數(shù)學(xué)建模問題分析范文
時(shí)間:2023-12-29 17:50:08
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篇1
數(shù)學(xué)建模中的靈敏度分析是研究和分析一個(gè)系統(tǒng)或模型的狀態(tài)或輸出變化對(duì)系統(tǒng)參數(shù)或周圍條件變化的敏感程度的方法。在最優(yōu)化方法中經(jīng)常利用靈敏度分析來研究原始數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或發(fā)生變化時(shí)最優(yōu)解的穩(wěn)定性,通過靈敏度分析還可以決定哪些參數(shù)對(duì)系統(tǒng)或模型有較大的影響,因此,靈敏度分析幾乎在所有的運(yùn)籌學(xué)方法中以及在對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)都是很重要的,其用途主要用于模型檢驗(yàn)和推廣,簡(jiǎn)單來說就是改變模型原有的假設(shè)條件之后,所得到的結(jié)果會(huì)發(fā)生多大的變化。
建立數(shù)學(xué)模型的五個(gè)步驟:
1、提出問題;
(來源:文章屋網(wǎng) )
篇2
[關(guān)鍵詞]數(shù)學(xué)建模;商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè);實(shí)施路徑
前言
數(shù)學(xué)模型是連接實(shí)際問題與數(shù)學(xué)問題的橋梁,是對(duì)某一實(shí)際問題,根據(jù)其內(nèi)在規(guī)律,作一些必要的簡(jiǎn)化與假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)數(shù)學(xué)工具轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),從而用數(shù)學(xué)語言描述問題、解釋性質(zhì)、預(yù)測(cè)未來,提供解決處理的最優(yōu)決策和控制方案。數(shù)學(xué)建模是架設(shè)橋梁的整個(gè)過程,是從實(shí)際問題中獲得數(shù)學(xué)模型,對(duì)其求解,得到結(jié)論并驗(yàn)證結(jié)論是否正確的全過程。數(shù)學(xué)建模是用數(shù)學(xué)語言和方法,借助數(shù)學(xué)公式、計(jì)算機(jī)程序等工具對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的客觀規(guī)律進(jìn)行抽象并概化后,在一定假設(shè)下建立起近似的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解,然后再根據(jù)求解的結(jié)果去解決實(shí)際問題。在這個(gè)過程中要從問題出發(fā),充分發(fā)掘問題內(nèi)涵,按照問題中蘊(yùn)含的內(nèi)生動(dòng)力,尋求合適的模型,經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)后多次修改模型使之漸趨完善,同時(shí)還要進(jìn)行因素靈敏度分析,找出對(duì)問題影響較大、更大或最大的因素。隨著社會(huì)的發(fā)展,大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨,數(shù)學(xué)建模越來越引起人們的重視,很多高校將數(shù)學(xué)建模納入課程體系之中,以提高學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)理論與方法及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)綜合分析解決問題的能力,特別是數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽能有效提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)技術(shù)與運(yùn)算能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、寫作表達(dá)和創(chuàng)新實(shí)際能力。近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,形形的數(shù)據(jù)環(huán)繞著我們,數(shù)據(jù)分析方面的人才需求陡增,造就了商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的問世。商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)雖是2016年才增補(bǔ)的新專業(yè),但它是一個(gè)跨數(shù)學(xué)、電子商務(wù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等學(xué)科的邊緣專業(yè)。培養(yǎng)主要面向互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)服務(wù)、批發(fā)、零售、金融等行業(yè),掌握一定的數(shù)理統(tǒng)計(jì)、電子商務(wù)及互聯(lián)網(wǎng)金融相關(guān)知識(shí),具有商務(wù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)管理等專業(yè)技能,能夠從事商務(wù)數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷等工作的高素質(zhì)技能型人才。商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后主要從事電商數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)過程中的數(shù)據(jù)采集與整理、調(diào)整與優(yōu)化、網(wǎng)店運(yùn)營(yíng)與推廣等工作。從2019年開始1+X證書制度試點(diǎn)工作拉開了序幕,職業(yè)教育邁入考證新時(shí)代,商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)作為第二批試點(diǎn)專業(yè)正在如火如荼地進(jìn)行著,這將拓寬學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)渠道,提高學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)。但作為一名優(yōu)秀的數(shù)據(jù)分析師要對(duì)數(shù)據(jù)敏感,熟知業(yè)務(wù)背景,認(rèn)知數(shù)據(jù)需求,具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析與展示能力。若將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的人才培養(yǎng)體系中去,不僅使學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維解決問題的能力得到提升,更使學(xué)生思路變得富有條理性,讓學(xué)生養(yǎng)成敏銳觀察事物的習(xí)慣,對(duì)學(xué)生的未來發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
1將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的可行性分析
將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)不是牽強(qiáng)附會(huì)的關(guān)聯(lián),具有一定的可行性。
1.1在課程體系上具有可行性
數(shù)學(xué)建模是源于實(shí)際生活的需求,借助于數(shù)學(xué)的思維及知識(shí)去解決問題,需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)編程相關(guān)知識(shí)。商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的課程體系中含有統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)與應(yīng)用、C++、數(shù)據(jù)分析與處理等課程為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模奠定了基礎(chǔ)。
1.2在教學(xué)團(tuán)隊(duì)上具有可行性
數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程需要一支專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、年輕、富有創(chuàng)造力的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的教師不僅要有較為寬廣的數(shù)學(xué)知識(shí),也要具備較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)編程和操作能力,這樣才能培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際問題中刻畫問題的本質(zhì)并抽象出數(shù)學(xué)模型的能力。我校商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的數(shù)學(xué)建模相關(guān)教師共9人,由來自于統(tǒng)計(jì)專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)、電子商務(wù)專業(yè)等專業(yè)背景的教師組成,完全可以勝任數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程的教學(xué)與指導(dǎo)。
1.3在教學(xué)環(huán)境上具有可行性
本專業(yè)校內(nèi)教學(xué)條件比較完善,校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室基本上能夠滿足所有專業(yè)課程及專業(yè)實(shí)操課程的教學(xué)需要,學(xué)生可以在仿真的環(huán)境中進(jìn)行練習(xí)。鑒于現(xiàn)有校外實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)并不對(duì)口或融合度較低的現(xiàn)狀,學(xué)校還要積極拓展校外實(shí)訓(xùn)銜接度高的校外實(shí)訓(xùn)基地,讓學(xué)生真正參與到企業(yè)活動(dòng)中去,著實(shí)提升學(xué)生的商務(wù)實(shí)踐技能。校內(nèi)教學(xué)條件完全可以勝任數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程的教學(xué)。
2將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的實(shí)施路徑
任何的教學(xué)改革都不是一蹴而就的,是時(shí)間沉淀出來的產(chǎn)物,從無到有、從有到優(yōu)需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。要將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè),需要從課程體系、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、管理制度等方面著手。
2.1構(gòu)建數(shù)學(xué)建模的課程體系
將數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè),首先要制定融合數(shù)學(xué)建模的人才培養(yǎng)方案,明確數(shù)學(xué)建模在培養(yǎng)方案中的知識(shí)、素質(zhì)、能力等培養(yǎng)目標(biāo)和要求,設(shè)置數(shù)學(xué)建模在教學(xué)計(jì)劃中的相關(guān)理論、實(shí)踐等教學(xué)環(huán)節(jié)的課時(shí)與學(xué)分分配。對(duì)大一學(xué)生增設(shè)數(shù)學(xué)建模課程,將數(shù)學(xué)建模與統(tǒng)計(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)應(yīng)用數(shù)學(xué)并行教學(xué),其中涉及數(shù)學(xué)建模思想、基本數(shù)學(xué)模型、Matlab軟件入門等內(nèi)容,使學(xué)生了解幾類基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型、常規(guī)的數(shù)學(xué)建模步驟及方法。在教學(xué)中加入商務(wù)數(shù)據(jù)分析案例,根據(jù)問題需求先建立數(shù)學(xué)模型,然后通過Matlab編程求解出結(jié)果,并運(yùn)用軟件進(jìn)行計(jì)算、仿真和模擬,這樣將數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和商務(wù)數(shù)據(jù)分析三者有機(jī)銜接起來,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)建模進(jìn)行商務(wù)數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)的能力,也為之后的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽鋪路。
2.2組建數(shù)學(xué)建模的教學(xué)團(tuán)隊(duì)
