前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的数学建模评价问题主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
面向大学生创新能力培养,提出一体化的数学建模教学模式的构建与实践.所谓一体化,就是对数学建模课的教学内容、教学方法、教学模式进行探讨,将大学数学常规教学中融入数学建模思想、依托数学建模创新训练基地构建学科竞赛平台、开发推广数学实验、指导数学课外科技活动等结合起来,将理论知识与实践有机地融合,旨在提高学生的实践和创新能力.
1.1数学建模一体化教学模式的内容
根据数学建模课程的性质与特点,我们从四个方面来构建一体化教学模式.首先,针对传统大学数学课程教学的不足,将数学建模的思想、方法融入到常规教学中,在教学实践中,将部分数学概念、方法通过实际问题引入,由问题来驱动教学,提高学生的学习兴趣.在教学方法上,重点强调学生的动手实践,加大近似计算的力度,从而拉近数学与实际问题之间的距离.其次,以数模训练、竞赛为手段,搭建数学学习与交流的平台.几年来,我们以全国大学数学建模竞赛为主,每年的4月份开始在全校学生中进行选拔、培训,并成立了数学建模协会,由老师指导,学生自主管理,通过培训与竞赛,学生对数学的重要性、“有用性”的认识明显提高,申请加入数学建模协会的学生每年在递增.第三,探讨开设数学实验课程,建设一批大学数学开放实验项目.现代数学已经渗透到了各个学科,按传统的理论推导、计算已经满足不了要求,我们以信息与计算实验室、数学建模创新训练基地为依托,开设了一批数学类开放实验项目,将课程中的原理、方法借助计算机工具来实现,将现实问题通过数学方法来描述,再通过计算机来实现.开放实验对学生的吸引力很大,效果非常好.最后,将数学建模融入大学生研究性学习与创新性研究中去.几年来,通过教师指导,学生自选课题,我们完成了一批创新项目的研究,如“长沙大学人性化热水系统建模研究”、“长沙大学教学行政用房优化配置”等,提高了学生创新能力与科研起步能力.
1.2数学建模一体化教学模式的实施策略
数学的学习不仅是为学数学而学数学,更应当为解决问题而学数学.因此,我们在数学建模创新一体化教学模式的实施过程中主要抓住以下几点.(1)坚持系统渗透与融入的思想.传统的数学理论非常经典,我们所做的工作就是在教学中通过减少一些技巧,增加一些应用,在大学数学课程体系的基础上,系统地选编问题,通过实际问题驱动引入数学知识,再将数学知识应用到实际问题中去,并且在常规教学中减少经典的理论证明,逐步渗透和介绍建模的思想和方法,增添数学建模、数学实验的选修课的开设,对常规数学课程教学体系进行改革.(2)以“数学实践”教学为突破口,填补数学教学内容的不足.通过数学建模上机实验、数学类开放实验项目,让学生能够接触到客观实际中的数学问题,亲身经历地感到数学有用,调动学生学习数学的积极性,进一步改善后继课程学习的主动性和逐步养成使用数学的良好习惯.(3)革新教学手段,充分发挥学生的能动性.在常规教学中利用计算机辅助工具,将数学问题形象、直观地表现出来;建立开放式辅助学习平台,将大学数学课程资料、数学实践类资料等对全体师生开放,形成学生与学生、教师与学生之间的互动,突破常规的时间、空间的限制,充分发挥了学生自主学习的个性,使学生的学习积极性和有效性有得了提高[4].(4)以数学建模竞赛为平台,形成一个开放式动态的数学教学模式,为不同专业的学生和教师提供交流的机会和场合,组成动态的数学建模培训班,组建全校性性数学建模协会,扩大数学建模的影响面,促进数学建模竞赛成绩的提高,培养拔尖人才.
1.3数学建模一体化教学模式的评价
教学评价是一种在收集必要的教学事实信息的基础上,依据一定标准对教学系统的整体或局部进行价值判断的活动.现在的教学评价比较注重学生的全面发展,对学生的学习方法、学习态度及能力、实践及创新能力等进行综合评价.评价模式偏向多模式综合,如定性与定量结合.评价主体由一元向多元、由被动接受向主动参与发展,要求被评者主动参与评价的全过程[5].数学建模一体化的教学模式与传统的教学模式相比,更注重学生的动手能力、创新意识与创新能力的培养[6].在对教师和学生的考核与评价上传统意义上的评价是不恰当的,在实践中我们建立了一套评价体系.对学生的评价上,分课程评价与能力评价两类,传统数学类课程我们依据学校评价体系进行,对参加数学实践的学生,我们根据完成的实践学时、完成论文质量情况计算学分,对那些经选拔参加全国大学生数学建模竞赛的学生在计算学分的同时,免修同类课程,对在全国大学数学建模竞赛中获奖或在学术期刊上的学生,我们让学生根据自身水平,写出自我评价,指导教师给出综合评定,学校进行表彰奖励.对教师的评价上,参与指导数学实践课程的,学校根据工作量给予课时奖励,同是在各类考评上优先考虑.
2数学建模一体化教学模式的实践成效
从2010年起,我们在长沙大学信息与计算科学系、电子通信工程系、土木工程系及计算机系等几个理工院系开始数学建模一体化教学实践,3年来取得了一定成果.将数学建模的思想方法融入大学数学课堂教学中,学生的学习兴趣、学习成绩有较大提高,2012级实验班级学生的高等数学成绩高出全校平均水平5分,部分系的学生数学成绩从全校平均水平以下提高到平均水平以上,近三年来经选拔参加全国大学生数学建模竞赛的学生绝大部分来自以上几个系.数学类学科竞赛成绩有了很大提高.三年学生参加数学建模竞赛获国家级一等奖3项,二等奖9项,获湖南省一、二、三等奖近20项;参加全国数学竞赛获三等奖1项,湖南省一等奖1项,二等奖2项,三等奖15项,而三年前国家奖为零.学生依托数学建模创新训练基地成功申请到各级创新项目多项,其中获省级项目立项7项,校级重点项目立项13项,校级一般项目立项多项.教师的教育教学水平得到了提高.三年来,项目组成员获湖南省青年教师教学能手称号1人次;获湖南省课堂教学竞赛三等奖2人次;获长沙大学青年教师教学竞赛一等奖1人次,获三等奖2人次;1人获长沙大学教学十佳称号;6人获长沙大学学科竞赛优秀指导老师称号.三年来,获各类教改课题5项,其中省级立项2项.
