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一、数学教材设计存在缺陷
现行高中数学教材将数学建模内容散布于各数学知识教学单元内容之中。此种课程设计固然便于学生及时运用所学数学知识解决实际问题,但却存在诸多弊端。将数学建模内容分置于各数学知识教学单元的课程设计遮蔽了数学建模内容之间所固有的内在联系,致使教师难以清晰地把握高中数学建模课程内容的完整脉络,难以准确地掌握高中数学建模课程内容的总体教学要求,难以有效地实施高中数学建模课程内容的整体性教学。而学生在理解和处理数学知识教学内容单元中的具体数学建模问题时,既易受到应运用何种数学知识与方法的暗示,也会制约其综合运用数学知识方法解决现实问题。从而势必影响学生运用数学知识方法建立数学模型的灵活性与迁移性,降低数学建模学习的认知弹性。
二、高中数学建模课程师资不足
许多高中数学教师缺少数学建模的理论熏陶和实践训练,致使其数学应用意识比较淡漠,其数学建模能力相对不足,从而制约了高中数学建模教学的效果。高中数学教师所普遍存在的上述认识偏差、实践误区以及应用意识与建模能力方面的欠缺,严重阻碍了高中数学建模课程目标的顺利实现。
三、学生学习数学建模存在困难
相当多数高中学生的数学建模意识和数学建模能力令人担忧。普遍表现为:难以对现实情境进行深层表征、要素提取与问题归结;难以对现实问题所蕴涵的数据进行充分挖掘、深邃洞察与有效处理;难以对现实问题作出适当假设;难以对现实问题进行模型构建;难以对数学建模结果进行有效检验与合理解释等。
1.编写独立成册的高中数学建模教材。将高中数学建模内容集中编写为独立成册的高中数学建模教材。系统介绍数学建模的基本概念、步骤与方法并积极吸纳丰富的数学建模素材且对典型的数学建模问题依步骤、分层次解析。
2.加强高中数学建模专题的师资培训。
高中数学教师是影响高中数学建模课程实施的关键因素。他们对数学建模的内涵及其教育价值的理解、所具有的数學应用意识和数学建模能力水平等均会在某种程度上影响高中数学建模教学的开展与效果。目前高中数学建模师资尚难完全胜任高中数学建模课程的教学,绝大多数高中数学教师在其所参加的新课程培训中并未涉及数学建模及其教学内容。因此应有计划地组织实施针对高中数学建模专题的教师培训。
3.探索高中学生数学建模的认知规律。
【关键词】高校数学建模教学方法
随着经济社会的发展和进步,数学已成为支撑高新技术快速发展和广泛应用的基础学科。由于社会各生产部门均需借助于数学建模思想和方法,用以解决实际问题。因此,高校在数学建模教学过程中,必须注重将实际问题和建模思路加以有效结合,完善数学建模教学思路,创新教学方法,以培养学生的综合能力,为社会源源不断地输送优秀实践性人才。
1、数学建模的内容及意义
数学建模,指的是针对特定系统或实践问题,出于某一特定目标,对特定系统及问题加以简化和假设,借助于有效的数学工具,构建适当的数学结构,用以对待定实践状态加以合理解释,或可以为处理对象提供最优控制决策。简而言之,数学建模,是采用数学思想与方法,构建数学模型,用以解决实践问题的过程。数学建模,旨在锻炼学生的能力,数学建模就是一个实验,实验目标是为了使学生在分析和解决问题的过程中,逐步掌握数学知识,能够灵活运用数学建模思想和方法,对实际问题加以解决,并能够将其用于日后工作及实际生活中。数学建模特点如下:抽象性、概括性强,需善于抓住问题实质;应用广泛性,在各行各业均有广泛应用;综合性,要求应具备与实际问题有关的各学科知识背景。数学建模不仅需要培养学生扎实的数学基础,还要求培养学生对数学建模的兴趣,积淀各领域学科知识,培养学生的综合能力,包括发现问题、解决问题的能力,计算机应用及数据处理能力,良好的文字表达能力,优秀的团队合作能力,信息收集与处理能力,自主学习能力等。由此可见,数学建模对于优化学生学科知识结构,培养学生的综合能力具有重要的促进作用。
2、完善高校数学建模教学方法的必要性
作为多学科研究工作常用基本方法,数学建模是实际生产生活中数学思想与方法的重要应用形式之一。上文已经提到,数学建模过程中,多数问题并没有统一答案和固定解决方法,必须充分调动学生的创造能力及分析解决问题能力,构建数学模型来解决问题,这要求高校数学建模教学过程中,必须注重培养学生的创新意识与能力。但是,当前我国多数高校数学建模教学过程中所采用的教学手段落后,教学改革意识薄弱,教学方法单一,缺少多样性。数学建模教学中,教师多对理论方法加以介绍,而且重点放在讲解与点评方面,学生独立完成建模报告的情况较少,如此落后的教学方法,导致高校数学建模教学实效性差,难以充分发掘和培养学生的创新意识和创造能力。为此,有必要加快创新和完善高校数学建模教学方法,积极探索综合创新型人才培养模式。
3、创新高校数学建模教学方法的策略
3.1科学选题
数学建模教学效果好坏,很大程度上依赖于选题的科学与否,当前,可供选择的教材有许多,选择过程中教师必须考虑到教学计划、学生水平及教材难易程度。具体而言,在高校数学建模教学选题时,必须遵循如下原则:1)价值性原则。即所选题目应具有足够的研究价值,能够对实际生活中的现象或问题进行解释,包括开放性、探索性问题等;2)问题为中心的原则。是指建模教学中应注重培养学生发现问题、分析问题、构建模型解决问题的能力,在选择题目时,必须坚持这一原则,将问题作为中心,组织大家开展探究性活动;3)可行性原则。要求所选题目必须源自于生活实际,满足学生现有认知水平及研究能力,经学生努力能够加以解决,可以充分调动学生的研究积极性;4)趣味性原则。所选题目应为学生感兴趣的热点问题,能够调动学生的建模兴趣,同时切忌涉及过多不合实际的复杂课题,考虑到学生的认知水平,确保学生研究过程能够保持足够的积极性。
3.2多层面联合
在数学建模教学过程中,应注重建模方法的各个层面,做到多层面联合。一方面,应着重突出建模步骤。对不同步骤的特点、意义及作用,以及不同步骤之间的协作机制及所需注意的问题进行阐述,并从建模方法层面上,对情境加以创设、对问题进行理解、做出相应的假设、构建数学模型、对模型加以求解、解释和评价。在各步骤教学过程中,必须围绕着同一个建模问题展开,着重对问题的背景进行分析、对已知条件进行考察,对模型构建过程加以引导和讨论,力图对不同步骤思维方法加以展现,使学生能够正确地理解各步骤及相互间的作用方式,便于学生整体把握建模方法与思路,以更好地解决实际问题,为学生构建模型提供依据和指导。另一方面,必须注重广普性建模方法的应用,包括平衡原理方法,类比法,关系、图形、数据及理论等分析方法。同时,善于利用数学分支建模法,包括极限、微积分、微分方程、概率、统计、线性规划、图论、层次分析、模糊数学、合作对策等建模方法。在针对各层面建模方法进行教学的过程中,应将各层面分化为具体的建模方法,选择对应的实际问题加以训练,实现融会贯通,必要时可构建“方法图”,从整体层面研究各建模方法、步骤及其同其他学科方法间存在的多重联系,从而逐步形成立体化的数学建模方法结构体系。
