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Abstract: Mathematics modeling is a mathematical tool for solving real world problems with focus on major and unique features of the system studied, which is the core of mathematics competence of undergraduates. In this paper, the significance of mathematics modeling is analyzed by presenting the relations between mathematics modeling and mathematics competence. Finally, it studies how to cultivate undergraduates′ comprehensive qualities by mathematics modeling study.
Key words: undergraduate; mathematics modeling; mathematics competence
数学模型作为对实际事物的一种数学抽象或数学简化,其应用性强的特点使其影响正在向更广阔的领域拓展、延伸。因适应新时期应用型、创新型人才培养的需要,数学建模受到了高等院校的重视,相应的课程建设计划得到了实施,竞赛活动得到了开展。基于数学建模培养学生解决实际问题能力的优势,通过数学建模来提升大学生的综合素质,已成为一个逐步引起关注的教育教学问题。
一、数学建模的内涵及其应用趋势
《数学课程标准(实验)》中提出:“数学探究、数学建模、数学文化是贯穿于整个高中数学课程的重要内容……,高中阶段至少应安排一次较为完整的数学探究、数学建模活动。”[1]对于数学建模的理解,可以说它是一种数学技术,一种数学的思考方法。它是“对实际的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的数学表示”[2]。从科学、工程、经济、管理等角度来看,数学建模就是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工具。
通俗地说,数学建模就是建立数学模型的过程。几乎一切应用科学的基础都是数学建模,凡是要用数学解决的实际问题也都是通过数学建模的过程来实现的。就其趋势而言,其应用范围越来越广,并在大学生数学素质培养中肩负着重要使命。尤其是 20 世纪中叶计算机和其他技术突飞猛进的发展,给数学建模以极大的推动,数学建模也极大地拓展了数学的应用范围。曾经有位外国学者说过:“一切科学和工程技术人员的教育必须包括数学和计算数学的更多内容。数学建模和与之相伴的计算正在成为工程设计中的关键工具。”[3]正因为数学通过数学建模的过程能对事实上很混乱的东西形成概念的显性化和理想化,数学建模和与之相伴的计算正在成为工程设计中的关键工具。因而了解和一定程度掌握并应用数学建模的思想和方法应当成为当代大学生必备的素质。对绝大多数学生来说,这种素质的初步形成与《高等数学》及其相关学科课程的学习有着十分密切的关系。
二、数学建模与数学综合素质提升
当今的数学教育界,对什么是“数学素质”,有过深入广泛的讨论。经典的说法认为,数学是一门研究客观世界中数量关系和空间形式的科学,因而,人们认识事物的“数”、“形”属性及其处理相应关系的悟性和潜能就是数学素质。一是抽取事物“数”、“形”属性的敏感性。即注意事物数量方面的特点及其变化,从数据的定性定量分析中梳理和发现规律的意识和能力。二是数理逻辑推理的能力。即数学作为思维的体操、锻炼理性思维的必由之路,可提高学生的逻辑思维能力和推理能力。三是数学的语言表达能力。 即通过数学训练所获得的运用数学符号进行表达和思考、求助与追问的能力。四是数学建模的能力。即在掌握数学概念、方法、原理的基础上,运用数学知识处理复杂问题的能力。五是数学想像力。即在主动探索的基础上获得的洞察力和联想、类比能力。因此,数学建模能力已经成为数学综合素质的重要内容。那么,数学建模对于学生的数学综合素质的提升表现在哪些方面呢?
(一)拓展学生知识面,解决“为‘迁移’而教”的问题。数学建模是指针对所考察的实际问题构造出相应的数学模型,通过对数学模型的求解,使问题得以解决的数学方法。数学建模教学与其他数学课程的教学相比,具有难度大、涉及面广、形式灵活的特点,对学生综合素质有较高的要求。因此,要使数学建模教学取得良好的效果,应该给学生讲授解决数学建模问题常用的知识和方法,在不打乱正常教学秩序的前提下,周密安排数学建模教学活动,为将来知识的“迁移”打下基础。具体可将活动分为三个阶段:第一阶段是补充知识,重点介绍实用的数学理论和数学方法,不讲授抽象的数学推导和繁复的数学计算,有些内容还可以安排学生自学,以此调动学生的学习积极性,发挥他们的潜能;第二阶段是编程训练,强化数学软件包MATLAB编程,突出重要数学算法的训练;第三阶段是数学建模专题训练,从小问题入手,由浅入深地训练,使学生体会和学习应用数学的技巧,逐步训练学生用数学知识解决实际问题,掌握数学建模的思想和方法。[4]
(二)发挥主观能动性,强化学生自主学习能力。数学建模是一种对实际的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,需要学生发挥主观能动性,通过主体心智活动的参与,实现问题的建构和解决。在大学,自主学习是学生学习的一种重要方式。大学生课外知识的获得、参与科研活动、撰写毕业论文和进行毕业设计等等,都是在教师的指导下的自主学习,因此,自主学习的意识和能力培养成为提升大学生综合素质的关键。数学建模对于强化学生自主学习能力,培养数学综合素质无疑具有典型意义。由于数学建模对知识掌握系统性的要求,而这些系统的知识又不可能系统地获得,很多参与数学建模学习和研究的学生,都深感其对提高自主学习能力的重要性,并从中汲取不竭的动力,进行后续的学习和研究
(三)把握数学建模的内在特质,培养学生的创新能力。创新能力是指利用自己已有的知识和经验,在个性品质支持下,新颖而独特地提出问题、解决问题,并由此产生有价值的新思想、新方法、新成果。数学建模具有创新的内在特质,其本身就是一个创新的过程。现实生产和生活中,面临的每一个实际问题往往都比较复杂,影响它的因素很多,从问题的提出、模型的建构、结果的检验等各个方面都需要创新活动的参与,建立数学模型需以创新精神为动力,不断激发学生的创造力和想像力。因此,在数学建模活动中,要鼓励学生勤于思考、大胆实践,尝试运用多种数学方法描述实际问题,不断地修改和完善模型,不断地积累经验,逐步提高学生分析问题和解决问题的能力。持续创新是知识经济时代的重要特征,高等院校应坚持把数学建模教育作为素质培养的载体,大力培养学生的创新精神、创新勇气和创新能力,使其真正成为创新的生力军。