3结论与启示
关键词:创新人才;数学建模;考核方法
中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1002-4107(2014)07-0052-02
创新人才培养已经成为高等教育面临的主要问题之一。课程考试是人才培养过程中的一个重要的环节,它可以真实地评估学生掌握课程基本知识的程度与运用知识能力,客观地评价课程教学质量[1-2]。长期以来,高等学校的课程考核主要是检测学生课程学习结果,以书面考核成绩为目的,考试的方式采用闭卷、开卷或闭开卷结合方式,基本以书本为主。这种考核模式突出的是重课本知识,轻实践能力;重结果,轻学习过程,不利于学生的综合能力培养和创新精神的形成[3-4]。培养学生的创新能力实际上就是培养学生的创新意识、积极发现问题的能力,探索解决问题的心理趋向。探索多元化的考核方式方法就是要达到激发学生学习兴趣、提升考核准确性,培养学生创新性、协作能力[5]。
数学建模课程是一门应用性很强的课程,主要讲授解决现实问题的方法和过程,侧重培养学生解决实际问题的创新能力,它既与传统数学基础课教学有所不同,又与其相互配合、补充,使学生得到完整的数学训练[6]。哈尔滨理工大学大范围地开设数学建模课程已有十三年,数学建模课程的考核方式随着课程教学内容与教学方法的改革也在不断地变化,更新考试理念,改进考核方法,使其适应创新人才培养的需要。
一、基于创新人才培养的数学建模课程考试观念
课程考核既是教育思想和人才评价的直接体现,也是引导学生学习取向的重要手段。数学建模课程特点是问题针对性强,可以很好地发挥学生的创造性,适合作为培养学生创新能力的切入点,从考核方式着手,推动教学理念及教学方法的改革。
(一)更新考核的理念
高等学校课程考核改革要从培养创新人才理念出发,使得考核不仅成为检验学生学习成绩的一种教学过程,而且也是作为引导学生学习方向的指挥棒,考核方式方法制定要将人才培养作为改革的目标,明确学习要求,引导学生进行有效的自主学习,调动学生学习的积极性。
(二)构建科学合理的考核评价体系
在评价指标上,应增加对学生灵活运用所学知识解决实际问题能力的考查项目,加大对实践能力的考核比重,以此鼓励创新,注重学生个性发展;在考核形式上,应点面结合,除期末考试外,增加阶段考核,以督促学生平时学习,并全程跟踪学生的学习过程和效果。
(三)健全考试评价反馈机制
考核评价的教育功能是通过教学改革,促进学生创新能力的提升。但目前考核分析只是给出分数段学生人数百分比,不能反映出教学中存在的问题。鼓励教师开展考核后的综合成绩分析,促进教与学的深入研究,发现问题促进教学质量的提高。
二、基于创新人才培养的数学建模课程考核的 优化方式
数学建模系列教学活动是培养创新人才的有效途径。通过课堂互动让学生参与课堂知识的讨论,积极思考从实际问题到数学问题的提炼过程;通过平时作业鼓励学生选择感兴趣的实际问题,完成数学建模解决问题的过程;通过综合作业要求学生完成具有较强实际背景的建模问题,动手实践建模理论,学会自己去寻找方法、解决问题。将多元化考核纳入到教学过程和教学实践每个环节中,完成创新人才培养目标。
(一)注重学生创新能力的培养,探索多元考核方式
一直以来数学建模采用的考核方式是:平时成绩+期末考试=综合成绩。
平时成绩是通过学生完成的作业数量及质量、出勤的次数及一次综合大作业完成情况来考核;期末考试以书本知识为主的闭卷考核。这种考核方式弱化了平时的数学建模问题的训练过程,在后期的数学建模培训中暴露出一些弊端,影响学生进入竞赛培训状态。随着教改工作的深入及创新人才培养需求,以及在教学中对教学方法的不断改进,相应的数学建模考核方法也随之改变,可采用“过程考核+期末考试”方法,且“过程考核”采用多元考试方式。通过加强考核内涵,促进学生创新能力培养,具体成效在后期的数学建模竞赛中有所体现。
(二)多元考核方式的运用
1.选择形式多样的考核方法。一方面教师按教学内容要求,结合案例展开课堂讨论,采用口试方法,根据学生回答问题的程度完成考核。另一方面,教师根据教学知识结构的特征,设计一定量综合大作业(有背景的数学建模问题),学生可以个人或小组参加方式完成建模论文完成考核。另外,还允许学生自主选题、设计创新性的数学建模问题,采用论文答辩形式完成考核。这种多样性平时考核方法培养了学生的动手能力及学习的主动性,提高了学生创新能力。
2.鼓励学生参加数学建模竞赛活动。哈尔滨理工大学开设数学建模选修课期间正好经历东北三省数学建模联赛和哈尔滨理工大学数学建模竞赛,鼓励学生以三人小组形式参赛,根据提交论文的质量给出考核成绩。通过竞赛活动锻炼学生创新能力与协助能力。
(三)加强期末考试命题研究
在保留传统的考试命题特点基础上,注重选取能够体现发挥学生创新能力的题型及考试方法。数学建模考试的方式是半开卷形式,可以查阅教材。试卷命题在保留部分传统命题考核书面知识外,还要注重结合教材的案例深入分析,同时还有自命题形式,寻找身边所见的数学建模问题,通过过程考核知识的积累,学生们对这样的命题还是可以应对的,这种命题,答案是多样的,避免了学生的抄袭来应对考核。
(四)探索考核成绩标准,综合评价学生学习成绩
数学建模考试采用多元考试方式,弱化期末一次考核的权重,加大过程考核的权重。成绩由多次过程考试确定,如课后作业、课堂回答问题、思考题、综合大作业、数学建模竞赛活动和出勤。每个考核环节都有明确的考核标准及分值,最后综合所有的考核成绩计算出每个学生的总成绩。
三、基于创新人才培养的课程考核改革方案实践
数学建模课程的多元化考核在哈尔滨理工大学已经运行多年,在考试内容及考核方式的选择上,坚持以发展能力为主,培养和考核创新精神、综合素质。在制定过程考核评分标准方面进行新的尝试,力求开放性和人性化。特别是通过加重过程考核的权重,为学生更好地发挥创新能力提供了平台。学生的总成绩评定是由平时与期末成绩按一定权重综合评定给出,由最开始的平时占30%,期末占70%,调整为平时占50%-60%,期末占50%-40%,加大了过程考核的比重。同时过程考核由原来单一的交课后作业次数及出勤次数定量考核分数,细化为多样性考核,强调了学习过程,提高了学生学习兴趣及创新能力。哈尔滨理工大学的课程过程考核标准见表1。
表1考核形式、内容及评分
每次期末考试结束后,教师都认真分析每个环节的考核成绩,并根据学生掌握知识的情况调整教学内容和教学方法,寻找适当的案例教学,编写数学建模问题给学生提供练习的素材,同时为了让数学更好地服务于专业学习,与专业教师联合设计专门的数学建模问题,为学生提供科研环境。多年的实践表明,考核方法的改革有益学生创新能力的培养,这种能力体现在数学建模竞赛活动中、后继课程学习及毕业设计中。
数学建模课程考核方式方法改革是教学改革的一部分,充分发挥好考核的作用,能更好地促进学生创新能力的培养及教师的教改工作的开展。
1.课内知识与课外实践活动相结合的多元化考核
方式,提高了学生应用所学知识解决实际问题的创新能力,也培养了学生学习的主动性与自觉性。
2.多种考核方式要求教师不断探索教学方法,研究与专业相结合的实际问题,实现数学建模思想方法在专业领域的运用,加强自身教学能力的提高以适应新形势下的教学要求。
参考文献:
[1]江捷.美国大学课程成绩评定方法及启示[J].电气电子教学学报,2011,(6).
[2]孙素芹,顾永安.应用型人才培养模式创新的几点思考[J].中国高校科技, 2012,(9).
[3]罗桂玲.关于高校课程考核方式改革的思考[J].漳州师范学院学报:哲学社会科学版,2005,(4).
[4]王建华.注重教学方法 创新改革考核评价方式[J].新课程研究,2008,(8).
[5]张玉平.实践环节考核方式与方法的改革[J].承德民族师专学报,2010,(2).
[6]沈瑛.选修课考核方式改革的实践与探索[J].中国校外教育,2008,(1).