3.3整合模式
所谓的“整合”,即关注系统整体的协调性,充分发挥整体优势。数学建模整合模式指的是加强大学各年级的知识整合,对其相互间的连续性与衔接性加以探索,以便提高数学建模教学实效性。在模式整合过程中,必须重点关注核心课程、活动及潜在课程的整合,其中,核心课程包括微积分、数学模型、数学实验等课程;潜在课程主要指的是单科或多科选修课;建模活动,指的是诸如大学生建模竞赛、CUMCM集训、数学应用竞赛、社会实践活动等。与之所对应的建模教学结构,包括如下模块:应用数学初步、建模基础知识、建模基本方法、建模特殊方法、建模软件、特殊建模软件、经济管理等学科数学模型、机电工程数学模型、生物化学数学模型、金融数学模型、物理数学模型及综合类数学模型等。本文提出“三阶段”数学建模教学模式:第一阶段,针对的是大一到大二年级的学生,该阶段旨在培养其应用意识,使其掌握简单的应用能力。教学结构包括应用数学初步、建模入门、软件入门、高数、线性代数案例及小实验。第二阶段,面向的是大二到大三年级的学生,该阶段用以培养学生的建模及应用能力。教学结构主要包括建模基础知识、建模基本方法、建模软件,以及经济管理学科数学模型,或机电工程数学模型、生物化学数学模型、金融数学模型、物理数学模型。通过开设建模课程、群组选修建模课程、讲座、CUMCM活动等教学模式开展;第三阶段,面向的是大三到大四年级的学生,用以培养学生综合研究意识及应用能力。教学结构包括建模特殊方法、特殊建模软件、综合类数学模型等模块。通过CUMCM集训、毕业论文设计及相关校园文化活动与社会实践活动开展。
3.4分层进行
数学建模教学应分层进行,根据学生掌握、运用及深化情况,分别以模仿、转换、构建为主线来进行。
3.4.1模仿阶段。
在建模教学中,培养学生的建模模仿能力必不可少。在这一阶段的教学过程中,应着重要求学生对别人已构建模型及建模思路进行研究,研究别人所构建模型属于被动性的活动,和自我探索构建模型完全不同,因此,在研究过程中,应侧重于对模型如何引入和运用加以分析,如何利用现有方法从已知模型中将答案导出。在建模教学过程中,这一阶段的训练很重要。
3.4.2转换阶段。
指的是将原模型准确提炼、转换到另一个领域,或将具体模型转换为综合性的抽象模型。对于各种各样的数学问题而言,其实质就是多种数学模型的组合、更新与转换。因此,在教学过程中,应注重培养学生的模型转换能力。
3.4.3构建阶段。
在对实际问题进行处理时,基于某种需求,需要将问题中的条件及关系采用数学模型形式进行构建,或将相互关系通过某一模型加以实现,或将已知条件进行适当简化、取舍,经组合构建为新的模型等,再通过所学知识及方法加以解决。模型构建过程属于高级思维活动,并没有统一固定的模式和方法,需要充分调动学生的逻辑、非逻辑思维,还要采用机理、测试等分析方法,经分析、综合、抽象、概括、比较、类比、系统、具体,想象、猜测等过程,锻炼学生的数学建模能力。因此,在教学中除了需要加增强学生逻辑及非逻辑思维能力的培养以外,还应注重全面及广泛性,尽量掌握更多的科学及工程技术知识,在处理实际问题时,能够灵活辨识系统、准确分析机理,构建模型加以解决。
4、结束语
总而言之,数学建模是联系数学与生产生活实践的重要枢纽。在高校数学建模教学中,必须注重确立学生的教学主体地位,关注学生需求及兴趣,积极完善教学方法,深入挖掘学生的创造潜能。为了切实提高学生分析和解决问题的能力,必须引导学生大胆探索和研究,鼓励大家充分讨论和沟通,使其知识火花不断碰撞,求知欲望逐步提高,创新能力进一步增强。
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【关键词】高校;数学建模方法;教学策略;研究
数学建模是高校常见的一门课程,在新课改后,也渐渐引入中学的数学教学当中.数学建模课程的开设在我国有一定的历史,也逐渐形成了自己的一套教学研究模式.但是由于对有效的教学策略研究不够深入,缺乏科学的理论指导,所以高校的数学建模方法教学往往拘泥于理论,没有达到应用的效果,不利于提高大学生的应用能力.因此,在高校开展数学建模方法教学策略的研究,对高校数学建模的教学和学生能力的培养具有重要的指导意义,也是推动学科作用于社会发展的一个力量,应该成为高校教学的一个研究重点.
一、数学建模及其方法的概述
数学建模是数学学科的一个分支,具体指的是利用数学计算的方法对生活中的实际问题进行前提假设、过程分析、建立模型并计算得出结论的解决问题过程.数学建模是数学应用于实际生活的一个表现,是联系数学学科和生活实际的一个桥梁.数学建模的方法很多,分类方式也多种多样.常用的数学建模方法有:类比法、差分法、回归分析法等等,每一种方法都有对应解决的模型类型,在解决实际问题时,要根据问题的不同背景选择适合的解决方法.
二、数学建模方法在高校教学中的重要性
由于数学建模是一门联系数学与生活实际的学科,因此,对于高等教育而言,数学建模教学的重要性是不言而喻的.在初等教育中,我们接触的数学在生活中的应用并不明显,即使有相关的应用,也是一些浅显、简单的应用,不能凸显出数学对人类社会发展的重要性.新课改以后,中学的数学学习也引入了数学建模的相关学习,但是这部分的学习还是停留在较为简单的一些模型中,对数学建模的了解不够透彻.在高等教育阶段开展数学建模方法的学习是深化数学学科学习的重要手段,通过建模方法的学习,学生可以在感知数学作用于生活和社会发展的同时掌握数学的具体方法,这有利于学习其他的数学学科知识.
三、高校数学建模方法教学的现状
(一)教师缺乏应用经验,课堂过于理论化
开设数学建模课程在高校当中已经属于普遍的现象,尤其是在“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛逐渐普遍化的情况下,许多高校都将数学建模列为必修课程.但是,在实际的高校数学建模方法教学中,学生应用数学来解决实际问题的能力并没有明显的提高,其中教师缺乏应用经验是一个很大的原因.数学建模方法教学是教学生用数学建模方法去解决实际问题,是应用性的教学,要求以学生作为课堂的主体,让学生能主动性地开展创造性、研究性的学习.有些高校负责教授数学建模方法的教师本身的应用知识和经验就有所欠缺,使得在教学的过程中课堂过于理论化,条条框框的步骤和方法让学生对学习失去了兴趣,难以将方法真正牢记于心并应用起来.