數(shù)學(xué)建模的教師不僅要熟悉初等幾何、微分方程、優(yōu)化、圖與網(wǎng)絡(luò)、概率等機(jī)理分析性建模,還要熟悉統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)、檢測(cè)等測(cè)試分析性建模;不僅要掌握差分方程、插值與擬合、回歸分析、線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)建模方法,還要熟練掌握Matlab、LINGO等各類建模語言的使用。作為數(shù)學(xué)建模的教師,面對(duì)商務(wù)數(shù)據(jù)方面的實(shí)際問題,要全面深入細(xì)致地了解問題的背景,準(zhǔn)確無誤地明確問題的條件,在查閱、收集、閱讀掌握相關(guān)的數(shù)據(jù)、信息和資料的基礎(chǔ)上,清晰準(zhǔn)確地形成問題的主要特征,初步確定模型類型。然后根據(jù)特征和目的,找到問題的本質(zhì),忽略一些次要因素,給出必要的、合理的簡(jiǎn)化與假設(shè)。在分析與假設(shè)的基礎(chǔ)上,利用數(shù)學(xué)工具和方法,描述對(duì)象內(nèi)在規(guī)律,建立變量間關(guān)系,確定數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),建立商務(wù)數(shù)據(jù)的問題模型。數(shù)學(xué)建模的一系列過程需要教學(xué)團(tuán)隊(duì)的合理分工與協(xié)作,在日常教學(xué)過程中既要重視數(shù)學(xué)理論,又要重視實(shí)踐案例教學(xué)。使學(xué)生了解基本的數(shù)學(xué)模型和編程思想,把教學(xué)重心放在案例的分析、模型的選擇、程序的實(shí)現(xiàn)、靈敏度的分析等過程之中。通過對(duì)大量問題的數(shù)學(xué)模型的建立及計(jì)算機(jī)編程的求解,讓學(xué)生觸類旁通地處理一些實(shí)際問題,使學(xué)生體會(huì)到數(shù)學(xué)的魅力所在及學(xué)以致用的道理,從而提高學(xué)生商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用能力,為學(xué)生今后的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅要完成數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程的教學(xué),還要加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的研究和應(yīng)用,加強(qiáng)與外界的交流,推動(dòng)教學(xué)改革,以提高數(shù)學(xué)建模的水平和質(zhì)量。
2.3成立數(shù)學(xué)建模的學(xué)生社團(tuán)
除了數(shù)學(xué)建模融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)教學(xué)之外,還可以在學(xué)校成立數(shù)學(xué)建模社團(tuán),吸納學(xué)校中對(duì)數(shù)學(xué)建模感興趣的學(xué)生,特別是商務(wù)數(shù)據(jù)與分析專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入社團(tuán)。由數(shù)學(xué)建模老師定期對(duì)社團(tuán)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),將數(shù)學(xué)建模相關(guān)的數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)方法,數(shù)學(xué)建模的流程,競(jìng)賽論文的撰寫要領(lǐng),編程技巧等以講座的形式傳授給學(xué)生。同時(shí),社團(tuán)學(xué)生之間成立互助小組,互助小組中選擇商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生為組長(zhǎng),由組長(zhǎng)帶領(lǐng)其他組員共同探討數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)方法與技巧,分享數(shù)學(xué)建模的編程技術(shù)與相關(guān)資料,交流數(shù)學(xué)建模的解決問題的思路。這樣由一個(gè)專業(yè)帶動(dòng)多個(gè)專業(yè),一個(gè)社團(tuán)輻射到整個(gè)學(xué)校,在提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力的同時(shí),也為數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽選拔人才做好準(zhǔn)備。數(shù)學(xué)建模社團(tuán)的建立在豐富學(xué)生業(yè)余生活的同時(shí),也給那些對(duì)數(shù)學(xué)有興趣的學(xué)生提供了一個(gè)相互交流的平臺(tái),不僅可以開闊學(xué)生數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究的思維,還可以加強(qiáng)數(shù)學(xué)理論與實(shí)際問題之間的聯(lián)系,提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維方式解決實(shí)際問題的能力。
2.4參加數(shù)學(xué)建模的相關(guān)競(jìng)賽
為了更好地發(fā)揮數(shù)學(xué)建模在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力過程中的引領(lǐng)作用,學(xué)校組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模的相關(guān)競(jìng)賽,并將其發(fā)揮到極致。大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力最好的平臺(tái),美國(guó)在1985年開始創(chuàng)辦數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,我國(guó)大學(xué)生于1989年開始參賽并逐步成為參賽主體,到2019年共有15個(gè)國(guó)家25370隊(duì)注冊(cè)參賽,其中中國(guó)大陸地區(qū)代表隊(duì)約占98%。我國(guó)第一屆大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽(CUMCM)于1992年創(chuàng)辦,2019年1490校區(qū)42992隊(duì)報(bào)名參賽,現(xiàn)已呈現(xiàn)出一派繁榮景象,其他數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,如:深圳杯、電工杯等也如火如荼地開展起來。想在競(jìng)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)是一個(gè)系統(tǒng)的工程。數(shù)學(xué)建模參賽團(tuán)隊(duì)通常由3名學(xué)生組成。在學(xué)生選拔時(shí),就要綜合考慮學(xué)生的知識(shí)、能力、性格等因素,這3名學(xué)生不僅要有較好的計(jì)算機(jī)技術(shù)與運(yùn)算能力,更要有吃苦耐勞的精神和較好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。在教學(xué)指導(dǎo)時(shí),不僅為學(xué)生講解一些基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)建模方法和技巧,更要注重綜合分析解決問題、邏輯思維、語言文字理解與表達(dá)、科研創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)。在模擬訓(xùn)練時(shí),指導(dǎo)教師嚴(yán)格把關(guān),讓學(xué)生合理安排三天時(shí)間在網(wǎng)上查閱資料,分析問題之后建模與解答,檢驗(yàn)與分析,再完成競(jìng)賽的論文的寫作。通過多次有針對(duì)性的模擬訓(xùn)練,學(xué)生攝取新知識(shí)、新技能的能力得到提升,定量與定性分析的思維能力得到鍛煉,責(zé)任意識(shí)得到加強(qiáng),自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣逐漸養(yǎng)成,不畏艱難的品質(zhì)得到磨練,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力得到提高。指導(dǎo)教師通過對(duì)數(shù)學(xué)建模的研究和學(xué)生的指導(dǎo),教學(xué)相長(zhǎng),自身的建模能力也將得到大幅提升。面對(duì)一些實(shí)際的商務(wù)數(shù)據(jù)問題,能夠通過建立一些相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,探索出解決實(shí)際問題的方案,并從這些方案中選擇出最合理、最科學(xué)、最恰當(dāng)?shù)姆桨浮?/p>
2.5搭建數(shù)學(xué)建模的管理體系
將數(shù)學(xué)建模課程融入商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)難度不大,但是要讓學(xué)生組隊(duì)參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽并出彩,就需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)重視及相關(guān)職能部門支持,在校內(nèi)建立健全數(shù)學(xué)建模管理制度,如將數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽作為二級(jí)學(xué)院考核指標(biāo)、數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)教師的工作量計(jì)算辦法、學(xué)生在獎(jiǎng)學(xué)金與評(píng)先評(píng)優(yōu)等方面優(yōu)先考慮等。只有建立健全校內(nèi)管理體系,才能激勵(lì)更多的教師主動(dòng)承擔(dān)數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程的教學(xué),參與數(shù)學(xué)建模社團(tuán)的指導(dǎo),同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的興趣與參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的積極性。
篇3
在研究和解決有關(guān)紡織方面的問題時(shí),往往涉及因果關(guān)系或演化規(guī)律的確定,所研究對(duì)象或系統(tǒng)的評(píng)價(jià)、分類、預(yù)測(cè)和控制等方面的內(nèi)容,這些通常都需要應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的方法進(jìn)行求解。例如,借助經(jīng)典數(shù)學(xué)方法可以分析和預(yù)測(cè)紗線的強(qiáng)力變化、解釋成紗張力的變化規(guī)律和獲取紗線的形態(tài)特征等問題[2];應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法研究和解釋紗線強(qiáng)力與纖維強(qiáng)力之間、亞麻纖維線密度與直徑之間的關(guān)系,從而建立仿真織物懸垂性與經(jīng)緯密度以及抗彎長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)模型等問題;應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立亞麻滌綸混紡織物的服用性能與混紡比之間的定量關(guān)系和進(jìn)行織物熱濕舒適性的評(píng)價(jià)等問題;應(yīng)用灰色系統(tǒng)分析方法研究細(xì)紗條干與前紗半制品條干之間的關(guān)系和研究織物洗滌的縮水規(guī)律等問題。另外,還能應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法解決織物風(fēng)格或織物性能的評(píng)定和預(yù)測(cè)問題;應(yīng)用偏微分方程方法研究織物的熱濕傳遞問題;應(yīng)用多項(xiàng)式擬合方法研究織物染色配色問題,等等。總之,數(shù)學(xué)建模的思想和方法在紡織學(xué)科的研究與實(shí)踐中起著非常重要的作用,其應(yīng)用可以說無處不在。
二、數(shù)學(xué)建模能力在紡織專業(yè)人才培養(yǎng)中的研究與實(shí)踐
(一)高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)中數(shù)學(xué)建模能力培養(yǎng)的實(shí)踐
對(duì)于高等數(shù)學(xué)課程教學(xué),在許多概念和結(jié)論的引入或推導(dǎo)的過程中,都蘊(yùn)含了數(shù)學(xué)建模的思想和方法。[3]針對(duì)紡織學(xué)科本科專業(yè)高等數(shù)學(xué)課程,通過恰當(dāng)引入數(shù)學(xué)建模的思想和方法、實(shí)例闡釋數(shù)學(xué)建模方法在解決實(shí)際問題中的作用和解決問題的具體過程,向?qū)W生展示數(shù)學(xué)建模的特點(diǎn)和魅力。例如在介紹連續(xù)函數(shù)的介值定理時(shí),可以借助椅子能否在不平的地面上放穩(wěn)的問題闡述其在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用;在引入導(dǎo)數(shù)概念時(shí),通過平面曲線的切線斜率和變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度兩個(gè)典型問題,闡明其相對(duì)變化率的極限本質(zhì),當(dāng)然也可以借助經(jīng)濟(jì)學(xué)中的成本變化率和人口問題中的出生率等實(shí)例引入導(dǎo)數(shù)的概念;在介紹微分方程的應(yīng)用時(shí),可以借助人口問題中的Malthus模型和Logistic阻滯增長(zhǎng)模型向?qū)W生展示數(shù)學(xué)建模的方法和步驟;其他諸如曲線弧長(zhǎng)、曲面面積、空間立體的體積和質(zhì)量等許多物理量計(jì)算公式的建立和推導(dǎo)過程都蘊(yùn)含了數(shù)學(xué)建模的思想??傊?,在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中,有很多地方可以自然地融入數(shù)學(xué)建模的思想和方法,能夠充分地向?qū)W生展示數(shù)學(xué)建模的特點(diǎn)和魅力,初步培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。
(二)數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)中數(shù)學(xué)建模能力培養(yǎng)的實(shí)踐