收稿日期:2013-11-26
关键词:项目教学法;高职院校;数学建模;应用
数学建模在传统教学过程中,过于注重理论教学,导致其无法培养学生的创新能力和实践技能。因此,数学教师可以加强对项目教学法的应用,利用项目教学法展开数学建模教学,以此有效增加数学教学趣味性,并吸引学生主动参与到课堂学习中。同时,项目教学法也能引导学生加强对生活实际问题的解决,促进自身数学素养和逻辑思维能力的提升,这对培养高素质复合型数学人才具有积极作用。
一、项目教学法优势及特点
(一)项目教学法概念。项目教学法需要学生和教师共同努力完成相关项目,通过项目的完成,可以加强对数学知识的了解和应用,以及学生数学实践能力的培养。学生会在项目探索过程中构建学习思维,而教师需要加强对学生的引导和指引,这不仅能对学生进行系统性培养,也能加强对学生实践能力、创新能力、探索能力等综合能力的培养。教师根据学生个性化特点,向学生预留相关“项目任务”,学生和教师可以共同对预留任务和项目进行探索,这不仅能提升学生逻辑思维能力,也能使学生在数学建模学习过程中加强分析能力和解决问题能力。具体而言,项目教学法可以通过“项目”引导学生加强对相关知识的钻研,通过钻研,不仅能使学生加强对数学建模知识的具体了解,也能使教师加强对学生的了解,这有利于数学建模教学的进一步优化和改革,也能充分体现以人为本的教育理念,促进素质教育积极发展。(二)项目教学法特点。项目教学法不仅有利于课程改革发展,也能体现对学生的尊重,还能加强对学生创新精神的培养。首先,项目教学法与传统教学明显不同,不仅会引导学生自主加强对相关知识的探索,也具有较强的灵活性和多元化趋势,学生不仅能利用相关项目提升自身创新精神和创新能力,也能通过合作探索加强合作精神和团结意识,这能为学生日后就业奠定基础;其次,传统高职教学一般是教师讲、学生听,虽然教师会根据互动情况随时调整教学策略,但仍没有达到对学生的“绝对尊重”,学生也没有真正成为课堂主体。项目教学法从开始的项目设定到知识探究,到最后的知识内化都是根据学生需求制定,这不仅不利于学生个性化成长,也能不断促进学生进行自我拓展;最后,项目教学法具有较强的导向性,可以加强对学生探究精神和创造精神的培养。学生可以在完成项目过程中形成完整的思考体系,这能有效激发学生潜能,也能为学生构建和谐的学习环境,使学生加强对数学建模学习的热情和关注。
二、项目教学法在高职数学建模教学中的应用意义
(一)能增加教学趣味性,从而加强对学生创新能力及实践能力的培养。随着我国将高职教育的精英教育转为大众教育,接受高等教育的人才数量越来越多,传统教学模式明显不符合学生发展需要。加强对数学建模教学的重视,可以有效增加教学趣味性,也能增加学生解决问题的实践能力。同时,数学建模教学能不断增加学生的学习热情和探究热情,学生通过自主探究,可以在知识海洋中探索无穷奥妙,这也能使学生学习动力不断加强。并且,高职院校一直注重对学生创新能力的培养,而数学建模教学和项目教学法的有效结合,可以使学生加强探究能力和创新能力。数学建模在教学中更注重求解过程,也十分注重对学生创造能力的培养。而且,多数数学建模问题,没有相应的固定答案,多元化的教学模式,更有利于学生提升自身创新思维和创新能力。(二)通过团队协作,可以加强对学生探究能力和自主学习能力的培养。数学建模教学知识面十分宽广,教师需要引导学生进行分组,进行团队探究合作。学生通过团队协作可以了解不同的学习和解题思路,也能通过分工合作,共同解决相关问题,这也会促进学生探究能力和自主学习能力的提升。同时,学生在探究学习过程中,必须学会采纳他人意见,还要有个人主见,这也会使学生的反思能力和交流能力有所增强。虽然目前高职院校的数学建模教学中仍存在诸多问题,但随着项目教学法的逐渐应用,这些问题都能得到逐一化解,这有利于高职院校发展和进步。并且,数学建模中涵盖诸多学科的知识内容,学生可以通过项目学习,加强知识拓展,这有利于学生自主学习能力的提升,也能使学生在探究过程中加强对相关知识本体概念的清晰认知。
三、项目教学法在高职数学建模教学中的应用路径
(一)明确教学目标,加强项目准备。项目教学法与数学建模的完美结合,可以引导学生在相关职业情景中解决相关问题,这不仅使学生的职业能力有所加强,也能体现学生的主体地位[2]。教师通过担任辅助和引导角色,加强对学生的指引和关怀,有利于和谐师生关系的构建,也能促进学生个性化成长。并且,项目教学法还可以指引不同层次的学生共同成长,充分体现了教育的公平性,也符合素质教育发展要求。数学建模与项目化教学进行充分融合的过程中,需要加强对教学目标和培养方向的明确。数学建模教学和项目化教学侧重面不同。项目化教学更有利于加强学生实践能力和逻辑思维能力的培养,而建模教学可以使学生的创新意识和创新能力有效加强,二者是理论教学与实践教学的完美结合。因此,教师要根据社会发展需要和人才发展需求,制定符合学生发展方向的项目内容,还要根据学生特点,对项目内容进行适当调整,以及对建模教学过程进行不断优化和完善,并加强对信息技术的有效利用。教师可以利用互联网积极展开线上授课,积极占领网络教育阵地,使学生可以利用碎片化时间展开学习。这也属于项目准备阶段,这一准备阶段要保证项目的综合性、挑战性、拓展性,不仅要由浅至深地引导学生逐步进行探究式学习,也要提出具体学习要求,引导学生进行合理的分工协作式学习。(二)展开分组建模,加强项目实施。一般项目教学法都需要学生进行分组式学习,可以在项目教学过程中,将学生分为三人一组,也要在学生探究前,对学生讲述知识概要,引导学生自主进行数学建模。同时,教师也要引导学生对项目进行自主分析,根据分析结果提出相关意见,并通过三人合作得出最优解决方案。小组中的三人可以根据个人特点,各司其职,分别查阅相关资料和知识,并通过相互交流,最后解决相关问题。并且,预留的相关项目一般都是开放性的建模题型,引导学生进行反复练习,最终目的是希望学生通过自主解决问题,加强对数学建模知识的了解,从而使自身实践能力和综合能力有所增强。教师在学生展开探究学习过程中,也要加强对学生建模过程的了解,不仅要及时纠正学生错误思路,也要引导学生根据项目教学步骤,对结果进行深入探究,以确保学生能在项目学习过程中掌握真实本领。高职教育必须以服务学生,促进学生发展为最终教育目标。项目教学法与数学建模教学的完美融合,有利于学生进行知识内化,增强学生的实践能力和逻辑思维能力。数学建模教学具有一定的抽象性,用项目教学法进行教学,可以将抽象知识运用到实际生活中。学生可以通过学习,明确个人发展特长和优势,并确定未来发展方向。同时,这种先进的教学模式可以有效提升课堂教学效率和教学质量,并拓展学生知识视野,使学生在探究过程中,加强对资料收集、自主思考等能力的锻炼。(三)加强项目评价及反馈。高职院校数学建模教学,涉及很多学科内容,因此高职院校和数学建模教师都要加强对项目教学法的重视与应用,这样才能引导学生充分感受知识魅力,并有效促进学生数学能力的提升。教师可以通过了解学生具体探究过程,加强对项目的评价,客观合理地评价相关探究过程及结果,不仅能引导学生积极进行反思,也能使学生学习他人优势,从而提升自身综合能力。同时,教师可以引导小组自行展示和讲解数学建模内容,通过讲解增强学生成就感和小组荣誉感,也能增加反馈的有效性,帮助学生及时认知到自身不足。并且,项目评价和反馈中,也要参考小组自主评价、小组对小组的评价,这样更有利于学生深刻认知自身综合能力。而且,学生可以对自主学习成果进行展示,也可以吸取其他学生及教师建议,对模型进行适当优化,以此促进数学建模的合理性和科学性,为学生全面成长奠定基础。数学建模课程虽然具有较强的多样性,相关的数学知识逻辑性和规范性也较强,但学生可以利用评价及反馈锻炼逻辑思维,也能运用项目教学法增加解决问题能力,这将为学生日后就业和工作奠定基础。学生通过学习具有相关知识点的小项目,可以加强对理论知识的具体认知,也能通过项目探究和考核评价,完善自身知识结构,这都有利于学生学习效率和学习质量的提升。
参考文献:
[1]章涓.试析项目教学法在中职英语教学中的应用[J].校园英语,2020(43):100-101.