(二)忽略了教学策略的个性化选择
数学建模的方法很多,每一种方法都有不同的适用背景和对应的能解决的问题模型,因此,对于不同的数学建模方法,采用的教学策略也应该有所区别.简而言之,因材施教的材不仅仅局限于教学的对象,也应该考虑到教学的原材料.例如,在数学建模方法中,聚类分析对于集散类型的模型是比较有利的,排队论对于研究排队或者类排队问题就是一个有力的工具.有的教师在教学中没有意识到这一点,对于不同的数学建模方法,习惯性地采用基本方法步骤讲解加对应模型练习的方式,使得学生不能很好地掌握每一个方法的特点,对于方法和模型之间的联系性没有很好地摸透,达不到真正应用的目的,从而不利于数学思维的培养和良好解决问题习惯的养成.
四、高校数学建模方法的教学策略研究
(一)注重数学建模方法的多重联合
多重联合的教学策略就是要求对数学建模方法进行有机组成,使其能在解决问题中发挥最大的作用.要做到方法的联合,就要求学生对每一种数学建模方法的含义、特点、步骤、作用了如指掌,这样才能更好地完成方法之间的选择、搭配.因此,加强基本方法的学习是多重联合教学策略的基础.其次,教师在教学的过程中要掌握不同数学建模方法之间的联系性和统摄性,教会学生在具体的问题情境中懂得用不同的方法进行组合和联合,更好地来解决问题.数学建模方法的多重联合其实是对数学知识本身的一个高层次应用,因为只有对方法了如指掌,才能更好地进行联合运用.
(二)注重数学建模方法的阶级递进
数学建模方法教学是对数学的应用学习的一个工具,但是不同的学生的接受能力、基础知识水平、智力水平都是有差异的,因此数学建模方法教学要遵循阶级递进的原则,因材施教,由简到难.对于刚接触数学建模学习的学生来说,在建模方法的教学上要以学生对建模的意义、过程、步骤的掌握为主,后续再引进对方法的深刻领悟和意义分析,这样才能让学生真正掌握数学建模的方法,明白建模教学的意义.如果在教学的环节打破了学生认知能力梯队,就会造成学习效果下降,打击学生学习的自信心,甚至使得学生对学习失去兴趣,产生抵触情绪.
(三)注重数学建模方法的交叉设计
数学建模方法的教学还要注意与现实情境的交叉,数学建模方法本来就是用于解决生活中的实际问题的,因此,离开了生活实际的建模方法教学就会是纸上谈兵.在具体的教学过程中,教师要注重方法和情境的交叉融合,通过创设具体的问题情境让学生感受到方法的特点和适用情形.以2014年全国高教社杯大学生数学建模竞赛B题为例,这道题目是数学作用于生活的一个直接体现,与学生的生活实际也比较贴切.这个问题情境要求学生通过数学建模的方法对被碎纸机碎掉之后的纸片进行还原.这个问题情境放在当下,可以与人民币拼接复原的新闻相结合,让学生在学习灰度矩阵建模方法的时候更有兴趣和亲身体验.
(四)注重开展应用性教学
学习数学建模方法的最K目的就是能够使得学习的数学知识能够有所依、有所用,因此数学建模方法教学的最终归途应该放置于应用型教学当中.应用性教学的开展方式是丰富多样的,除了课堂上实际问题模型的演练之外,还可以通过全国大学生数学建模竞赛来作为学习、感受的平台.大多数高校都会要求学生在寒暑假开展相关的社会实践调研,这也可以作为开展应用性教学的平台.教师可以指导学生将调研的问题通过数学建模方法来进行分析和调研,形成结果,做到一举两得,让学生真切感受数学建模方法的应用.某高校的学生在暑期对两个校区之间的校车设置进行了调查,通过数学建模的方法得出了一个最佳的设置模型,一方面为学校的办学提供了参考,另一方面也完成了社会实践的任务.数学建模方法的教学如果无法做到与应用性教学相结合,那么就无法达到教学的根本目的,对于学生自身的成长和能力的培养来说也是不利的.
能有效地使用数学建模方法建立数学模型并处理生活中的现实问题是凸显数学应用于实际、服务于社会的重要途径,也是当代大学生顺应社会发展需求应当具有的能力.数学建模方法的学习是培养学生良好地分析、解决问题能力的重要课程,有助于让学生真正将数学与生活实际相联系,同时也能为其他数学学科的学习打下方法基础.因此,开展高校数学建模方法的教学策略研究无论是对学生的发展来说,还是对社会的发展来说都是具有十分重要的意义的.在未来,还需要在数学建模方法教学策略研究的基础上,进一步把握学科的特点,从学生的学情和课程建设的目标着手,对教学策略进行调整和完善,提高高校数学建模的教学成效.
【参考文献】
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【关键词】 浅谈;数学建模竞赛;高中学生;创新能力培养
山东省高等学校人文社会科学研究项目(J15WC78)
随着我国高职教育伴随着改革开放,对学生创新思维的培养逐步成为我国高职教育的一大培养目标,通过数学建模竞赛对提高学生的数学逻辑思维、锻炼学生创新意识具有非常重大的意义.目前我国数学建模竞赛在高职教育中的影响还相对较弱,通过数学建模竞赛来提高高职学生创新能力仍然有很长的路要走,笔者在总结前辈研究成果的基础上,从理论和实践两个维度上对我国数学建模竞赛对提高高职学生创新意识进行简单的探讨分析,以期对我国高职学生培养创新意识有所裨益.
一、数学建模竞赛
数学建模竞赛首先诞生于美国,在1985年美国几所高等院校的推动下建立了全球首个数学建模竞赛,数学建模竞赛出现在神州大地是在数学建模竞赛诞生四年后,国内几所高校数学建模教师组织并推动了我国数学建模竞赛的开展,并与当年参加了美国的数学建模大赛,在参与美国数学建模大赛中,师生的数学建模思维得到了极大发展,对于促进我国数学建模研究效率和水平打下了坚实的基础.1992年在我国相关单位的组织推动下,首届中国数学建模大赛召开,参赛队伍达到了惊人314支!数学建模研究的发展呈现出一派繁荣的壮观景象.截止目前,我国数学建模竞赛每年以20 % 的速度增长,到2009年共有来自全国33个省、直辖市、自治区、特区的共计1,137所院校和15,046支参赛对于参与到了数学建模竞赛之中.
