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当前,大学生数学建模竞赛、数学建模课型,数学实验课为主要内容的数学建模活动在全国各高等院校广泛地开展。数学建模活动对培养学生观察力、想象力、逻辑思维能力以及分析、解决实际问题的能力起到了很大的作用。我校是国家教育部1999年批准的地方性本科院校,以培养本科师范和非师范应用型人才为主要对象。从2001年起我校开始组对参加全国大学生数学建模竞赛,6年来共计获全国一等奖5项,一等奖3项,省一等奖8项,省二等奖8项,省三等奖8项,而且每年的成绩呈上升趋势,学校以培养实用型,复合型,具有地方高校特色人才为主要目标,以数学建模竞赛为突破口,对地方高校数学建模的教学模式进行了实践,经验总结,取得了良好的效果。
1、组建“数学研究会”
为了更好地组织和调动学生学习数学建模的热情,使数学建模深入普及开展,2000年9月我们组建了“黄冈师范学院数学研究会”这一学生社团组织,它制定有严格的组织机构、协会章程、“老带新”活动计划,授课安排等,以此有计划,有步骤地进行数学建模活动的普及工作和参赛队员的初级培训。数学研究会于每年的9月招收新会员,通过建模专题系列讲座、上机辅导、模拟联系、交流经验等方式进行活动。活动按不同年级和专业组班。初级班主要讲授数学建模基础知识、初等模型等,通过简单的实际问题建模示例,激起学生学习数学建模的兴趣和热情,让他们深刻体会到数学很有用处。高级班讲授的内容是:历届全国大学生数学建模竞赛中的较简单的题目以及Maple,Matlab数学软件的学习。这一社团是我校科技含量高的学生社团组织。
2、选好参赛队员,规范管理,全面计划,加强数学建模各方面的工作
参赛队员的选拔主要经过四个环节:
1)学生自愿报名;
2)征求学生所在系的意见,了解学生的综合成绩;
3)有关认课教师的推荐,主要考虑学生的数学基础,计算机应用能力
4)校内数学建模竞赛选拔,以观察学生的建模水平和潜力。
经过这样的选拔,既保证了参赛队员有足够的精力投入数学建模活动,也保证了参赛队有一定的基础。我们采取混合、交叉的形式进行分组编队,即数学、计算机、信息、物理、电子等专业交叉搭配,擅长数学理论、计算机应用、文字表达以及文字录入的各类学生交叉搭配等,这样能更好地使每个参赛对队员间取长补短、相互配合、团结协作地完成培训、参赛任务。
诚然,数学建模工作是一项系统工作,涉及到学校的诸多部门。学校领导对数学建模活动给予高度重视,配有“数学建模实验室、活动室”,每年拨出数学建模专款以支持数学建模活动。
我校每年都制定数学建模竞赛培训、参赛计划。近几年来我们对培训的内容和步骤进行了认真的探索,初步形成了我校特色的数学建模培训模式:前一年10月至当年8月的建模竞赛初级培训、暑假强化集训和赛前训练。而建模竞赛初级培训分两个方面进行:一是通过开设《数学模型》专业课和公选课来进行培训,二是利用“数学研究会”,在老师的指导下,通过同学教同学、老队员教新队员的方式进行全校数学建模活动的普及工作和参赛队员的初级培训;暑假强化集训约20天,主要内容为:数学建模的常用方法详解(如:图论、模糊数学等)、历届赛题分析与论文写作、Maple,Matlab数学软件的使用、模拟练习等;赛前训练在8月25日左右至参赛前,一般利用开学前几天和开学后的双休日进行。
3、提高教师的科研水平,培养学生初步科研能力
学校每年都派出教师参加数学建模竞赛教练员的培训、数学建模学术会议;鼓励教师积极参加与数学建模有关的自然科学研究项目的活动;每年聘请专家为年轻教师和学生作数学建模专题讲座,以此活动增强数学、计算机、物理等专业的教师的应用意识,有些数学教师能在专业课教学中渗透数学建模的思想,把数学建模切入到《高等数学》的教学中,取得了很好的效果。数学已经不再是抽象的理论,其应用已经深入到工农业生产、科学技术和生活的各个方面。许多自然科学的理论研究实际上可归结为数学研究,就是对数学理论和数学建模的探讨。我校数学建模指导教师积极参与科研课题研究,取得了一序列的科研成果。近年来,在《数学的实践与认识》,《系统工程与电子技术》,《统计与决策》,《Information Sciences》,《J.Math.Anal.Appl》等学术刊物上20余篇。
对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者总结了数学建模的概念以及运用策略。
一、数学建模的概念
想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。
二、在小学数学教学中运用数学建模的策略
1.根据事物之间的共性进行数学建模
想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。
教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。
2.认识建模思想的本质
建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。
建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。
3.发挥教材在数学建模上的作用
关键词:数学建模;力学实践;科学思维;创新能力
数学模型是解决各种实际问题的过程,是将数学应用于力学等现代自然科学的重要桥梁。数学建模不仅是数学走向力学应用的必经之路,而且也是科学思维建立的基础。通过数学建模分析力学问题,将数学应用于实际的尝试,亲历发现和创造的过程,可以取得在课堂里和书本上无法获得的宝贵经验和亲身感受,不断深化科学思维,培养学生的创新意识和实践能力。数学建模对力学教学思维的建立具有重要的指导作用。
一、数学建模与数学建模教学的发展
数学建模最早出现于公元前3世纪,欧几里得所写的《几何原本》为现实世界的空间形式构建了数学模型。可以说,数学模型与数学是同时产生的。数学建模的发展贯穿近代力学的发展过程,两者互相促进,相互推动。开普勒总结的行星运动三大规律、牛顿的万有引力公式、电动力学中的Maxwell方程、流体力学中的Navier-Stokes方程与Euler方程以及量子力学中的Schrodinger方程等等,无不是经典的数学建模。
1985年,美国开始举办国际大学生数学建模竞赛,至此数学建模的教育开始引起广泛的重视。数学建模在我国兴起并被广泛使用是近三十年的事。从1982年起我国开设“数学建模”课程,1992年起举办全国大学生数学建模竞赛,现在已经成为我国高校规模最大的课外科技活动。2002年,开展“将数学建模的思想与方法融入数学类主干课程”的教改实践,2012年,《数学建模及其应用》杂志创办。