(四)促进合作意识养成,培养团队协作精神。 适应时代的发展,越来越多的高校将参加数学建模竞赛作为高校教学改革和培养科技人才的重要途径。数学建模比赛的过程就是培养学生全局意识、角色意识、合作意识的过程,也是一个塑造学生良好个性的过程。数学建模竞赛采取多人组队、明确时间、完成规定任务的形式进行。一个数学建模任务的完成,往往需要成员之间的讨论、修改、综合,既有分工、又有合作,是集体智慧的结晶。竞赛期间学生可以自由地查阅资料、调查研究,使用必要的计算机软件和互联网。作为对学生的一种综合训练,学生要解决建模问题,必须有足够的知识,并有将其抽象成数学问题、有良好的数学素养,有熟练的计算机应用能力,还要有较好的写作能力,这些知识和能力要素的取得,往往来自于一个坚强的团队。具有一定规模的建模问题一般都不能由个人独立完成,只有通过合作才能顺利完成,没有全局观念和协作精神作为支撑,要完成好建模任务是非常困难的。
三、在数学建模的教与学中提升学生数学素质
数学建模课程的教学不是传统意义上的数学课,它不是“学数学”,而是“学着用数学”。它是以现实世界为研究对象,教我们在哪里用数学,怎样用数学。对模型的探索,没有现成的普遍适用的准则和技巧,需要成熟的经验见解和灵巧的简化手段,需要合理的假设,丰富的想像力,敏锐的洞察力。直觉和灵感往往也起着不可忽视的作用。因此,在数学建模教学中要把握“精髓”,侧重于给予学生一种综合素质的训练,培养学生多方面的能力。
(一)将数学建模思想渗透到教学中去。把数学建模的思想和方法有机地融入“高等数学”等课程教学是一门“技术含量”很高的艺术。其困难之一就是数学建模往往与具体的数学问题和方法,可能是很深奥的数学问题和方法紧密相连。因此,怎样精选只涉及较为初等的数学理论和方法而又能体现数学建模精神,既能吸引学生而且学生又有可能遭遇的案例,并将其融入课程教学中十分重要。特别要重视在教学中训练学生的“双向翻译”的能力。这一能力的要求,简单地说,就是把实际问题用数学语言翻译为明确的数学问题,再把数学问题得到解决的结论或数学成果翻译为通俗的大众化的语言。“双向翻译”对于有效应用数学建模的思想和方法,是一个极为关键的步骤,权威的专家多次强调了这一点。建模的力量就在于“通过把物质对象对应到认定到能‘表示’这些物质对象的数学对象以及把控制前者的规律对应到数学对象之间的数学关系,就能构造所研究的情形的数学建模;这样,把原来的问题翻译为数学问题,如果能以精确或近似方法求解此数学问题,就可以再把所得到的解翻译回去,从而解出原先提出的问题。”
(二)数学建模教学中重视各种技术手段的使用。在“高等数学”等课程的教和学中,使用技术手段,尤其是数学软件,只是时间的问题,尽管关于技术手段的好与坏还仍有争议。企图用技术手段来替代个人刻苦努力的学习过程,只会误导学生。但决不能因此彻底地排斥技术手段, 这是一个“度”的问题。对于数学建模的教师来说,技术手段既可能成为科研和教学研究的有力工具, 也可以通过教学实践来研究怎样使用它们。数学建模课程教学中涉及数理统计、系统工程、图论、微分方程、计算方法、模糊数学等多科性内容,这些作为背景性知识和能力的内容,一个好的教师一定要在教学中把它作为启发性的基本概念和方法介绍给学生。而这些内容要取得基于良好引导效果的教学成效,就必须使用包括数学软件在内的多种技术手段,以此来培养学生兴趣,引导学生自学,挖掘学生的学习潜能。
(三)确立“学生是中心,教师是关键”的原则。所有的教学活动都是为了培养学生,都要以学生为中心来进行, 这是理所当然的。数学建模的教学要改变以往教师为中心、知识传授为主的传统教学模式,确立实验为基础、学生为中心、综合素质培养为目标的教学新模式。然而,教学活动是在教师的领导和指导下进行的, 因而,教师是关键。在教学过程中教师对问题设计、启发提问、思路引导、能力培养方面承担重要职责,教师能否充满感情地、循循善诱、深入浅出地开展数学建模的教学就成了学生学习成效的关键,教师的业务能力、敬业精神、个人风格等发挥着非常重要的作用。因此,作为数学建模的教师,把数学建模思想运用在高等数学教学中的意义,就在于在整个教学中给了学生一个完整的数学,学生的思维和推理能力受到了一次全面的训练,使学生不仅增长了数学知识,而且学到了应用数学解决实际问题的本领。
参考文献
[1]叶尧城.高中数学课程标准教师读本[M]. 武汉:华中师范大学出版社,2003:20.
[2]王庚.数学文化与数学教育[M].北京:科学出版社,2004:56.
【关键词】小学数学;教学模式;自主互动
近几年来,我国在小学数学教学方法上的改革,已取得了可喜的成绩,新的课堂教学模式也层出不穷。但符合素质教育的时代要求,既能被广大小学数学教师所接受,又可在实际教学中实施推行的常规性新模式,仍尚待创建。
一、建构常规新模式的必要性
二十一世纪,新技术已成为经济和社会发展主要的直接资源。科技知识创新速度越快,就越需要有创新人才。创新人才的培养的关键在于教育。因此,学校教育就应在教学中以培养学生的创新能力为目标,让学生受到充分而全新的基础能力的训练。时代呼唤着一种“以知识为载体,能力为内容,创新为目的”新的课堂教学常规模式的创建。
二、创建常规新模式的现念
我国著名教育家叶圣陶先生早就指出“教是为了达到不需要教”,强调上课时要让学生“主动求知,主动练习”,“自奋其力,自致其知”。九年义务教育新大纲要求从小给学生打好数学的初步基础,发展思维能力,培养创新意识、实践能力和学习数学的兴趣,养成良好的学习习惯。因此,新模式的构建理念必须是从儿童的好奇、好动的心理特点出发,充分尊重学生的自主性,培养学生的主体意识,使学生在积极主动的学习探究过程中,形成自主学习的良好行为习惯和创造意识,形成运用知识的自学能力、应变能力、实践能力,从而具备适应未来发展的基本素质。
1.新模式构建必须改变那种“你讲我听”、“你灌我受”的陈腐观念,把以教师为中心转变为以学生为主体,教师应由“幕前”走到“幕后”,由“带着教材走向学生”转为“学生主动走向教材成为教学过程的实际参与者”。课堂教学结构的设计,必须最大限度的让学生参与到探求新知的活动中去,把“学和练”的时间留给学生,把“问”的权力交给学生,把“讲”的机会让给学生,把“议、评”的自由还给学生。只有这样,才能打破“教师中心”制,体现学生在课堂上的主体地位。
2.新模式构建拟设的每个环节都必须是学生活动。心理学家皮亚杰指出,儿童学习的最根本的途径应该是活动,活动是联系主客体的桥梁,是认知发展的直接源泉。因此,每个环节都要使学生在活动中有参与学习的机会。小学数学教学新大纲中强调引导学生观察、操作、猜测等都是以学生为主的活动要求。教学中引导学生动手、动脑、动口,充分调动学生的各种感官的参与,就能达到探求知识、发展能力、提高兴趣和形成良好的行为习惯的目的。
