數學創新教育范例6篇

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數學創新教育

數學創新教育范文1

【關鍵詞】數學 創新 思維

創新的活力是一個民族的靈魂,是社會不斷進步的動力,是一個國家強盛的支柱。1999年數學高考學科命題,集中體現了創新的意識。這實質上是命題走向成熟的標志。

何謂數學思維過程呢?簡而言之就是數學概念,數學定理、公式、法則及其數學問題解決過程中,它們發生、發展及其形成的過程,以及數學知識相互間的關系及聯結。其核心是思維的變化過程。廣義是指數學過程。

要實施數學創新教育,就要拋棄那些傳統的數學教育觀。傳統的數學教學重知識、輕過程;重學歷,輕學歷;重記憶定勢,輕思維發展;重概念辨析,輕數學應用;重局部體系,輕聯想推廣;重章節結構、知識本身,輕相互聯結和思想方法,等等。這些傳統的作法都是與數學創新教育相違背的。它們的本質區別就在于重數學知識,輕數學思維過程。

要實施現代的、全新的數學創新教育觀,一定要求我們廣大數學教師在數學教學活動中拋棄創痛的觀念和做法,處處體現創新教育觀念和做法,也就是數學教育活動的過程充分的展現思維的過程。

注重數學思維過程是數學教育規律的要求,是數學本質的要求,是思維科學的要求,是創新教育的要求。其實數學的教育要注重數學思維過程,早就被數學大師們所提倡。

實際上我國80年代末,90年代初,一直所開展的數學思維研究,也正式這一思想的體現。數學的過程是思維的過程,數學的創新教育要注重數學思維過程;現在我們將前人的成果繼承并發揚,將注重思維過程與創新教育結合起來創立一個嶄新的數學教育形式。

數學教學活動如何實施創新的數學教育觀呢?我們已經樹立了一種最根本的觀點,那就是始終如一的貫穿數學思維過程。

如何貫穿“數學思維過程”?它首先要求數學教師在課堂教學中要有體現創新教育的課堂“數學思維過程”行為表現。那就是要常常使用:推斷、類比、聯想、想象、發散、逆向等方法;善于引導學生尋根問底,“無事生非”弄清事物的來龍去脈,學生異想天開的荒唐也不會遭到批評;善于引導學生另辟蹊徑,把發現的新問題、新感受,告訴他人,教學是開放式的;善于引導學生從看似互不相干的事物中找出它們相互間的關系;善于引導學生對事物的結果進行推斷并證明,并不斷改變條件、環境進行推斷或懷疑;善于引導學生將已知的事物和學到的知識重新進行概括和總結;常常鼓勵學生從多角度思考問題,盡可能多的找出解決問題的途徑等。

其次,數學教師要深入挖掘和了解,無論是數學概念即使是數學符號,還是數學定理、公式和法則,它們的產生過程、涵義、及其發展歷程,以及它產生的意義和作用。只有對其全方位地揭示和深入的理解,對學生的數學思維往往會起到意想不到的效果,尤其要注重各知識點間的聯結點。即便是解題教學與應用問題教學也一樣,也有它的思維過程。

某一項數學成果所獲得的數學思維過程,是數學家的心路歷程,某一個解題數學思維過程,體現不同的思想方法,都會給學生很重要的的啟迪。我們常說:注重過程是關鍵,實質上這一“過程”是全方位的“過程”。

數學創新教育范文2

關鍵詞:營造氛圍;創設情境;創新思維;創新技能;成功激勵

創新教育是以培養人的創新精神和創新能力為基本價值取向的教育。為了迎接知識經濟時代的挑戰,要求數學教師在中學數學教學中,必須重視創新教育,把傳授基礎知識和逐步培養學生的創新意識和創造性思維結合起來,創造良好的教學環境,有意識的培養學生的創新意識,激發學生的創造動機,發展學生的創新能力,為國家培養出適應新世紀發展的一代新人。

一、數學教學中必須正確理解創新教育的實質

所謂“創新教育”,是指在基礎教育階段,以培養學生創新意識、創新思維、創新能力為基本價值取向的教育實踐,在課堂上通過對學生施以創新教育,使他們作為一個獨立的個體,在原有的基礎上去發現、認識有用的新知識、新事物、新思維、新方法,掌握基本規律并具備相應的能力,為將來成為“創新型”人才奠定全面的基礎。數學作為一門基礎學科,必須全面貫徹創新教育的精神實質,廣泛開展多種形式的創新教育,在數學教學中,通過對中小學生施以教育和影響,促使他們去認識數學領域的新發現、新思想、新方法等,掌握其一般規律,培養他們具有一定的數學能力,為將來成為創新型人才奠定數學素質基礎。

二、堅持“以人為本”積極探索新的教學方式方法,培養學生的創新意識

創新意識是指學習者主動發現問題,積極探求解決問題的思路和方法,從而充分發揮自己的潛能的一種心理趨向。因此,數學課的教學必須樹立“以學生發展為本”的思想,建立培養學生創新能力的教育教學觀,并以此為指導,從不同方向組織教學。

1.要重視學生的情感需求,努力營造輕松活潑的課堂氣氛和融洽的師生關系

心理學研究表明,人在情緒低落時的思維水平只有情緒高漲時的二分之一。因此數學教師必須重視學生的情感需求,要善于用自己熾熱的數學情感去調動激發學生對數學學習的美好情感,營造一個良好的學習環境。通過創設輕松和諧的教學氛圍,以飽滿的激情,以情動情,引發學生的情感的共鳴,讓學生舒心愉快地學習,進而促使學生積極思考數學概念,定理,公式和問題等,學生在情感的支配下,思維靈維而敏捷從而極有能迸發出數學創新意識的靈光。

2.創設情境,讓學生親自動手實踐、體驗,激發學生探究欲望

許多數學問題本身就是人們在生活實踐中發現和提出的,在教學中創設一定的教學情境,激發學生興趣,引導學生親自動手動腦實踐,把情感活動和感知活動結合起來,激活學生的思維,使其創造力得到最大限度地發現和發揮。例如在講三角形內角和定理時,可以這樣設置問題:

(1)把課前剪好的ABC紙片,剪下∠A、∠B和∠C拼在一起,觀察它們組成什么角?

(2)由此你能猜出什么結論?

學生在動腦、動手、動眼、動口的實踐中收獲了自己的探究成果,培養了觀察能力,激發了學生學數學的興趣和探究潛能。使學生獲得了探究的樂趣、認知的樂趣、創新的樂趣??梢娊虒W情境的創設,有利于培養學生的創新意識。

3.培養數學創新觀念

數學創新觀念的確立,絕非一朝一夕就能完成,它是在數學教育的影響下,長期積累,長期滲透,在潛移默化中逐漸形成的。中學階段是培養學生數學創新觀念的關鍵時期。中學生正處于智力發展的黃金時期,也是身心發展和世界觀、人生觀、價值觀形成的最重要時期。因此教師應因勢利導、因材施教,創設良好的教育條件,調動各種積極因素,促進學生數學創新觀念的形成。

(1)鼓勵學生敢于創新,勇于創新

(2)聯系生活實際,拓展探究的空間,培養學生的創新意識。三、培養學生的創新能力

創新能力是一個學生數學素質,數學能力的集中體現。創新能力,主要是指學生能夠創造性地發現問題,提出問題的能力以及創造性地運用所學的知識和已有的經驗分析問題,解決問題的能力。創新能力是個人創新素質的綜合體現,既包括創造性思維,也包括創新技能,創新情感和創新人格等因素。

1.注重學生思維能力的培養,訓練創新思維

數學是思維的體操,因此,若能對數學教材巧安排,對問題妙引導,創設一個良好的思維情境,對學生的思維訓練是非常有益的。在教學中應打破“老師講,學生聽”的常規教學,變“傳授”為“探究”,充分暴露知識形成的過程,促使學生一開始就進入創新思維狀態中,以探索者的身份去發現問題、總結規律。

2.培養數學能力,形成創新技能

現代創造理論表明,以創造思維為核心的創新技能不是靠傳授而得到的,也不是手把手教出來的,它往往是創造者經過心理的“烘熱期”和“腦風暴”后的“頓悟”。因而,課堂教學中培養學生創新技能必須依靠潛移默化的熏陶方法,讓學生在不斷經歷的學習過程中,感悟到創新思維的技巧。在課堂教學中,我們應引導學生對事物的未來大膽進行幻想,并以此幻想目標為導向,激勵學生改組、遷移、綜合運用掌握的知識,尋找各種將幻想目標化為現實的途徑,從而增進創新技能。

3.倡導成功激勵,體驗數學學習的成功感

數學創新教育范文3

論文摘要:教師在數學教學過程中引導學生積極參加實踐活動,能激發學生學習興趣,加深對知識的理解,培養其思維能力;教師在數學教學中創設實踐活動情境,設計開放性的實踐問題,能提高學生創新思維能力,使學生真正地獲取數學知識和研究數學的方法,學會用數學思想分析問題、探索問題和解決問題,有利于我國社會主義代化建設所需要的創新人才的培養。

我國的社會主義現代化建設需要各種各樣的人才,其中最關鍵的是需要一批富有創新思維能力的人才,這些人才要從小開始逐步培養。數學是一門極具抽象思維的學科,它來源于實踐,是對實踐經驗的概括。因此,數學實踐活動能夠培養人的思維能力和創新能力。所謂數學實踐活動,即數學理論+實踐活動。實踐活動是形式,是抽象的數學理論內容的載體和實現教學目標的手段,也是區別于傳統課堂教學的主要特點?!稊祵W課程標準》指出:數學教學活動必須建立在學生的認知發展水平和已有知識經驗基礎之上。教師應激發學生的學習積極性,向學生提供充分從事數學活動的機會,幫助他們在自主探索和合作交流的過程中真正理解和掌握基本的數學知識和技能、數學思想和方法,獲得廣泛的數學活動經驗。因此,在數學教學過程中,教師要有意識地為學生創造數學實踐活動的條件,讓學生在數學實踐活動中發現問題、探索問題和解決問題,使學生的思維能力和智力水平充分不斷的提高。

一、通過數學實踐活動提高學生學習興趣

托爾斯泰說:“成功的教學所需要的不是強制,而是提高學生的學習興趣?!痹跀祵W實踐活動中,學生通過動手、動腦、動口,可激發其學習興趣。興趣是激發學生大腦思維的動力,是學生學習的源泉,是學生求知欲的外在表現,它能促進學生積極思考、勇于探索、敢于創新。學生通過參加教學實踐活動可以極大地提高學習效率,使他們在學習過程中獲得成功的體驗和喜悅。

二、由感性上升為理性培養學生思維能力

中學生正處于智力迅速發展時期,可塑性很大,動手操作能促進大腦發育和思維發展,培養其思維能力,也就是使學生變得越來越聰明。數學概念、性質、定理等知識具有高度的抽象性和概括性,如果讓學生直接理解,肯定會存在很大困難。所以在數學教學中,教師應該為學生提供一些圖示、實物、模型、教具和教學軟件等豐富的實踐條件,多采用直觀性教學,讓學生有充分的時間對具體事物進行操作,先獲得學習新知識所需要的具體經驗,從中得到感性認識,再通過比較、分析、概括等思維活動,上升為理性認識,從而形成對知識的理解。而不是通過機械的重復,記住教師講述的那些關于概念、公式、性質等知識的現成的解釋。這樣學生所獲得的知識才是全面的、清晰的、牢固的,學生的思維才能得到培養。

三、挖掘生活元素豐富實踐內容

數學來源于實際生活,數學又為實際生活服務。這兩者相互依存,缺一不可。生活是教學的源泉,也是學生認識世界的主要渠道。學生所學的數學貼近生活,學起來沒有壓力,學生會更有興趣,更有信心去解決問題,克服困難;由實踐而來的知識,豐富了學生的思維,使其能更好的尋找到解題途徑和方法。因此,教師在備課時,要充分挖掘教材知識點或單元知識體系中的“生活元素”,豐富實踐內容,盡量將教學內容與生活實際聯系起來。根據教學內容,創設各類生活化場景或問題情景加以呈現,學生根據表象啟發思維,做到教學內容與生活相聯系,實際運用與生活不分開。學生經常實踐就能悟出數學的真諦,學習數學就會輕松愉快,就會體會到

“數學好玩”,學習數學就象“走進美妙的數學花園”,使學生達到樂此不彼的至高思維境界。

四、創設實踐活動情境,啟迪學生創新思維

直觀性教學和動手實踐情境都能直接刺激學生大腦進行積極思維,它不但能幫助學生理解所學的知識,還能讓學生通過親身實踐真切感受到發現的快樂。因此,在數學教學中,教師應盡可能為學生提供概念、性質和定理的實際背景,設計定理、公式等知識點的發現過程,讓學生的思維能夠經歷一個從模糊到清晰,從形象到抽象,從直覺到邏輯的過程,學生能夠在“做中學,學中做”,輕輕松松的學到知識。在教學實踐活動情境中教師要鼓勵學生多提問題、多發現問題,把學生思維活動和實踐活動有機地結合起來,學生在加深對數學知識理解的同時,也使他們的創新思維得到了發展。

五、設計開放性的實踐問題提高學生創新思維能力

數學創新教育范文4

一、小學數學教育觀念的“創新”

行動受思想的指導,創新教育必須要有創新理念作指導。因此,我們的小學教師第一步就是要摒棄傳統、落后、陳舊的教學觀念,樹立起具有創新意識的教學觀念,具體而言可以從以下兩方面進行思考:

1. 樹立以學生為本的教學觀念。傳統的教學觀念,是以教材為本,以題型為本,以學生的學習成績為本,往往忽略了“以學生為本”的中心思想。因此,教學方式也是“填鴨式”、“滿堂灌”,大大地制約了學生的思維能力、獨立思考能力以及創造能力。因此,教師無論是在進行課件設計、課堂教學還是課后指導時,都要注重“以學生為本”,一切教學活動都緊緊圍繞著發展學生能力、培養學生創新精神的中心出發。

2. 樹立以學生為主體的教學觀念。在傳統的教學觀念中,教師是課堂中的主角,學生是配角,甚至很多時候都是教師一個人在講臺上唱獨角戲,這是不利于培養學生各方面能力的。因此,要確立以學生為主體的教學觀念,把主動權交給學生,讓學生去獨立思考、大膽想象、勇敢嘗試,讓學生成為學習的主人,而不是學習的奴隸。在教學過程中,教師的角色應該是引導者、組織者、鼓勵者、支持者,為學生釋放獨立自主、自由和諧的開放式空間,讓學生的創造性思維在廣闊的學習天空里自由馳騁。

二、小學數學課堂教學方法的“創新”

1. 采取情景式教學方式。小學生的特點就是多動、好玩、愛表現,因此教師在進行小學數學教學過程中,可以抓住孩子們的這些特點創設情景,將數學知識與生活實例聯系起來,讓孩子們在學習中玩樂,在玩樂中收獲知識,從而激發起學生的學習興趣,培養學生的創新意識。

在學習小學數學課本中的“各種平面四邊形”這一課時,就可以聯系生活給學生們舉例說明,如書本就是一個長方形,課桌的表面也是一個長方形等等,還可以讓學生們自己想象到自己的生活描述一下哪些實物是長方形,哪些實物是正方形。又如,在學習《時分秒》這一課時,也可以讓學生們聯想到自己的實際生活,比如上課的時間是多久?睡覺的時間是多久?吃早飯的時間是多久等等,讓抽象的時間概念在學生們的腦海中變得具體、清晰起來。同時,也激勵了學生們的聯想思維,培養了其創新意識。

2. 采取啟發式教學方法。小學生正處于知識積累的起步階段,也是智力剛剛開始行程的階段。在小學數學教學過程中,采取啟發式的教學方法是培養小學生創新思維與創造能力的一個重要途徑。啟發式教學方法,又稱為提問式教學,就是指在課堂教學過程中,教師善于采取提問的方式來引導學生思考,啟發學生的思維。

在啟發式教學過程中,教師首先要確立一個明確的教學目標,即傳授給學生什么知識,培養學生的什么能力。其次,要認真分析每一位學生的特點和已有的學習水平。接著,要根據學生的實際特點,設計一個教學方案,包括詳細的提問技巧、啟發式的溝通語言等等。最后,便是通過提出問題,啟發學生進行創新思考。此外,還可以訓練學生進行自我反問、自我啟發的能力。

3. 采取小組合作學習方式。小組合作學習方式是伴隨著新課改以來的一種新型的教學方法,因為它符合小學生好奇、好動、好玩的心理特征,教學效果比較明顯,被譽為“近十幾年來最為成功的教學方法”。在小學數學的教學課堂中采取合作式的教學方法,對于孩子的主動性、積極性以及獨立性的培養十分有益。

數學創新教育范文5

關鍵詞:創新;認識;營造;開展

中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2015)12-0035

教育是知識創新、傳播和應用的主要基地,也是培養創新精神和創新人才的搖籃。創新教育已成為當今教育教學改革研究和實驗的一個重要課題。就學校教育而言,數學教育是創新教育的主陣地之一。因此,在數學教學中,開展創新教育的實驗具有重要意義。

一、正確認識數學中的創新教育

創新教育是以培養人的創新精神和創新能力為基本價值取向的教育,其核心是創新能力的培養。從這個意義上理解,在數學教學中,教師通過對中小學生加以教育和影響,促使他們去認識數學領域的新發現、新思想、新方法等,并掌握其一般規律,以培養他們具有一定的數學能力,為將來成為創新型人才奠定數學素質基礎,即在全面實施數學素質教育的過程中,著重研究和解決如何培養中小學生對數學的創新意識、創新思維、創新技能以及創新個性的問題。

二、創新教育的開展是形式需要、課改要求

創新教育是面向未來,對人才提出的一種具有前瞻性、科學性的教育理念。它是以培養學生的創新意識、創新精神和創新能力為基本價值取向,以研究和解決教育中如何開發人的創新潛能為宗旨。教育學生開展創新學習的根本目的在于超越現有知識與發展水平。

為此,創新教育要求學生要具有良好的個性品質:敢于挑戰權威、敢于發表和堅持己見、樂于標新立異、耐心聽取和接受別人的意見與批評、有經受挫折和失敗的良好心態等等。大量的調查和研究表明,這些個性品質在具有創造性人才,如科學家、發明家、藝術家等人的身上都表現得十分明顯。而且正是這些品質才使他們的創新和創造成功有了可靠的保證。雖然過去我們也一直在提倡培養學生的良好個性,但由于考試的影響,學校對教師的評價和考核都對實施創新教育起到不良的影響。

教師往往精心設計的教學設計在實際教學中很難達到實際的教學效果。通常是開開心心地進行了一個階段,但由于應付考試,所以教師又不得不重新給學生補課,進行一套套的應試考試講解。在這種情況下,學生很難養成創新學習所需的人格品質,自然就談不上能成功地開展創新學習。

新的課程要求和評價為實施創新教育搭建了平臺。《基礎教育課程改革綱要》強調,課程內容和課程結構的改革與實施強調密切聯系學生生活和經驗,加強課程與社會科技發展的聯系,為學生的終身發展提供必備的基礎知識、基本技能和良好的情感態度與價值觀;以創新精神和實踐能力為核心;重視學生搜集處理信息的能力、自主獲取新知識的能力、分析解決問題的能力、交流與合作的能力。

三、營造數學學科創新教育的氛圍

每個學生都具有潛在的創新才能。要把這種潛能轉化為現實中的創新力,我們應該營造濃厚的、適宜創新教育的氛圍,概括起來主要有以下三個方面:

1. 數學教師自身要具備創新精神。這是數學教學中培養學生創新能力的重要因素。學生數學知識的獲得和能力的形成過程中,教師的主導作用是不可忽視的。教師本身所具有的創新精神會極大地鼓舞學生的創新熱情。因此,教師應該充分調動自身的積極性和創新精神,努力提高創新能力,掌握更具創新性、靈活性的教學方法,并在教學實踐中不斷探索、豐富和提高自己。

2. 輕松活潑的課堂氣氛和師生關系,是培養學生創新能力較適宜的“氣候”和“土壤”。以“升學率”為教育目標的應試教育,使得教師和學生都處于高度緊張的、機械的知識傳授中,很難形成創新意識。這些都嚴重阻礙了創新能力的培養。

因此,在數學教學中,教師應轉變過去提倡的教師“教”和學生“學”并重的模式,實現由“教”向“學”過渡,創造適宜于學生主動參與、主動學習的、活躍的課堂氣氛,從而形成有利于學生主體精神、創新意識、創新能力健康發展的、寬松的教學環境。

3. 創造一套適應創新教育的課余活動。教師要擴展學生數學知識體系結構、擴大視野,真正提高學生素質。

四、數學創新教育的內容與培養

1. 重視學生學習數學的興趣教育

在教學數學知識時,我們通過有關的實際例子說明數學在科學發展中的作用,使學生認識到學習數學的意義,并鼓勵學生自主學習和積極參加數學實踐活動,激發學習數學的興趣和動機。提倡啟發式教學和引導學生了解所有的數學成就都是在舊知識基礎上的創新。這一切都源于學生對數學濃厚的興趣,源于強烈的創新意識。

數學中的組合原理(C3=3,C30=435)說明一個人涉獵知識越多,知識面就越廣,其創造性思維就越活躍和創新能力就越強。引導學生有意識地主動學習更多、更全面的數學知識,為將來的創新活動奠定扎實的數學功底。學生在接受教育和獲取知識的同時要形成推崇創新、追求創新、以創新為榮的觀念和意識。

2. 注重學生思維能力的培養

數學是思維的“體操”。因此,若能教師對數學教材巧安排,對問題妙引導和創設良好的思維情境,那么對學生的思維訓練是非常有益的。在教學中,我們應打破“教師講,學生聽”的常規教學模式;要變“傳授”為“探究”,充分暴露知識形成的過程,促使學生一開始就進入創新思維狀態中,以探索者的身份去發現問題和總結規律。

在數學解題教學中,教師要引導學生多方位觀察、多角度思考、廣泛聯想。教師還要培養學生敏銳的觀察力和活躍的靈感;解題后,還要讓學生進行反思和引申,并鼓勵學生積極思考和想象,以訓練學生的創新思維。

3. 加強數學能力的培養

數學能力是表現在掌握數學知識、技能和數學思想方法上的個性心理特征。其中,數學技能在解題中體現為三個階段:探索階段――觀察、試驗、想象;實施階段――推理、運算、表述;總結階段――抽象、概括、推廣。這幾個過程包括了創新技能的全部內容。因此,在數學教學中,教師應加強解題教學,應教給學生學習方法和解題方法,同時還要進行有意識的強化訓練:自學例題、圖解分析、推理方法、理解數學符號、歸類鑒別等等。學生在運用這些方法求知的過程中,也就掌握了相應的數學能力,形成創新技能。

4. 開感智力教育

創新過程并不僅僅是純粹的智力活動過程。它還需要以創新情感為動力,以良好的個性品質作后盾。在數學教學中,教師要激勵學生樹立遠大理想;要具有像愛迪生發明燈絲那樣的堅定信念。在“問題數學”中,教師應該培養學生具有敢于求異、勇于創新的氣魄,自主探索、發現問題、提出問題。利用“錯析教學”,教師要培養學生堅忍不拔、持之以恒、不怕困難和挫折的頑強意志和良好的人格特征,從而培養學生健康的創新情感和個性品質。

數學創新教育范文6

【關鍵詞】STEAM;數學建模;創新教育

不同于傳統的教學活動設計,STEAM教育堅持以學習者為中心。教師不僅讓學生學會怎么做,而且引導學習者體驗解決實際問題的過程,在探索中開啟學習者的創造力。為了更好地實現用數模思想解決實際問題和創新能力的培養,參考STEAM教育知名學者亞克門教授及其團隊提出的STEAM教學過程卡,對數學建模創新教育教學實施環節,提出了數學建模創新教育教學模式:What-材料有什么、要素是什么、問題是什么;How-模型假設、模型準備(學科知識、約束條件、算法工具)、工藝完善;Model-建立模型、算法設計、編程求解;Test-模型檢驗、評價與推廣、論文寫作。在教學模式設計體系中,圍繞著STEAM的核心理念,包涵了三個主要的特定內容,即利用數學建模思想,整合多學科知識,以綜合創新的形式建立數學模型,解決實際生活中的問題,并加以推廣和運用。