二、数学建模对力学教学的指导作用
1.数学建模是将数学应用于力学实践的必要过程
数学建模(Mathematical Modeling)是通过对实际问题的抽象、简化,建立起变量和参数间的数学模型,求解该数学问题并验证解,从而确定能否用于解决问题多次循环、不断深化的过程。数学模型(Mathematical Model)是指为了一个特定目的,对于一个现实问题,发掘其内在规律,通过积极主动的思维,提出适当的假设,运用数学工具得到的一个数学结构。
数学建模几乎是一切应用科学的基础,用数学来解决的实际问题,都是通过数学建模的过程来进行的。而力学是应用科学的一个重要分支,一种力学理论往往和相应的一个数学分支相伴产生,如:运动基本定律和微积分,运动方程的求解和常微分方程,弹性力学及流体力学和数学分析理论,天体力学中运动稳定性和微分方程定性理论等。因此,有人甚至认为力学应该也是一门应用数学。
2.数学建模是培养科学思维的基础
科学思维是以科学知识为基础的科学化、最优化的思维,是科学家适应现代实践活动方式和现代科技革命而创立的方法体系。科学思维的其他重要研究者Dunbar立足心理学视角指出,科学思维过程是建构理论、实验设计、假设检验、数据解释和科学发现等阶段中的认知过程。这个过程与数学建模完全吻合,因此数学建模是培养科学思维的基础。
许多的力学家同时也是数学家,他们在力学研究工作中总是善于从复杂的现象中洞察问题本质,又能寻找合适的解决问题的数学模型,逐渐形成一套特有的思维与方法。数学建模不单单是对某个问题或是某类问题的研究和解决,更重要的是一种思维的培养。科学思维的培养是科学素养的重要组成,是科学教学的核心内容。
3.数学建模对培养学生的创新能力具有重要作用
数学建模是一个分析问题和解决实际问题的过程,从数学理论到应用数学,再到应用科学,它为培养学生从实践到理论再从理论回到实践的能力,创造了十分有利的条件。数学建模的过程是一个不断探索的过程,因此,数学建模竞赛是培养学生综合能力和发挥创新能力的有效途径。
创新可以是前所未有的创造,也可以是在原有基础上的发展改进,即包含创造、改造和重组等意思。数学模型来源于错综复杂的客观实际,没有现成的答案和固定的模式,因此学生在建立和求解这类模型时,从貌似不同的问题中抓住其本质,常常需要打破常规、突破传统。可以说,培养学生的创造能力始终贯穿在数学建模的整个过程。在数学建模的过程中体现了知识的创新、方法的创新、结果的创新和应用的创新。
三、数学建模在力学教学中的现状
数学建模教育在我国取得了长足的发展,越来越多的本科、专科和高职学院开设了数学建模课程,但普及率并不高,并且大部分学校只针对特殊专业开设,如中南大学物理升华班,湖南师范大学数学与应用数学专业等。
在学习力学之前,学生对数学建模的了解主要来自于高校对数模竞赛的宣传,所知有限。教师应在本科第一堂力学课上帮助学生树立正确的数学建模概念,将数学建模贯穿整个教学过程。在教学过程中重视数学建模思维的培养,联系实际力学问题培养学生的创新能力。
参考文献:
[1]孙琳.浅析数学建模[J].大学数学,2007,23(05):129-134.
[2]米广春.科学思维培养的实证研究:MBD教学模式的建构及其影响[D].华东师范大学,2011:28-35.
[3]晁增福,邢小宁,周保平.数学建模对大学数学教学的影响[J].大众科技,2011(06):179-182.
[4]李大潜.从数学建模到问题驱动的应用数学[J].数学建模及其应用,2014,3(03):1-9.
[5]杨四香.浅析高等数学教学中数学建模思想的渗透[J].长春教育学院学报,2014,30(03):89-95.
[6]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[J].东华理工大学学报:社会科学版,2008,27(01):77-79.
关键词: 数学建模竞赛培训 课程建设 教学改革 人才培养
计算机科学的飞速发展,使数学在自然科学、工程技术、经济管理乃至人文社会科学等领域中的地位越来越高,日益成为解决实际问题的不可缺少的有力工具。数学技术、理论研究、实验研究三足鼎立,在现代社会进步中正起着巨大的作用。一个学生的数学修养直接关系到他走向社会之后的工作能力,尤其对其终身学习能力起着举足轻重的作用。如何培养学生的应用知识和创造性思维的能力,并提高学生的综合素质,是高校数学教学改革中应该解决的重要课题。
为了促进数学在各学科领域的应用,培养更多能够应用数学知识解决实际问题的人才,我们必须进行教学改革。中华女子学院自2006年以来,就尝试组织和培训学生参加全国大学生数学建模竞赛,数学教研室的教师担任了数学建模活动指导的角色。从2006年至2009年,中华女子学院连续4年组队参加全国大学生数学建模竞赛,共获得了国家一等奖1项、国家二等奖1项、北京一等奖3项和北京二等奖3项。在近几年的实践和探索中,我们不断地总结经验,吸取教训,逐步形成了中华女子学院数学建模教学模式。
一、数学建模竞赛培训和课程建设的实践
数学建模与数学实验是连接实际问题、数学知识与计算机应用能力的桥梁,几年来我们以数学建模与数学实验课程教学和大学生数学建模竞赛为载体,建立数学实验与数学建模教学体系,探索数学建模竞赛培训模式和数学教学改革,在以下几方面进行了积极的探索与实践。
1.数学建模竞赛的培训模式。
中华女子学院数学建模竞赛培训的具体运作方式可以分为:第一步,每年的10月―12月,组织学生参加数学实验选修课;第二步,第二年4月―6月,组织学生参加数学建模选修课;第三步,在每年的6月下旬,举行全校数学建模竞赛,确定参加暑假培训的学生;第四步,每年的7月上旬―8月上旬,要求参加暑期培训学生自学部分与竞赛有关的知识,为培训做好充分的准备;第五步,每年的8月中旬―8月底,对学生进行集中强化培训和模拟竞赛,并在培训结束后再次进行选拔和组队,确定我校参加全国大学生数学建模竞赛的参赛选手;第六步,每年的9月初至赛前,对参赛选手进行实战模拟训练,进行两次赛前技巧及注意事项讲解,并具体布置竞赛工作。
参赛结束后,指导老师和参赛队员认真总结经验,将好的经验作为下届参赛队员的培训内容之一。
2.合理安排数学建模的培训内容、数学试验和数学建模选修课内容。
考虑到学生已经学过的数学内容和以数学为工具解决实际问题的需要,数学建模课程应以数学知识和方法为纵向、以问题为横向,由易到难、由浅入深地安排培训内容。