3.新模式的构建既要注重以学生为主体,又要考虑教师的引导和点化作用。教师这种引导点化,不仅贯穿在课堂教学活动中的每个环节,还要贯穿在课前、课中、课后的各个方面。它的作用主要是帮助学生明确想要学什么,帮助学生懂得怎样学、怎样问、怎样探求讨论,帮助学生发现所学知识的意义;组织、创建、维持某种滋养学习过程的意境、气氛及心理调节。师生之间应是一种平等的合作伙伴关系,而不是控制者与被控制者的关系。
三、新模式构建的基本框架
根据数学课堂教学的常规模式构建的革新理念,新模式构建的全称是“自主互动、五环节”数学课堂教学常规模式。所谓“自主互动”就是以创新精神、能力培养为主要实施目标,以学生自主学习、生生合作、师生合作为组织形式的教学实践活动;“五环节”是课堂教学的基本结构,程序是:预习――质疑――讨论――调节――演练。
1.预习。预习是数学教学中不可缺少的环节,可在课前也可在课内,方法是以自读教材为主。主要任务是了解内容、掌握概念、记忆公式法则定理、理解例题等。主要目的是培养学生阅读能力,包括提问、分析、解决的能力,整理归纳、总结知识的能力,培养学生的合理科学支配时间的能力和自我管理学习行为的能力。小学生由于所掌握的知识少,自学能力还不强,因此预习时教师必须精心设计预习提纲,或者运用现代教育技术创设情境加以提示,让学生带着问题有针对性地去看教材,克服盲目或流于形式的坏习惯,低年级教师更要扶着学生去预习。
2.质疑。质疑应该是学生在预习过程中,从不同方面、不同角度去探索问题提出独特见解的思维过程。因此,它是课堂教学过程不可缺少的环节。学生在预习时,肯定会遇到这样或那样的问题。教师就要考虑学习者的需要,安排一定的时间,让学生把预习中的疑点、难点提出来,并加以解决。模式安排质疑这一教学环节正是根据学生的认知需要而安排的,这是把“问”的权力还给学生的具体表现。教师要创造和谐、平等的课堂氛围,鼓励学生大胆提出质疑。对于好问、多问、深问、怪问、错问的学生,教师要持有正确的态度,予以保护,从而增强学生自信心。
3.讨论。谈论与预习、质疑紧密相连、是前两个环节的延伸。模式构建拟设讨论这个环节,正是区别于传统教学模式的根本所在。它充分体现学生参与教学过程、参与学习的原则,只有这种参与才是有效的参与,才有利于提高教学效率,提高学生学习质量。讨论的方法是:依据老师整理归纳质疑环节中提出的问题。按先后顺序逐题讨论,较容易的问题全班讨论,较难的问题先小组讨论,再全班谈论。谈论的原则是:师生共同讨论,以学生为主,学生为先,学生能够解决不了的问题老师可给予引导点化,或用现代教育技术媒体帮助学生突破难点。
4.调节。调节时引导学生自主学习的一个调控环节。既有传统教育模式中对知识归纳小结的意义,又有对学生学习情绪和活动参与过程的调节作用。可以是教师调节,也可引导学生开展自我评价、相互评价。目的是让学生对学习的知识获得整体的认识,以提高分析、综合能力,提高学生参与活动的积极性和探究知识的兴趣。
关键词: 数学建模 创新能力 数学建模竞赛
一、引言
数学建模是指对于现实世界的某个特定对象,为了某种特定的目的,根据特有的内在规律,通过做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具得到的一个数学结构。它要求建模人员能够结合实际问题灵活运用数学知识和计算机软件,以及其他学科的相关知识,建立、求解、评估及改善数学模型,在建模过程中充分发挥自身的聪明才智和创新精神。随着计算机技术的飞速发展,数学的应用日益广泛,数学建模的作用越来越重要,而且已经渗透到各个领域。可以毫不夸张地说,数学和数学建模无处不在。这20年来,参加全国大学生数学建模竞赛的人数迅猛增加,平均年增长达25%以上。到2011年,已经有1251所院校、19490个队(其中甲组16008队、乙组3482队)、58000多名来自各个专业的大学生参加了此项竞赛活动。目前全国大学生数学建模竞赛已成为全国高校中规模最大、影响最大的大学生课外科技活动。该活动的成绩也在一定程度上体现了参赛学校教学、素质教育和创新能力培养的水平。如今,每年的国内各种大学排名榜的出炉或重新洗牌,都把各校在大学生数学建模竞赛中取得的成绩和进展列为不容忽视的考核因素,国内院校在进行研究生面试、录取工作时,用人单位对毕业生进行考核、录用时,参加过数学建模竞赛并获得优异成绩的学生往往占优势。
当今世界,创新已经成为国家竞争战略的基础。加强创新精神和创新能力的培养,已是世界各国教育改革的共同趋势。传统的数学教育往往只注重知识的传授、公式的推导、定理的证明和应试能力的培养,重连续、轻离散,重经典、轻现代,偏重知识的死记硬背,忽视知识的灵活运用。它不能有效地激发广大学生的学习兴趣和求知欲,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。因而,随着素质教育的提出和被重视,社会对当代教师培养和挖掘学生创新能力方面的要求也更高了,创新成了教学中必不可少的一部分。
二、大学生的创新能力
创新型人才是指具有较强的创新精神、创新意识和创新能力,并善于将创造能力化为创造性成果和产品的人才。尽管创新精神、创造意识和创新能力的培养不是一个学科或一门课程的教学所能完成的,但大量的中外教育实践充分说明,数学教育在创新型人才的培养中具有其他学科不可替代的优势和作用。因为数学理论和方法是人们从量的侧面研究现实世界所得到的客观规律,是研究各种科学技术不可缺少的语言和工具。然而,我们的数学教育,从中学教师的“刻板”讲解到大学教师的“规范”说教,从中、高考的标准化训练到考研命题的标准化引导,满脑子的标准化答案,严重抹杀了大学生的创造力。再加上学生不能主动有效地将所学知识运用到生活中去,缺乏学以致用的愿望和实践,本质上只是机械的吸收和思想的僵化。综上主客观原因,目前绝大部分大学生的创新能力呈现如下一些特点:具有创新意识,但不善于利用和创造条件,不能把握本学科最新的发展动态,不重视相关学科知识的迁移等,限制了创新能力的进一步发展;思维敏捷,但缺乏真正意义上的创新。针对当前大学生创新能力的特点,如何培养和提高大学生创新能力,不仅关系到学生的自身发展,而且关系到国家的进步和发展,因此十分有必要探究此课题。
三、数学建模有助于大学生创新能力的培养
在数学教学中帮助学生形成建模意识,实质上就是培养学生的创造性思维能力,因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。“建模”可以理解为构造模型,但模型的构造并不是一件容易的事,需要有足够强的构造能力,因为学生构造能力的提高是学生创造性思维得以发展、创造能力得以提升的前提和基础:创造性地使用已知条件,创造性地应用数学知识。它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,又要求思维的深刻性和灵活性,而且在建模活动过程中,能促使学生独立自主地运用问题所给的条件,寻求解决问题的最佳方法和途径,也能培养学生的想象力、直觉思维、猜测、转换、构造等能力。而这些数学能力正是创造性思维所具有的基本特征。