【关键词】数学建模;基础课程
一、现状及存在的问题
最近一些年来,数学建模活动日益受到国家和教育部的重视。教育部连续多年委托全国大学生数学建模竞赛组委会组织全国性的数学建模竞赛活动。可以说,参与数学建模的积极性和所取得的成绩,越来越成为评价一所高校数学教学和科研水平的重要指标;数学建模活动本身也已经成为高校展现自我风采,树立学校形象的重要舞台。除了社会层面的积极影响外,数学建模活动对于推动高校内部的教学改革也起到了至关重要的作用。数学建模将抽象理论与社会实践相结合,不仅提高了学生学习数学的积极性、主动性,而且调动了教师不断提高自身业务水平,积极参与教学改革的动力。目前数学建模活动在各高校有着广泛而良好的师生基础。学校老师参与的积极性也很高。每年都有参赛队伍获得国家和地区的数学建模竞赛大奖,为学校赢得了荣誉。然而,在取得巨大成绩的同时,我们也应该看到,数学建模活动还存在一定的改进和提升空间。这主要体现在以下三个方面。第一,目前数学建模相关课程设置存在一定的局限,主要表现在课程数量较少,并且大部分是以大班选修课的形式授课,因此难以挖掘优秀的数学建模人才,难以做到有针对性的教育和对优秀学生的重点培养。第二,既有的建模课程一般采用单独讲授建模相关知识的方式,而与现有的数学基础课程如高等数学、线性代数、概率论等内容分离。第三,关于数学建模的课外活动匮乏,致使参加全国数学建模大赛的参赛队伍都是赛前集中培训,缺乏系统连贯的日常积累。基于数学建模活动的实际情况,通过组建数学建模课外活动小组的方式,达到以下目的:第一,将数学学习从课堂延伸到课外,帮助同学将课堂所学的抽象数学知识,在课下得以应用。从社会实际问题出发,让学生亲自参与到问题解决的过程中。第二,在活动中,教师研究课外活动组织形式的有效性,增强学生间、师生间的有效互动,进而提高学生自主创新能力。第三,研究数学建模活动对基础课程体系改革的辅助作用,使之成为数理知识体系改革的有利工具。
二、数学建模活动与数学基础教学内容关系的研究
数学基础课程和数学建模活动之间存在着密不可分的关系,课堂上教师讲授的知识是数学建模活动得以顺利进行的保障。将数学建模小组的相关活动内容与数学基础课程教学内容联系起来,通过数学建模活动去展现理论教学内容的实际应用,可以起到既提高学生课程学习的兴趣又提高他们的建模能力的双重作用。初级建模教学活动主要选用高等数学中定积分、定积分应用,线性代数中矩阵、线性方程组四大知识模块去解决现实生活中的相关问题。如“怎样合理负担出租车费”、“红绿灯管制的设计”、“住房问题”等。研究和探索与日常教学相关联的数学建模知识,能够让学生体会到“学以致用”的乐趣,进一步可以提高基础课程知识的理解,提高课程成绩。此外在初级建模活动中,要着重强化学生对数学软件的学习和使用。数学软件是数学建模活动的有力工具,强大的数据、图像处理功能可以让学生比较直观地感受数学的应用。在常用的数学软件中,Matlab是应用广泛、功能强大、容易掌握的一个数学软件。它不但可以进行数值计算,还具有良好的图形功能,可以作为学生学习的主要数学软件。
三、初级建模知识基础上培养解决综合建模问题的能力
在基本数学建模知识学习的基础上,引导学生解答综合性的社会问题,具体研究的对象可以是一些非数学领域的问题,如存储问题、经济问题、传染病问题、交通问题等。具体案例如“公交车调度”、“交通堵塞疏导”、“艾滋病疗法的评价”等。这类问题是多学科知识的综合应用,因此需要数学基础知识向专业知识的扩展。基于这一思路,以高等数学、线性代数两门课程为知识中心向其他相关学科扩展,如计算方法、化学工程、经济管理学等等。其他学科内容教师可以做选择性介绍,根据所解决的实际问题,介绍重要的知识要点,抛砖引玉,让学生在知识要点的基础上自主学习其他所用知识,寻求解决方案。
四、数学建模活动组织形式研究
除明确的教学活动内容外,数学建模活动的组织方式也非常重要。课堂学习主要由教师传授知识,而课外建模活动则更强调学生的自主参与性。基于这一认识,除传统的教师讲授学习外,学习方式还应该包括以下几个方面:第一,邀请其他专业的老师进行数学建模知识讲座,增强不同学科之间的融合。第二,邀请有数学建模竞赛经验的同学开展数学建模知识交流会,增强学生之间的交流、合作。第三,邀请学校老师作评委,在学校内部开展数学建模竞赛,作为高教社杯数学建模竞赛的选拔赛。第四,网络教学资源的使用。如今很多高校已经推出网络教学资源,如网上答疑系统、作业系统、考试系统等。借助网络系统为学生数学建模知识的自学、相互交流搭建平台。同时还为课外老师与学生之间交流提供了便利。通过积极探索数学建模活动组织方式,将常规的课堂讲学延伸到课外活动,为数学建模活动提供一个良好的组织、学习、发掘和培养建模人才的平台。
五、结束语
数学建模教学活动的研究,对于推动大学数学基础教学改革,加强数学建模课程建设,培养具有创新能力的综合型人才具有重要的意义。教师可以通过数学建模和数学基础教学活动的高质量结合,研究提高学生处理综合问题能力的有效方法,进而不断提升自身的教学研究能力。同时研究数学建模活动与数学基础课程体系之间的关系,使数学建模成为基础课程体系改革的有利辅助工具。
【参考文献】
[1]姜启源.数学实验与数学建模[J].数学的实践与认识,2001.31(5):613~617
关键词:建模思想方法;高职数学;教学改革
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编码:1672-0601(2016)04-0041-03
引言
传统的高职数学教学注重于知识的系统性传授、计算能力的培养,忽视了数学思想方法培养,授人以鱼而非渔。将数学建模的思想方法有机地融合到高职数学课程中则可有效提高学生学习的兴趣,增强学习效果,促进学生“学数学、用数学”的思想形成。姜启源教授认为:“相对于本科院校而言,以培养技能型、应用型人才为目标的高职高专院校,将数学建模作为数学教学的重要组成部分,更有其必要性和可行性。”也就是说,融合了数学建模思想方法的高职数学教育更符合职业院校人才培养目标的要求。在高等数学课程教学中,尽量引用专业案例或实际生活案例作为培养学生“用数学”思维的载体。引导学生产生专注解决问题的一系列连贯行为:能够有目的地查阅问题相关资料,收集整理数据,还要善于抓问题的主要矛盾和次要矛盾,根据矛盾的主次做出合理简化假设,建立反映事物内部机理的模型(数学模型),借助恰当的手段求解模型,再回归实际问题,做出科学解释或给出创新成果。这样的数学教学模式极大地提升了学生学习的主动性,锻炼了学生动手实践能力,并在解决问题中感受到数学文化的熏陶,达到知识、能力、情感三方并重的目标。
1高职数学教学引入数学建模思想方法的途径
1.1以点带面,在教学活动中用数学建模思想方法提高学生学习兴趣