二、当前我国数学建模竞赛的一般特点
1.数学建模竞赛自主性较强
数学建模竞赛自主性较强反映在以下两个方面:首先是学生自主性较强,学生可以在数学建模过程中按照学生建模的需要进行相关资料的查阅,利用一切可兹利用的工具、资源来进行资料的收集处理,在数学建模比赛过程中队员可以按照自己的思维进行解答,自由发表个人意见,队伍组织形式比较灵活多变;其次是数学建模竞赛的组织形式比较多元化、自主性较强,数学建模是一种分析思想,因而其没有标准答案可供分享,在数学建模组织制度上也较为灵活多变.
2.规模庞大,数学建模研究广泛分布于各类高职院校
从1992年首届中国数学建模大赛以来,数学建模竞赛的影响力随时间而与日俱增,参赛队伍和参赛院校越来越多,参赛学生的质量稳中有升,数学模型也日渐合理科学,各院校和社会各界对数学建模也更加重视,我国数学建模大赛在国际数学建模大赛中屡创佳绩,取得骄人战绩,数学建模大赛已然成为我国学校素质教育的重要组成部分.
3.培训时间较长,对学生综合素质要求较高
由于数学建模竞赛对学生数学知识的掌握及其灵活运用、口套表达和语言逻辑思维都要求较高,因而各院校在遴选参赛选手时都花费了不少的精力,从人员组织到人员培训,这是一个漫长的过程,此过程也是数学建模竞赛的重要环节.如果没法选择更优秀的参赛选手,没有很好的组织培训工作,那么在全国数学建模竞赛上去优异成绩无异成了天方夜谭.因而做好参赛选手选拔、组织和培训工作成为数学建模竞赛成功的前提.
三、数学建模大赛对于培养高职学生创新能力的培养的重要意义
1.数学建模竞赛的团队组织形式有力培养学生的团队协作能力和意识
数学建模大赛在组织形式上采取学生组队模式,高职学生在数学建模大赛中可以通过数学建模大赛锻炼学生的团队协作意识和能力.数学建模竞赛参赛队伍是一个整体,对数学模型的研究分析可以针对学生的特长和优点让学生分工完成整个数学建模,在此过程中学生需要养成很好团队意识,保障每个参赛学生人尽其才使之发挥各自最大优势和长处,保证数学建模能够取得最大的效用.
2.锻炼学生数学逻辑思维能力和灵活运用知识、临危不乱的能力
数学建模竞赛本身就是一个充满刺激和挑战性的项目,学生在数学建模竞赛过程中需要做好充分的思想准备以应对其他参赛选手的质问和评委们的问答,数学建模竞赛成就的确定除了数学建模本身更加符合实际、更有逻辑性以外,也取决于学生在竞赛过程中通过自己的表述使评委和其他参赛选手能够很好的理解参赛小组数学模型的含义,这对学生的数学逻辑思维和语言表达能力是一个很大的挑战.
3.有利于培养学生的自学能力,塑造学生坚强的意志力
数学建模竞赛对于参赛学生的综合知识要求之高是显而易见,在数学建模过程中,许多知识都是学生在日常学习过程中难以理解甚至于说是基本上接触不到的,因而在组建数学建模参赛小组后参赛成员往往需要自己去不断摸索和参阅资料来掌握数学建模所需要的基础知识,对学生自学能力的培养和锻炼是一个很好的机会.同时,在参与资料、学习数学建模知识的过程无疑是枯燥而乏味的,对学生的坚毅的求知品质是一个很好的锻炼.
四、以数学建模竞赛为跳板培养高职学生创新能力策略分析
1.在日常课堂教学中积极引入数学建模思想
在高职日常教学活动中教师积极引入数学建模思想,通过在日常教学活动中引入数学建模思想来充分激发学生学习数学建模知识的积极性和主动性,数学建模本书就是对学生数学逻辑思维以及数学知识运用能力的综合过程,对于提高高职学生的创新意识大有裨益.数学建模思想在很大程度上就是一种创新思想,其运用数学工具和数学逻辑达到特定的研究分析目的,对原有的特点现象或者理论进行创新研究.
2.以参加数学建模大赛为契机,加大对数学建模思想的实践力度,提高高职学生的创新意识
高职院校要以数学建模竞赛为契机,加大对数学建模思想的宣传力度,强化对学生数学建模能力的培养,努力践行数学建模思想,不断夯实数学理论基础知识,使数学建模思想能够成为不断提高高职学生创新能力的活的思想源泉.加大对数学建模的宣传,使更多的高职学生能够充分认识到数学建模对于提高其创新思想和能力的认识.高职院校还可以结合本院校的实际情况开展一系列的数学建模活动.例如在课堂上可以开展数学建模研讨班,在教师的积极引导下吸引更多的学生能够参与到数学建模的探讨活动中;还可以在校内开展许多富有个性的数学建模竞赛,多样化的宣传组织活动可以有效的帮助高职学生认识数学建模思想对提高其创新能力的重要性.
3.营造必要的教学环境,培养学生创新意识,夯实高职学生数学基础
高职学生创新思维的培养,借助于数学培养逻辑思维能力使学生能够充分认识创新思维的重要性,日程教学活动中教师要积极灌输给学生创新性思想,使学生不能仅仅只限于对建模知识的掌握、吸收以及运用,还需要对现有知识领域的突破和创新.培养创新意识要鼓励实证主义要摒弃以往本本主义思维,使学生能够按照数学建模的需要对知识进行一定的扬弃,使之能够适应数学建模的需要.除上述以外,夯实数学基础知识,是实现以数学建模为手段培养高职学生创新意识的必要保证,如果连最基本的微积分都不会运用何谈数学建模,因而务实数学基础知识对于提高学生的创新能力也显得格外重要.