首先,从数学建模课程来看,它是通过大量生动有趣的实例来激发学生的兴趣和热情,引导学生不断地获取新知识,使用新方法和新技术,在分析问题、获取知识、提出思路和解决问题的过程中培养学生的创新意识和创新能力。数学建模课程的教学是以学生为主体,以实践为中心,师生共同探讨解决问题的新颖的人才培养活动。数学建模课程联系实际领域宽广,实际案例丰富,通常在一般的教科书和参考文献中是无例可循的,这样就能训练学生通过资料查阅、文献检索、网络搜集等多种手段来了解问题的背景和实际意义,迅速获取相关的新知识和经验,并将所获得的新知识和经验创造性地用于解决新的实际问题。
其次,从数学建模竞赛来看,它为数学与外部世界的联系打开了一个通道,提供了一种有效的方式,搭建了学科交流的平台,对培养大学生的综合素质起到了显著的作用。数学建模竞赛让学生面对一个已知或从未接触过的实际问题,并运用数学方法和计算机技术加以分析、解决。在这个过程中,他们必须开动脑筋、拓宽思路,充分发挥想象力和创造力,这将有助于培养学生的创新意识及主动学习、独立研究的能力。此项竞赛往往结合社会热点问题,它的题目都是从实际问题中提炼出来的,内容涵盖工业、农业、工程、技术、金融保险、生态环境等方方面面。推进这种极富挑战性的竞技活动,还有助于在院校中形成理论联系实际的学风。从问题的分析到模型的建立,从模型的求解到结果的分析,从模型的评价到应用前景的展望,既没有固定的模式可循,又没有现成的方法可套用。数学建模竞赛的题目并非单纯属于某一领域的问题,而是会涉及三四个甚至更多的领域。如2010年全国大学生数学建模竞赛B题(2010年上海世博会影响力的定量评估)就涵盖了经济、旅游、社会、文化等多个方面。再如2011年的A题(城市表层土壤重金属污染分析)就涉及地质、环境等领域的知识。因此,要写好这些论文,就需要参赛选手具有扎实的多学科知识,具备综合各门各类知识的能力,能够综合运用多种技巧技能。
最后,从数学建模的教学来看,教师在教学中应该强调学生发现知识的过程,而不是强调简单地获得结果;强调学生学会创造性地解决问题的数学方法和养成不断探索的精神,而不是照本宣科地学习和讲授。在教学中教师应教育和鼓励学生在学习、接受新知识时,要像前人创造数学理论、发现数学方法那样去思考和分析问题,在解决问题的各种学习实践中要尽量提出有新意的见解和方法,在积累知识的同时注意培养和发展创新能力。在教学中,要多留时间让学生独立思考,为学生提供自由想象、自由发挥的空间,激励学生于无疑处生疑,对数学理论、数学方法的边界条件多提疑问,发现别人未触及的潜在的解决问题的方法。还要鼓励学生大胆猜想,养成善于猜想的数学思维习惯。另外,在教学中,可以安排一题多解的教学活动内容,引导学生从多角度、多方位思考问题,并且设计一套多变的训练模式,培养学生的发散思维。
总之,开展数学建模活动,培养和提高大学生的观察力、想象力、创造力、全面考虑问题的能力、交流与表达的能力、解决实际问题的能力,让学生的积极性、主动性和创造性得到充分发挥。数学建模竞赛活动是以数学应用为突破点,以竞技为动力,为高等院校教学改革提供了一个契机和先导。数学建模竞赛是培养学生创新能力和综合素质的重要途径,是教改的切入点和生长点,为探索创新型人才培养模式拓宽了思路。
参考文献:
[1]高卓.关于大学数学趣味教学模式的探索与实践[J].考试周刊,2011,(15):50-51.
[2]袁春燕.以数学建模为契机,培养学生创新能力[J].中国科教创新导刊,2010,(13):12.
[3]韦程东,李巧玲.以数学建模活动为平台提高大学生的创新能力[J].教育与职业,2009,(27):167-169.
[4]张清华,杨春德,沈世云.以数学建模竞赛为契机,加强对学生创新能力的培养[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2008,(6):121-123.
【关键词】数学建模;创新能力;主成分分析法
一、上海工程技术大学对学生创新能力的培养
数学建模是通过对实际问题进行合理假设,用数学语言、数学方法抽象出与实际问题近似的数学模型,通过对数学模型求解,解决实际生产、生活问题。数学建模对使用的方法、利用的工具都不加以限制,由于其创造性、趣味性、可参与性吸引了很多大学生参加,从建立模型到得出结果,学生分析问题的能力、创新能力、动手实践能力都得到了提高,数学的思维也在无形中加深。院校对数学教育非常重视,数理与统计学院践行了“数学建模为载体的数学应用能力‘六点一线’培养模式”,从而提高学生的数学应用能力和创新能力。以《高等数学》等课程的教学平台为起步,利用第二课堂进行普及,通过校级数学建模竞赛选拔人才,以集中培训为平台提高学生数学建模能力,参加国内外数学建模竞赛展示学生数学建模水平。以大学生创新实验和科研作为拓展平台,培养学生数学应用与创新能力。通过对学生数学建模能力的培养提高他们的数学应用能力和创新能力。
二、数学建模对大学生创新能力影响的理论分析
创新能力是指在创新意识的基础上提升分析问题、解决问题的能力。从各个角度去看问题,全面地看问题抓住其关键,能够用自己的观点对问题进行解释,运用各种方法解决问题,从中选取最优解决方法。对于创新能力测评的方法有很多,如:主成分分析法、层次分析法、变异系数加权法、因子分子法等。层次分析法是根据各因素间的关系,通过各层特征向量构造上层与下层的权重矩阵;变异系数加权法是计算各因素的变异系数且根据其相对大小确定指标权重;主成分分析法是将多个相关变量转化为少数几个综合指标,将这些综合指标作为主成分,每个主成分都能反映问题的部分信息。本文采用主成分分析法对创新能力指标进行量化分析。
三、模型变量选取
通过对参加数学建模的师生进行深度访谈以及查阅资料分析后得出,影响创新能力的因素主要为智力因素和非智力因素,其中以智力因素为主。智力因素指认知活动的操作系统,智力因素中对创新能力产生的主要影响是注意能力、逻辑思维能力、形象思维能力;非智力因素主要是个性心理因素和思想因素。在此基础上选定原因变量为:观察能力、注意能力、想象能力、记忆能力、逻辑思维能力、形象思维能力、灵感、直觉、顿悟思维能力、个性心理因素和思想因素,以变量的提升程度作为指标,结果变量则选择为创新能力的提升程度。数学建模的实际问题中往往存在一些小细节,观察能力决定了这些小细节是否能被找到;注意力集中才能专心于数学建模,不被外界打扰,这在数学建模竞赛中尤为重要;合理的想象才能创造有价值的新思想;记忆能力指数学建模时在理解中提高记忆力;逻辑思维能力指利用概念、判断、推理等思维形式通过一定的方式得出事物的本质和规律,这无论在分析题目还是建模、编程中都非常重要;利用形象思维能力能把理论的题目结合自己的感观通过语言、图像等形式进行描述;灵感、直觉、顿悟思维能力代表了创造性的突发思维和突如其来的领悟;而个性心理因素指人的求知欲、好奇心、兴趣爱好等;思想道德能力则是指人的世界观、人生观、价值观。
四、模型的建立与求解