明确数学建模课程的目的,就是要培养学生用数学方法分析、解决实际问题的意识和能力,并试图引起学生的关注,激发其兴趣,并介绍方法和培养学生的能力。例如,2006年,在对我校参赛选手进行培训时,由于国内的教材多是针对理科重点院校,适合于女子学院的教材相对很少,我校从事数学建模教学教学的教师,在查阅了大量的相关资料后,结合女子学院的特点,从中精选出实用性、针对性较强的内容,一边进行数学建模课程教学和建模竞赛培训,一边进行修订,不断完善教学内容。经过两年的教学实践,于2007年完成了《数学建模》校内课件。课件的第一部分是数学建模引论,介绍数学建模的概念、功能、一般步骤和一些典型例子;第二部分介绍Mathematica,lindo/lingo数学软件,为学生提供一些软件支持;第三部分是讲评一些典型的建模案例,选择案例的思路是:实际背景简明、问题能吸引人、假设和建模的依据容易理解、求解不太复杂,使学生从这些问题入手,学习体会应用数学知识的技巧,激起学习的兴趣;第四部分是综合模型练习。同时,于2008年完成了《数学实验》校内讲议,讲议的第一部分介绍MATLAB数学软件,第二部分是小型实验问题,训练学生运用所学知识和计算机去解决实际问题。
由于对参赛选手培训的宗旨是应用数学理论和方法解决实际问题,因此教师不需要讲授高深、系统的数学知识,仅介绍和引用一些实用的数学理论和方法,便于学生接受和临摹,特别是一些与学生专业相结合的数学模型,更能激起学生学习的欲望。
3.开设数学实验、数学建模选修课,举行全校数学建模竞赛,普及建模知识,提高群体建模能力。
数学实验、数学建模教学和竞赛活动的开展,促进了数学教学内容和教学方法的改革,并且培养了学生应用数学知识解决实际问题的意识和能力,使学生的综合素质得到了显著的提高。因此,我校一方面将数学建模内容引入数学教学,进行教学改革,另一方面从2007年开始开设数学建模选修课,2008年开设数学实验选修课,大胆启用进取心强的年轻竞赛指导老师主讲,选课人数累计达800人。数学建模、数学实验选修课的开设,受到了学生的好评,教学效果良好。此举既普及了数学建模知识,又为数学建模竞赛培养了选手。同时,我院连续4年举行了全校数学建模竞赛活动,推动了我院课外科技活动的蓬勃开展,又为全国竞赛选拔了人才。
一方面,数学实验、数学建模课程的建设是数学建模竞赛取得优异成绩的前提,另一方面,数学建模竞赛题目都是来自实际问题,需要教师平时积累丰富的资料,在教学和辅导中不断地完善,为学生灌输新的思想和方法,促进数学实验、数学建模课程的建设。此外,数学建模竞赛、数学建模培训和课程建设为我院的数学教学改革找到了强有力的突破口。
二、数学建模竞赛培训和课程建设的体会
1.数学建模竞赛培训推动了女子学院的数学教学的改革。
从数学教学思想上说,培养学生的素质和能力可以从以下两个方面着手:一是通过分析、计算或逻辑推理,能够正确、快速地求解数学问题,即运用已经建立起来的数学模型;二是运用数学的语言和方法去抽象、概括客观对象的内在规律,构造出需要解决的实际问题的数学模型。几乎所有传统的数学课程都着眼和着重于前者,将数学建模和数学实验引入教学,可以有效地加强后一方面的训练,是对原有数学教学体系的一种改革尝试,也给教学思想的改革提供了新鲜、生动的素材。
数学建模教学要求对以往的数学教学方法进行改革和创新。传统的“注入式”教学法,忽视“受者”的心智创造过程,将知识高度浓缩地“灌”给学生。这样的教学过程对学生创新能力的培养作用甚微。数学建模教学中指导老师采用的“研讨式”教学法,在传授知识的同时,注意把前人发现与积累知识的方法、过程,以及创新的经验介绍给学生的同时,不断地引导和启发学生去发现真理。我们鼓励学生独立思考,注重培养学生的创新意识和实践能力,把教室既当作是传授知识的课堂,又变成是培养学生独立思考与“研究”的园地。
我校《数学实验》课程主要学习MATLAB数学软件,引出实际问题让学生建立模型,然后利用计算机数学软件对其模型进行求解、分析和检验的建模全过程实践。该课程具有以问题为载体、以计算机为手段、以软件为工具、以学生为主体的特点,让学生面对实际问题积极思考、主动参与,并在亲身实践中体会到数学的独特魅力。
随着数学建模活动的影响日益扩大和参与的教师不断增加,越来越多的教师在自己原有的教学内容中引入了数学建模,进一步加强了学生综合能力的训练。在竞赛训练的课堂讨论教学中,计算机和数学软件的引入,丰富了原来教学的形式和方法;在竞赛中计算机和数学软件的使用,促进了数学教研室的计算机软、硬件设备的建设,并在一定程度上提高了数学教师运用计算机的能力。
2.数学建模竞赛培训提高了学生的综合素质。
数学实验和数学建模课程由于内容多、学时少,授课主要靠学生自学,这样既能充分调动学生的积极性,又能充分发挥其潜能,并且能在潜移默化中培养他们的自学能力。尽管数学建模的题目是由实际问题经过适当简化加工而成的,但是它们又不同于数学应用题,因为它们呈现学科交叉的特点。因此,数学建模要求学生不仅需要具备一定的基础知识,而且应当具备一定的综合运用知识的能力。数学建模活动既可发掘学生的潜力,又可提高学生的就业概率。我校参加过全国大学生数学建模竞赛的学生供不应求,就业质量明显要比我校同届毕业生好。他们中有三分之二考上研究生,有的还考上一类重点院校的研究生。
3.数学建模竞赛培训加强了师资队伍建设。
自2006年以来,我校先后有4名教师参加了数学建模竞赛培训和数学实验、数学建模选修课的教学工作,主要以青年教师为主。数学建模竞赛培训和课程建设调动了青年教师爱学习、求上进的积极性,激发了他们学习新知识、研究新问题的热情,对提高教师的教学和科研水平起着不可替代的作用。近几年来,数学建模指导组老师发表相关教研论文20余篇,获校级教学成果一等奖1项,2008年数学教研室被评为中华女子学院优秀教学团队,1名教师被评为校级中青年骨干教师,1名教师获得校级课堂教学优秀奖。此外,2006年1名教师获“中华女子学院优秀教师”称号,2007年1名教师获“全国妇联岗位建新功活动标兵”称号。
有机会参加数学建模竞赛的学生毕竟是少数,要使它的辐射作用更广泛地发挥出来,必须与日常教学活动和教学改革紧密结合起来。通过这几年数学建模教学活动的实践,我们认识到以大学生数学建模竞赛为主体的数学建模教学活动实际上是一种不打乱现行教学秩序、规模相当大的大学数学教学改革的试验。
鉴于培养应用型创新人才的需要,又不额外增加课时和学生的学习负担,将数学建模的思想和方法有机地融入到数学课程的教学中去,加强数学教学应用内容和实践环节,是一种有效的教学改革的途径,是培养具有创新能力人才至关重要的一个措施。
参考文献:
[1]库在强,刘焕彬.以数学建模活动为载体促进数学课程教学改革[J].黄冈师范学院学报,2008,(03).