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[关键词]高中数学 建模教学
1开展数学建模教学的意义
1.1解决实际问题的需要。目前国际数学界普遍赞同通过开展数学建模活动和在数学教学中推广使用现代化技术来推动数学教育改革。美国、德国、日本等发达国家普遍都十分重视数学建模教学,把数学建模活动从大学生向中学生转移是近年国际数学教育发展的一种趋势。我国的数学教育在很长一段时间内对于数学与实际、数学与其它学科的联系未能给予充分的重视,因此,高中数学在数学应用和联系实际方面需要大力加强。我国普通高中新的数学教学大纲中也明确提出要切实培养学生解决实际问题的能力,要求增强应用数学的意识,能初步运用数学模型解决实际问题。这些要求不仅符合数学本身发展的需要,也是社会发展的需要。因此我们的数学教学不仅要使学生知道许多重要的数学概念、方法和结论,而且要提高学生的思维能力,培养学生自觉地运用数学知识去处理和解决日常生活中所遇到的问题,从而形成良好的思维品质。而数学建模通过”从实际情境中抽象出数学问题,求解数学模型,回到现实中进行检验,必要时修改模型使之更切合实际,这一过程,促使学生围绕实际问题查阅资料、收集信息、整理加工、获取新知识,从而拓宽了学生的知识面和能力。数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一,是改善学生学习方式的突破口。因此有计划地开展数学建模活动,将有效地培养学生的能力,提高学生的综合素质。
1.2开展数学建模的必要性。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。
2中学数学建模教学的基本理念
2.1使学生体会数学与自然及人类社会的密切联系,体会数学的应用价值,培养数学的应用意识,增进对数学的理解和应用数学的信心。
2.2学会运用数学的思维方式去观察、分析现实社会,去解决日常生活中的问题,进而形成勇于探索、勇于创新的科学精神。
2.3以数学建模为手段,激发学生学习数学的积极性,学会团结协作,建立良好人际关系、相互合作的工作能力。
2.4以数学建模方法为载体,使学生获得适应未来社会生活和进一步发展所必需的重要数学事实(包括数学知识、数学活动经验)以及基本的思想方法和必要的应用技能。
3高中数学建模教学的一些设想
3.1在教学中传授初步的数学建模知识。进行数学建模教学的主要目的是要培养他们的数学应用意识,掌握数学建模的方法,因此,根据数学建模的过程,在教学时将数学建模中最基本的过程教给学生。
3.2在教学中培养学生的数学建模意识。运用数学建模解决实际问题,必须首先通过观察分析,提练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,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。学生的这种能力的获得不是一朝一夕的事情,需要把数学建模意识贯穿在教学始终,也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息,从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,进而达到用数学模型来解决实际问题,使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。通过教师的潜移默化,经常渗透数学建模意识,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
【关键词】创新教育 能力培养 数学建模
一、大学生数学建模竞赛概况
全国大学生数学建模竞赛于1992年起每年举办一届,目前该项赛事已经成为全国最大的数学竞赛。为了提高我校竞赛质量和水平,我校每年五月份都进行校内建模比赛,通过比赛提高学生的竞赛水平。经过多次参加全国大学生数学建模竞赛,我校现在已经形成了一个优秀的建模指导教师和团队,每年在比赛中都会有好的表现。
二、数学建模竞赛分析
从广义的讲,数学建模就是利用数学领域的相关知识来解决经济领域、科技领域、生活等领域方面中的任何问题;从狭义的讲,数学建模就是对给定的问题建立数学公式作为模型,通过计算该问题答案。对历年出题及解题思路分析结果显示,题目往往存在着一题多解,方法融合,结果多样和学科交叉,题意开放,结果开放等特性;赛题水平主要体现了综合性、实用性等特点;比赛题目主要包括工业、农业、工程设计、交通运输、经济管理、生物医学和社会事业等七个大类;从解题方法进行统计分析,数学建模竞赛要求参赛者具备几何理论、组合概率、统计(回归)分析等各种数学方法。
三、数学建模过程分析
数学建模竞赛要求在3天内完成竞赛题目,并以论文的形式提交。经过多次参加数学建模竞赛和指导学生参加数学建模竞赛,我们从实践中总结了数学建模竞赛的实战经验。数学建模能够培养和锻炼学生的课题分析能力、数据搜集能力、快速学习能力、团队合作能力、文章撰写能力、创新能力和吃苦耐劳能力。
数学建模是一种创造思维的过程,它要求参赛者先进行问题分析,建立相关模型,运用合理方法进行模型求解,对结果进行分析和检验,最后撰写论文。首先,参赛者要充分阅读课题题目,认真分析条件和要求,明确目的后,要用数学的语言将问题描述出来;在分析过程中,为了方便模型的建立,需要提出必要的合理的假设;运用参赛者背景建立合理的模型,经过对方法进行灵敏度分析后,最后对结果进行阐述。在整个建模过程中要保证组内人员的平等地位,相互尊重,不能主观决断和武断评价,不要回避任何问题,要认真面对每一个问题,不要对交流失去信心。
四、数学建模培训模式探讨
一个参赛队伍要在参赛过程中表现出良好的参赛状态和竞技水平,就要有的放矢的做好培训工作。为了提高参赛者的竞赛意识,使参赛者养成时刻建模,思考严谨的建模习惯,我们认为在时间是否充裕的情况下,都要以讲带练,以练带讲的方式进行教学和实践,即学生为主体,教师辅以讲解的培训方式。课程设置应该以理论教学、实践、实战相结合进行安排,理论教学阶段讲解某一方面的基础知识,实践阶段是及时将理论教学的内容利用计算机编程实现,实战阶段是做3道以上相同或相似知识点的题目,通过比较模型的结果分析模型建立的思路是否与优秀模型相似,及时寻找到不足与差距,并及时更正提高。
当所有知识点都进行教学和实践实战后,为了使参赛者了解数学建模,了解数学模型的构成要素,这时需要参赛队伍阅读并讲解大量的优秀论文,这样不但能够使参赛者认真去学习和了解论文,也能通过听别人讲解而节约阅读其它文章的时间。经过2轮的讲解后,就要组织学生进行模拟竞赛,每轮要求每组学生做一道真题,要求学生认真完成模型的建立和求解,并以论文的形式提交,指导教师要认真批阅,并指出错误和修改方向。经过2轮的模拟后,学生基本上了解了建模的流程,学生可以针对自己的不足进行自学,此时指导教师应该以答疑为主,认真讲解每组的不足和需要改进的地方。
五、数学建模竞赛前准备