为了得到学生创新能力提升的情况,对参加过数学建模的学生进行调查问卷,问卷题目为参加数学建模活动和竞赛后各个能力的提升程度,选项为提升很大、略有提升、没什么变化和退步,将选项转化为数据,分别为1、0.66、0.33、0。回收有效调查问卷共285份,对调查问卷利用SPSS22.0进行分析,利用主成分法,得到主成分的系数矩阵,系数代表了原因变量的线性方程中不同成分的权重,数值越大,对这个指标的影响越大。通过表1可以看出,第一个主成分反映的是思想能力、形象思维能力和逻辑思维能力,这个主成分的方差占总方差的比例最大,所以在数学建模影响创新能力的因素中思想能力、形象思维能力和逻辑思维能力是影响最大的,严谨的逻辑思维、良好的形象思维以及正面向上的观念对于创新能力是不可或缺的。第二个主成分反映的是个性心理能力,分析其方差占总方差的比例得出,个性心理能力对创新能力影响较大,兴趣爱好、好奇心等心理因素的培养对创新能力的提高能起到一定的作用。第三个主成分体现了想象力,由于第三个主成分所占比例较小,所以得出想象力对创新能力有一定影响,但是影响较小,合情合理的天马行空能带来不一样的创新。通过分析问卷中创新能力提升程度的数据,15.3%的学生觉得通过数学建模创新能力得到了较大的提升,而65.9%的学生觉得通过数学建模创新能力略有提升,18.8%的学生则认为数学建模后创新能力没有变化甚至略有退步。可见,只有少数学生认为通过数学建模能够大幅度提升自己的创新能力,而大部分的学生都是认为略有提高。数学建模对院校学生创新能力的确起到了一定的促进作用。
五、结语
在调查问卷中发现,大学数学主干课程和第二课堂对于数学建模和创新能力的培养还不够深入,而校级选拔平台要求较低以及创新实验和科研未能普及都导致了数学建模对创新能力的促进较小。集中培训和建模竞赛的参与人数较多及其应用能力更强导致了更能提升学生的创新能力。因此,可以提出一些改进措施,大学数学主干课程和第二课堂对于创新能力的培养应该更深入一些,这样可以在潜移默化中给学生带来积极的影响。而校级选拔平台则可以增添一定的趣味性或挑战性以此吸引学生进行挑战。创新实验和科研平台则可以增加其普及率来吸引学生,培养更多的创新型人才。
【参考文献】
[1]张清华,杨春德,沈世云.以数学建模竞赛为契机,加强对学生创新能力的培养[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2008,20(1):121~123
[2]刘冬梅.大学生数学建模竞赛与教学策略研究[D].山东师范大学,2008
[3]许先云,杨永清.突出数学建模思想,培养学生创新能力[J].大学数学,2007,4:137~140
一、为在科学课堂中创建信息技术环境做准备工作
国务委员陈至立曾指出:“充分认识应用现代教育技术是现代科学技术和社会发展对教育的要求,是教育改革和发展的要求。”随着国家新课程标准的实施,在现代教育理论的指导下,充分利用信息技术资源,优化课堂形式势在必行。
在科学课堂中创建信息技术环境必然会改变教学过程的模式,那如何优化教学过程,较大地提高教学质量,这就对教师提出了不同于以往的要求。
为了培养学生的独立思考和独立工作能力,教师在教学过程中需要加强引导和指导,因此教师本身素质的高低就成为教育成败的关键。教师需要正确认识和操作信息技术,这种认识和操作运用不只是简单的技巧,而且包括教师的教学观念的变化。
如果教师的教学观念不转化,即使有了出色的多媒体软件教材,也只是一个简单的教具,作为课堂教学的点缀而已。如有的教师虽然采用了多媒体教学,但教学方法是陈旧的,与普通的挂图没有什么两样,没有真正发挥多媒体的优势,无疑是一种浪费。
因此只有教师改变了教学观念,从而改变了教学方法,创建一个真正的信息技术环境,并使其发挥作用。
二、在科学课堂中创建信息技术环境的教学工作
教学中我们应尝试利用信息技术这片广阔的天地来辅助教学,利用多媒体课件中的视频和图片、网络的资源等形式让学生提高学习兴趣,增强了对知识接收能力,以及解决一些常规实验不能解决的问题。
1、多媒体课件的运用
在科学课堂中创建信息技术环境的主要教学方式是运用多媒体课件。首先,多媒体上的学习材料融文字、图片、影像、音乐等信息为一体,不仅丰富多彩,有“声”有“色”,而且取之不尽,用之不渴。
其次,教学资源方面,突破了仅呈现教材内容和情景画面的单一模式,增加了学生自主选择内容,从而极大地丰富了学生探索学习的内容,进一步培养了学生自主学习的能力与主动发展精神。
这样的例子举不胜举,例如:教科版四年级下册第三单元第4课《生的食物和熟的食物》,让学生根据经验讲述什么食物生吃、什么食物熟吃时,如果只让学生举例生、熟食肯定会显得无聊无趣,而把食材全部带来课堂也是不现实的,这时利用白板课件把食物图片放在一页上以闪光灯形式一一呈现,就显得十分生动有趣了。
2、网络资源的运用
首先,把网络材料应用于观察教学,在丰富教学材料的同时,还可以借助其真实、及时、知识性来提高学生对观察课的兴趣,进而极大提高教学效率与效果。
其次,教师还可以按教学大纲要求,根据学生的实际情况制订相应的教学计划,提供网址或制作网页,要求学生通过网络自主进和学习,这种教学模式能很好地照顾学生的兴趣与个性差异,最大限度地发挥了学生学习的自主性。
例如:我在教授《地球内部的运动改变了地球的地形地貌》时,发现这些教学内容比较宏观、抽象,离学生的思维比较远,因此我借助信息技术,解决无法跨越的时间和空间的限制,将宏观的现象浓缩进教室。我带领学生来到电脑教室,让学生上网查询资料、信息。
先从学生最关注地震和火灾入手,了解现状,并且注意从学生周围熟悉的现实生活中寻找科学知识的“原型”和最新的信息,查询有关图片以及文字资料。由于本课的信息技术是作为一种“探索工具”与实验教学整合,由此,使全班学生学习积极性与主动性空前高涨,在整堂课中,不仅大大发挥了学生的探索精神,而且使他们人人积极动脑思考,小组间团结合作。
三、在科学课堂中创建信息技术环境的注意事项
1、不能随意滥用多媒体
在课堂教学中,有的课件中穿插了大量图像、艺术字、动画、视频、音乐等素材,令人眼花缭乱,分散了学生的注意力,使学生缺乏思维的空间和时间。例如:图片、文字的出现加了旋转、声音等特效,学生只是注意了旋转、声音,却忽视了最为重要的图片和文字的内容。视频、动画过长,浪费了时间,常常使课堂教学有始无终,学生无法对所学知识进行消化。
2、不能让信息技术一揽包
信息技术的发展并不能替代教师的作用。有的教育家认为,为了培养学生的独立思考、独立工作能力,强调学生的自主性、主体性,就要淡化教师的作用。这显然是不正确的。
同样地,小学科学是以探究实验为基础,探究是研究科学最基本的一种手段,我们不能单纯靠老师讲解、演示,必须让学生亲自动手实验,切身体验。在自主观察、探究中,在发现现象、总结规律,掌握各种知识和技能。有的教师认为学生的动手探究实验,浪费时间、并且实验过程难组织,不如用多媒体课件模拟实验进行演示,效果好。