[2]李宝健.开展数学建模活动培养学生综合素质[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2003,(02).
随着科技的快速发展,社会对应用型人才的需求日趋增加,高校教育必须加强对学生创新能力和解决实践问题能力的培养[1]。数学建模正是衔接创造性思维与实际应用的纽带,通过数学建模课程学习及实践训练,学生不仅能了解数学的应用价值,也能锻炼创新实践能力。由于数学建模课程的内容涉及的领域多,案例式授课,实际应用性强,与所学的高等数学、工程数学课程不同,不能形成连贯的系统性知识点,学生很难接受这门课程的学习方式。为了让学生更好地学习数学建模,教师要改进教学模式,根据教学规律的要求,探索数学建模教学方法,将有助于学生掌握数学建模技能,从而提高解决实际问题的能力[2—4]。
二、数学建模的认知
大学开设基础数学课程能让学生体会到数学的严密逻辑体系及高度抽象的思维方法,但对数学的实际应用介绍的甚少,很难将数学与工程技术、经济管理、生物信息等其他领域联系起来。数学建模是用数学语言来描述实际问题,将它变成一个数学问题,再利用现有的数学工具或发展新的数学工具来加以解决的整个过程。通过数学建模学习与实践,学生在体验建模过程的同时提高了思维能力和创造能力。数学建模课程的学习,可以重新认识数学的作用。课程重点就是介绍数学应用到实际领域中的方法,结合案例,应用初等数学、高等数学等数学知识来解决不同领域问题。在现实中许多现象及问题都可以用到数学来解释,如,我们看到一个四条腿椅子经过简单的移动就可以找到合适的位置放稳现象,用高等数学中的“零点存在定理”很容易解释这个问题;若知道某珍稀动物各年龄段数量信息,来推测未来种群是否会灭绝,可以用线性代数中的“矩阵”预测未来动物数量分布。书报供应商订购多少数量的商品才能得到最大收益呢?用概率中的“数学期望”建立报童卖报优化数学模型可解决这类问题。数学建模竞赛实践能更好地培养和提高学生应用数学知识分析问题、解决问题的能力。几年来,数学建模竞赛赛题背景知识广泛,要想取得好成绩,不仅要掌握扎实的数学基础,较好的计算软件使用方法,还需要较强的自学能力,广泛涉猎诸如物理、生物、信息等知识。例如,2012年美国大学生数学建模竞赛A题“树与树叶”,需要了解植物树叶生长特点,涉及到生物学知识;2014年全国大学生数学建模赛题A题“嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略”涉及到万有引力定律知识。数学建模是以数学为基础,综合自然科学和社会科学的实践活动。学生们可以通过多种途径了解数学建模,如,与数学建模课程教师咨询、与参加数学建模系列教学活动的同学交流,浏览数学建模网上的数学建模课程介绍及阅读数学建模书籍等,以获得更多的数学建模知识与信息。
三、数学建模学习过程
在学习过程中不仅要掌握数学建模的基本方法、数学建模思维模式,同时还要能以团队形式自主完成一整套数学建模训练题目,才能体会数学建模的真正内涵。目前,最行之有效的途径就是参加一次数学建模竞赛。可将数学建模过程分解为三个阶段:数学建模课程学习,数学建模综合培训,数学建模竞赛及课外科技活动。
1.数学建模课程学习
(1)掌握数学建模的基本方法。数学建模基本方法介绍是从案例分析开始,首先了解问题的背景、要解决的问题,分析用什么数学方法描述问题符合的规律,建立数学模型,并对模型求解,解释结果合理性。可以紧跟教师思路,积极展开思考,比较自己的解题思路与教师所讲有哪些不同,从简单的初等数学建模方法入手,了解数学建模的全过程。例如,鱼的重量估计问题,在没有称重的条件下如何根据鱼的长度估计鱼的重量呢?在合理的假设下,利用初等比例方法建立鱼重量与长度数学模型,利用鱼的长度能估计出鱼的重量,经验证结果是有效的。然后,要结合所学的数学知识逐步学习一些基本的建模方法,例如,微分方程建立传染病模型可以预测流感流行趋势问题;概率统计方法建立的报童模型可以预测出订购多少报能获得最佳受益。最后,要学会模仿案例建模过程完成作业,掌握建模的基本方法和技巧。数学建模过程不是解应用题,虽然没有唯一途径,但也有一定规律可循,在学习中要善于思考,慢慢形成建模思维方式,有助于建模能力的提高。
(2)养成良好的自学习惯。数学建模课时有限,许多数学建模方法及案例不能在课堂上介绍,在课余时间同学们可以选读一些教材中的案例和在期刊公开发表的建模论文,细致研读案例的建模思想,学会举一反三,重点是学会分析问题,了解更多领域的数学建模的方法、新颖的建模思想,提高用数学方法解决问题的能力。还可以丰富建模信息量,提高建模能力。同时,还可看到同一问题,可以选用不同的数学方法、从不同角度加以解决,这也是数学建模的魅力所在。例如,锁具装箱问题,可以用排列组合方法,也可用图论方法,都能给出减少锁具互开的装箱方案。
2.数学建模综合培训
(1)数学建模方法再学习和建模能力强化训练。随着数学建模解决问题多元化发展,基本的数学建模方法及计算能力远远满足不了实际问题的需求。因此还应学习一些现代数学方法,如,图论,模糊数学,多元统计分析等。学会熟练运用计算机软件技能,如,数学软件MATLAB,EXCEL数据处理,求解数学规划软件及统计软件。
(2)阅读建模论文。通过仔细阅读刊登在杂志或数学建模网站上的数学建模论文,学习论文的整体层次结构,写作技巧,对问题的分析、假设、模型建立和求解过程。寻找论文的优缺点,并比对论文作者对论文的评价。要善于总结所读的论文中解决问题的适用类型,如,优化类,预测类等,对于不同问题采用什么方法更合适,以备后继数学建模中使用。还可以提出自己的一些想法,改进别人做过的模型,或完成其中运算过程。数学建模是一项没有标准答案的数学应用,模型的研究结果大致符合实际就好。
(3)数学建模模拟训练。选作历年数学建模竞赛题目或实际问题中提炼出来的数学建模题目,学习查阅资料、分析问题、建立数学模型、使用软件求解、论文写作来模拟数学建模全过程。请教师对论文的摘要、结构、模型的准确性、论文语言表述、格式规范等方面提出建议,再经过多轮修改,直至满意为止。
3.参加数学建模实践活动