在數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)中,需要通過典型的實(shí)例讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的思想和方法分析問題和解決問題,通過動(dòng)手和動(dòng)腦訓(xùn)練,逐步培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的思維方法和提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。[4]針對(duì)紡織學(xué)科本科專業(yè)進(jìn)行的數(shù)學(xué)建模課程教學(xué),要結(jié)合紡織專業(yè)自身的特點(diǎn)和紡織方面的問題,選取在紡織問題中應(yīng)用相對(duì)較多的建模方法進(jìn)行講授,同時(shí)還要和紡織方面的實(shí)例進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。這種有選擇地講授數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容和方法,開展有針對(duì)性的教學(xué)模式,讓紡織專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模方法的同時(shí),還能和專業(yè)知識(shí)聯(lián)系起來,加深數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的理解和應(yīng)用。例如,在介紹統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)建模方法時(shí),可以通過研究纖維性能與氣流紗性能之間的關(guān)系學(xué)習(xí)多元逐步回歸的分析方法;在介紹模糊數(shù)學(xué)建模方法時(shí),可以通過織物風(fēng)格分類研究的實(shí)例學(xué)習(xí)模糊聚類分析和模糊綜合評(píng)價(jià)的建模方法;在介紹灰色系統(tǒng)分析方法時(shí),可以通過研究織物洗滌縮水規(guī)律問題學(xué)習(xí)灰色預(yù)測(cè)建模方法和求解問題的具體過程,等等??傊跀?shù)學(xué)建模課程的教學(xué)中,要注意建模方法與紡織問題的結(jié)合,要注意課堂教學(xué)與課外實(shí)踐的結(jié)合,不斷加深紡織專業(yè)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的認(rèn)識(shí)和理解,不斷提高紡織專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力和水平。
(三)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽過程中數(shù)學(xué)建模能力培養(yǎng)的實(shí)踐
每年一次的全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)不僅可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)效果和應(yīng)用能力,而且可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的認(rèn)識(shí)和理解,進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。所有參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生,包括紡織專業(yè)的學(xué)生,在賽前培訓(xùn)階段要求參賽學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)各種數(shù)學(xué)建模的知識(shí)和方法,研究?jī)?yōu)秀論文解決問題的思想和技巧,分析優(yōu)秀論文解決問題的過程和文章的結(jié)構(gòu),并通過模擬問題對(duì)參賽學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。通過這些系統(tǒng)全面的訓(xùn)練,能夠不斷地鞏固和加強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模方面的知識(shí)和方法,能夠不斷地提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力,進(jìn)而全面提升學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。賽后要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)建模方法分析和研究專業(yè)方面的問題,在不斷實(shí)踐中鞏固和加強(qiáng)應(yīng)用數(shù)學(xué)建模分析問題和解決問題的能力。例如,對(duì)于參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的紡織專業(yè)的學(xué)生,可以引導(dǎo)他們應(yīng)用回歸分析方法、模糊數(shù)學(xué)方法、灰色系統(tǒng)分析方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等分析和研究紡織方面的一些典型問題。需要注意的是,與前面數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)中的實(shí)踐活動(dòng)相比,這里讓學(xué)生所從事的實(shí)踐活動(dòng)要求更高,需要學(xué)生深入本專業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究中,這樣不僅能夠加強(qiáng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力,而且還能激發(fā)學(xué)生從事科學(xué)研究的興趣。(四)紡織專業(yè)課程教學(xué)中數(shù)學(xué)建模能力培養(yǎng)的實(shí)踐紡織專業(yè)課程教學(xué)中對(duì)紡織專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)側(cè)重于專業(yè)領(lǐng)域中的分析問題和解決問題的能力。通過密切聯(lián)系專業(yè)實(shí)際,結(jié)合專業(yè)方面的問題對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng),將會(huì)貫穿于整個(gè)大學(xué)階段。紡織專業(yè)課程涉及纖維材料、紡織工程、染整技術(shù)和服裝工程等諸多研究方向,其中有許多問題可以借助數(shù)學(xué)建模的思想和方法進(jìn)行分析和研究。因此,在紡織專業(yè)課程教學(xué)中,需要結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容,有選擇地提出問題讓學(xué)生思考,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題,督促學(xué)生動(dòng)手查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)尋找解決問題的方法,進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生建立合適的模型進(jìn)行求解,并指導(dǎo)學(xué)生書寫具有研究性的論文或?qū)嶒?yàn)報(bào)告,以書面的形式提交研究或?qū)嵺`的結(jié)果。這里關(guān)鍵是要合理地引導(dǎo)學(xué)生,指導(dǎo)學(xué)生如何分析問題、如何查閱和搜集資料、如何開展研究等。這樣不僅把課堂教學(xué)延伸到課外,將課堂教學(xué)和課外實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來,而且也是數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)的延續(xù)和補(bǔ)充,使數(shù)學(xué)建模的思想和方法繼續(xù)在專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)中得到應(yīng)用,會(huì)更加有助于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。通過上述的教學(xué)模式,把數(shù)學(xué)建模的思想和方法有機(jī)地融入紡織專業(yè)課程的教學(xué)和實(shí)踐中,全面提高了紡織專業(yè)課程教學(xué)的質(zhì)量,系統(tǒng)地培養(yǎng)了紡織專業(yè)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)建模知識(shí)和方法分析問題和解決問題的能力,為其進(jìn)一步開展研究工作奠定了基礎(chǔ)。
三、結(jié)束語
篇4
一、應(yīng)用數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)建模思想基本概述
數(shù)學(xué)建模思想不僅是一種數(shù)學(xué)思想方法,還是一種數(shù)學(xué)的語言方法,具體而言,它是通過抽象、簡(jiǎn)化建立能近似刻畫并解決實(shí)際問題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具,而這種刻畫的數(shù)學(xué)表述就是一個(gè)數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是解決各種實(shí)際問題的一種數(shù)學(xué)的思考方法,它從量和形的側(cè)面去考察實(shí)際問題,盡可能通過抽象、簡(jiǎn)化確定出主要的變量、參數(shù),應(yīng)用與各學(xué)科有關(guān)的定律、原理,建立起它們之間的某種關(guān)系,即建立數(shù)學(xué)模型;然后用數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行分析、求解;然后盡可能用實(shí)驗(yàn)的、觀察的、歷史的數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)該數(shù)學(xué)模型,若檢驗(yàn)符合實(shí)際,則可投入使用,若不符合實(shí)際,則重新考慮抽象、簡(jiǎn)化建立新的數(shù)學(xué)模型。由此可見,數(shù)學(xué)建模是一個(gè)過程,而且是一個(gè)常常需要多次迭代才能完成的過程,也是反映解決實(shí)際問題的真實(shí)的過程。
數(shù)學(xué)建模思想運(yùn)用于應(yīng)用數(shù)學(xué)之中,不僅有利于改變傳統(tǒng)的以老師講授為主的教學(xué)模式,調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,還有利于全面提升學(xué)生的應(yīng)用數(shù)學(xué)的綜合運(yùn)用能力,同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思維能力和創(chuàng)新合作意識(shí)。而且,數(shù)學(xué)建模是從多角度、多層次以及多個(gè)側(cè)面去思考問題,有利于提高學(xué)生的發(fā)散思維能力,在數(shù)學(xué)建模的科學(xué)實(shí)踐過程中,還能鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力,是推行素質(zhì)教育的有效途徑。
二、在應(yīng)用數(shù)學(xué)中貫徹?cái)?shù)學(xué)建模思想的措施分析
1.將數(shù)學(xué)應(yīng)用與理論相結(jié)合,深入貫徹?cái)?shù)學(xué)建模思想
將數(shù)學(xué)應(yīng)用與理論相結(jié)合,深入貫徹?cái)?shù)學(xué)建模思想,是提高應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)效率的重要途徑。在應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,如果涉及到相關(guān)的數(shù)學(xué)概念問題,應(yīng)該通過學(xué)生的所熟悉的日常生活實(shí)例以及所學(xué)的專業(yè)相關(guān)實(shí)例來引出,盡量避免以教條式的定義模式灌輸數(shù)學(xué)概念,努力結(jié)合相關(guān)情境,以各種背景材料位輔助,通過自然的敘述來減少應(yīng)用數(shù)學(xué)的抽象概念,使其更加簡(jiǎn)明化、具體化。而且,用學(xué)生經(jīng)常接觸或者熟識(shí)的相關(guān)案例,不僅能幫助學(xué)生正確的理解數(shù)學(xué)概念,還能拓展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,貫徹?cái)?shù)學(xué)建模思想,提高應(yīng)用數(shù)學(xué)整體的教學(xué)效果。
2.積極開展應(yīng)用數(shù)學(xué)相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng),交流數(shù)學(xué)建模方法
在應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,可以通過適當(dāng)?shù)拈_展應(yīng)用數(shù)學(xué)專題講座、專題討論會(huì)、經(jīng)驗(yàn)交流會(huì),或者是成立數(shù)學(xué)建模小組等,促進(jìn)一些建模專題的討論和交流,比如說:“圖解法建模”、“代數(shù)法建?!钡?,在交流中研究分析數(shù)學(xué)建模相關(guān)問題,理解一些數(shù)學(xué)建模的重要思想,掌握數(shù)學(xué)建模的基本方法。而且,在日常生活中,也可以引導(dǎo)學(xué)生深入生活實(shí)踐去觀察,選擇時(shí)機(jī)的問題進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)建模訓(xùn)練,讓學(xué)生在數(shù)學(xué)建模實(shí)踐活動(dòng)中不斷的去摸索、去創(chuàng)新、去發(fā)展,以此來不斷的拓展學(xué)生的視野,增長(zhǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模知識(shí),積累數(shù)學(xué)建模經(jīng)驗(yàn)。而且,在具體的實(shí)踐活動(dòng)中,通過交流合作,還能及時(shí)的反饋相關(guān)的問題,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性,深化數(shù)學(xué)建模思想,豐富數(shù)學(xué)建模方法,進(jìn)而促進(jìn)數(shù)學(xué)建模方法在應(yīng)用數(shù)學(xué)中的綜合運(yùn)用,大大提高數(shù)學(xué)教學(xué)的效率。
3.用數(shù)學(xué)建模思想豐富應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容
應(yīng)用數(shù)學(xué)的教學(xué)通常是以選擇一個(gè)具有實(shí)際意義的問題為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)而把相關(guān)的實(shí)際問題化為數(shù)學(xué)問題,也就是通過綜合實(shí)際材料,用數(shù)學(xué)語言來描述實(shí)際問題,在建立數(shù)學(xué)模型。再者就是相關(guān)數(shù)學(xué)材料的邏輯體系構(gòu)建,通過定義數(shù)學(xué)概念,在經(jīng)過一定的運(yùn)算程序,推出數(shù)學(xué)材料的基本性質(zhì),然后建立相關(guān)的數(shù)學(xué)公式和定理。最后,就是將數(shù)學(xué)理論運(yùn)用到實(shí)際問題中去,利用數(shù)學(xué)建模思想理論知識(shí)來解決實(shí)際問題。而這一整體過程,實(shí)際上就是數(shù)學(xué)建模的全過程,用數(shù)學(xué)建模思想豐富應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容,需要我們轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,在全新的數(shù)學(xué)建模思想的引導(dǎo)下,來構(gòu)建應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)的系統(tǒng)化內(nèi)容體系,豐富教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量。
4.通過案例分析,整合數(shù)學(xué)建模資料
數(shù)學(xué)老師在教授應(yīng)用數(shù)學(xué)相關(guān)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)后,需要關(guān)注數(shù)學(xué)理論的實(shí)際運(yùn)用,這時(shí)候老師就可以通過收集一些能運(yùn)用到課堂教學(xué)中來的數(shù)學(xué)建模資料,在對(duì)建模資料進(jìn)行系統(tǒng)的整合,盡量采用大眾化的專業(yè)知識(shí),結(jié)合相關(guān)的案例分析,簡(jiǎn)化應(yīng)用數(shù)學(xué)問題。比如說,數(shù)學(xué)教師可以選擇數(shù)量關(guān)系明顯的實(shí)際問題,結(jié)合生活實(shí)際案例,簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)建模的方法和步驟,培養(yǎng)學(xué)生的初步數(shù)學(xué)建模能力。
篇5
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)踐教學(xué)體系
【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2013)11-0007-02
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽自1994年在全國(guó)范圍內(nèi)開展以來,其競(jìng)賽規(guī)模逐年擴(kuò)大,影響力也日益增強(qiáng),現(xiàn)已成為教育部支持的科技競(jìng)賽之一。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的開展讓大家看到了數(shù)學(xué)在其他領(lǐng)域的重要作用,同時(shí)也促使數(shù)學(xué)學(xué)科中產(chǎn)生了一個(gè)具有強(qiáng)大生命力的新分支——數(shù)學(xué)建模。為了更好地備戰(zhàn)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,高等院校紛紛開設(shè)數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等數(shù)學(xué)建模類課程,同時(shí),隨著課程的開設(shè)也出現(xiàn)了一些問題:數(shù)學(xué)建模類課程如何教學(xué)才有顯著的教學(xué)效果,如何與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)類課程相結(jié)合以促進(jìn)工科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)改革等。
數(shù)學(xué)建模類課程是指數(shù)學(xué)建模及數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程,它具有理論與實(shí)際相結(jié)合、知識(shí)覆蓋面廣、實(shí)踐性與探索性等特點(diǎn),對(duì)于改變本科生對(duì)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)“無用論”的看法,激發(fā)他們對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)他們的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等有著積極的促進(jìn)作用。因此,對(duì)定位于應(yīng)用型本科院校的獨(dú)立學(xué)院來說數(shù)學(xué)建模更應(yīng)該得到推廣和發(fā)展,獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)建模類課程的探索與研究也顯得尤為重要。
一 當(dāng)前獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)建模類課程教學(xué)的回顧與現(xiàn)狀
自2008年我院正式派5隊(duì)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽起,我院就開始將數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)作為選修課程在全院范圍內(nèi)開設(shè),分別設(shè)置為24學(xué)時(shí)。數(shù)學(xué)建模課程以姜啟源版《數(shù)學(xué)模型》(高等教育出版社,2003年,第三版)作為參考教材,以講授初等模型為主,其目的是讓學(xué)生了解基本的建模方法、建模技巧,掌握一些具有共性的實(shí)際問題的數(shù)學(xué)模型,培養(yǎng)初步的理論聯(lián)系實(shí)際的數(shù)學(xué)建模方法。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程以姜啟源版《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》(高等教育出版社,2006年,第二版)為參考教材,重點(diǎn)介紹利用Matlab軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)求解及作圖,同時(shí)讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式、方法及作用,能夠初步使用相關(guān)數(shù)學(xué)軟件Matlab、Lingo等。這兩門課程最初分在兩個(gè)學(xué)期(第三、四學(xué)期)開設(shè)的,后來在同一個(gè)學(xué)期(第四學(xué)期)同步開設(shè)。剛開始由于了解數(shù)學(xué)建模的學(xué)生不同,所以選修兩門課程的學(xué)生僅限于想?yún)①惖膶W(xué)生。隨著數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲獎(jiǎng)及影響力的擴(kuò)大,越來越多的學(xué)生爭(zhēng)先恐后地選修這兩門課程。但由于數(shù)學(xué)建模授課仍采用“老師臺(tái)上講——學(xué)生臺(tái)下聽”的板書形式,與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)類課程教學(xué)沒什么不同,所以在授課過程中無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,部分學(xué)生出現(xiàn)缺課現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)厭學(xué)的情緒。針對(duì)這種狀況,我院數(shù)學(xué)教研室首先對(duì)數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)嘗試,改變單純的板書形式,根據(jù)實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容與有限的課時(shí)制作多媒體課件,將其與板書相結(jié)合應(yīng)用到數(shù)學(xué)建模課堂中,其中增加了建模題目涉及的背景問題詳細(xì)介紹、相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的補(bǔ)充等,同時(shí),針對(duì)實(shí)際問題展開以小組為單位的課堂自由討論,拉近師生之間的距離,激發(fā)學(xué)生積極思考問題,收到了良好的教學(xué)效果。其次,將高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容融入到數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,利用數(shù)學(xué)軟件求解高等數(shù)學(xué)中繁雜的計(jì)算,讓學(xué)生體會(huì)到運(yùn)用軟件的便利,能夠解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。雖然對(duì)數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革取得了一些成效,但是數(shù)學(xué)建模理論化的教學(xué)和兩門課程分離教學(xué)的狀況使得很多學(xué)生仍有困擾,真正遇到數(shù)學(xué)建模題目后不知如何建模,建模后又不知如何利用軟件求解。
隨著我院對(duì)數(shù)學(xué)建模類課程教學(xué)改革的深入,從今年開始我院已將數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)兩門課程合并進(jìn)行教學(xué),設(shè)置為32學(xué)時(shí),理論授課與上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)各占50%。在這門課上,教師將數(shù)學(xué)建模理論與數(shù)學(xué)軟件的使用聯(lián)合教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)實(shí)際問題分析建立數(shù)學(xué)模型后直接利用數(shù)學(xué)軟件對(duì)所建模型進(jìn)行求解,使得學(xué)生形成對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的完整體系,這在一定程度上彌補(bǔ)了理論與上機(jī)實(shí)驗(yàn)脫離的“兩開式”教學(xué)的缺陷。
二 獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)建模類課程教學(xué)的探索與研究
目前,我院已連續(xù)5年參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,獲全國(guó)二等獎(jiǎng)3項(xiàng),廣西區(qū)級(jí)獎(jiǎng)19項(xiàng),每年獲獎(jiǎng)率居廣西區(qū)參賽獨(dú)立學(xué)院前列。我院能在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中取得良好的成績(jī),一方面是得到了學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的重視和各部門的大力支持,另一方面是我院在數(shù)學(xué)建模類課程教學(xué)方面進(jìn)行不懈的努力,積極探索適合獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)模式,提出了數(shù)學(xué)建模類課程實(shí)踐教學(xué)體系。
1.建立以數(shù)學(xué)建模理論課程為基礎(chǔ)的實(shí)踐教學(xué)體系
針對(duì)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的狀況以及數(shù)學(xué)建模課程自身的特點(diǎn),獨(dú)立學(xué)院開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程不應(yīng)以追求高深的數(shù)學(xué)知識(shí)以及數(shù)學(xué)模型對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的精確描述為目的,而是應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)與興趣,以注重培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)新知識(shí)的能力、分析和解決實(shí)際問題的能力,增強(qiáng)應(yīng)用意識(shí)、實(shí)踐意識(shí)以及創(chuàng)新意識(shí),使學(xué)生的綜合素質(zhì)在數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)中得到全面地提高為目標(biāo)。為此,獨(dú)立學(xué)院應(yīng)建立以數(shù)學(xué)建模理論為基礎(chǔ)的實(shí)踐教學(xué)體系,具體做法如下:
第一,理論授課階段。每年的春季開學(xué),數(shù)學(xué)建模課程以選修課的形式在全院范圍內(nèi)開設(shè),以講授常用的數(shù)學(xué)模型、建模方法及數(shù)學(xué)軟件的使用為主,其中包括初等模型、優(yōu)化模型、微分方程模型、回歸分析、數(shù)值分析、曲線擬合、 Matlab等。理論授課基本采用“教師講、學(xué)生聽”、課件與板書結(jié)合的教學(xué)模式,軟件使用還增加學(xué)生“邊學(xué)邊練”的環(huán)節(jié),占課程總學(xué)時(shí)的2/3。通過數(shù)學(xué)建模理論授課,讓學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模有初步的認(rèn)識(shí),為后續(xù)數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的開展奠定了理論基礎(chǔ)。
第二,討論練習(xí)階段。在已有數(shù)學(xué)建模知識(shí)的基礎(chǔ)上,將剩下1/3學(xué)時(shí)的數(shù)學(xué)建模教學(xué)過程變成學(xué)生的活動(dòng)過程。選取生活中的實(shí)例作為題目進(jìn)行練習(xí),如學(xué)生會(huì)的選舉問題、公交車的調(diào)度、食堂打飯的排隊(duì)問題、課程的合理安排問題等。題目一般事先給出,方便學(xué)生在課下進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,搜集資料、數(shù)據(jù),在課堂上以小組(三人為一組)為單位對(duì)題目進(jìn)行分析、討論,交流本小組所掌握的資料以及對(duì)題目求解的一些想法,同時(shí)老師參與其中,掌握課堂進(jìn)度,對(duì)爭(zhēng)執(zhí)不休的問題進(jìn)行評(píng)斷,對(duì)學(xué)生沒有注意的問題進(jìn)行提點(diǎn)等。課后學(xué)生以小組為單位整理課堂討論的結(jié)果,并給出一周的時(shí)間讓每組完成對(duì)實(shí)際問題的求解,最終以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式提交,同時(shí)每位學(xué)生提交每次練習(xí)的收獲、體會(huì)。
第三,滲透融合階段。除了選修數(shù)學(xué)建模課程和參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生外,大部分學(xué)生都不了解數(shù)學(xué)建模及其思想方法。因此,為了普及數(shù)學(xué)建模,數(shù)學(xué)建模的思想方法應(yīng)滲透融合到基礎(chǔ)數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)過程中去,與基礎(chǔ)知識(shí)模塊進(jìn)行整合教學(xué)。例如在高等數(shù)學(xué)講“介值定理”時(shí),可用“椅子能在不平的地面上放穩(wěn)嗎?”的數(shù)學(xué)建模問題作為例子介紹介值定理的應(yīng)用;在講微分方程部分時(shí),可插入生物增長(zhǎng)Malthus模型和Logistic模型、傳染病SI模型、SIS模型以及SIR模型等微分方程模型,并聯(lián)系2003年的競(jìng)賽題目“SARS的傳播”建立傳染病模型為例進(jìn)行介紹。在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的回歸分析部分,可引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)中“運(yùn)用回歸分析預(yù)測(cè)女子身高”的例子吸引學(xué)生的注意力。這樣通過教學(xué)內(nèi)容的整合,使大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)也了解了數(shù)學(xué)建模的思想,提高了數(shù)學(xué)建模的意識(shí)。
2.將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)融入數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程,形成數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)分層次實(shí)踐教學(xué)體系
在實(shí)踐教學(xué)過程中,我們發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生選修了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,學(xué)習(xí)了Matlab、Lingo、Lindo等軟件的使用,但是真正需要用這些軟件求解問題時(shí)仍然不會(huì),大多僅停留在聽說過Matlab、Lingo等數(shù)學(xué)軟件的層面上。對(duì)此,我們認(rèn)為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)融入到數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程中,同時(shí)實(shí)施分層次教學(xué),讓不同需求的學(xué)生掌握不同程度的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,逐步形成獨(dú)立學(xué)院數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)分層次實(shí)踐教學(xué)體系。
第一層次,針對(duì)大一學(xué)生,將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)作為必修課,安排在諸如高等數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,即在每一章內(nèi)容后增加兩個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),讓學(xué)生做一些簡(jiǎn)單的高等數(shù)學(xué)問題的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),如求極限、求導(dǎo)函數(shù)、求原函數(shù)、做因式分解、解微分方程等,主要學(xué)會(huì)使用數(shù)學(xué)軟件Matlab和Mathematics。以所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生理解一些抽象概念和理論,并運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)求解。這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)可改變數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)模式,使教學(xué)方式變得生動(dòng)靈活,同時(shí)學(xué)生從繁雜的計(jì)算中解脫出來,在學(xué)習(xí)過程中也會(huì)有更大的主動(dòng)性。第二層次,針對(duì)大二、大三學(xué)生,將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)作為選修課開設(shè),一個(gè)實(shí)際問題構(gòu)成一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)際問題建立的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值求解和定量分析,進(jìn)一步完善和構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。這一層次主要是培養(yǎng)學(xué)生熟練使用計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)軟件的能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力。第三層次,針對(duì)參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和大四的學(xué)生,進(jìn)行專題性的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。掌握更多的專業(yè)計(jì)算軟件,如Lingo、Lindo、Origin、SAS、SPSS等。這樣,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)通過分層次教學(xué),使不同階段的學(xué)生不同程度地鍛煉了上機(jī)實(shí)際操作能力,更使得數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在大學(xué)校園中得到廣泛地普及。
參考文獻(xiàn)
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篇6
一、培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識(shí)
數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)建模不僅僅展示了解決問題時(shí)所使用的數(shù)學(xué)知識(shí)和技巧,更重要的它將告訴我們?nèi)绾翁崛?shí)際問題中的數(shù)學(xué)內(nèi)涵并使用數(shù)學(xué)的技巧來解決它。因此學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模不僅要學(xué)習(xí)和理解模型分析過程中所使用的數(shù)學(xué)知識(shí)和邏輯推理,更重要的在于了解怎樣用數(shù)學(xué)對(duì)實(shí)際問題組建模型以解決問題。所謂數(shù)學(xué)模型,是通過抽象和簡(jiǎn)化,使用數(shù)學(xué)語言對(duì)實(shí)際問題的一個(gè)近似刻畫,以便于人們更深刻地認(rèn)識(shí)所研究的對(duì)象,也就是說對(duì)現(xiàn)實(shí)對(duì)象信息進(jìn)行提煉、分析、歸納、翻譯的結(jié)果,它使用數(shù)學(xué)語言精確地表達(dá)了對(duì)象的內(nèi)在特征。因此,教師在傳授知識(shí)的同時(shí)一定要有意識(shí)地把一些抽象的問題和現(xiàn)實(shí)生活中的問題聯(lián)系起來,即尋找模型。因此要不斷地引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)去觀察、分析和表示各種事物之間的聯(lián)系,要善于從紛繁復(fù)雜的具體問題中抽象出所熟知的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而達(dá)到用數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題,使數(shù)學(xué)建模意識(shí)成為學(xué)生思考問題的方法和習(xí)慣。
二、優(yōu)化中數(shù)建模過程,全面實(shí)施素質(zhì)教育
1.數(shù)學(xué)建模教學(xué)要突出學(xué)生主體地位。學(xué)生主體地位是指學(xué)生應(yīng)是教學(xué)活動(dòng)的中心,教師、教材、一切的教學(xué)手段都應(yīng)為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù);學(xué)生應(yīng)積極參與到教學(xué)活動(dòng)中去,充當(dāng)教學(xué)活動(dòng)的主角。學(xué)生的主體地位主要有以下四個(gè)方面的表現(xiàn):學(xué)習(xí)的積極性、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。
數(shù)學(xué)建模的教學(xué)環(huán)節(jié)是將實(shí)際問題抽象簡(jiǎn)化成數(shù)學(xué)模型,求得數(shù)學(xué)模型的解,檢驗(yàn)解釋數(shù)學(xué)模型的解,并將其還原成實(shí)際問題的解,從而最終解決實(shí)際問題。數(shù)學(xué)建模課程的特點(diǎn)決定了每一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)都要把突出學(xué)生主體地位置于首位,教師要激勵(lì)學(xué)生大膽嘗試,鼓勵(lì)學(xué)生不怕挫折失敗,鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)口表述、動(dòng)手操作、動(dòng)腦思考,鼓勵(lì)學(xué)生多想、多讀、多議、多講、多練、多聽。
在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中教師要充分運(yùn)用滲透與激勵(lì)的教育手段。滲透,就是教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)實(shí)際,從素質(zhì)教育的角度出發(fā),把人格教育、非智力因素、學(xué)習(xí)方法、思維方法和各種能力的培養(yǎng)等素質(zhì)教育的內(nèi)容有機(jī)地溶于教學(xué)過程當(dāng)中;激勵(lì),就是教師運(yùn)用適當(dāng)?shù)恼Z言、舉動(dòng)、方式(設(shè)計(jì))、內(nèi)容(問題)激發(fā)學(xué)生的興趣、積極性和主動(dòng)性,鼓舞學(xué)生的思維、行動(dòng)和意志。由于數(shù)學(xué)建模過程會(huì)遇到許多意料不到的困難,對(duì)中學(xué)生而言,數(shù)學(xué)建模中化歸思想方法的掌握難度較大。教師在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中要注意增強(qiáng)滲透和激勵(lì)的意識(shí),要注意二者的啟發(fā)性、思想性、全面性、貼切性和現(xiàn)實(shí)性。
2.數(shù)學(xué)建模教學(xué)要分別要求、分層次推進(jìn)。數(shù)學(xué)建模方法是解決應(yīng)用問題的重要方法,但因?yàn)殚L(zhǎng)期傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響,造成學(xué)生動(dòng)手操作能力差、應(yīng)用意識(shí)薄弱。在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中,根據(jù)素質(zhì)教育面向全體學(xué)生、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的目標(biāo),教師要重視學(xué)生的個(gè)性差異,對(duì)學(xué)生分別要求、個(gè)別指導(dǎo)、分層次教學(xué),對(duì)每個(gè)學(xué)生確定不同的數(shù)學(xué)建模教學(xué)要求和素質(zhì)發(fā)展目標(biāo)。對(duì)優(yōu)生要多指導(dǎo),提高數(shù)學(xué)建模目標(biāo),鼓勵(lì)他們大膽使用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代教育技術(shù)手段,多給予獨(dú)立建模的機(jī)會(huì),能獨(dú)立完成高質(zhì)量的建模論文;對(duì)中等程度的學(xué)生要多引導(dǎo),多給予啟發(fā)和有效的幫助,使中等程度的學(xué)生提高建模的水平,爭(zhēng)取獨(dú)立完成數(shù)學(xué)建模小論文;對(duì)差生要多輔導(dǎo),重點(diǎn)滲透數(shù)學(xué)建模的思想,只需完成難度較低的建模習(xí)題,不要求獨(dú)立完成數(shù)學(xué)建模小論文。當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí),教師應(yīng)多用鼓勵(lì)的方式激勵(lì)學(xué)生,通過師生融洽的情感交流,幫助學(xué)生增強(qiáng)信心、提高自信,進(jìn)而克服困難,取得建模的成功。
3.數(shù)學(xué)建模教學(xué)要全方位滲透數(shù)學(xué)思想方法。數(shù)學(xué)思想方法是數(shù)學(xué)知識(shí)的精髓,是知識(shí)、技能轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,是數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)中強(qiáng)有力的支柱。由于數(shù)學(xué)建模教學(xué)面對(duì)的是千變?nèi)f化的靈活的實(shí)際問題,建模過程應(yīng)該是滲透數(shù)學(xué)思想方法的過程,首先是數(shù)學(xué)建?;瘹w思想方法,還可根據(jù)不同的實(shí)際問題滲透函數(shù)的思想、方程的思想、數(shù)形結(jié)合的思想、邏輯劃分的思想、等價(jià)轉(zhuǎn)化思想、類比歸納和類比聯(lián)想思想及探索思想,還可向?qū)W生介紹消元法、換元法、待定系數(shù)法、配方法、反證法、解析法、歸納法等數(shù)學(xué)方法。
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數(shù)學(xué)建模是對(duì)一個(gè)實(shí)際問題,為了一個(gè)特定目的,根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律,做出必要的簡(jiǎn)化假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,借助數(shù)學(xué)語言刻畫和描述一個(gè)實(shí)際問題,得到一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),然后經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到定量或定性結(jié)果,供人們分析、決策、預(yù)報(bào)和控制。如今,國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都涉及到數(shù)學(xué)建模技術(shù),它已成為對(duì)被研究對(duì)象的特性進(jìn)行仿真和系統(tǒng)研究必不可少的基礎(chǔ)。用數(shù)學(xué)建模解決實(shí)際問題一般分為五個(gè)環(huán)節(jié):(1)模型假設(shè),即必要合理的簡(jiǎn)化假設(shè),符號(hào)說明;(2)模型建立,即局部問題分析,進(jìn)行公式推導(dǎo)得到基本模型;(3)模型求解,即用數(shù)學(xué)方法借助于計(jì)算機(jī)得出精確或近似結(jié)果;(4)模型檢驗(yàn),即模型的結(jié)果分析與檢驗(yàn),誤差分析;(5)模型應(yīng)用,即對(duì)以上過程進(jìn)行反復(fù)多次實(shí)驗(yàn),直到很好的解決問題。
二、高職高專院校開展數(shù)學(xué)建模的必要性
1.數(shù)學(xué)建模有力補(bǔ)充了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育
目前,我國(guó)高職高專院校所開設(shè)的高等數(shù)學(xué)課程大多還是注重理論,教學(xué)偏重理論推導(dǎo),過于強(qiáng)調(diào)解題技巧,忽略實(shí)際應(yīng)用,使得很多學(xué)生覺得學(xué)了數(shù)學(xué)沒什么用途。然而,從科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來看,未來技術(shù)人員不但要掌握基本數(shù)學(xué)理論、常用數(shù)學(xué)方法,更重要的是解決實(shí)際問題的基本能力,因此在教學(xué)中,應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)學(xué)知識(shí)與相關(guān)課程的有機(jī)結(jié)合和相互滲透,而數(shù)學(xué)建模是解決這個(gè)問題的有效途徑。他能夠廣泛聯(lián)系不同學(xué)科知識(shí),是實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)和應(yīng)用能力相結(jié)合的最佳結(jié)合點(diǎn)。數(shù)學(xué)建模課程系統(tǒng)性強(qiáng),實(shí)際案例分析比例大,聯(lián)系實(shí)際的領(lǐng)域?qū)挘行Ц纳屏藗鹘y(tǒng)教學(xué)中知識(shí)與能力脫節(jié)的弊端。因此,應(yīng)該將數(shù)學(xué)建模的基本內(nèi)容引入到數(shù)學(xué)教學(xué)中,讓學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中更多得接觸一些實(shí)際應(yīng)用問題,了解數(shù)學(xué)應(yīng)用的背景,體會(huì)數(shù)學(xué)的思想和方法。
2.數(shù)學(xué)建模有利于培養(yǎng)學(xué)生多種技能
數(shù)學(xué)建模用到的知識(shí)比較寬泛,而且從問題的提出到問題的解決,都沒有固定答案和模式,因此給了學(xué)生更大的自主性和想象空間。學(xué)生需要通過圖書館和網(wǎng)絡(luò)搜集資料,進(jìn)行自學(xué),經(jīng)歷獨(dú)立思考、深入探索、小組成員相互討論、相互協(xié)作的實(shí)踐過程,培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力,獨(dú)立思考能力,相互協(xié)作能力和創(chuàng)新意識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)學(xué)建模中大量繁瑣的計(jì)算問題都可以通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn),很多問題只要編制一些簡(jiǎn)單的程序即可得到滿足要求的數(shù)值解,另外,很多抽象難懂的數(shù)學(xué)概念、復(fù)雜的幾何圖形,都可以通過計(jì)算機(jī)直觀顯示。因此,這就要求學(xué)生在數(shù)學(xué)建模過程中還需要熟練掌握必要的數(shù)學(xué)軟件,如Matlab,Lingo,SPSS,Mathematica,提高了學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件解決實(shí)際問題的能力。
3.數(shù)學(xué)建模有利于促進(jìn)高職高專院校教師隊(duì)伍水平的提高
高職高專教育的培養(yǎng)目標(biāo)是為服務(wù)、生產(chǎn)、管理等第一線培養(yǎng)適用的高技能復(fù)合型人才,這就要求高職高專院校的教師不僅需要具備扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),更要具有較強(qiáng)的從事本專業(yè)工作的能力。數(shù)學(xué)建模活動(dòng)的創(chuàng)造性和知識(shí)的廣泛性,對(duì)指導(dǎo)教師提出了更高的要求,這就促使教師不斷優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu),改革課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法,不斷提高教育教學(xué)質(zhì)量。
4.數(shù)學(xué)建模有利于推進(jìn)高職高專院校數(shù)學(xué)教學(xué)改革
高職高專院校是培養(yǎng)高技能復(fù)合型人才的基地。而如今,高職高專數(shù)學(xué)教育面臨著諸多問題,如教材不規(guī)范、不統(tǒng)一,教學(xué)內(nèi)容多,教學(xué)課時(shí)少,生源素質(zhì)總體偏低,學(xué)生積極性不高等,根據(jù)高職高專數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo),進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)改革勢(shì)在必行。數(shù)學(xué)建模以數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ),以問題為導(dǎo)向,以學(xué)生為中心,以計(jì)算機(jī)為輔助工具的思想方法,更有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維,提高學(xué)生綜合素質(zhì),對(duì)高職高專院校數(shù)學(xué)教學(xué)改革起到巨大的促進(jìn)作用。
三、高職高專院校開展數(shù)學(xué)建模的兩點(diǎn)思考
1.完善獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)政策有利于數(shù)學(xué)建模活動(dòng)的持續(xù)開展
數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要耗費(fèi)教師大量的時(shí)間和精力。只有在教學(xué)管理中對(duì)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽取得的成績(jī)給予充分肯定,并且給予政策支持和物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì),才能充分調(diào)動(dòng)師生參與的積極性,促使數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的持續(xù)開展。
2.開設(shè)數(shù)學(xué)建模選修課
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關(guān)鍵詞:高職院校 高等數(shù)學(xué) 建模思想 應(yīng)用策略
高等教育的改革必須從課程改革中入手,而對(duì)于高職院校的高等數(shù)學(xué)課程來說,在踐行素質(zhì)教育、能力教育的號(hào)召下,引入高等數(shù)學(xué)建模思想是促進(jìn)學(xué)生更好的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的有效途徑。為此,展開高等數(shù)學(xué)建模思想的研究,對(duì)于滿足學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)愿景具有重要的意義。本文將結(jié)合高等數(shù)學(xué)在課堂教學(xué)中的具體實(shí)踐,從數(shù)學(xué)知識(shí)的銜接上展開探討,分析建模理論知識(shí),并對(duì)改進(jìn)高等數(shù)學(xué)的教學(xué)方法提出一些建議和想法。
一、高等數(shù)學(xué)對(duì)于學(xué)生素質(zhì)教育的作用和意義
高等教育作為普通教育的進(jìn)一步延伸和提高,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)素養(yǎng)和能力結(jié)構(gòu)具有重要的支撐作用,特別是高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí),將數(shù)學(xué)的思想和方法作為工具來指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐,培養(yǎng)數(shù)學(xué)的思維模式和分析能力,對(duì)于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)具有不可替代的作用。長(zhǎng)期以來,對(duì)于高等數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)都是從基本的教材內(nèi)容中進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s和提煉,對(duì)學(xué)生知識(shí)的積累和應(yīng)用沒有明確的要求和考核,缺乏對(duì)學(xué)生高等數(shù)學(xué)能力的有力培養(yǎng)。
二、建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要性
數(shù)學(xué)建模理論主要是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來分析實(shí)際問題,并將問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型的過程,通過對(duì)數(shù)學(xué)模型的解決來實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際問題的解決,在實(shí)踐應(yīng)用中,數(shù)學(xué)建模理論具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通常情況下,對(duì)于一些特定的問題,通過進(jìn)行重要的假設(shè),運(yùn)用變量或代數(shù)來借助于一定的數(shù)學(xué)理論和公式,來對(duì)實(shí)際問題營(yíng)造出一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)生問題的原因進(jìn)行一定的預(yù)判或未來趨勢(shì)的發(fā)展進(jìn)行定位,還能從中推導(dǎo)出有利于解決實(shí)際問題的決策和控制條件,比如我們用到的牛頓萬有引力定律就是數(shù)學(xué)建模思想的經(jīng)典。為此,隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的興起,對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,都是建立在數(shù)學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)之上的,數(shù)學(xué)建模時(shí)代的到來為我們提出了新的要求。
1.數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用有助于促進(jìn)高等數(shù)學(xué)的課程改革
高職院校的培養(yǎng)目標(biāo)在于提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和應(yīng)用能力,特別是與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系的專業(yè)學(xué)科,加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用,對(duì)于提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力,推動(dòng)高等數(shù)學(xué)課程改革具有重要意義。知識(shí)在于應(yīng)用,高等數(shù)學(xué)同樣離不開應(yīng)用環(huán)節(jié),為此,在課堂教學(xué)中,教師要善于從高等數(shù)學(xué)知識(shí)體系中,提煉出有效的數(shù)學(xué)模型,以促進(jìn)學(xué)生從建模過程中開闊數(shù)學(xué)視野,同時(shí),從對(duì)數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用中,來提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。
2.數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用有助于培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才
數(shù)學(xué)建模思想不僅僅是利用數(shù)學(xué)理論來解決實(shí)際問題,更重要的是通過數(shù)學(xué)建模的過程,有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力,從抽象的問題中提煉出數(shù)學(xué)模型,復(fù)雜的思維邏輯中整理出有效的解決問題的途徑和方法。正是因?yàn)閿?shù)學(xué)建模思想對(duì)人才的培養(yǎng)具有重要的促進(jìn)作用,國(guó)際數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的廣泛推廣為更多的學(xué)生能夠從自身學(xué)科出發(fā),結(jié)合工程技術(shù)、管理科學(xué)等來加以分析,并通過小組合作、探討,通過相應(yīng)的假設(shè)、構(gòu)建、求解等環(huán)節(jié)來推導(dǎo)出結(jié)果,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和分析,以促進(jìn)數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的開展,為學(xué)生提高高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣也起到了促進(jìn)作用。
3.數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用有助于開闊學(xué)生的知識(shí)面
數(shù)學(xué)建模理論因其涉及的知識(shí)面廣,在對(duì)具體實(shí)際問題進(jìn)行構(gòu)建時(shí)需要從多種學(xué)科進(jìn)行鏈接知識(shí),而單純依靠數(shù)學(xué)知識(shí)是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的全面分析和有效解決的。為此,結(jié)合高等數(shù)學(xué)的知識(shí)特點(diǎn),展開對(duì)建模思想和方法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用,從生物、化學(xué)、物理、經(jīng)濟(jì)、管理等學(xué)科進(jìn)行吸收有益的知識(shí)來補(bǔ)充到數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建體系中,通過線性比較、生態(tài)模型、概率統(tǒng)計(jì)、圖論、計(jì)算機(jī)仿真、層次模型比較等方法,讓學(xué)生從中感受到了知識(shí)的多樣性和豐富性,也激發(fā)了學(xué)生從建模的過程中,加深了對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解,為促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣奠定了基礎(chǔ)。
4.數(shù)學(xué)建模思想的應(yīng)用有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
數(shù)學(xué)建模思想是一種思維能力的訓(xùn)練過程,不僅需要學(xué)生從基本的知識(shí)點(diǎn)中來尋找相關(guān)知識(shí)的聯(lián)系,也需要從實(shí)際問題中通過思維創(chuàng)新來提高解決數(shù)學(xué)問題的能力。在高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,對(duì)數(shù)學(xué)建模思想的分析和融入,能夠觸發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的原始性沖動(dòng),并在思維的過程中,將實(shí)際問題抽象出數(shù)學(xué)的模型,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的觀察能力、分析能力、以及綜合能力的訓(xùn)練。在建模思想的運(yùn)用中,需要學(xué)生從實(shí)踐中來體驗(yàn)思想的深刻性和靈活性,對(duì)于不同的抽象模型所解決的不同問題,也需要學(xué)生從自身出發(fā),來培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力,進(jìn)而在探索的過程中形成創(chuàng)新能力。
四、總結(jié)
高等數(shù)學(xué)作為高等教育中的一門基礎(chǔ)課程,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和思維能力具有很好的促進(jìn)作用,尤其是引入數(shù)學(xué)建模思想,將數(shù)學(xué)的應(yīng)用性和實(shí)踐性作為數(shù)學(xué)建模的基本能力,為此,可以幫助學(xué)生從錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際問題中,逐步養(yǎng)成深入思考的習(xí)慣,明確數(shù)學(xué)思想的本質(zhì),以充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和實(shí)踐能力,為學(xué)生在未來的實(shí)際工作中養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;數(shù)學(xué)模型;建模思想;數(shù)學(xué)建模方法
一.數(shù)學(xué)建模在教學(xué)中的應(yīng)用
數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng),讓學(xué)生體驗(yàn)、理解和應(yīng)用探究問題的方法。教師在教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)他們的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律設(shè)計(jì)出適應(yīng)他們探究的問題,這樣才能激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的思考和探索,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)探究性學(xué)習(xí)的效果。
例:拆數(shù)問題??傞L(zhǎng)100米的籬笆靠墻圍一個(gè)矩形羊圈。
(1)當(dāng)x=20米時(shí),面積S是多少?(2)當(dāng)x分別為30米,40米,50米,60米呢?
(3)當(dāng)x為多少時(shí),所圍矩形面積最大?
本例中,學(xué)生原有知識(shí)為:矩形面積=長(zhǎng)×寬;總長(zhǎng)100米,一邊為x,則另一邊為100-x。例中的問題(1)(2)簡(jiǎn)單計(jì)算就可得出,但卻是問題(3)的輔墊,學(xué)生在訓(xùn)練中容易比較發(fā)現(xiàn),當(dāng)把100分成50米和50米時(shí),所圍成的矩形面積最大。
例:函數(shù)圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)。在一次函數(shù)教學(xué)時(shí),可設(shè)計(jì)以下漸進(jìn)式問題:
(1)直線y=x+3與X軸,Y軸分別交于點(diǎn)A、B,求點(diǎn)A、B的坐標(biāo)。
(2)直線y=x+3與直線y=-2相交于點(diǎn)P,求點(diǎn)P的坐標(biāo)。
(3)直線y=x+3與直線Y=3x-5相交于點(diǎn)M,
求點(diǎn)M的坐標(biāo)。
結(jié)合(1)的方法容易解出問題(2),但問題(3)具有一定的挑戰(zhàn)性。教學(xué)時(shí)問題(1)可總結(jié)為解方程組的形式,求出與X軸的交點(diǎn)坐標(biāo);同理對(duì)問題(2)可總結(jié)為解方程組的形式,求出點(diǎn)P的坐標(biāo)。這樣學(xué)生容易想到問題(3)的解答方法了。
數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)不在于某堂課或某幾堂課,而應(yīng)貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程,并激發(fā)學(xué)生潛能,使他們能在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中自覺地去尋找解決問題的一般方法,真正提高數(shù)學(xué)能力與學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力。
二.數(shù)學(xué)建模教學(xué)的基本過程
培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)建模解決實(shí)際問題的能力,關(guān)鍵是把實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)問題,必須首先通過觀察分析、提煉出實(shí)際問題的數(shù)學(xué)模型,然后再把數(shù)學(xué)模型納入某知識(shí)系統(tǒng)去處理,這不但要求學(xué)生有一定的抽象能力,而且要有相當(dāng)?shù)挠^察、分析、綜合、類比能力。學(xué)生的這種能力的獲得不是一朝一夕的事情,需要把數(shù)學(xué)建模意識(shí)貫穿在教學(xué)的始終,也就是要不斷地引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)思維去觀察、分析和表示各種事物關(guān)系、空間關(guān)系和數(shù)學(xué)信息,從紛繁復(fù)雜的具體問題中抽象出我們熟悉的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而達(dá)到用數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題的目的,使數(shù)學(xué)建模意識(shí)成為學(xué)生思考問題的方法和習(xí)慣。
三.數(shù)學(xué)建模教學(xué)的重要性
二十一世紀(jì)課程改革的一個(gè)重要目標(biāo)就是要加強(qiáng)綜合性、應(yīng)用性內(nèi)容,重視聯(lián)系生活實(shí)際和社會(huì)實(shí)踐,逐步實(shí)現(xiàn)應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌??v觀近幾年高考不難推斷,數(shù)學(xué)應(yīng)用題的數(shù)量和分值在高考中將逐步增加,題型也將逐步齊全。而以解決實(shí)際問題為目的的數(shù)學(xué)建模正是數(shù)學(xué)素質(zhì)的最好體現(xiàn)。
目前中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀令人擔(dān)憂,相當(dāng)一部分教師認(rèn)為數(shù)學(xué)主要是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算能力和邏輯推理能力,應(yīng)用問題得不到應(yīng)有的重視;至于如何從數(shù)學(xué)的角度出發(fā),分析和處理學(xué)生周圍的生活及生產(chǎn)實(shí)際問題更是無暇顧及;為應(yīng)付高考,只在高三階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練,因?qū)W生平時(shí)很少涉及實(shí)際建模問題的解決,其結(jié)果是可想而知的,所以在中學(xué)加強(qiáng)學(xué)生建模教學(xué)已刻不容緩。
四.數(shù)學(xué)建模教學(xué)的意義
在學(xué)校開展數(shù)學(xué)建模教學(xué),可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作能力;培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)和解決日常生活中有關(guān)數(shù)學(xué)問題的能力;能使學(xué)生加強(qiáng)數(shù)學(xué)與其它各學(xué)科的融合,體會(huì)數(shù)學(xué)的實(shí)用價(jià)值;通過數(shù)學(xué)建模思想的滲透和訓(xùn)練,能使學(xué)生適應(yīng)對(duì)人才的選拔要求,為深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),同時(shí)也是素質(zhì)教育的重要體現(xiàn)。
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篇10
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模策略;教學(xué)原則;
作者簡(jiǎn)介:李明振(1965-)男,河南延津縣人,副教授,主要從事數(shù)學(xué)建模的認(rèn)知與教學(xué)研究.