那么可能导致的直接后果就是:整节课学生没有做过一个实验,没有真正思考过一个问题,也没有自主学习过什么内容,只是欣赏了精彩的动画模拟演示实验,全无思索地回答了一些简单的问题。这种过分依赖动感、直观的学习材料的整合,必将形成思维上的惰性,降低了学生学习的质量,教学的有效性将无从谈起。
四、在科学课堂创建信息技术环境的展望
目前,我们已经深深地感到在科学课堂创建信息技术环境对于改革自然教学的模式、策略等方面具有极强的生命力。在科学课堂创建信息技术环境需要我们广大教师的不断探索和艰苦努力。
相信随着在科学课堂中创建信息技术环境深入发展,必将进入全方位的改革阶段,实现课程改革的更高目标,科学教学也必将与其它学科一样,会加速实现现代化的跨越式发展。同时学生的学习内容也更加具有时代性,既丰富多彩又充实完整。
而且,这种学习内容直观呈现的形式可以培养学生的探究学习、发现学习和主动学习的能力,在拓宽相关学科知识的同时,培养学生广泛的学习兴趣和良好的信息素养,使之更好地应对信息化社会的各种挑战。
【关键词】数学建模;创新教育;技术应用
全国大学生数学建模竞赛经过21年的发展,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛.此项竞赛旨在培养应用书本知识解决实际问题的能力、培养创新意识和创造能力、培养团队合作意识和团队合作精神、训练逻辑思维和开放性思考方式.上海电机学院自2005年参加全国本科组比赛以来,在数学建模教育的改革与发展方面,做着不懈地努力,经过多年的探索与研究,已经形成了较为完整的数学建模教育体系。
为了以数学建模为平台,增强大学生的素质教育,丰富学生的第二课堂,我们采用了课堂教学、课外教学、学生教学的教学方式.课堂上,教师将数学相关的知识点进行展开,跳过理论推导与证明,重点讲述其应用相关的事例,启发学生对其应用性的思考,引出所要解决的实际问题,将学生分成若干组进行讨论.课下,采用答疑、讲授等其他第二课堂的方法将学生向正确的方向引导,并给出相关的指导意见.考核时,学生以小组为单位进行互讲互评,最后每个班级给出一份包括问题分析、解决方案、可行性报告的建模论文,并作为公共资源存档。
为了增强数学建模教学的实践性与竞赛性,我们投入资金进行相关软硬件的购置,建成了一个集教学、实践、培训、竞赛于一体的机房.并形成了一套相对承受的竞赛机制,即校内宣传、基本培训、校内竞赛、上机实践、暑期培训、全国比赛.上海电机学院从组织学生参加全国大学生数学建模竞赛以来,从初期的每年3、4支队伍到现在17支队伍,从数量到质量都得到了极大的提高.就数学建模的普及程度而言,数学建模协会、数学联合学习社等社团已经变成全校规模最大,涉及面最广的社团,数学建模及建模竞赛已经深入学生中。
自2005年举办首届上海电机学院校内数学建模竞赛以来,经过8年的成长与发展.在硬件上,我们建立了数学建模实验室;在软件上,我们已经形成了一套完整的机制,包括宣传机制、竞赛机制、评阅机制、选拔机制、培训机制、后勤保障机制、奖励机制等。
数学建模实验室可以容纳50名学生同时上机、查阅资料、参加竞赛、创新实验.内部配备充足的数学建模资料、独立的服务器并开设讨论区和休息区.修改和完善相关的规章制度确保数学建模基地安全平稳运行.每年参加数学建模竞赛指导的教师达到11人,具有硕士及以上学位的指导教师达百分之九十以上.这些条件为以数学建模实验室为依托开展数学建模创新教育打下了坚实基础.组织机制:成立了校数学建模竞赛组委会,负责宣传、后勤保障、征题命题及审核解答、评阅、赛后指导、数模课程建设、创新团队建设等工作.宣传机制:每年3月中旬开始,通过开展数学建模宣讲会向学生系统地介绍什么是数学模型、数学建模竞赛、数学建模的方法、步骤和一般过程、数学建模所能培养能力以及参加竞赛对个人综合能力的提升等.通过学校主页、部门网站、散发传单、张贴海报,教师辅导员到班级宣传等形式信息.确保将建模和建模竞赛推广到每个学生.竞赛机制:根据全国大学生数学建模竞赛上海赛区的相关要求制定了上海电机学院数学建模竞赛章程.全校统一竞赛题目,将图书馆机房及数学建模专用机房开放,并开放通宵建模教室.评阅机制:由命题小组等相关教师成立评审专家组,坚持公平、公正、的原则,在成绩反馈监督机制下,以上海赛区的阅卷流程为规范,制定了评卷方法与步骤,筛选出优秀论文,并采用上机检验及论文答辩的方式确定优秀的参赛小组.培训机制:重在培训,突出培训,从而蕴含竞赛期间参赛学生能够独立自主地完成竞赛.后勤保障机制:数学建模组委会竞赛前召开相关职能部门及各负责领队会议,协调解决学生上机问题、竞赛场地问题、网络连通问题、读书馆查阅资料问题、打印论文问题、伙食保障问题、安全问题、以及相关应急预案。
数学建模能够促进大学生能力的培养.数学建模活动包括数学建模课程、数学建模竞赛和数学实验课程等方面.建模活动本身就是一项创造性的思维活动,它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,还要求思维的深刻性和灵活性.很多高校当初为了竞赛的需要而开设了数学建模课程,但随着对数学建模对学生能力培养的认识,数学教学改革的深入发展,许多普通高校都在积极思考,大胆探索,数学建模教学取得了许多可喜的成果.特别是对数学教学改革以数学建模为突破口,在教学体系方法和内容上都进行了实质性的改革,已取得了突破性的成果:改革教学内容,教学与计算机结合,实行研讨式教学等,这也为数学建模网络教学奠定了很好的基础。
培养学生创新能力方面:
1、发挥学生的想象能力,培养学生的直觉思维.通过数学建模教学,使学生有独到的见解和与众不同的思考方法,如善于发现问题,沟通各类知识之间的内在联系等。
2、构建建模意识,培养学生的转换能力由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此我们在教学中应该注重问题的转化,培养学生思维的灵活性、创造性.鼓励学生对问题的深入研究,激发其学习数学的主动性,开拓学生创造性思维能力,促使其养成善于发现问题,独立思考的习惯。
构建数学建模教学模式方面:
1、平时按数学建模的观点分析组织教学内容.经济数学基础课程中含有丰富的数学建模素材,其中许多概念本身就是从客观事物的数量关系中抽象出来的数学模型,它必对应着某实际原型.因此,我们专门加以挖掘整理,从全新的角度重新组织经济数学基础的教学体系。
2、针对教材中实际应用问题较少的现状,在教学中尽量精选一些实际例题进行建模示范,通过具体问题的建模范例,突出数学建模的思想方法,帮助学生理论联系实际并在课后练习中也突出数学建模思想.通过经济数学基础的教学, 可以落实日常语言变为数学语言的训练,使每个学生受到将实际问题抽象成数学问题的训练,促使学生学会用数学的眼光透视问题,从数学的角度去思考周围的实际问题,培养用数学的意识,学会用数学的理论、思想、方法分析处理问题,培养数学建模能力。
参考文献
[1] 陈国华,廖小莲,以数学建模竞赛为载体培养应用型人才实践创新能力,价值工程,2010,29.