针对高职学生的学习特点,结合高职人才培养方案,要以实现知识、能力、情感三方面并重为目标,优化和调整高等数学课程内容。以机械类专业群数学教学为例,其机械运动、受力状况、承载能力等的分析均是数学建模的典型案例。在函数知识模块讲解前,植入生活中常见的初等数学模型,如居民电费模型等,培养学生学会用建立简单的函数解决实际问题的意识。在极限连续知识模块之后,引导学生用函数连续的性质解决椅子在不平的地面上放稳的问题;在导数概念的导入时用“曲线的切线”、“变速直线运动的瞬时速度”为引例;在曲率知识讲解之前,引入工人选取合适的砂轮打磨有弧度工件内表面的案例;在积分知识模块讲解后,引入无缝钢管制成的传动轴的强度校核案例;在微分方程知识讲解后,综合应用微积分思想解决悬梁臂在自由端受力后的扰度和转角分析等等。这样的教学变化使学生对每个知识模块都能有“学以致用”的新认识,对数学为专业服务有切身体会,在有期望的学习中实现对微积分知识的整体接受。
1.2创新方法,让数学建模思想方法融入培养学
生数学素养的全过程教学有法,教无定法,贵在得法。不同的教师应根据自身特点以及学生的特点灵活选择合适的教学方法与手段,以达到课堂效果最优化。比如在曲率知识讲解时,教师播放事先准备好的工人选取砂轮打磨有弧度工件内表面的视频。学生观看后,分组探讨选取合适砂轮所蕴含的技巧,然后以小组为单位发表讨论意见。教师从选取砂轮技巧中蕴含的数学原理角度,对学生进行启发诱导,引导学生将实际问题转化为数学问题,同时,进行曲率相关知识的探究与学习,最后成功应用所学知识解决选取合适砂轮的问题。鼓励学生完整讲解问题的转化、数学模型的建立及求解、再回归到解释问题上。课后分层设置学习任务,对曲率知识原理感兴趣的同学分为一组(小部分),着重于对知识的掌握与再提升;对曲率的应用感兴趣的同学分为一组或几组(大部分),负责搜集生活或专业技能中有关曲率应用的案例,并给出解释;对课堂知识掌握不太好的学生分为一组(小部分),通过反复学习教师开发的免费网络教学资源如MOOC\MOOT课程资源或教学视频加强学习效果。教师借助网络平台对以上三组学生进行学习监控与指导,最终实现对学生的抽象思维的培养目标。
1.3学会精炼,在提升中领会数学建模思想方法的精华
几十年的应试教育养成了学生总是希望一次性得到理想结果的习惯,往往对建模中反复精炼的过程不感兴趣。这样,不仅得到的模型结果不够好,学生建模的水平也难以提升。基于赏识教育的理念,肯定学生所建现有模型的优点,树立学生建模的信心,再通过实际的检验,指出现有模型的改进空间,引导学生不断完善模型。适时穿插一些数学概念、方法不断完善的故事,比如数学史上的三次危机等,加强学生对模型精炼过程的重视,提升学生建模的能力。培养学生在工作过程中不畏艰难、持之以恒、精益求精、改革创新的良好品格,这也符合大多数企业对高职学生的综合职业素养要求。
2高职数学教学改革引入数学建模思想方法应解决的几个问题
以数学建模思想为引导的高职数学教学改革实施多年来,获得了学生的认同,高职院校的参赛学生在全国大学生数学建模竞赛中也取得了不错的成绩。但将数学建模思想方法融入到高职数学课堂中仍然难以大范围地推广,主要存在以下几个问题。
2.1高职数学教师应有专业背景知识
一是高职数学老师自身不应该是一个封闭的知识体,同专业课教师一样,也应该进入所教专业的相关企业体验学生今后的职场环境,了解他们的工作内容,发现工作中与数学有关的工程问题或社会问题。对搜集到的问题分类,简单的问题采用合理的方法或手段解决,进行整理、归类,以备课堂选用。二是有较强的数学建模能力的数学老师和专业课教师及企业技术人员等形成数学建模案例开发团队,一起开发可以形成数学模型的相关案例,分难易程度交付数学老师或学生完成项目,逐步引导职业院校师生综合运用所学知识为实际服务,其中好的模型结果可以给予推广。这样,又可以吸引更多有建模需要的企业行业加入到题目提供者的队伍中,形成学科为企业服务的良性循环。
2.2配备合理必需的教学环境
为了更贴合学生在实际工作状态下解决问题的场景,有条件的学校可以选择带有互联网的多媒体机房做教室,以“学习岛”模拟“工作台”,将学生分组,成为解决问题的团队。一个团队拥有一个配备电脑的“学习岛”,便于随时查找资料以及团队内成员的交流。或者有WIFI开放的普通多媒体教室,学生自己提供几台手提电脑,甚至是几部智能手机即可实现“学习岛”功能。这样做,可以缩短课堂内外距离,有利于提高学生的学习兴趣。课堂时间的设置以完成一个建模项目的关键步骤为最佳。这样有助于学生思维的连贯性,解决问题的完整性。
2.3创新学习成绩评定方式
改变以往对学生学习成果的检验式考核方式,注重弹性形成性考核评价。对学生成绩的评定分别放在每一个模型的建立过程中和建模结果后,侧重对学生的态度、合作、能力、成果等四方面的考核,形成考核评价表。实施初期,可适度侧重对学生学习态度及其在团队中作用等方面的考核,待学生适应之后逐步加重对模型成果的考察。课前先告知学生考核内容,通过各种公开途径使学生及时了解自己的考核情况,激励学生学习,帮助学生有效调控自己的学习过程,以比较容易完成的方式获得成就感,增强自信心,培养团队合作精神,形成良好学风,提高数学素养,提升建模能力。逐步使学生从被动接受评价转变成为评价的主体和积极参与者。
3结语
随着时代的发展和和社会的需要,数学在社会各领域发挥着愈来愈重要的作用。现代社会的科学技术主要是数学技术。高职数学要特别重视培养学生用数学的意识与能力。在这一点上,融入建模思想方法的数学课堂比传统课堂迈进了一大步。数学建模思想方法引导学生联系实际,运用数学知识解决问题。它鼓励创新,认可多结果的合理性,提高了学生主动学习的能力、分析问题和解决问题的能力对学生的团队合作能力、口头表达能力及撰写科技论文的能力也是一种很好的培养。这些能力有助于他们迅速适应技术工作岗位的需求。同时,也强调建模思想方法的掌握离不开一定数学基础知识的积累。因此,高职数学教师需要在不断学习和实践中总结创新,厚积薄发。
参考文献:
[1]颜文勇.数学建模[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]李大潜.数学建模教育是数学与工业间最重要的教育界面[J].数学建模及应用,2012,1(1):38-41.
[3]郑文.引入数学建模,促进高职数学教学改革[J].重庆电子工程职业学院学报,2012年06期.
[4]焦慧平,肖德华.通过数学建模活动促进高职高专院校教育教学改革[J].中州大学学报,2011(2).
[5]徐兆棣,李晓毅.数学建模课程的改革对策和建议[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2011,1.
[6]刘艳.高职院校高等数学课程教学改革的研究———以新疆克拉玛依职业技术学院为例[D].广西师范大学,2014年3月.
[7]李宏平.数学建模思想融入高职数学课程的探索[J].职业技术教育,2009年第23期.