为了以最佳状态迎接比赛,数学建模竞赛小组应该认真准备好每个知识点的写作流程、实现程序、备用方案,还要打下扎实的编程功底和快速学习能力。当面对新知识点时就能够快速以实战为目的的进行学习,进行分析和处理。此外,准备好建模论文的模板,这样就能快速的书写和答题;同时,我认为最应该准备好的是良好的心理素质,这样才能在任何情况下都能够以冷静的头脑面去审题,建模和分析求解,才能在小组有分歧的时候合理进行安排和取舍。
六、建模竞赛参赛安排
建模竞赛要求3天内,3个人完成一个课题的问题,这就要求我们的参赛队伍有统筹规划、联合协作的能力,就要安排好比赛的时间。我认为小组3个人应在2个小时内读懂并列出题目的条件和要求,经过讨论确定研究方案。如果有解题思路后,应该尽快完成,这样才能对模型进行改进和补充;如果没有解题思路后,要布置好谁负责学习新知识、谁负责寻找该知识的实现方案,谁负责查阅资料等等,这些工作看似简单,但是紧张的3天时间里完成课题的模型建立和求解,以及论文撰写,不是一件简单的工程。
七、建模竞赛论文书写技巧
数学建模论文要求结构清晰、层次分明、语言流畅,模型的表述要清楚准确,重点和要点突出。整个论文要包括题目、摘要、问题重述、问题分析、模型假设及说明、符号使用级说明、模型的准备、建立、求解和分析检验、模型的改进方向和评价,还要附上参考文献和相应的程序。要提高参赛者的写作水平,除了进行论文的研读外,应要求学生认真完成每次实践,并认真按照论文要求进行撰写。指导教师要对每个参赛对的每篇论文进行点评,并要求参赛者及时修改,通过多次的指出后,参赛者就有了良好的写作思维和模式,这样就能够在比赛时沉着应对,以最好的状态进行参赛。
关键词:数学建模;课程标准;教学;行动研究
G633.6
随着时代步入二十世纪,科学技术得到了飞速的发展,不断地满足生产力的发展需要,从而推动着社会的进步。科学技术是对科学理论的具体运用,而科学理论的发展,又离不开基础学科。科学作为一门重要的工具性基础学科,在科学理论和科学技术的发展过程中都发挥着重要的作用,体现了其不可替代性。同时,也正是由于科技发展的需要以及科技手段的发展,数学学科得到了空前迅猛的发展。无论是数学学科研究的方法或研究手段,都有了质的飞跃。伴随着计算机技术的普及与飞速发展,数学对于现实问题的解决能力得以大幅度提升。特别是21世纪以来,数学学科更广泛的应用于我们日常的经济和社会生活,并且应用方式发生了深刻的变革。世界各国对于数学学科的重视程度不断提高,体现在对于中学生开展数学基础教育的课程改革活动中。
数学教育的目标是什么?培养学生的数学应用能力和素质,这一目标普遍体现在世界各国中学教育大纲要求之中,而数学建模活动正是提高学生数学应用能力的一种有效途径,因此数学建模教学获得全世界的普遍重视。
传统的数学学习方式重视学生认识记忆数学概念,并运用数学定义、定理和公式处理各种数学问题的能力(应试能力)。教师和学生都被数学的抽象性禁锢在象牙塔中而束之高阁。而将数学建模引入高中课堂,就将学生从理论层面的理解数学转化为学生在实际现实生活中应用数学。学生可以在数学建模活动中,运用自己所学的数学知识解决生活中的实际问题,体会成功的乐趣。通过数学建模活动,能够更好地培养学生的敏捷性、深刻性、灵活性、创造性、批判性,而这些特性正是数学思维品质的一种展现。当学生增强了这些数学思维品质,相应的学生对于数学学习的兴趣也会得到增强,学习兴趣提升了,畏难心理也能克服。对教师而言,在数学教学中恰当地引入数学建模思想,能够使学生养成了推敲问题、理解记忆、灵活应用结论的良好习惯,培养他们严密的逻辑思维能力,提高它们的语言表述能力,学生的整体素质也会有明显提高,使教师的教学意图得以顺利贯彻执行,教学质量大大提高,增强学生的学习自信心,并影响其一生。
传统的数学教学是以教师讲授为主,巩固练习为辅,这不利于学生在数学学习过程中发挥其自身的积极性和主动性,不利于学生建立数学思维。将数学建模教学引入日常数学教学中可以极大的改善学生的学习积极性和主动性,学生可以通过亲自参与建模过程,直观地感受数学定理与生活实际问题的联系,不但活跃了课堂气氛,更能让学生对于数学所涉及的各个领域有所了解,如计算机技术、工程模型构建等。这样,通过数学建模教学拓展了学生的视野,有意识地使学生置身于科学的殿堂,感受科学知识带来的荣耀。
所以,在中学数学课堂教学中如何更好的落实新课标要求?如何将数学建模思想融入高中数学教学之中?具体的实施步骤有哪些?这些做法是否与时俱进,从中学生的学情出发?实施数学建模教学对于学生的数学兴趣和学生解决实际问题的能力起到怎样的促进作用?什么样的数学建模问题在高中实际教学过程中会收获比较好的效果?这些问题正是在新课程改革的背景下,中学数学教师和数学教育研究者亟待解决的问题。
数学模型(Mathematical Model)是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题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。 在数学模型建立过程中要求建模者对客观问题进行深入细致的观察、分析,从具体事物中抽象出数量关系,加以提炼,结合数学知识建构数学模型,具体过程如下(图1)。
数学建模教学研究涉及到许多问题:建模选题技巧、学生团队合作意识培养、计算机应用技术能力培养、评价学生数学建模活动等问题,这些问题都亟待高中教育工作者和数学专家的共同来研究和完善。在高中数学建模课堂教学中,我主要按照《普通高中数学课程标准(实验稿)》要求,核心目的是让在校高中学生真正意义上体验一次完整的数学建模的过程,即选题、开题、建模过程、模型改进、模型推广、模型检验等过程。在这个过程中,使学生的数学思维意识螺旋式增强,对数学建模实质、模型思想的理解不断加深,对数学学习的兴趣和热情不断增强。
房地产已经进入市场,随着住房改革的深入,人人都要考虑买房。然而,多数人不可能有这么多钱能一次性付清房款,必须贷款买房,从而贷款买房问题也就成为我们家庭面临的许多经济决策问题之一。目前市场上不断有各种售房广告出现,人们看到这样的广告之后,急于想知道自己能否有能力去买这样的房子,随之便提出更多的问题:房子有多大;一次性付款要多少钱;银行贷款月还款多少钱等等问题。为了分析这些问题,我们不妨把问题具体化,以便建立模型分析、解决问题。
问题:小李夫妇为买房要向银行借款60万元,年利率7.2%,贷款期为25年。小李夫妇要知道月还款额(设为常数),才能了解自己是否有能力买房。这里假设小李夫妻每月能有5000元节余。
解:如今各大银行的还款方式有两种,一种是等额本息还款法,另一种是等额本金还款法。
等额本息还款法:即把按揭贷款的本金总额与利息总额相加,然后平均分摊到还款期限的每个月中,每个月的还款额是固定的,但每月还款额中的本金比重逐月递增、利息比重逐月递减。这种方法是目前最为普遍,也是大部分银行长期推荐的方式。
我们先按等额本息还款法模型计算一下小李夫D月还款金额:
从而解得月还款金额为第1个月5600元、第2个月5588元、第3个月5576元、…、第300个月2000元。月还款金额为首项5600,公差为-12的等差数列。累计支付利息541800元,累计还款总额1141800元。
从累计支付利息和累计还款总额看显然等额本金还款法跟占优势,银行所获得的利益更小,但从小李夫妇的月结余看,小李夫妇无法承担等额本金还款法前50个月的月还款数额,不具备还款能力。因此小李夫妇应采用第一种还款方式,即等额本息还款法。
本例只是一个简化的例子,实际的贷款要复杂得多,因而证明数学建模分析的重要性。
数学建模应结合平常的教学内容切入,把培养学生的应用意识落实到教学过程中,使学生真正掌握数学建模的方法,培养学生的数学建模能力。
(1)以课本知识为基础,培养数学建模能力
数学建模能力的培养是一个渐进的过程。因此,从中学开始,就应有意识地逐步渗透建模思想。课本每章开始都配有反映实际问题的插图,抽象出各章主要的数学模型,并且概念、法则、性质、公式、公理、定理等数学基础知识,一般也是由实际问题出发抽象出来的,反映了数学建模思想。尽管在第一阶段的数学建模教学中没有达到预期效果,但在教学中涉及的贷款模型问题正是课本数列应用问题的延伸,对于培养学生数学应用意识,具有重要意义。
作为一种思想方法,数学建模思想可以与数学基础知识的教学相依随,经常渗透,逐渐升华。因此,教学时要充分利用课本知识的特点,重视展示知识的发生、发展、抽象、概括和应用过程。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
(2)以课堂教学为平台,培养数学建模能力
在数学建模课堂教学中想培养数学建模能力不是简单把实际问题引入,而应根据所学数学知识与实际问题的联系,在教学中适时地进行培养。
课堂教学中还学生以动手能力。研究最后阶段的问卷调查反映出学生想要主动参与数学建模过程的诉求。新课程的教材中也有大量让学生动手操作、制作的问题,我们在教学的过程中,尤其是数学建模教学中应该让学生动起来,能让学生做的、操作的,就给学生动手的机会,让学生动手做一做,操作着试一试。
课堂教学中组织适当的讨论。一言堂的数学建模课学生并不喜欢,但是把全部时间全部留给学生,学生也无法从数学建模过程中有所得。因此,在高中数学建模课堂中,教师的参与是必不可少的。课堂讨论常常需要教师给出一个中心议题或所要解决的问题,学生在独立思考的基础上,以小组或班级的形式围绕议题发表见解、互相讨论。实践证明,课堂讨论为师生之间、同学之间的多向交流提供了一个很好的环境。
(3)以生活问题为基点,培养数学建模能力
数学就是生活,生活离不开数学,数学也不能和生活分离。“时时有数学,事事有数学。”“把生活融汇到学校数学教育中,是现代教育的一个趋势…… ”大量与日常生活相联系(如投资买卖、银行储蓄、测量、乘车、运动等方面)的数学问题,大多可以通过建立数学模型加以解决。
(4)以实践活动为媒介,培养数学建模能力
在平时的教学中,应加强实际问题的教学,使学生从自身的生活背景中发现数学、创造数学、运用数学,培养建模应用能力。
(5)以相关学科为链接,培养数学建模能力
由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。这样的模型意识不仅仅是抽象的数学知识,而且将对他们学习其它学科的知识以及将来用数学建模知识探讨各种边缘学科产生深远的影响。
为适应新课程的变化,《课程标准》对课程学习提出新的要求:提供有价值的学习内容,学生的数学学习内容应与现实生活联系密切、富有挑战性、同时也应丰富有趣;与以往教材中主要采取的“定义一定理(公式)―例题一习题”的形式不同,《课程标准》提倡以“问题情境一建立模型一解释、应用与拓展”的基本模式呈现知识内容,让学生经历“数学化”与“再创造”的过程,形成自己对数学概念的理解;提倡在关注获得知识的同时,关注知识获得的过程,形成自己对数学的理解;学习内容的设计应具有一定的弹性,《课程标准》提倡采取开放的原则,为有特殊需要的学生留出发展的时间和空间,满足多样化的学习需求。同时,《课程标准》倡导有意义的学习方式,要求让学生在“做数学”的过程中去发现数学,认识数学的价值,了解数学的特征,总结数学的规律,在“做数学”的过程中学会数学,发展数学能力。因此,这一次数学课程改革是要转变广大数学教师的教学观念,在数学课堂中推进素质教育,在《课程标准》的理念下进行教学创新,转变学生的学习方式。
因此,通过数学建模课的教学,首先应该从数学教师入手,增强数学建模意识。经常性的开展数学建模教学研究对于数学老师的日常教学也有非常大的帮助,教师应在日常的教学中渗透数学建模思想、方法,这也是符合新课程理念的。数学建模教学不应只局限于数学兴趣小组上,教师应在日常课堂教学中,渗透数学建模思想和数学建模教学。数学建模教学不会影响日常数学教学,相反还会在很大程度上促进日常教学,二者是相辅相成,不可割裂的。
参考文献:
[1]张奠宙,唐瑞芬,刘鸿坤.数学教育学[M].南昌:江西教育出社,1991.
关键词:高中;数学;教学
教育的目的是培养学生生存和生活的能力,高中数学教学应注重培养学生发散性思维和解决实际生活问题的能力,这样的教学才是成功的教学.而高中数学建模教学方式可以实现这一目的。
一、精拟建模问题
问题是数学建模教与学的基本载体,所选拟问题的优劣在很大程度上影响数学建模教学目标能否实现,并影响学生对数学建模学习的态度、兴趣和信念。因此,精心选拟数学建模问题是数学建模教学的基本策略。鉴于高中学生的心理特点和认知规律,结合建模课程的目标和要求,选拟的建模问题应贴近学生经验、源自有趣题材、力求难易适度。
1.贴近学生经验
所选拟的问题应当是源于学生周围环境、贴近学生生活经验的现实问题。此类问题的现实情境为学生所熟悉,易于为学生所理解,并易于激发学生兴奋点。因而,有助于消除学生对数学建模的神秘感与疏离感,增进对数学建模的亲近感;有助于激发学生的探索热情,感悟数学建模的价值与魅力。
2.源自有趣题材
所选拟的问题应当源自富有趣味的题材。此类问题易于激起学生的好奇心,有助于维护和增强学生对数学建模课程的学习兴趣与探索动机。为此,教师应关注学生感兴趣的热点话题,并从独到的视角挖掘和提炼其中所蕴含的数学建模问题,选取学生习以为常而又未曾深思但结论却又出乎意料的问题。
3.力求难易适度
所选拟的问题应力求难易适度,应能使学生运用其已具备的知识与方法即可解决。如此,有助于消除学生对数学建模的畏惧心理,平抑学生源于数学建模的学习压力,增强学生对数学建模的学习信心,优化学生对数学建模的学习态度,维护学生对数学建模的学习兴趣。为此,教师在选拟问题时,应考虑多数学生的知识基础、生活背景及理解水平。所选拟的问题要尽量避免出现不为学生所熟悉的专业术语,避免问题过度专业化,要为学生理解问题提供必要的背景材料、信息与知识。
二、聚焦建模方法,探寻解决过程