(1)数学建模竞赛。参加数学建模竞赛是培养综合应用数学知识解决实际问题的最有效途径之一,参加一次数学建模竞赛才能体会数学的真正魅力。目前开展的数学建模竞赛可以分为四个层面,一是美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM),是由美国数学及其应用联合会(CO-MAP)主办,并得到了SIAM,NSA,INFORMS等多个组织的赞助,是一项具有世界影响的国际级竞赛,为现今各类数学建模竞赛的鼻祖。二是全国大学生数学建模竞赛(CUMCM),是由教育部高等教育司、中国工业与应用数学学会联合主办,并得到了高等教育出版社、美国COMAP公司的支持与赞助,是一项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。三是地区级、省级、专业类别赛事,如,东三省数学建模联赛是由黑、吉、辽三省高校联合发起的科技赛事;电工杯数学建模竞赛是由中国电机工程学会电工数学专业委员会主办的科技活动;数学中国数学建模国际赛(小美赛)是由数学学会与数学中国(www.madio.net)和第五维信息技术有限公司协办的全国性数学建模活动。四是由校级开展的数学建模竞赛活动。在竞赛中,调整好心态、应用好文献资源、积极思考、发挥每个队员的长处、合理分工是取得成绩的必要条件。
(2)数学建模实践。要善于发现学习和生活中的诸多问题,要学会用数学的眼光看待问题,要用数学建模的方法来解决。例如,在课程设计、毕业设计中,在校园生活中,可能面临着方方面面的问题。要学会观察实际现象,提炼出要解决的问题。要真正做到学会发现问题、解决问题,这需要一定的练习过程,也是学好数学建模的必要环节,可以提升自身的综合素质和创新能力。
四、数学建模提高学生的综合能力
一次参赛,终身受益。数学建模最能激发人的潜能,数学建模思维方式会影响学生今后的学习和工作方法。数学建模教学内容及教学方法对培养学生的综合能力尤为突出。主要体现在:
(1)培养学生的想象力、洞察力和创新能力。不论是数学建模课程学习还是实践,都是针对实际问题,需要学生主动查阅文献资料和学习新知识,主动探索,提出解决方案,这种学习方式促进了创新能力的形成,也培养了学生从事科研工作的初步能力;同时增强了运用数学知识和计算机技术解决实际问题的能力和团队协作能力。
一、通过实际操作,激发建模兴趣
在小学数学课堂教学中,数学建模所面临和解决的问题都是复杂的,建模的过程应该分为四个环节,即表述、求解、解释、验证,每一环节都会遇到一定的障碍,出现意想不到的问题。小学生这个年龄段具有好奇心强的特点,他们对感兴趣的问题充满着探究的动力。因此,我认为 在教学中要激发学生进行数学建模的兴趣,充分运用学生这种积极性进行实践操作活动。
比如,我在教“认识角”的知识时,很多小学生都感性地认为一个角的大小与角的两条边的长度是相关的,边越长,角就越大,反之则越小。对此,我引导学生们经过自己动手实际操作,获得了正确的认知。我首先在黑板上悬挂一个纸板做成的固定的角,分给学生一个可活动的角,让学生实际操作一下,能否将自己手中的角变得比这个固定的角大,或者比这个固定的角小。然后,让学生来总结自己的实际操作所得出的结论,即角的大小与两条边的关系,即两条边叉开的越大,角就越大,反之越小,而与边的长短没有关系。学生通过这种实际操作,感受到了数学建模实际操作的乐趣。在这个操作的过程中,抽象的概念被形象化地展现出来,使学生对数学建模的兴趣逐步增强,数学建模的能力也得到有效的提升。
二、借助数学模型,促进理解知识
通过教学实践证明,我们在小学数学的课堂教学中,通过数学模型的运用可以有效地促进学生对知识的理解和吸收。因此,教师要在教学中引领学生去感受数学知识到数学模型的创造过程,由此来培养学生的建模思想。
比如,我在教“异分母分数加减法”的知识时,首先作了这样的教学导入:0.5斤-3两;1.5斤+4两;这两道算式可以直接来计算吗?为什么?学生很快就回答,不能直接计算,因为斤与两是不同的单位,必须统一单位后才能计算,即把各数的单位统一为“斤”为单位的小数后,再进行计算。这时我接着提问,在小数的计算中,小数点要对齐,为什么呢?这次提问旨在强化学生对计数单位统一后才能计算的数学模型。
在下一步的教学中,我又设计了这样两道题:1/3+1/5与2/5-1/3.然后提出问题,这两道算式中的计数单位是否相同呢?学生一致认为,不同,应该先转化为相同的单位再计算。学生在解答问题的过程中,成功地运用了类比法获得了正确的计算方法。这些问题不仅使学生感受到了数学所特有的生活化,也激发了他们浓厚的兴趣。在这个数学模型的构建过程中,学生经历了一个将实际问题数学模型化的体验,使学生的数学思维得到了开发,拓宽了知识面,为培养学生的数学建模思想提供了平台。
三、运用数学思想,认识建模关键
小学数学课堂教学中培养学生的建模思想,不仅是单纯地运用数学知识,同时数学的思想方法的运用也是关键的问题。因此,我们在教学中一定要把数学思想方法的运用当做重要的问题来研究实践。
小学数学教材中,有许多问题可以进行编辑运用,成为数学建模的有效素材。我们要在问题的解决过程中,引导学生从多种角度去思考问题,将未知巧妙地转化为已知,让学生对这一模型的构建与已知知识对比,以此使学生的思维得到拓展。
比如,教“三角形的三边关系”时,我安排学生与自己的同桌一起合作,将4cm、5cm、 6cm、 10cm长的四根竹棒任意选三根组合成一个三角形,学生在实际的操作活动中对4cm、5cm、10cm不能完成三角形的组合,产生了争议。对此,我利用投影仪把学生围成的三角形进行了放大展示,使学生清晰地看到围成的三角形其实是不封闭的,因为竹棒不是线段。然后,请认为不能完成组合的学生来说出自己的理由。最后,通过我们的课件演示,使学生认识到,两条短边的和等于第三边的时候是无法完成三角形的组合的。由此,我们得出了“三角形两边的和大于第三边”的结论。此时,我运用这个知识提出了这样一个问题让学生进行逆向思考:“两边的和大于第三边就一定能组合成三角形吗?”由此引导学生从另一个角度去思考问题,让学生认识到分析问题的角度应该是多方位的,只有这样才会完善自己的思维方式。
关键词:模型思想;初中数学教学;意义;环节;策略
中图分类号:G633.6文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)11-0257-02