学生数学建模思想和建模能力的形成,需要通过长期的系统的循序渐进地培养和训练。下面我就谈谈自己在教学过程中的几个具体实施策略,希望对大家有一定的帮助,不妥的地方希望各位批评指正。
一、问题情景教学策略
在建模思想下的问题情景教学,不但可以克服学生被动接受知识弊端,而且会使学生的求知欲望激发出来。
1、通过问题情境教学,可以激发学生参与数学体验的热情。
在数学课堂教学上,教师要依据学生已有的知识结构、经验为学生提供更多的操作、思考和交流的机会,不能只停留在教材所提供的素材上。 古人云“教人未见意趣,必不可学”。学生的学习兴趣是提高学生学习情绪的内驱力,通过问题情境教学,促使学生怀着强烈的好奇心和迫切的探究心情步入数学知识的殿堂。
2、通过问题情境教学,可以增进并强化学生的数学体验。在落实数学体验的过程中,教师应及时转变自身角色,努力发挥“辅”和“导”的功能,科学、能动的组织学生进行学习和探索。
3、通过问题情境教学,应用数学建模升华数学体验。
数学建模,目的就是让学生能解决从理论到实际的问题.这里的数学体验是从感性认识到理性认识的一个跨越.从数学的实际问题到科学建模,对于学生而言,认识上是一次质的飞跃.从中教师要真正发挥“导”的作用,使学生无意中进入数学体验的问题情境。
二、自主探究教学策略
课程标准指出:“让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程,进而使学生获得对数学理解的同时,在思维力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展。” 那么在课堂上如何进行自主探究教学呢?
(1)创设情境: 这样创设情景问题,不仅可以使学生体会到数学来源于生活,又服务于生活。更重要的是能激发学生学习数学的兴趣与好奇心和学生自主探究问题的欲望。
(2)提出问题:在教学过程中,为了使学生广开思路、不断尝试,多方位地思考问题,教师通过提出各种问题,可以促使学生由过去的机械接受数学知识转而主动的对数学知识进行建构。
(3)自主探索:经过学生自主探索, 学生各抒己见,发表各自的看法, 这样不但可以使学生处于教师事先精心的教学设计中,而且整堂课学生一直处于主动探索、思考、建构数学知识中。
(4)教师指导:首先让学生进行相互交流探讨,然后再以四位同学为一小组进行合作探索。同学们都积极地参与讨论,教师引导,将问题进行拓广。
(5)课堂小结:由师生共同小结。
自主探究教学必须让学生自主地思考,有效地合作和交流,教师指导协作学习和自主学习时,必须把学生的自主学习放在第一位。这样,才能使学生享受到解决问题后的乐趣,从而激发学生学习数学的兴趣。
三、在教学中传授学生初步的数学建模知识策略
中学数学建模的目的旨在培养学生的数学应用意识。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些数学基本模型问题,如储蓄问题、信用贷款问题可结合在数列教学中。教师可以通过教材中一些不大复杂的应用问题,带着学生一起来完成数学化的过程,给学生一些数学应用和数学建模的初步体验。
五、突出数学建模思想进行考试评价命题策略
为了更快更好的促进建模思想指导下的中学数学教学,我们也要突出数学建模思想进行平时的考试评价命题和中高考及学业考试的命题。可喜的是,近几年的中高考数学命题正在向这方面快速发展。命题理念从知识立意转向能力立意。试题中有许多和建模思想密切相关的探索性试题和开放性试题,让学生充分发挥自己平时对数学能力的积累,做出各种不同的答案。特别是在一些运用联想、类比、推广的手段,提出具有创新结论的试题中,学生可以在直觉思维、形象思维、发散思维、辩证思维和逻辑思维的广阔平台上,发挥他们的聪明才智,锻炼实践和探索能力,培养质疑、求异和创新思维、充分体现开拓进取探索创新的价值。
我们坚信,建模思想下的中学数学教学具体实施必将为中学数学课堂教学改革提供一条可行的新路,也必将为社会将来培养更多创新能力强和实践能力强的人才。
参考文献:
关键词:合作学习 教学模式 三群体
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(b)-0168-02
随着我国经济的快速发展对创新人才的要求提出了新的内容,大量的在一线的技术应用型创新人才和技能型创新人才已成为各类企业实现产业升级和服务升级的关键因素。培养创新人才,既需要造就一批科技创新的领军人才,更需要培养大批在生产第一线,具有创新能力的技术人员[1]。因此,高等职业教育在教育方法,探索知识,培养人才方面都需要不断地进行探索,创新的艰巨任务,特别是在高职教育中的特定人才培养模式下,基础课教学的改革与创新同样具有重要性和紧迫性[2]。因此,高等数学的改革就应以实现数学的应用性作为切入口,而数学建模就是综合运用数学知识和计算机工具解决实际问题的过程,是联系数学和实际问题的桥梁。
数学建模的指导思想是以学生为中心,以问题为主线,以计算机为工具,培养学生在实际中应用的能力,同时加深学生对数学概念和定理的理解,并与所学的专业知识紧密联系起来解决问题。由于数学建模的开放性,使得我们不能采用传统的授课方式进行,因此,我们提出一种新的教学模式―― 基于问题的合作式学习。
1 数学建模创新教学的构建思路
1.1 高职数学建模课程教学的现存问题
许多学校,数学建模教学仍然在沿袭老师上课灌输学生知识,学生在不断记笔记的方式。这样只能把学生的思维定在记笔记上而缺少了独立思考的能力。这样学生的独立思考、分析、解决问题的能力得不到锻炼,更谈不上协作创新意识的培养[3]。因此,必须改革现有的课堂教学模式。
首先,传统的课堂授课模式过分注重教师的主体作用,压抑了学生的主动性和积极性,忽视了学生自我探究能力和自主学习的素质能力培养,
其次,课时量不足。随着高职院校培养模式的转变,对基础课的课时有了严格的限制。对于数学建模课程教学,在有限的教学时间里取得较好的效果,这就要教师探索新的教学方法。
如何实现“以学生学会学习、学会合作为中心”以培养具有创新意识的21 世纪人才为核心的新型教学模式,值得我们思考。因此,我们整合“基于问题的学习模式”(Problem Based Studying,PBS)和合作学习模式(Cooperation Studying,CS)两种教学模式为一体,提出一种新的教学模式“以问题为基础的合作式学习”(Problem Based and Cooperation Studying,PBCS),进行建模的教学实践活动。从而促进学生学会独立思考、分析问题,学会与他人合作。
1.2 PBCS教学模式的主体设计(见图1)
PBCS中教师并不以演讲者身份出现在学生面前,而是学生在教师的指导下以合作的形式进行自主学习。学生只有在整合自我建构与他人建构的基础上,才可能超越自己一个人对事物的理解,从而产生新的认识。
2 基于PBCS的数学建模教学活动的具体实施
题目:人口增长预测分析[4-5]
实施过程如下:
2.1 成立合作小组
教师将学生按照异质分组的原则, 3~5人一组(擅长数学或计算机编程或写作的),这样每个小组成员都能发挥自己的专长。
2.2 教师精心设计任务
教师根据教学目标,把知识与技能、方法与过程、创新能力的培养融入每一个任务中,使任务具有探究性、创造性。在本例模型中给学生布置几个任务:(1)预测的一般方法有哪些?(2)什么是Malthus模型?(3)如何预测模型?如何求解微分?这样一个复杂的问题,在用PSCS教学模式进行教学时巧妙地将这些枯燥的理论分解成一个个的小问题,一环紧扣一环,使学生克服了对本模型的“畏惧”心理。
2.3 引导学生完成任务
在课堂上,由不同组的人进行总结。在学习讨论过程中,教师既是学生学习的引导人,又是学习的合作者。
2.4 展示成果,进行交流
通过一段时间反复的协作、交流、碰撞,各小组将建立数学模型,并将数学模型以论文的形式呈现出来。各小组选出一名代表交流建模思想,互评建模论文,达到资源共享。
2.5 学习反思
学习反思主要是自我评价与同伴评价自我评价。评价人向学习集体报告本组的学习成果,其他同学根据报告内容进行自由提问,报告人和其组员对这些提问进行答辩。教师作为一名听众,与其他同学一样不时提出疑问。
3 数学建模活动的组织形式和开展模式
数学建模的强大功能已得到广大高职院校的认同,但由于起步较晚,目前还没有很适合高职院校学生数学建模方面的模式。高职院校开展数学建模教学需进行整体设计,因此我们还需从组织形式和开展模式上进行新的设计。
3.1 组织形式
在组织形式上我们采用“三群体”的组织形式。首先组建“数学建模协会”这一学生社团组织。协会制定有严格的规章制度,有自己的网站,采用老队员带新队员的方式,进行学校数学建模活动的普及性工作。其次,在协会的基础上组建数学建模初高级班,最后选拔参赛队员,逐次递进,形成三群体交集的组织形式,确保数学建模的有效实施
3.2 开展模式
我们这里采用“三段递进”的开展模式。
第一阶段:招新培训。数学建模协会于每年的10月份招收新会员,协会开展建模专题系列讲座、模拟练习、经验交流等一系列活动。
第二阶段:参赛队员集训。由指导教师进行实战模拟练习。为了弥补高职学生数学基础不够扎实以及其他领域知识尚未完善的不足,要补充数学基础知识和计算机语言,同时还要教会他们如何进行科技论文的写作。
第三阶段:参加竞赛。为期三天的竞赛对学生不仅是知识上的考验,也是毅力的考验。
3.3 实践平台
我们的建模实验室长期为协会成员开放,以方便学生查阅资料,上机演练。
4 建模活动成效
4.1 建模成绩
从我校的数学建模活动采用新的教学模式以来,短短的五年时间,就己经硕果累累,总计获得全国一等奖1项,全国二等奖4项,陕西省各类奖数项。期间我校共培训学生500余人,参加工作的学生在单位普遍受到欢迎。正因为如此,数学建模的知名度越来越高。
4.2 数学建模创新活动带来的成效
4.2.1 校企合作
学生在定岗实习后,回到校内学习,带着在企业遇到的问题,由教师与企业合作达成技术项目,由同学们成立创新兴趣小组,设计通过一系列的构思、规划与分析决策,产生一定的文字、数据、图形等信息,从而形成设计结果、通过制造则可将其物化为产品。我校建模协会的学生在去年也为西安某公司解决了4D电影的数据处理问题,即培养了学生应用创新能力,也体现了产学研结合的教学目标。
4.2.2 学生素质能力的培养
合作式的教学培养了学生的团队意识和协调能力,问题式的学习培养了学生的自学和创新能力,建模活动也培养了学生语言表达能力和计算机运用能力,总之,新的教学模式下加强了学生的综合素质培养。
5 结语
实践证明,我们的培养模式是非常有效的,是一项值得推广的成果,从实施效果来看,我们基本达到了方案所确定的总体目标,并且成功地探索出一条培养高职学生创新意识和创新能力的行之有效的模式。让学生带着问题学数学,并自觉用数学方法解决问题。这种意识培养起来后,不仅能增强学生学习数学并在专业课学习中应用数学知识的兴趣,对以后的工作和学习也会起到很大的帮助,探索数学建模活动模式是高职院校开展数学建模的重要内容之一。
高职基础课的改革这就要将高数和数学建模紧密联系在一起,因此,在高数的改革上,我们应该把这种新的教学模式更好的融入到教学中,使更多的学生收益。
参考文献
[1] 何文阁.在高职院校开展数学建模活动的意义与实践[J].中国职业技术教育,2005(25).
[2] 凌巍炜.高职院校数学建模活动的探索与实践[J].基础教学研究,2007(12): 34-35.
[3] 付军.在数学建模教学中培养学生创新能力的实践与思考[J].数学教育学报,2007(4):93-95.
关键词:数学建模;数学的价值;团队协作
我院数学建模协会建于2009年,经过三年时间的基本建设,现已初具规模。我们从宣传、组织、培训、比赛等方面入手,努力提高高职生对数学建模的认识,增强他们对数学建模的兴趣。在已结束的三届建模大赛中发挥积极作用并取得了显著成绩。
1 加大高职院校学生对数学建模的知悉率
“数学建模是什么?是工业上的模型吗?它跟数学有什么关系?”这就是许多同学第一次听到数学建模时脑海中出现的问题。后来听说我们学院曾有人得过这项赛事的全国奖,即便如此,还是对它不了解。从来也没有听别人认真讲过,只是一些道听途说,更别说会参与,多数人连想都不敢想。为了提高我院学生对数学建模的知悉率,揭开“数学建模”的神秘面纱,我们通过宣传、造势,尽量突出其在培养学生的科学精神和协作精神方面的独特作用,让学生感受到研究生活中的数学问题是十分有益而又有趣的事,努力营造一定的数学建模氛围。建模协会举办了许多课外活动,其目的主要是配合数学课堂教学,拓展学生知识面,提高学生多方面数学素质能力。设法让他们相信“数学建模”并非是一门高不可攀的学问,带领会员们慢慢地步入建模天地,由陌生到模糊、由模糊到感觉、由感觉到实践……以至于迷上。
2 开展形式多样的建模活动,努力寻找数学失落的价值
根据高职院校学生理性思维不足而感性思维活跃的特点,作为数学课堂的延伸,建模协会不遗余力地发挥着自己的作用,借助其独有的时间灵活,内容选择余地大,活动场地,形式不受限制的优越性,帮助学生直观的感受到数学与现实生活的联系,很好的激发了其好奇心、求知欲。通过组织有一定规模的建模活动,由浅入深安排一些可用数学知识巧妙解决的问题。这些内容贴近学生实际,对数学知识和数学能力的要求不是很高,研究方式是动手动脑,讨论,调查等多种多样。由于这些建模活动风格够新颖、道理够通俗,比较符合高职生追求个性化的学习态度,有效地调动了会员的积极性。最明显的变化者当数往日谈“数”色变的五年制学生了,数学软件的强大威力在为他们减负之余还彰显出其思维活跃、敢想敢干不服输的优势。在与三年制学生选手建模的同场竞技中他们敢于高调亮相。告别了尴尬、困扰、心虚状态之后的选手一旦进入到建模乐园,历经拼搏、奋斗、徘徊、微笑、心动、惊喜,他们才真真切切的感受到了数学的魅力,相信平凡照样可以造就伟大,没有最好只有更好。随着学生热点问题不断地被攻破,建模协会积聚起越来越多对数学建模感兴趣的同学,他们开始慢慢摆脱学习数学的思维定势,逐渐走出“作题、解题”的狭小圈子,转而开始寻找数学的本意,寻找数学失落的价值。
3 通过建模竞赛培训计划的不断落实,帮助学生逐步形成数学的应用意识
随着建模活动的不断深入,遇到的数学现实问题难度加大了,高职院校学生数学基础薄弱的不利因素凸显出来,在会员感到问题棘手,知识匮乏时就需要对他们不断充电。为了配合数学老师进行系统化培训工作,我们合理地制定了培训计划,并分阶段实施:第一阶段为初级培训阶段。这一阶段主要是在课余时间进行,目的是初步树立学生的数学应用意识,使他们基本懂得如何用数学的观点看世界。第二阶段为暑期集训阶段。主要培训内容为数学建模所涉及的众多数学分支和多种建模方法以及常用的数学软件知识。第三阶段为模拟实战与案例分析阶段。前面两个阶段研究的问题还是比较容易找到相应的数学工具解决的实际问题,有大部分是为了训练学生应用意识和能力而将实际问题简化而编成的题,离真正的数学建模学习还有很大的差距。所以此时数学老师会提出条件更模糊,解决方向也不明确的实际问题,带领学生一起去解决,同时也鼓励、引导学生自己去发现身边的问题,提出解决方案,建立模型。
4 做好大赛前的准备工作,为选手“临门一脚”增加胜算
经过这三个阶段的学习和训练,学生就能初步掌握数学建模的基本思维方法,可以一展身手了。为此我们还专门对选手的应赛经验进行有针对性的培训,用学长们以往参赛的经验与教训帮助他们注意如下几个方面:(1)加强学生对竞赛中各个环节的熟悉程度,如:合理的安排时间,正确的论文格式,竞赛中的群体思维方法等等;(2)加强学生的团队精神和沟通能力、队员之间配合的默契程度,如:相互尊重,充分交流,杜绝武断评价等等;(3)加强学生对论文细节部分的处理能力,如:论文结构,论文与建模同步进行等等;(4)加强对薄弱环节的训练。
实践证明,建模竞赛对于参赛的选手来说真是一种磨练,知识的比拼,意志的考验使他们每个人都会有丰富的收获。对于数学的意义,他们的理解不再是停留在教科书上,他们更懂得了数学的价值,更懂得合作的力量。由此可见,只有参加建模竞赛,才能激励学生经过马拉松般的洗礼后成为真正的勇士,同时彰显出数学建模的育人功能;也只有通过竞赛,才能检验出组织建模活动的方式是否真的有效,学生在数学建模活动中是否真正开启了智慧,提高了能力,即建模协会的工作是否落到实处。
5 数学建模活动给我们带来的启示
数学建模协会随着三次大赛一路走来,我们发现选手们的收益远不止于此,由于参赛选手在口头表达、快速反应、勇于发表自己的见解方面都得到了很好的训练,这实际上是我们协助老师向学生施行了一项科研工作的模拟训练,如此说来学生收获的是可持续发展能力。为此,作为铺路石子的数模协会成就感大增,同时也坚定了我们的奋斗目标,那就是继续努力,争取进一步扩大数学建模活动的受益面。
参考文献:
[1] 姜启源,谢金星.一项成功的高等教育改革实践[J].中国高教研究,2011(12).