新课改理念非常重视因材施教、以人为本,也就是在教学过程中需要重点突出学生的自主学习过程与探究过程,让学生在问题分析与解决过程中获得能力与方法。数学建模是一种较好的思路与方法,构建建模教学策略,需要明确以下原则:①明确建模步骤,包括问题简化、思路分析、模型假设与构建、问题求解以及模型检验和修正、模型解释与应用等。教师运用建模案例引导学生掌握必要的技巧与手段。②突出普适性方法,如关系分析、类比分析、平衡原理、数据分析以及图形(图表)分析方法等,都是适用范围较广的方法。③加强方法关联,重视多种方法的灵活转换与综合运用。
三、注重案例式教学
注重案例式教学是值得教师学习的提高教学效果最有效的方法.通过分析典型的数学案例理解建模的优势,提高数学建模的教学效率.例如,甲、乙2人相约到某地相遇,该地距离出发点为20km,他们约定一个人跑步,而另外一个人步行,当跑步者到达某个地方后改为步行,接着步行的人换成跑步,再步行,如此反复转换,已知跑步的速度是10km・h-1,步行的速度是5km・h-1,问至少花多少时间2人都可以到达目的地。这种相遇问题在数学教学中应该经常见到,这是一种典型的案例题,通过典型案例的数学建模教学,不仅可以让学生对问题更加印象深刻,而且可以使得学生更容易接受数学建模教学的方式,从而提高数学建模教学的效果。
四、加强数学开放题教学
高中数学教师可以通过加强数学开放题的教学提高数学建模教学效果.因为数学开放题可以锻炼学生开放性思维和创造性思维.开放题可以接近生活中的现实问题,例如,随着科技的发展和能源的消耗过剩,现今市场上出现3种汽车类型,一是传统的以汽油为原料的汽车,二是以蓄电池为动力的车,三是用天然气作为原料的汽车.通过对这3种类型的车使用原料成本进行分析比较,并建立数学模型,分析汽油价格的变化对这3种车所占市场份额的影响.这种开放性的试题,没有具体的答案,只要学生所建的数学模型能够将问题说得通,都算是成功的数学建模。
五、活化教学方式,引导实践探究
数学建模具有实践性、综合性与活动性特点,需要结合实际问题展开建模过程,深化理论分析,激励学生反思对比、自主探究、优化选择:
(1)鼓励自主探究,强化学生建模思路,创新思想,促进学生提升独立自主的能力与构建完善的思维模式。
(2)激励学生创新建模思路与方案,发散思维。
(3)寻求优化选择,引导学生反思与优化建模方案,深度互动交流,优化选择。
通过以上教学策略,可以强化学生数学建模思路与方法,这几个教学策略存在紧密联系.通过精选建模问题构建建模教学策略的载体;通过聚焦建模方法开拓学生思维,鼓励学生思维创新是建模教学的核心;强化建模策略是实施高中数学建模教学策略的灵魂,针对特定的问题选择科学的思路,落实针对性的建模策略;活化教学方式是实施建模教学的保障,能提升教学效率,促进学生探寻解决问题的方法.通过将以上建模教学策略有机结合、综合运用,能够促进高中数学建模教学顺利展开,提升学生数学科学素养,实现三维课程教学目标。
六、结束语
建模教学的实施在促进高中数学教学高效进行、提高学生科学文化水平的同时还能够帮助学生提高实践能力和创造能力,推动素质教育的发展。建模教学的推进是一个漫长的过程,需要社会各界的共同努力。希望本文提出的关于高中数学建模教学的改进策略对于当代高中数学教学有所帮助,推进国家高中数学素质教育进程。
参考文献
[1]陈金邓.高中数学建模对学生发展促进作用的调查研究[D].首都师范大学,2013
一、加强课堂教学,渗透建模思想
1.数学教师要有紧迫感,自觉完善自身的知识结构,提高自身数学建模能力
越来越多的数学教师已认识到数学建模教学的重要性,只有积极参与到数学建模的教学活动中,注意收集数学建模资料,钻研有关数学建模的课题,提高把握建模教学的能力,才能在课堂教学中提高应用性问题教学的质量.
2.创设生动的问题情境,激发学生情感
在应用题课堂教学中,教师要发挥多媒体技术手段的优势,根据具体教学内容,学生的认识水平、设计和应用多媒体课件创设生动的问题情境,为学生提供主动发现、主动发展的机会,激励学生积极参与建模活动.
3.重视知识产生和发展过程教学
由于知识产生和发展过程本身就蕴含着丰富的教学建模思想,因此老师既要重视实际问题背景的分析、参数的简化、假设的约定,还要重视分析数学模型建立的原理、过程,数学知识、方法的转化、应用.
4.采用启发性式和讨论式教学法,发挥学生的主体作用
在高中应用性问题的课堂教学中,教师应当采用启发式和讨论式教学法,通过多种途径、多种方式参透数学建模方法,努力拓展学生自主发展的空间,让学生独立思考,让学生动脑、动手、动口,使学生真正成为课堂教学的主体.
二、优化中数建模过程,全面实施素质教育
1.中数建模教学要突出学生的主体地位
学生主体地位是指学生应是教学活动的中心,教师、教材、一切的教学手段,都应为学生的学习服务;学生应积极参与到教学活动中去,充当教学活动的主角.学生的主体地位主要有以下四个方面的表现:学习的积极性、学习的主动性、学习的独立性和学习的创造性.
在中数建模教学中教师要充分运用渗透与激励的教育手段.渗透,就是教师结合教学内容与教学实际,从素质教育的角度出发,把人格教育、非智力因素、学习方法、思维方法和各种能力的培养等素质教育的内容有机地溶于教学过程当中.激励,就是教师运用适当的语言、举动、方式(设计)、内容(问题)激发学生的兴趣,积极性和主动性,鼓舞学生的思维、行动和意志.
2.中数建模教学要分别要求,分层次推进
中数建模方法是解决应用问题的重要方法,但因为长期受传统应试教育的影响,造成学生动手操作能力差,应用意识薄弱.在中数建模教学中,根据素质教育面向全体学生,促进学生全面发展的目标,教师要重视学生的个性差异,对学生分别要求,个别指导,分层次教学,对每个学生确定不同的数学建模教学要求和素质发展目标.对优生要多指导,提高较高的数学建模目标,鼓励他们大胆使用计算机等现代教育技术手段,多给予独立建模的机会,能独立完成高质量的建模论文;对中等程度的学生要多引导,多给予启发和有效的帮助,使中等程度的学生提高建模的水平,争取独立完成数学建模小论文;对差生要多辅导,重点渗透数学建模的思想,只需完成难度较低的建模习题,不要求独立完成数学建模小论文.当学生遇到困难时,教师应多用鼓励的方式激励学生,通过师生融洽的情感交流,帮助学生增强信心,提高自信,进而克服困难,取得建模成功.只要教师本着热爱学生关注学生成长的出发点,就能充分挖掘学生的潜能,调动学生的积极性和主动性,让学生在建模教学中体会到学习的收获与进步.
3.中数建模教学要全方位渗透数学思想方法
数学思想方法是数学知识的精髓,是知识、技能转化为能力的桥梁,是数学结构中强有力的支柱.由于中数建模教学面对的是千变万化的灵活的实际问题,建模过程应该是渗透数学思想方法的过程,首先是数学建模化归思想方法,还可根据不同的实际问题渗透函数的思想、方程的思想、数形结合的思想、逻辑划分的思想、等价转化思想、类比归纳和类比联想思想及探索思想,还可向学生介绍消元法、换元法、待定系数法、配方法、反证法、解析法、归纳法等数学方法.只要我们在中数建模教学中注重全方位渗透数学思想方法,就可以让学生从本质上理解数学建模的思想,就可以把数学建模知识内化为学生的心智素质.