[2] 刘唐伟,熊思灿,乐励华,大学生数学建模竞赛与创新能力培养,东华理工大学学报(社会科学版),2008,1.
[3] 孙浩,叶正麟,西北工业大学数学建模创新教育之探索,高等数学研究,2008,4.
关键词:民间美术;教学创新;策略
民间美术是民间优秀文化的重要组成部分,随着社会的快速发展,怎样继承与发展民间美术已经成为了美术教育者急需解决的问题。在美术教学中贯穿于民间美术的教学,不仅能培养学生的民间美术艺术素养、增强学生的美术技能,而且还能促使学生形成良好的品质与习惯,有利于全面调动学生学习民间美术的积极性和主动性。由此可见,民间美术的创新性教学在美术教育中的重要意义。所以,民间美术的创新教育,应被充分的理解,广大的美术教育工作者,要运用好这一学科知识,把握好这一学科特点,为我们培养出高素质的人才而努力。在此,笔者结合自己的实践教学经验,提出了几点创新民间美术教学的策略,望与广大同仁一起分享。
一、与其他学科融汇贯通
在艺术领域中,民间美术不仅和绘画、设计有着密切的联系,而且和音乐、舞蹈也有着互通的关系,它们都是人们对生活的再现。把范围再扩大一点来说,民间美术还和历史、文学、地理、物理等多个学科间有着一定的结合点。比如,民间美术史主要是在大的历史背景下发展起来的,民间美术的表达方法有不少都与文学中的“赋、比、兴”的表达方式相近,民间美术所呈现出的地域性与其存在的地理条件及环境是密切相关的,民间美术的造型方法也有不少都和物理学的内容紧密相关……所以,在创新民间美术教学时,应和多门学科融会贯通,这样才能收到显著的教学效率。
二、运用现代化教学手段
在民间美术教学中运用现代化的教学手段能够获取事半功倍的成效。比如,通过幻灯片放映民间美术作品图片,它的真实感和艺术感染力是课本图例永远实现不了的。再如,通过录像的方式播放民间美术的制作过程,它的生动性、准确性是教育者讲授中难以实现的。通过多媒体教学,教育者亲自制作课件,学生主动参与教学过程,不仅能创新民间美术教学模式,使教学更具直观性、条理性、客观性,激发学生学习热情,而且还能显著提高课堂教学效率。
三、运用情境教学方法
实际上,民间美术教学还是一种情感教育,在教学过程中,教育者应全面调动所有能够培养学生情感的因素。创设良好的课堂情境是创新民间美术教学的关键外在因素,其涵盖了课堂的环境创设、结构设计、音响设计等,不同的民间美术种类均具备着不同的地域性,风格、主题思想以及情绪情感,而课堂情境的每个环节对学生来说都是不同的信息反映,只有当这些信息反映相一致时,才能够刺激到学生,进而提升课堂功效。比如,让学生对民间蜡染进行欣赏,在学生观察作品的同时教育者通过适当的语言讲授,并向学生们播放一些少数民族(如贵州)中民间日常生活的画面,并将少数民族(如贵州)音乐为该课堂的背景音乐。学生在该种创新的教学情境下得到的感受是全面的,是传统教学永远达不到的。
四、重组有关教材
在新课程标准的基础上,充分挖掘当地民间美术资源,对原有教材予以调整。增设一些学生喜闻乐见的和教育者擅长的内容,教育者应紧跟现代社会的需求,有创造性地对民间美术教学内容进行重组。
综合新旧课本,把相同年级的新旧课本中相同的内容有机的融合起来,以扩大知识量,教育者不应将眼光放在一个版本的美术教材上,因为各版本的民间美术教材均具备独有的特色与可取的地方,教学中应提炼相类似的内容,取长补短,在教学内容上应找到结合点,充分挖掘学生的创新潜力。另外,变换制作材料,拓展内容交叉点同样是一项比较好的教学方法,在民间美术的一些制作工艺复杂、工具材料要求严格的内容中比较适用。在创新型课堂教学过程中,除了要欣赏与了解民间美术外,还可采用其他形式进行相关制作与学习,比如,将木雕、根雕改成橡皮泥、陶泥或者萝卜进行雕刻制作;将服装、刺绣等通过绘画、设计形式加以体现……
五、讲练相结合,全面发挥学生主体性与能动性
我们所看到的所有民间美术作品都是经过一定的工艺手段后而最终形成的视觉艺术品,其虽然也要具备相应的技术技法,但相对于专业美术作品而言,其对技法水平要求不高,这主要是因为民间美术的创造者是生活在基层中的老百姓。便捷、朴质是很多民间美术作品的特征,学生在大部分情况下是具备一定的能力进行实践操作的。实践过程其实就是强化学生的理解程度,创新教学模式,满足教学最终目的的过程,虽然会占用一部分课堂时间,但是教学功效显著。所以在创新民间美术课堂教学中,教师要注意讲练结合,全面发挥学生的主体性与能动性。
六、结语
综上所述可知,创新民间美术课堂教学,可以使美术教育者的教学空间更加的灵活与广阔,使美术课堂教学更加的生动和有效。其充分体现了新教材的理念,学生在该创新模式下可以得到不断的提高和升华。
参考文献:
1.张海华.传承・保护・发展――客家民间美术[J].赣南师范学院学报,2011(04).
2.罗毅.浅析民间美术及其保护[J].美与时代(中),2011.8.
3.颜成彪.建阳民间美术浅谈[A].中国民间文化艺术之乡建设与发展初探[C],2010.