多年来,我国数学教育重视数学理论的学习,轻视数学的实践应用,缺乏对数学知识的背景介绍与应用训练。近年来,社会舆论对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,敦促我国数学教育界采取有效措施以改变此种状况,提出了加强中小学生数学应用意识、提升其数学应用能力的改革要求。对中小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。
就目前我国初中数学教学情况来看,由于学生难以掌握数学模型的思想,导致其无法真正应用模型解决数学实际问题,制约了学生数学实践应用能力的提高。在新课标背景下,数学教学更注重数学知识与外界的联系,发展学生思维逻辑能力和实践应用能力成为数学教育的首要目标。在新课标环境下,初中数学老师应转变传统的教学观念,以人为本,始终坚持培养学生的模型思想,调动学生学习的积极性和创造性,从而促进其全面发展。
1.培养数学模型思想的意义
1.1数学建模是对现象和过程进行合理的抽象和量化,然后应用数学公式进行模拟和验证的一种思维。它是人类在探索自然社会的运作中所运用的最有效方法,也是数学应用于科学技术与社会的最基本的途径。
1.2数学建模的重要性由于数学所特有的本质属性使数学教育本质上是素质教育,而数学建模的问题,大都贴近生活,关注社会热点,没有现成的答案,没有固定的方法,没有指定的参考书,没有规定的数学工具,主要靠学生独立思考,反复钻研并相互切磋,去形成相应的数学问题,寻求解决问题的方法,得出有关的结论,并判断结论的对错与优劣。这里鼓励奇思怪想,提倡独辟蹊径、标新立异。它使同学们直接介入了数学的发现与创造的过程中去,每一步都是挑战,每一步都需要创新。因此,数学建模是实施素质教育的有效途径。
1.3初中数学建模教学的意义数学建模不同于传统的数学课,用数学方法解决种种面临的实际问题,是一个必要的准备和锻炼,这是他们成为社会需要的优秀人才必不可少的能力和修养
(1)数学建模是数学应用于科学技术与社会的最基本的途径;(2)数学建模思想的渗透是符合学生认知过程发展规律;(3)数学建模思想的渗透改变了数学教育的价值取向;(4)数学建模思想的渗透;(5)数学建模思想的渗透可培养和提高学生的数学素质,以改变数学教学长期以来以应试教育为主的局面;可以激发学生的参与探索的兴趣。
2.数学建模应用的基本环节
2.1创设问题情景,激发求知欲:根据具体的教学内容,从学生的生活经验和已有的知识背景出发,选编合适的实际应用题,让学生带着问题在迫切要求下学习,为知识的形成做好情感上的准备,并提供给学生充分进行数学实践活动和交流的机会。
2.2抽象概括,建立模型,导入学习课题:通过学生的实践、交流,发表见解,搜集、整理、描述,抽象其本质,概括为我们需要学习的课题,渗透建模意识,介绍建模方法,学生应是这一过程的主体,教师适时启发,介绍观察、实验、猜测、矫正与调控等合情推理模式,成为学生学习数学的组织者、引导者、合作者与共同研究者。
2.3研究模型,形成数学知识:对所建立的模型,灵活运用启发式、尝试指导法等教学方法,以教师为主导,学生为主体完成课题学习,形成数学知识、思想和方法,并获得新的数学活动经验。
2.4解决实际应用问题,享受成功喜悦:用课题学习中形成的数学知识解答开始提出的实际应用题。问题得以解决,学生能体会到数学在解决问题时的实际应用价值,体验到所学知识的用途和益处,成功的喜悦油然而生。
2.5归纳总结,深化目标:根据教学目标,指导学生归纳总结,拓展知识的一般结论,指出这些知识和技能在整体中的相互关系和结构上的统一性,使学生认识新问题,同化新知识,并构建自己的智力系统。同时体会和掌握构建数学模型的方法,深化教学目标。此外,通过解决我国当前亟待解决的紧迫问题,引导学生关心社会发展,有利于培养学生的主体意识与参与意识,发挥数学的社会化功能。
3.教学策略
3.1教学中逐步渗透和建立数学模型思想。学生对模型思想的感悟需要经历一个长期的过程,在这一过程中,学生总是从相对简单到相对复杂,从相对具体到相对抽象,逐步积累经验,掌握建模方法,逐步形成运用模型去进行数学思维的习惯。初中数学模型教学主要是结合相关概念学习,引导学生运用函数、不等式、方程、方程组、几何图形、统计表格等分析表达现实问题。模型思想的感悟应该蕴涵于概念、命题、公式、法则的教学之中,并与数感、符号感、空间观念等培养紧密结合。模型思想的建立是一个循序渐进的过程。
关键词:数学建模实验室;创新实践能力;利用率
作者简介:陈玲玲(1985-),女,浙江杭州人,中国计量学院理学院,助理实验师;王义康(1976-),男,安徽寿县人,中国计量学院理学院,副教授。(浙江 杭州 310018)
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)10-0201-02
我国教育事业发展第十二个五年规划中明确指出要加强创新意识和能力培养,努力营造鼓励独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境,加强动手实践教学,增加学生参加创新活动的机会,拓宽创新型人才的成长途径。面对当今世界的大发展、大变革,经济社会对教育和人才的需求发生了深刻的变化,高校迫切需要全面提高教育质量,加快拔尖创新人才的培养。在这一背景下,数学作为一门基础学科越来越受到人们的重视,在现代社会的发展和进步中扮演着重要的角色。[1]为满足社会对数学人才的需求,国内大多数高等院校均开设有数学与应用数学、信息与计算科学等与数学相关的专业,这些专业的学生在掌握了数学理论的同时,却常常因为创新实践能力的缺失在就业择业过程中面临着尴尬的境遇。数学建模实验室是培养学生创新实践能力和科学研究能力的重要基地。因此,探讨如何高效利用数学建模实验室,使其在学生,尤其是数学类学生的创新实践能力培养中发力,是高等教育教学研究中值得探索的一项课题。
一、数学类本科生实践能力的缺失及数学建模实验室使用现状分析
数学是利用符号语言研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。传统的数学课程教学比较重视基础知识教学,数学计算、推理和空间想象能力的培养,而不重视学生实践能力的培养和实际操作的训练,致使学生应用数学的意识不强,创造能力较弱。[2]而数学类本科生的培养计划中,数学专业课设置较多,若一味按照传统的教学模式,将会导致学生学习数学学科的兴趣大减,因缺少实践操作机会而不能灵活运用数学思维来分析和解决现实生活中的实际问题,创新能力的培养和应用变成无稽之谈。
