其他學科也具有很好的借鑒作用。盡管我國數學建模活動進行的有聲有色,但地區、校際間存在較大差異,目前很多高校都看到了數學建模活動對應用型人才創新實踐能力培養的巨大貢獻,越來越重視數學建模活動,并形成了一整套自己的培養方案及配套師資、設備,也有越來越多的學者投入到這一領域的研究中,希望這一較好的教學模式能夠應用到更多的學科教學中,為經濟轉型期的中國培養出更多具有創新實踐能力的應用型人才。
參考文獻: