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高校数学教学中数学建模思想方法的研究

发布时间:2022-04-01 08:29:12 | 浏览次数:

摘 要:随着我国科学技术的不断发展,数学应用已经深入到我国的各个科学领域之中,尤其是在工程技术和经济学管理方面发挥着不可替代的作用。数学是我国九年义务教育的基础学科,在我国素质教育中占有很大比重,数学学习对于高校工科类大学生而言无疑是非常重要的,为了更好的便于高校学生对数学的学习、将深奥的数学问题简单化,将数学建模思想融入到高校数学的教学课程中,这种建立模型的教学方法可以有效的提高数学老师的教学效率,激发学生对数学的学习兴趣。文章论述了数学建模思想在学生数学学习中发挥的作用,并对如何将数学建模思想更好的融入到高校的数学学习中进行方法探讨,从而推动高校数学改革的步伐。

关键词:数学建模;大学数学;教学方法;兴趣;创新思维

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2016)10-0092-02

Abstract: With the continuous development of science and technology, mathematics has applied in the various fields of science in our country,especially in engineering and economics management. Mathematics is the foundation of the nine-year compulsory education in our country, and occupies a large proportion in the quality education. Therefore, mathematical learning is very important for college students of engineering. In order to facilitate the mathematics learning of college students, simplify the abstruse mathematical matters, and integrate the mathematical modeling thought with the teaching of college mathematics course, the model of teaching method can effectively improve the efficiency of mathematics teacher"s teaching, stimulate students" interest in learning of mathematics. The paper discusses the role of mathematical modeling ideas in students" mathematics learning, and how to integrate the ideas of mathematical modeling with the mathematics learning method in colleges, so as to promote the reform of college mathematics.

Keywords: mathematical modeling; university mathematics; teaching methods; interest; innovative thinking

引言

隨着我国科学技术的不断发展,计算机应用技术给我们的生活带来了前所未有的便利,数学在我们日常生活中的应用变得越来越普遍,利用数学方法来解决我们的生活及工作中的难题将成为数学应用在未来的发展趋势。高校数学教学效率很大程度上取决于学生对数学的学习兴趣,将数学建模思想应用于数学教学中可以将数学问题形象化、简单化,将枯燥无味的数学课堂变得更加生动、有趣,从而激发起学生的学习效率,提高数学的教学质量。

一、数学模型应用概述

随着社会主义经济不断发展,数学已在各个领域得到广泛的应用,建立数学模型解决实际工作问题是大学生走向社会要经常运用到的基本技能。利用数学模型解决问题仅仅是具有数学知识和数学解题能力是不够的,它还需要大学生具有优秀的综合素质能力,而且具有这种优秀素质的专业人才在社会工作中会比数学专门人才受欢迎得多。高等学校的教育目标是为生产、服务以及管理前线输送高素质专业人才,因此数学建模的应用就成了高校数学专业学生择业的必备素质和技能[1]。

二、高校数学教学弊端

数学作为科学研究的基础工具,在知识性人才的培养方面具有不可替代的作用,但是当前我国高校的数学专业教学在教学内容和教学方式上存在着一定的弊端。从高校数学的教学内容来看,老师在教学过程中过于重视理论教育而忽视数学的实际应用问题;过于注重解析数学问题的小技巧,而忽视整个解题思路的训练;过于强调例题的经典性,而忽视对新案例的引进,不能对学生进行新思维的锻炼。从教学方式上来看,高校数学老师往往重视对知识的传授而忽视对学生学习方法的指导,使得学生根本不能独立的解决问题,缺乏独立思维能力,只要一遇上实际问题,学生往往会显得手足无措,不知道从哪开始下手。古人言“授之以鱼,不如授之以渔”只有学生学会了正确获得知识的方法,那么他们就能够进行独立自主的学习,在以后的生活和工作中都将受益无穷。从教学手段来看,由于高校学生从高中升入大学一直接受的是应试教育,应试的思维模式已经根深蒂固,习惯了填鸭式的教学方法,他们很不适应大学里提倡的自主学习模式,实践教学环境的缺失,使得学生学到的数学知识远离实际应用和社会需求,不利于创造型人才的培养,数学教育模式继续改革。实践调查证明,在高校数学教育中引入数学建模思想和教学方法,能够取得良好的教学效果,很多学生在建立数学模型的过程中逐渐地对数学专业产生了浓厚的兴趣,数学建模思想的引入促进了学生将理论知识与社会实践相结合的学习模式,使学生的学习效率有了显著的提高。

三、数学建模思想和方法在高校数学教学中的作用

数学建模就是指用数学语言和方法将现实信息进行翻译,并对所得数据进行整理、归纳所得出来的数学产物。数学模型经过演绎、推断和求解的过程,最后将得出的推论和结果回到社会现实世界当中进行实践验证,从而完成数学模型由实践到理论,再由理论到实践的有效循环过程。从高校数学教学的角度来看,指导学生运用所学到的数学知识建立数学模型是一种创新性的学习方法,这种方法的运用可以让学生体验综合运用数学知识和方法解决现实问题的过程,能有效激发学生的学习热情,有助于学生创新意识的培养,提高学生数学的综合运用能力[2]。

