民辦高校數(shù)學(xué)教學(xué)建模思想研究

時(shí)間:2022-11-06 04:23:30

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民辦高校數(shù)學(xué)教學(xué)建模思想研究

一、引言

隨著市場經(jīng)濟(jì)的全球化,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,數(shù)學(xué)這門學(xué)科越來越多的被廣泛應(yīng)用,它已成為當(dāng)代高科技的一個(gè)重要組成部分和思想庫。新課改環(huán)境下大學(xué)數(shù)學(xué)教育更加強(qiáng)調(diào)對學(xué)生分析能力和實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),而數(shù)學(xué)建模正是一個(gè)學(xué)數(shù)學(xué),做數(shù)學(xué),用數(shù)學(xué)的過程,體現(xiàn)了學(xué)和用的統(tǒng)一。急需教師適應(yīng)新的環(huán)境,新的模式,將傳統(tǒng)教學(xué)提高到應(yīng)用層面。將數(shù)學(xué)建模融入大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)。

二、數(shù)學(xué)建模的實(shí)用性

數(shù)學(xué)建模是用數(shù)學(xué)符號(hào),模型,公式,圖形來刻畫現(xiàn)實(shí)問題的數(shù)學(xué)表達(dá)式,實(shí)用性很強(qiáng)。近幾年,在工程,經(jīng)濟(jì),環(huán)境,醫(yī)學(xué),文娛,航天等方面都有著廣泛的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)時(shí)代人才的教育更應(yīng)該傾向于多元化,數(shù)學(xué)建模實(shí)用性越來越被認(rèn)可,而在高校教學(xué)過程中大量的融入建模思想勢在必行,它能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),模型開拓意識(shí),邏輯思維能力和開放性思考方式,能夠快速提升學(xué)生捕捉信息的能力以及鍛煉學(xué)生用數(shù)學(xué)思維解決實(shí)際問題的能力。數(shù)學(xué)建模還能夠培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),在建立模型的過程中,一個(gè)人的思路永遠(yuǎn)是狹窄的,是有局限的,但是如果通過團(tuán)隊(duì)合作在同一數(shù)學(xué)問題上就可以從不同的角度考慮,嘗試用不同的數(shù)學(xué)模型來解決,進(jìn)而建立的模型沒有固定的答案,所以這種方式實(shí)際就是鼓勵(lì)學(xué)生們大膽嘗試,敢于突破。這樣的學(xué)生將來走入社會(huì)才能更適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。

三、大學(xué)數(shù)學(xué)--教學(xué)困境

從教材角度,目前我國大學(xué)數(shù)學(xué)教材重在強(qiáng)調(diào)嚴(yán)謹(jǐn)性,抽象性,重視理論推導(dǎo),解題技巧的訓(xùn)練。實(shí)際應(yīng)用不多,即使有,也僅限于幾何和物理方面的。比如講解導(dǎo)數(shù)概念時(shí),關(guān)于某一點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)0()fx′我們會(huì)給同學(xué)們介紹幾何意義“曲線上某一點(diǎn)處切線的斜率”,物理意義“變速運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度”并在黑板上結(jié)合圖形演示一下,學(xué)生看似明白了,但實(shí)際應(yīng)用還是少之又少。書中例題偏向于公式演練。缺乏實(shí)效性。從師生的角度,教師上課主要就是灌輸定義,定理和相關(guān)的解題技巧,學(xué)生的任務(wù)就是將老師的板書抄在筆記上,甚至可能都沒有聽到老師講什么,完全沒有機(jī)會(huì)獨(dú)立思考,更談不上把數(shù)學(xué)理論中蘊(yùn)含的思想方法發(fā)揮到實(shí)際問題中去。學(xué)生上課處于機(jī)械狀態(tài),投入大量的時(shí)間,做了大量的習(xí)題就為了應(yīng)付考試,絲毫體會(huì)不到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)到底有什么用。學(xué)和用就像是不相交的兩條直線,本質(zhì)上導(dǎo)致知識(shí)吸收的僵化。在民辦高校從教幾年下來,會(huì)越來越發(fā)現(xiàn)大學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中是比較吃力的,而很多教師數(shù)學(xué)為了所謂的應(yīng)試依然采用“重計(jì)算,輕思想;重理論,輕實(shí)際;重抽象,輕具體”的教學(xué)思路,使得學(xué)生們對數(shù)學(xué)的態(tài)度停留在一些符號(hào)和計(jì)算上,缺乏實(shí)際應(yīng)用的能力。從市場的角度,就業(yè)壓力增大,更看重的是技術(shù)型應(yīng)用型人才。當(dāng)前全國高校培養(yǎng)人才的規(guī)格一般有三種類型:學(xué)術(shù)型人才,應(yīng)用型人才,實(shí)用型人才,大部分民辦高校的辦學(xué)都定位在應(yīng)用型、創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)。民辦高校的本科生在錄取時(shí)分?jǐn)?shù)僅僅是剛過本科線,學(xué)生們的基礎(chǔ)相對薄弱,由于民辦高校大多數(shù)都沒有數(shù)學(xué)專業(yè),所以數(shù)學(xué)是作為公共基礎(chǔ)課進(jìn)行教學(xué)的,對于一些特殊專業(yè)來說后續(xù)專業(yè)課中還要用到高等數(shù)學(xué)的相關(guān)知識(shí),比如會(huì)計(jì)專業(yè),自動(dòng)化專業(yè),機(jī)械專業(yè)等,為了適應(yīng)大環(huán)境,一些民辦學(xué)校也在尋求突破,嘗試數(shù)學(xué)課堂的改革,將數(shù)學(xué)建模作為課程對學(xué)生進(jìn)行普及,利用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生們參與實(shí)際問題數(shù)學(xué)建模的構(gòu)建。