数学建模是数学理论和现实问题的桥梁。针对一个现实问题,做出必要的简化假设,运用数学工具,得到一个数学结构即数学模型。[3]我国自1985年从美国引进了数学建模以后,数学建模实验室在各大高等院校中应运而生,数学建模竞赛在我国迅速发展成为大学生中极具影响力的竞赛活动。数学建模实验室是基于计算机、网络等各种多媒体设备的实验、教学基地。由于受传统教育思想的影响,重理论教育、轻实验教学,忽视实践教学活动在培养学生的适应能力、应变能力、创新能力上的作用,[4]许多数学建模实验室仅服务于数学建模课程的教学和竞赛的开展,逐渐趋于冷清,最终沦为简单的机房,功能单一、设备使用率低等问题逐步凸显。
二、基于数学建模实验室的创新实践活动
数学建模实验室能为大学生主动探索和勇于创新提供良好的环境,是培育高素质创新型人才的高效实验室。它不仅可以支撑数学建模的集训与竞赛的开展,也可以承担数学及其他相关课程的教学、实验、实训和创新项目活动的开展。将数学建模实验室作为创新实践基地,构建创新实践活动实施框架结构,着力培养和提高数学类本科生的创新实践能力,这为传统的实验室使用提供了新思路。框架如图1所示。
1.开设创新实践项目
开设校级和院级课外科技项目、新苗计划项目、开放实验室项目等创新实践活动,由具有一定科研和教学水平的教师指导学生,让学生参与到实际的课题研究,激发学生学习理论知识的积极性,提高学生自主学习的能力,使学生在实践过程中掌握应用知识的方法与技巧,提高解决实际问题的能力和实践动手能力。
2.组织参加各类创新实践竞赛
由竞赛教练团队组织学生参加国际大学生数学建模竞赛、全国大学生数学建模竞赛、“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛、数学建模竞赛赛题后续研究项目申报、程序设计大赛、多媒体设计大赛、数学建模系列比赛等不同类型、不同层级的创新实践大赛。学生通过参加这类极具挑战性的竞赛活动,可切身体会到理论与实践结合的重要性,在实战中开拓进取,开阔视野,大胆创新。
3.组建软件研发兴趣小组
中国计量学院数学建模实验室开设了C++,Java,Android系统,数据库等软件开发兴趣小组。引入实际案例,展示项目成品,激发学生动手实践的兴趣,引导学生独立思考,拓宽思路,动手编程,尝试开发实用性软件模块,从而唤醒学生的创新意识潜能。通过软件研发兴趣小组开展的活动,使学生初步养成了编写程序的技能,为将来进行科学研究或相关就业打下了坚实的基础。
4.实施课程教学体系改革
优化课程体系,将数学实验的思想引用到数学类相关专业中,注重学与用相结合。中国计量学院理学院开设了“数学实验”、“数学软件”、“数学建模”、“计算机图形学”、“算法设计”等相关课程,充分利用了数学建模实验室软硬件资源,采用了理论教学和上机实践相结合的教学手段。在实际教学过程中,除了理论知识讲解外,还可以引入案例,通过演示引出问题,从而引导学生通过实践操作来探索和解决问题。相较于传统的教学模式,这类教学方法更能激发学生的求知欲,调动学生动手实践的积极性,营造良好的教学氛围,达到学思结合,从而培养学生应用数学的能力。
5.建立毕业设计实践基地
毕业设计是教学过程最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。学生在课程体系改革中受益,对实践项目有了一定的兴趣。因此在毕业论文选题时,一些以实际问题作为背景的科学研究题目受到了大部分学生的青睐,学生面对实用性较强的课题时积极性较高。通过检索文献,查找相关资料,了解课题的相关领域,利用软硬件资源深入分析和研究课题。数学建模实验室作为一个教学研究和开发设计的重要场所,为本科毕业生的毕业设计提供了良好的环境,不仅提高了毕业生综合应用所学理论知识的能力,也顺应了社会对创新实践人才的新需求。
三、利用数学建模实验室开展创新实践活动应注意的问题
在以数学建模实验室为创新平台开展创新实践活动时应注意以下几个问题:
1.实践与理论的有效结合
理论学习的最终价值体现在指导实践上。过分侧重数学理论学习、轻实践,教学过程枯燥乏味,纸上谈兵终究不能解决实际问题;过分倾向于实践、轻理论教学,导致学生在动手实践时缺乏基本理论知识储备而无从下手。因此,在创新实践活动的实施过程中,应合理分配理论课与实践课的学时,注意理论知识学习和实践操作训练并重,科学设计实验项目,发挥数学类本科生扎实的数学理论和逻辑思维优势,最大程度激发学生的学习动力,注重培养学生运用数学知识解决问题的创新意识和动手实践的能力。
2.实验室的安全与高效
创新实践活动的开展使数学建模实验室的设备使用率大大提高。计算机系统的安全和正常使用首先需要有良好的运行环境,满足供配电、防静电、防雷接地、温度、湿度等要求。其次安全防护的配套设施必不可少,加强师生的安全防护意识刻不容缓。再次要定期检修实验设备,避免因使用过多、负荷过重而引起机器设备瘫痪。最后可根据学生的使用情况,合理开放实验室,避免开放过多而导致资源浪费。此外,还可优化实验室运行环境,加强规章制度管理,保证系统的稳定性和安全性,借助辅助软件设备,提高实验室的使用效果。做到科学化、人性化的维护和管理,使师生能够安全、高效使用实验室。
3.活动开展过程的监管
为防止学生对实验室的计算机和网络的滥用(如打游戏、娱乐等,既影响学习环境又破坏计算机的稳定性和安全性),实验室管理员需加强监督管理,减少机器设备不必要的工作量。
四、结束语
建立功能完善、运行顺畅的数学建模实验室,将数学建模实验室作为创新基地,探索与开展创新实践活动,开设创新实践项目,组织参加各类创新竞赛,组建软件研发兴趣小组,实施教学课程体系改革,设立毕业设计基地,拓展数学建模实验室的功能,提高数学建模实验室的使用率,不仅有利于提高数学类本科生的创新实践能力,提升数学类本科毕业生的综合素质,还能为社会迫切需要的创新实践人才的培养提供新思路。
参考文献:
[1]巩子坤,宋乃庆.数学优秀生培养中需明确的几个观点[J].当代教育科学,2004,(21).