(一)数学建模思想有利于激发学生的学习兴趣

数学建模的思想过程符合学生对事物认知过程的发展规律,数学建模能有效提高学生学习数学,应用数学的积极性;数学建模从实践到理论再到实践的建造过程,不仅能帮助学生牢固的掌握数学知识,还能有效训练学生运用数学语言和数学方法的能力,帮助学生树立正确的数学观,有效促进了学生在生活中运用数学的意识。数学建模将枯燥无味的数学理论知识转化成了生动形象的现实案例,使学生非常清楚的感受到了数学在日常生活中的应用过程,能有效启发大学生们的数学灵感,提高学生的学习效率。数学建模思想的形成能够让学生在学习方面产生良好的学习习惯,即使在以后的工作及生活中都会受益无穷。

(二)数学建模思想有助于学生创新意识的培养

传统的教学理念主要强调老师在教学过程中的主导作用,老师一味地对学生进行理论知识的传授,将学生当作知识的储存器,过于偏重于知识的灌输,在课堂上留给学生自主思考时间很少,从而抑制了学生创新思维能力的发展。传统的数学教育模式主要注重对数学知识的演绎,对于数学归纳方法则不是太看重;虽然演绎法在数学学习中很重要,有利于学生对数学原理的学习和运用,但是它对学生创新思维意识的形成却没有太大帮助,不能很好的引导学生去创新。要想在数学学习中培养学生的创新思维必须重视数学中归纳法的学习,培养学生从社会现实中善于发现和归纳的能力。所以高校数学老师应转变教育观念,革新教育思想,在数学课堂中引入数学建模思想,有利于提高学生的创新能力。

(三)数学建模思想有助于提高学生的数学应用能力

美国科学院院士格林教授曾说过:“时代需要数学,数学需要应用,应用需要建立模型”。利用数学模型来解决实际问题,不仅需要大学里所学的数学知识,而且需要多方面的综合知识,包括熟练掌握计算机应用技术和对问题的建模能力。老师对学生数学建模能力培养,需要让学生掌握所运用数学知识产生的背景,加深对问题的深入了解,拓展学生的知识面,从多方面提高学生的数学知识水平。

四、数学教学中应用数学建模的具体方法和措施

在数学教学中引入数学建模思想需要以实例为中心,让学生在学习体验过程中掌握数学建模的中心思想和步骤,老师应丰富数学课堂的教学内容,将学生视为课堂主体,采用启发式教学为主、实践教学为辅的多种形式相结合的教学模式,充分让学生体验用数学知识解决实际问题的全部过程,并感受其中的学习乐趣。

(一)从实例的应用开始学习

学生对数学的学习不能只局限于对数学概念、解题方法和结论的学习,而更应该学习数学的思想方法,领会数学的精神实质,了解数学的来源以及应用,充分接受数学文化的熏陶。为了达到教学目的,高校数学老师应结合教学课程,让学生认识到平时他们所学的枯燥无味的教学概念、定理及公式并非空穴来风,而都是从现实问题中经过总结、归纳、推理出来的具有科学依据的智慧成果[3]。将教学实例引入课堂,从教学成果来看,数学建模思想可以充分的让学生理解数学理论来源于实际,而学习数学的最终目的却是将数学理论回归到实际生活应用中去,学生明白了学习数学的实际意义,有助于提高学习数学的兴趣,促进创新意识的培养。

(二)在实际生活中对数学定理进行验证

高校数学教材中的很多定理是经过实际问题抽象化才得出来的,但正是因为定理和公式过于抽象使得学生们在学习时特别枯燥和乏味。因此数学老师在讲授定理时,首先要联合实际应用对数学定理进行大概的讲解,让学生们有个直观的印象,然后结合数学建模的思想和方法,把定理当中的条件当作是模型的假设,根据先前设置的问题情境一步步引导学生推导出最终结论,学生经过运用定理解决实际问题切实的感受到了定理运用的实际价值。例如,作为连续函数在闭区间上性质之一的零点存在定理,在高等数学的学习中有着非常重要的意义。零点定理的应用主要有两个方面:其一是为了验证其他定理而存在,其二是为了验证方程是否在某区间上有根。学生学习这个定理时会有这样的疑问:一个定理是为了验证另一个定理而存在,那么这个定理还有没有实际的应用价值呢?所以我们高校数学老师在讲完定理证明之后,最好能够结合现实生活中的问题来验证定理的实际应用。

(三)结合专业题材,强化应用意识

数学学习涉及到高校的各个专业,拿电子科技类专业来说,毕业生毕业后主要从事有关工程和科学的职业,这些工作要求学生必须具有数学技能和解决科学问题的能力。学生学习数学的目的主要是为了培养利用数学思维分析问题的能力以及解决工作中出现的具体問题的能力,这种职业要求决定了高校学生理解数学思维并使用数学的重要性。因此在大学数学教学中老师需要结合专业的相关知识,根据专业的不同有目的性地选择典型问题进行教学,去掉数学教材中的一些纯数学的案例,能够有效地激起学生的求知欲,在数学建模过程中强化数学思维及数学应用意识,提高学生的专业能力。

五、结束语

综上所述,在大学数学教学中贯穿数学建模思想,等于传授给学生一种良好的学习方法,更是为学生架起了一座从数学知识到实际问题的桥梁,学生只有大量接触与专业有关的现实实例,才能够建立正确的数学观念,提高整体的数学课堂教学效果,拓宽学生解决问题的思路,提高学生分析并解决实际问题的能力,强化专业知识,提升人才培养的力度,为社会各界输送高质量的人才。

参考文献

[1]陈龙.数学建模思想在高等数学教学中应用价值的研究[J].亚太教育,2016(4).

[2]刘君.在高等数学教学中融入数学建模思想的探讨[J].科技视界,2016(5).

[3]林显宁.数学建模思想在高职数学中的渗透研究[J].信息化建设,2015(12).

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