【关键词】新型教学模式小学数学教学实践
一、小学数学课堂中运用新型教学模式的意义
1.营造开放的教学环境,培养学生学习兴趣
新型教学模式的应用并不代表需要改变数学学科的教学基础,而是运用多媒体技术等工具辅助教学,改变传统呆板的教学氛围,营造开放式、游戏式的教学环境。这种开放的教学环境,更有利于调动学生学习的主动性和能力性,打破传统教学模式的局限,让学生真正成为课堂的主人。传统教学模式下,学生只能被动接受教师讲解的知识,缺乏自己独立思考的空间,导致无法产生学习数学的兴趣。而新型教学模式下,师生之间处于一种平等的沟通交流关系,学生能够在课堂中直抒己见,学习兴趣和主动性大大提高。
2.挖掘数学学习兴趣,培养学生思维习惯
数学学科的最终目的是通过学习数学知识,引导学生知道如何运用数学知识解决实际问题,这也是素质教育下对于数学学科的基本要求。不同于传统教学模式下,教师重视如何引导学生进行知识迁移,运用所学过的知识解决问题;新型教学模式下更多的是培养学生的思维方式和思维习惯,由于学生发展存在个体差异性,因此每个学生都有着自己的思维习惯,数学学科并不仅仅是简单的数学知识和数学原理的讲解,更多的是从中培养学生的逻辑思维。而运用新型数学模式记性教学,学生不仅会加深自己对于数学学科的理解,养成自己的思维和思考习惯,而且能够通过教师创设的教学情境,挖掘到数学学习的乐趣。
二、新型教学模式在小学数学教学中的运用
1.开放式教学模式在小学数学教学中的运用
与其他学科相比,数学学科具有极强的抽象性和逻辑性,而对于小学阶段的学生而言,由于其抽象逻辑思维尚未建立,在学习数学过程中存在一些问题。这就需要教师化难为易、化抽象为生动,结合日常生活的实例开展教学,拉近学生与数学学科之间的距离,从而降低学生学习数学的抵触情绪,更好的让学生接受和理解数学知识。小学阶段是学生打好数学基础的关键阶段,部分数学教学和家长认为小学数学就是会认、会算各种数字,实际上这种想法过于片面。在开放式的教学氛围中,运用多媒体技术进行辅助教学,引导学生了解数学的涵义和重要性,能够提高学生学习数学的兴趣。同时教师可以借助小木棒、珠算器等工具,创设生活化的情境,让学生根据自己的生活经验明白学习数学的意义和重要性。此外,开放式的教学环境还需要教师与学生之间建立平等良好和谐的沟通关系,学生在课堂上能够将自己学习过程中的困惑与教师交流,从而促进学生成长和进步。
2.游戏化教学模式在小学数学教学中的运用
小学生正处于好奇心比较强的阶段,这就导致其在学习的过程中注意力比较容易分散,难以长时间集中注意力。而数学学科与其他学科相比,抽象性和逻辑性比较强,学生在学习过程中容易感到乏味和厌倦。这就需要教师采用游戏化教学模式吸引学生的注意力,引导学生参与到教学活动中去,从而提高课堂教学效果和质量。但是需要注意的是,游戏化教学的主要目的是引导学生参与教学活动,重点在于教学,因此小学数学教师要根据学生的个性化特点和教学目标,选择合适的教学内容开展游戏活动,一方面提高学生的学习兴趣,另一方面也能够让学生在游戏中有所收获。如在学习“奇数和偶数”的相关内容时,教师可以提前准备好一个黑盒子和一个白盒子以及许多玻璃球,并且在玻璃球上用马克笔写上数字。在开始“奇数和偶数”之前用“摸球游戏”导入,并且告诉学生游戏规则为从两个盒子里面各摸一个球,只要相加为偶数就可以获得奖励,学生参与游戏的积极性大大提高。经过游戏导入后,教师再提问“会不会出现摸出两个球是奇数的情况”,学生分组进行讨论,教师再进行总结,加深学生的印象。
在我国中学数学教学的实践环节,教学工作者通常会对教材内容进行深入剖析,在为学生解读数学问题内容的过程中培养学生的解题能力与数学思维. 但是,受学生个体差异因素的影响,这种传统的教学模式在实践环节往往难以有效发挥出实际效果,致使中学数学教学的有效性大大降低.
1. 新课改下中学数学教学中存在的问题
1.1 中学数学教学观念落后
目前依然有很多教学工作者认为书本教材就是课堂教学的唯一依据,在开展数学教学的过程中对教材中概念的正确使用产生了曲解,致使实践教学与新课程标准发生偏离,逐步导致中学数学教学的质量严重下滑;学生在这种较为落后的教育观念影响下更加难以有效提升自身的学习成绩,长此以往造成严重的恶性循环.
1.2 中学数学教学方法落后
在我国中学数学的课堂教学过程中,填鸭式的教学方法已经根深蒂固,传统教学模式极大的降低了课堂教学的科学性,致使学生在课堂上受到极大的限制;教学工作者在授课过程中将自己看作是课堂教学的主体,致使学生的主体地位逐渐被忽视,严重削弱了学生参与课堂学习的有效性,降低了学生在中学数学课堂上的学习积极性;传统教学模式严重削弱了中学数学课堂教学的有效性,已经逐渐成为我国中学教育领域急需探究与解决的重点问题.
1.3 中学数学教学设施落后
在我国中学数学的课堂教学环节,普遍存在教学设施落后的问题,这一问题导致学生在参与数学知识探究的过程中缺乏有效的引导与帮助,数学课堂教学的科学性与有效性难以在课堂上充分发挥,这极大地降低了学生参与数学课堂学习的实际效果;很多中学在数学课堂授课环节,仍采用传统的黑板、粉笔及常规数学教学用具,这些较为落后的教学用具很容易导致学生对数学学习逐渐失去兴趣,严重削弱了数学课堂教学的有效性;部分院校对于中学数学课堂教学的重要性并未有一个明确的认识,致使校内诸多设施及教学用具都处于损坏与老化的状态,严重降低了中学数学教学的有效性.
2. 新课改下中学数学教学有效模式构建的方法
2.1 结合数学教材开展创新性教学
在构建中学数学教学有效模式的过程中,教学工作者应充分提升自身对数学教材的运用能力,根据我国新课程改革中的实际要求,对中学阶段的数学教学大纲进行分析与探究,分析学生在课堂学习过程中容易产生的问题因素,对教材内容进行相应的增、改、换、删. 例如,教学工作者在数学授课过程中,应在备课阶段对教材内容有一个明确的认识与把握,结合本堂课程的重点与班级学生的数学思维进行分析,对教材中超出学生理解水平的部分进行适当删减,对教学内容中存在的不足与缺陷进行完善,结合自身的丰富教学经验,选择性地将教材当中的经典数学教学内容加以重点描述和补充.
2.2 营造良好的数学教学氛围
教学工作者应当积极构建轻松愉悦的课堂学习氛围,为学生营造更好的学习环境,充分调动学生的学习积极性,使学生能够更好的参与到中学数学教学实践活动当中. 例如,教学工作者在新课改下的中学数学授课环节,可以充分利用多媒体教学形式,通过创设数学情景剧的方式,将传统的数学知识讲授模式转变为声情并茂的课堂教学形式,运用分组讨论的方式使班级学生能够在课堂上以小组的形式对数学情景剧当中的内容与重点因素进行研究,以此加深学生对所学数学知识的理解与记忆,充分提升中学数学课堂教学的整体质量.
2.3 优化作业布置及教学评价
中学数学教学的有效模式能够充分符合我国新课程改革的相关要求,在构建中学数学教学有效模式的过程中,教学工作者应当积极优化课堂教学环节的作业布置及教学评价工作,教学模式中应体现出对学生综合素质水平与知识运用能力的培养,还应按照教学内容中的公式与解题思维方式进行针对性设计,以此提升作业布置与教学评价工作的科学性与有效性. 通过优化作业布置与教学评价工作,教学工作者在数学授课过程中能够极大的提高学生在课堂上的学习积极性;在实践教学过程中,教学工作者可以通过优化教学评价的方式,使学生能够更加直观的理解数学定律的运用方式;教学工作者在课后作业布置的过程中,应当挑出课程例题中的重点,运用最简单直接的方式,使学生能够对问题内容有一个深刻的认识,避免学生被繁杂的课后作业内容弄昏头脑,以此达到高效且优质化的教学效果.