[2] 何文阁.在高职院校开展数学建模活动的意义与实践[J].中国职业技术教育,2005(25).
[3] 叶其孝.数学建模活动与大学生教育改革[J].数学的实践与认识,1997(01).
一、中学数学建模的现状
目前,数学建模在大学已经如火如荼地开展着,许多高校都开设了数学建模课程,一年一度的全国大学生数学建模竞赛也进行了好多年.反观中学阶段,除有个别省市和社会团体外.如,除上海市的“中学生数学知识应用竞赛”;中国青少年发展服务中心的“全国中学生数理化能力学科竞赛”等.绝大多数地方和学校并未有效地参与和实施.分析原因:
1.从教师的角度看,很多教师不愿意在这一方面花费过多时间和精力,认为搞这样的活动与考试和教学无关,是浪费时间,担心由于它而造成学生成绩的下滑.其次,受长期以来的传统观念和教学模式影响,教师的教学观念陈旧,数学教学的重心放在让学生会解题,会计算,能在考试上拿高分上,忽视了对学生数学综合素质的培养.同时,数学建模讲究各学科知识的交叉,这对教师知识的拥有量要求较高.教师需要进行专门的培训,也需要不断地学习,无形中增加了负担.
2.从学生的角度看,我国中小学的课程难度大,学生的课业负担重,在高考指挥棒下,学生的压力很大,高中生既要天天完成每科的家庭作业,还要应对各种考试.同时,教师也无法在教学上有更多的时间去让学生进行探索.长此以往,导致学生自主意识缺乏,创造能力薄弱.
3.从学校和家长的角度看,虽然数学建模对学生的长远发展有利,但高考仍是评判学生、教师以及学校优劣的最重要标准,能否考上名牌大学才是家长最关心的,这必然导致对数学建模的重视程度不够,部分学校即使在研究性学习中进行数学建模活动,也要么流于形式,要么人数很少,时间很短,无法形成规模,起不到应有的作用.
4.关于数学应用和数学建模的理论研究很多,但中学阶段的数学建模成果较少,没有成熟的案例和经验借鉴;且可操作性不强,也没有足够可供教师参考的资料.
5.教育资源分布不够均衡,地区差异、学校差异及生源质量对数学建模的开展产生影响.
以上几点是中学数学建模不能大规模进行的原因,既有客观因素,也有主观原因,但这并不意味着应放弃.事实证明,一些冲破阻力、克服困难结合教学,开展应用和建模活动的学校有着共同的感受――在中学数学教学过程中,加强数学知识应用的教学,有机地开展数学建模活动,培养了学生数学实践能力及创新精神,也促进了学校科研水平的提升,培养了拔尖创新人才.因此,开展这样的活动是十分有益的,也是可以施行的.那么如何开展呢?
二、中学数学建模的实施步骤
1.教师先行
首先,教师作为课题的策划者和引导者,要改变落后的观念,正确认识和对待数学建模,不断加强学习新知识.要有让学生初步掌握数学建模的思想和方法,从而更积极主动地学习数学,使学生终生受益;其次,学校要为教师创造良好的环境和具体的一些帮助,从外部环境上来看,要给教师营造一个相对宽松和民主的氛围,为教师自主的开展活动创造一个有利的外部条件.定期邀请专家到学校讲座,对教师进行系统的培训.发挥教研室的作用,成立有专人负责的数学建模指导小组,做好各学科之间的协调和配合.从日常生活出发,结合本校实际,编写教材.
2.学生培养
数学建模对学生有一个逐步的学习和适应的过程,在开展数学建模活动时,特别应考虑学生实际能力和水平,分层次,循序渐进.开始时,起点要低,要给学生留有充分思考的余地;形式应有利于更多的学生能参与.数学教学中,教师可以在讲解知识的同时有意识地介绍知识的应用背景,在应用的重点环节有比较多的训练.如,数学符号的表示、列方程和列不等式解应用题等,逐步扩展到让学生用已有的数学知识解释一些实际结果,描述一些实际现象,模仿地解决一些比较确定的应用问题,再到独立地解决教师提供的数学应用问题和建模问题,最后发展成能独立地发现、提出一些实际问题,并能用数学建模的方法解决这些问题.总之,在数学建模中,我们应更多地关注学生将实际问题转化为数学模型,以及解决这一问题的方法和过程,不必过分追求结果的完美性和严谨性,激发他们参与的积极性.
3.与正常教学的融合
教师应在教授数学各个模块时,选择恰当的实际问题,引导学生进行建模活动.比如:在学习函数模块中,可引入的实际问题有:银行存贷款,商品销售与利润,非线性组合和预测,人口或其他生物增减变化的规律;渔场养鱼与资金分配,出租车计价等.在学习数列模块中,可引入的实际问题有:银行的存贷款、证券、期货、保险、企业的产值、成本、仓储;社会问题中的人口增加、人口质量、土地及资源的利用及配置;空气污染、森林覆盖等.在概率统计模块中有:有奖促销,考试成绩的评价等.在三角函数模块中,有停车场最多停车设计问题,加工精度的间接测量,搬运家具问题,电流、声波、爆炸物爆炸后引起的振动,单摆运动等.在解析几何模块中有:台风移动对城市的影响,货物运输等.
笔者在讲授线性回归时,让学生进行建模,现以2009年所带学生的作品予以说明:
案例:西安近期房价的分析与预测
(一)问题提出
我国房地产市场从20世纪90年代开始建立到如今已经颇具规模,对我国的经济增长产生了很大的影响,甚至已经成为国民经济的支柱型产业.但是近年来,房价的飞速发展又不得不引起我们的重视,在促进经济增长的同时,带来的一系列结构性问题将对房地产行业的健康发展甚至国民经济的可持续发展带来影响.因此,研究商品房价格的影响因素,有助于科学地把握房价的发展规律,对经济和人民未来买房有很大意义.
(二)研究方法
本文主要以西安四城区为代表通过对2009年23~35周的相关房价数据整理建立起一元线性回归模型.