[2]刘元宗.数学问题解决及其教学[J].课程·教材·教法,2004,(2).
传统的高中物理教学方式比较重视一些理论体系和抽象问题的解答,不注意理论与实践的结合,学生虽然能够解答物理问题,但是在生活中遇到难题却不知道如何应对.高中物理教师会把自己的理解灌输到学生的脑海中,学生没有自己想象的机会,只能是被动的去接受,丧失了主动学习的能力,这对当今倡导素质教育的理念来说是一种阻碍.建模教学是高中物理教学的需要,高中物理已经具有比较深的理论层次,物理的严谨性和抽象性在其中有比较多的体现,目的就是培养学生的逻辑思维能力,但是,其中涉及实践的内容比较少,学生学到了理论知识,但不会运用,这是高中物理存在的一大问题.而使用数学建模的方法,就能极好的解决这个问题,它用数学的语言和方法,将原本抽象、难懂的理论变为实实在在的数学公式、数学模型,学生看到这些比较直观的东西,就能更加快速的理解新知识.数学建模教学是目前教育形势的需要,因为,物理与人们的生活息息相关,所以,在生活中的许多方面都能发现物理知识的存在,使用建立数学模型的教育方式,能够帮助学生掌握独立查阅文献资料获取知识的能力,对知识的利用率也会得到提升。
因此,在高中物理教学过程中充分地使用数学建模,就能极大地帮助学生锻炼自己的逻辑思维、发散性思维、想象力。不仅能够拓宽学生的眼界,而且还能提高学生的学习技能,学生分析问题和解决问题的能力也得到显著提高.而且,数学建模过程需要非常多的信息,学生需要参与进来,集思广益,每个人都要发挥自己的作用,不能只享受他人的成果,所以,数学建模还能够提高团队的分工合作能力.作为学生,要加强自己的交流能力、合作能力、乐于奉献的精神,既要不断的提高自己的知识储备,还要学会资源共享、帮助他人解决问题,学生在走向社会时就能快速的适应社会的节奏.此外,数学建模教学还能把物理知识和生活中的实际问题紧密的结合起来,实现物理知识学习和应用能力共同提高的双重效果,学生的学习方法也会得到增加,他们的学习热情变得高涨,并且对学生科学思维的培养、创新能力的提高大有帮助,就能有效的契合素质教育的方针,把高中学生培养成社会需要的综合人才.
2建模思想在高中物理教学中的应用
2.1分层次、分阶段引入建模方法
目前,许多高中学校已经能够熟练、有效的使用数学建模方法,在物理教学中的使用范围越来越广,它的效果也逐渐显现出来.在使用建模方法时,教师会先考虑学生的实际情况,不会直接就使用建模方法,要了解学生掌握的基础知识是不是足够牢固、相关的数学方法是不是能够熟练应用,这样就使得学生参与建模的积极性和效率得到提高,如果学生还没有学到相关的数学知识,教师就不能使用这些知识,否则学生会非常的茫然,对他们的学习是非常不利的.通过建模,学生能够体会到物理教学的魅力,进而对物理课产生极大的兴趣,学生在熟练掌握之后,要增加建模的使用频率和难度,由浅入深,让学生的建模思想和能力得到大幅提升.
2.2循序渐进的增加建模质量,进而提升整体教学质量
物理的基础知识教育作为“面”,建模教育当作“点”,通过建模教育能够将“点”的作用发挥到最大,然后带动基础知识教育的全面提高,急于求成的做法是非常不可取的,只有合适的方法才能取得好的效果.建模教育是一种新型的教育模式,它能锻炼学生的实践应用能力、动手能力、发现问题和解决问题的能力.现如今,学生的思维却非常活跃,但是,他们的创新能力却得到制约,主要原因就是传统教育不注重学生创新能力的培养,而建模教育能够将学生的创新思维释放出来,通过建模的“点”的作用,把学生的整体素质提高,学生在遇到问题时,就能自己去解决,消除了等靠的思想.
2.3在物理课堂中引入建模的步骤
建模,就是依托数学理念、方法来解决问题的途径,在高中物理教学中,主要从以下几个步骤来进行:(1)发现物理问题,或者通过一个案例来引入建模方法;(2)使用数学知识和方法来分析这个问题,为建模打下基础,也就是把物理问题转换成数学问题来解决;(3)建立数学模型,一步一步的解决问题,得出最后的结果;(4)把结果与现实进行比对,对结果进行验证,通过这个步骤来帮助学生了解建模与问题之间的关系,总结结论,为以后解决问题做好准备.在建模的过程中,学生的主要职责是观察问题,对问题作出假设,然后把这个问题转化成数学模型,再利用数学知识进行解答,在得出结果之后,学生不要忘了对问题进行反思,发现建模与问题之间的关系,如果两者存在密切的关系,就要找出其中的规律,进而完成建模过程;如果建模与问题之间并没有关系,建模的结果并不是正确的结果,那么学生应当对过程进行检查,如果自己找不出原因,要请教老师帮助解决.这样的建模学习过程,是符合学生认知过程的规律的,能够有效地激发学生学习物理知识的积极性,学生的思维和能力得到完全释放.
3建模过程应当注意的问题