自20世紀(jì)70年代起,英、美等國(guó)的許多大學(xué)相繼開設(shè)了數(shù)學(xué)建模課程。迄今為止,我國(guó)絕大多數(shù)高校也已相繼將數(shù)學(xué)建模作為理科專業(yè)的必修課程之一。經(jīng)過多年的實(shí)踐探索,數(shù)學(xué)建模教學(xué)取得了一定成效,但效果并不盡人意[1-3]。究其重要原因之一在于,缺乏科學(xué)有效的數(shù)學(xué)建模教學(xué)理論指導(dǎo)。亟需深入開展數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)研究,建立科學(xué)有效的數(shù)學(xué)建模教學(xué)理論,以有效指導(dǎo)數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)踐。
所謂數(shù)學(xué)建模策略是指在數(shù)學(xué)建模過程中選擇解決方法、采取解決步驟的指導(dǎo)方針,是選擇、組合、改變或操作與當(dāng)前數(shù)學(xué)建模問題解決有關(guān)的事實(shí)、概念和原理的規(guī)則。它們?cè)跀?shù)學(xué)建模過程中發(fā)揮著重要作用,以有效的數(shù)學(xué)建模策略為指導(dǎo),將有助于減少數(shù)學(xué)建模過程中試誤的任意性和盲目性,節(jié)約數(shù)學(xué)建模所需時(shí)間,提高數(shù)學(xué)建模的效率和成功概率。數(shù)學(xué)建模策略一旦被學(xué)生真正理解、熟練掌握、自覺運(yùn)用和廣泛遷移,即轉(zhuǎn)化為思維能力。研究表明,優(yōu)秀學(xué)生與一般學(xué)生在數(shù)學(xué)建模的表征策略、假設(shè)策略、模型構(gòu)建策略、調(diào)整策略等方面均存在差異。優(yōu)秀學(xué)生在數(shù)學(xué)建模策略的掌握與運(yùn)用方面具有較高水平,而一般學(xué)生的數(shù)學(xué)建模策略運(yùn)用水平較低[4]。數(shù)學(xué)建模策略差異是優(yōu)生與一般生數(shù)學(xué)建模水平差異的主要原因。掌握一些有效的數(shù)學(xué)建模策略,既是數(shù)學(xué)建模教學(xué)的重要目標(biāo),也是提升學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力的重要步驟,實(shí)施數(shù)學(xué)建模策略的教學(xué)能有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力,應(yīng)將數(shù)學(xué)建模策略的教學(xué)放在重要位置。開展數(shù)學(xué)建模策略的教學(xué)研究,不僅能拓展和豐富數(shù)學(xué)建模教學(xué)理論,而且對(duì)數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。然而,迄今未見關(guān)于數(shù)學(xué)建模策略教學(xué)問題的研究。鑒于此,基于數(shù)學(xué)建模的認(rèn)知與教學(xué)研究[5-7]和多年從事高校數(shù)學(xué)建模教學(xué)的實(shí)踐,筆者認(rèn)為,數(shù)學(xué)建模策略的教學(xué)應(yīng)遵循如下四個(gè)原則。
一、基于數(shù)學(xué)建模案例
策略性的知識(shí)是具有抽象性、概括性的知識(shí),這種知識(shí)的學(xué)習(xí)必須和具體的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來,才能真正領(lǐng)悟與掌握。否則,只會(huì)是死記策略性知識(shí)的字詞,而難以真正理解與熟練運(yùn)用。因此,數(shù)學(xué)建模策略的教學(xué)應(yīng)基于對(duì)數(shù)學(xué)建模案例的解析與探索,使學(xué)生在多種新的現(xiàn)實(shí)問題情境中“練習(xí)”利用所要習(xí)得的數(shù)學(xué)建模策略,實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模策略的經(jīng)驗(yàn)化。為此,在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中,一方面,針對(duì)每種數(shù)學(xué)建模策略的案例練習(xí)均應(yīng)涵蓋豐富的現(xiàn)實(shí)問題,應(yīng)在多個(gè)現(xiàn)實(shí)問題的應(yīng)用中向?qū)W生揭示數(shù)學(xué)建模策略的不同方面。由于不同的問題蘊(yùn)涵不同的情境,運(yùn)用同一數(shù)學(xué)建模策略的不同問題,會(huì)反映出數(shù)學(xué)建模策略的不同側(cè)面與特性。因此,對(duì)某種數(shù)學(xué)建模策略應(yīng)擬定多個(gè)可運(yùn)用的不同情境的現(xiàn)實(shí)問題案例,從而為該數(shù)學(xué)建模策略提供豐富的情境支持;另一方面,應(yīng)注重審視與解析每個(gè)現(xiàn)實(shí)問題的解決過程所涉及的多種數(shù)學(xué)建模策略,通過對(duì)同一現(xiàn)實(shí)問題的多種數(shù)學(xué)建模策略運(yùn)用的審視與解析,厘清各種數(shù)學(xué)建模策略之間的關(guān)系。一個(gè)數(shù)學(xué)建模問題案例實(shí)質(zhì)上意味著多種數(shù)學(xué)建模策略在此特定的情境中發(fā)生特定的聯(lián)系,解析一個(gè)數(shù)學(xué)建模問題的過程就是將多種數(shù)學(xué)建模策略遷移至此情境的過程,關(guān)注每個(gè)現(xiàn)實(shí)問題所包含的多種數(shù)學(xué)建模策略的應(yīng)用,有助于理解和掌握多種數(shù)學(xué)建模策略在解決同一情境問題時(shí)的有效協(xié)同。實(shí)施同一數(shù)學(xué)建模策略的多個(gè)現(xiàn)實(shí)問題建模案例應(yīng)用和同一現(xiàn)實(shí)問題建模案例的多種數(shù)學(xué)建模策略分析相交叉的教學(xué),能夠有效加強(qiáng)記憶的語言表征與情節(jié)表征之間的聯(lián)系,不僅可使學(xué)生形成對(duì)數(shù)學(xué)建模策略的多維度理解,將數(shù)學(xué)建模策略與具體應(yīng)用情境緊密聯(lián)系起來,形成背景性經(jīng)驗(yàn),而且有利于針對(duì)現(xiàn)實(shí)問題情境構(gòu)建用于引導(dǎo)解決現(xiàn)實(shí)問題的數(shù)學(xué)建模策略的應(yīng)用模式。將抽象的數(shù)學(xué)建模策略與鮮活的現(xiàn)實(shí)問題情境相聯(lián)系,加強(qiáng)了理性與感性認(rèn)知的有機(jī)聯(lián)系,有助于促進(jìn)數(shù)學(xué)建模策略學(xué)習(xí)的條件化。即知曉數(shù)學(xué)建模策略在何種條件下使用,一旦遇到適合的條件就能自覺使用,從而有助于增強(qiáng)數(shù)學(xué)建模策略的靈活運(yùn)用和廣泛遷移。
二、寓于數(shù)學(xué)建模方法
所謂數(shù)學(xué)建模方法是指為解決現(xiàn)實(shí)問題而構(gòu)造刻劃現(xiàn)實(shí)問題這一客觀原型的數(shù)學(xué)模型的方法。數(shù)學(xué)建模方法在數(shù)學(xué)建模中具有重要作用。數(shù)學(xué)建模策略與數(shù)學(xué)建模方法之間存在密切的關(guān)系。一方面,數(shù)學(xué)建模方法從層次上低于數(shù)學(xué)建模策略,是數(shù)學(xué)建模策略對(duì)數(shù)學(xué)建模過程發(fā)生作用的媒介和作用點(diǎn),離開數(shù)學(xué)建模方法,數(shù)學(xué)建模策略將難以發(fā)揮作用;另一方面,數(shù)學(xué)建模策略是對(duì)數(shù)學(xué)建模問題解決途徑的概括性認(rèn)識(shí)和通用性思考方法,是數(shù)學(xué)建模方法對(duì)數(shù)學(xué)建模過程發(fā)生作用的指導(dǎo)性方針,引導(dǎo)主體在何時(shí)何種情況下如何運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法。如果缺乏數(shù)學(xué)建模策略的有效指導(dǎo),數(shù)學(xué)建模方法的運(yùn)用就會(huì)陷于盲目,勢(shì)必導(dǎo)致無從下手或誤入歧途。數(shù)學(xué)建模教學(xué)中,如果僅關(guān)注于數(shù)學(xué)建模方法而忽視數(shù)學(xué)建模策略,那么,所習(xí)得的數(shù)學(xué)建模方法就很難遷移運(yùn)用于新的數(shù)學(xué)建模問題情境;如果僅關(guān)注數(shù)學(xué)建模策略而忽視數(shù)學(xué)建模方法,那么所獲得的數(shù)學(xué)建模策略難免限于表面化和形式化,從而難以發(fā)揮其對(duì)數(shù)學(xué)建模方法和數(shù)學(xué)建模過程的指導(dǎo)作用。因此,在數(shù)學(xué)建模策略教學(xué)中,應(yīng)寓數(shù)學(xué)建模策略于數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)之中,應(yīng)有意識(shí)加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模策略與數(shù)學(xué)建模方法之間的聯(lián)系。為此,應(yīng)基于具體的數(shù)學(xué)建模案例,盡力挖掘所用數(shù)學(xué)建模策略與所用數(shù)學(xué)建模方法之間的內(nèi)在聯(lián)系與對(duì)應(yīng)規(guī)律。一種數(shù)學(xué)建模策略可能會(huì)對(duì)應(yīng)多種數(shù)學(xué)建模方法,同樣,一種數(shù)學(xué)建模方法也可能對(duì)應(yīng)多種數(shù)學(xué)建模策略。應(yīng)在數(shù)學(xué)建模策略與其所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)建模方法之間對(duì)可能的匹配關(guān)系進(jìn)行審視與解析,以揭示所運(yùn)用的數(shù)學(xué)建模策略之間、數(shù)學(xué)建模方法之間以及二者之間的內(nèi)在協(xié)同規(guī)律。
三、揭示一般思維策略
一般思維策略是指適用于任何問題解決活動(dòng)的思維策略。它包括:(1)解題時(shí),先準(zhǔn)確理解題意,而非匆忙解答;(2)從整體上把握題意,理清復(fù)雜關(guān)系,挖掘蘊(yùn)涵的深層關(guān)系,把握問題的深層結(jié)構(gòu);(3)在理解問題整體意義的基礎(chǔ)上判斷解題的思路方向;(4)充分利用已知條件信息;(5)注意運(yùn)用雙向推理;(6)克服思維定勢(shì),進(jìn)行擴(kuò)散性思維;(7)解題后總結(jié)解題思路,舉一反三等等。此外,模式識(shí)別、媒介過渡、進(jìn)退互用、正反相輔、分合并用、動(dòng)靜轉(zhuǎn)換等也屬于一般思維策略范疇。通過深度訪談發(fā)現(xiàn),相當(dāng)一部分學(xué)生希望老師在數(shù)學(xué)建模教學(xué)時(shí)教給他們一些一般思維策略,但數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)踐中,往往忽視一般思維策略的教學(xué)。一般思維策略在層次上高于數(shù)學(xué)建模策略,在數(shù)學(xué)建模過程中,它通過數(shù)學(xué)建模策略影響數(shù)學(xué)建模思維活動(dòng)過程。而數(shù)學(xué)建模策略是溝通一般思維策略與數(shù)學(xué)建模過程的紐帶與橋梁,受一般思維策略的指導(dǎo),是一般思維策略指導(dǎo)數(shù)學(xué)建模過程的作用點(diǎn)。離開一般思維策略的指導(dǎo),數(shù)學(xué)建模策略的作用將受到很大限制。因此,在數(shù)學(xué)建模策略教學(xué)過程中,應(yīng)向?qū)W生明確揭示數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)過程所蘊(yùn)含和所運(yùn)用的一般思維策略,并鼓勵(lì)學(xué)生在數(shù)學(xué)建模實(shí)踐活動(dòng)中有意識(shí)地使用,使學(xué)生充分領(lǐng)悟一般思維策略對(duì)數(shù)學(xué)建模策略運(yùn)用的重要指導(dǎo)作用,增強(qiáng)數(shù)學(xué)建模策略運(yùn)用的靈活性,實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模策略的遷移,提升數(shù)學(xué)建模能力。
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