四、建模思想滲透教學(xué)過程是發(fā)展需要

應(yīng)用型、創(chuàng)新型是現(xiàn)代大學(xué)教學(xué)的標(biāo)桿,將數(shù)學(xué)實(shí)用化,用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,就一定要用數(shù)學(xué)的語言,方法,思想對實(shí)際問題簡化和假設(shè),近似的刻畫該問題,這種形式就是建模。數(shù)學(xué)建模是推動(dòng)大學(xué)數(shù)學(xué)教改的方式之一,而且發(fā)展勢頭很強(qiáng),影響越來越廣泛,它是一種全新的數(shù)學(xué)應(yīng)用化的思想,是對實(shí)際生活中的問題建立模型并使用計(jì)算機(jī)數(shù)值求解的過程,大致分為以下幾個(gè)步驟:(1)調(diào)查研究,(2)抽象簡化建立模型,(3)用數(shù)值計(jì)算方法求解模型(4)模型分析,(5)模型檢驗(yàn),(6)模型修改,(7)模型應(yīng)用。建模的方式有很多,可以用初等數(shù)學(xué)方法建模,層次分析法建模,最優(yōu)化方法建模,微分方程建模,概率建模,圖論建模。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,計(jì)算機(jī)、高科技和大學(xué)生數(shù)學(xué)教育的關(guān)系越發(fā)密切,而數(shù)學(xué)建模正是這種能將死板的數(shù)學(xué)“活化”的一種科目,對學(xué)生創(chuàng)新能力思維的培養(yǎng)起到了關(guān)鍵的作用。因此數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)教學(xué)的融合是大趨勢。

五、教學(xué)過程中可以適當(dāng)融入建模(案例)

在介紹閉區(qū)間連續(xù)函數(shù)性質(zhì)時(shí)提到過介值定理,傳統(tǒng)教學(xué)過程老師只是復(fù)述定理的內(nèi)容,以及演練證明過程。之后此定理就算結(jié)束了。至于學(xué)了定理用在何處一概不知。其實(shí)我們應(yīng)該重視函數(shù)關(guān)系的應(yīng)用,建立函數(shù)模型,實(shí)例:將四腳椅子放在不平的地面上,通常只有三只腳著地,挪動(dòng)幾次后,就可以四腳著地,保持平穩(wěn)。這是我們生活中遇到的一件很普通的事情,但確實(shí)可以通過數(shù)學(xué)建模來解決這種現(xiàn)象的必然性。菠蘿中的數(shù)學(xué)建模。我們在購買菠蘿的時(shí)候都希望商販少削掉菠蘿肉,而市場上常用兩種削皮方式,扣眼,還有斜向削皮。當(dāng)然扣眼的方式耗時(shí)長,所以大多采用斜向的方式。對于這個(gè)問題我們很感興趣因?yàn)楹蜕钕⑾⑾嚓P(guān)。教學(xué)過程如下:(1)實(shí)際問題。菠蘿斜向削皮(2)模型建立。引導(dǎo)學(xué)生把菠蘿當(dāng)成圓柱體,將其側(cè)面展開,形成一個(gè)矩形,將菠蘿黒籽看成點(diǎn),將點(diǎn)連線當(dāng)做削掉的菠蘿果肉。(3)模型求解,預(yù)測當(dāng)連線是直線時(shí)表示削掉的果肉最少。(4)回歸實(shí)際,進(jìn)行檢驗(yàn)。定積分是高等數(shù)學(xué)中讓學(xué)生很無奈的概念,它來源于曲邊梯形的面積,如何將建模思想滲透其中。(1)提出問題,曲邊梯形面積如何求得(2)建立模型,假設(shè)曲邊是直邊(3)模型求解,無限細(xì)分,以直邊代替曲邊(4)回歸實(shí)際數(shù)學(xué)建模本質(zhì)就是將客觀問題簡化假設(shè),采用數(shù)學(xué)的方法定量分析和解決問題。在教學(xué)過程中選擇適當(dāng)?shù)陌咐齾⑴c教學(xué),可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓寬學(xué)生思路,更加能提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。今后的教學(xué)模式應(yīng)該轉(zhuǎn)化成以學(xué)生為主,教師可以利用事先設(shè)計(jì)好的問題作為啟發(fā),引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)查閱文獻(xiàn)資料,學(xué)習(xí)獲取知識(shí)的能力。而不是記住公式定義定理本身。目前大多數(shù)學(xué)校開設(shè)了數(shù)學(xué)建模的選修課,但畢竟是選修,感興趣的同學(xué)會(huì)選報(bào),然而相當(dāng)多的學(xué)生因?yàn)槲窇謹(jǐn)?shù)學(xué),棄選這門課,所以現(xiàn)在高校普及數(shù)學(xué)建模課程還是有一定的困難。

六、結(jié)束語

培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才已成為當(dāng)代大學(xué)教育的標(biāo)簽。然而學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,不是通過教師單純的知識(shí)傳授就能直接獲得的,更多的是通過自己的體會(huì),探索和實(shí)踐。數(shù)學(xué)建模課程不僅僅是數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和升華,更是一種思想的表達(dá)和延伸,因此開展建模教學(xué)是發(fā)展的需要。網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代,地球相對于人的活動(dòng)來講越來越小,激烈的市場競爭要求人們的業(yè)務(wù)必須越來越精細(xì),因此凡是需要定量分析、數(shù)據(jù)處理的地方都需要數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)已向各個(gè)領(lǐng)域滲透。

【參考文獻(xiàn)】

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作者:蘇麗 劉欣欣 單位:大連科技學(xué)院基礎(chǔ)部