一、數學建模思想培養

將建模思想培養滲透到STEAM教育領域的“做什么”和“怎么做”(WhatandHow)中,從對題目材料的讀取分析獲得信息,材料有什么,要素是什么,問題是什么,通過對材料的解讀將現實問題“翻譯”成抽象的數學問題,即用數學方法和數學手段進行模型假設、準備、建立、求解,并最終加以解釋和驗證,直到探究出問題的解,其中所要用到的歸納和演繹等方法無不是圍繞數學建模的方法論展開,因此建模思想培養是主線。

二、如何實現多學科整合

隨著數學以空前的廣度和深度向一切領域的滲透,數學建模的運用領域越來越廣泛,比如在以聲、光、熱、力、電這些物理學科為基礎的諸如機械、電機、土木、水利等工程技術領域中,數學建模的普遍性和重要性不言而喻;在發展通信、航天、微電子、自動化等高新技術領域,數學建模幾乎是必不可少的工具;隨著數學向諸如經濟、人口、生態、地質等所謂非物理領域的滲透,一些交叉學科如計量經濟學、人口控制論、數學生態學、數學地質學應運而生,當用數學方法研究這些領域的定量關系時,數學建模就成為首要的、關鍵的步驟和這些學科發展與應用的基礎[1 ]。STEAM教育理念是:以數學為基礎,通過工程和藝術來解讀科學和技術。由此可見,數學建模創新教育的教學模式借鑒STEAM教育理念,融合學科的學習方式,跨學科思維解決實際問題,是非常必要的。在教學活動設計體系中,關于How、Model和Test三大模塊中,多學科融合的解決方案便是實施校本課程。例如在建模準備階段,涉及到的關于數學建?;痉椒ê透鞣N模型、數學軟件運用、計算機編程、普通物理、智能算法、圖論、藝術設計概論、科技論文寫作有關內容,都相應開展校本課程教學,由團隊中不同的學科的教師針對學生的實際情況,提出相應的教學改革方案,設計出符合學生數學建模創新思維需要的校本課程內容(包含基本方法、主要模型、算法分析與設計、圖論、軟件和方法論等),提供學生所需的學習資源,建立一定的建模資源庫,對學生進行一段時期的課程培訓。不同階段的完成項目過程中,例如建立模型和求解模型及檢驗,需要各學科教師引導學生對校本課程中知識的運用,通過解決問題來鍛煉學生的STEAM素養和創新能力。

三、綜合創新的形式

(一)解決方法的創新。解決方法的創新是指不拘泥于傳統的只用數學的知識和方法解決問題。通過對近年全國大學生數學建模賽題研究發現,跨學科題型毫無疑問的,當學生拿到賽題的第一時間,關于What的問題,他們必然會展開思索、辨別和討論,材料涉及哪些學科哪些知識,可以肯定的是它不僅僅是數學問題,不僅僅是對數學知識的運用,它一定會涉及諸如物理、工程、化工等多學科,因此,它必然不是簡單的數學知識運用,它一定是多學科知識的融合與創新才能解決的問題,而跨學科的知識融合,必然要從科學與技術的角度去創新,從藝術的角度去完善,使得數學建模在現實生活中發揮更加重大的作用。(二)學習方式的創新。學習方式的創新可以從以下幾個方面理解:一是學生需要運用跨學科的知識和技術來支持問題解決,當涉及內容時能夠回顧所學知識并作更深入的理解。比如2018 年全國大學生數學建模A題《基于非穩態導熱的高溫作業專用服裝設計》中,學生就要用到高溫恒溫熱源向外不同介質發生熱傳導時的熱學概念并進一步理解Fourier實驗定律和溫度場分布,來建立熱傳導偏微分方程組,當要考慮經濟成本時必須進一步界定它的約束條件,同時確定最優的厚度組合就要從工藝角度考慮約束條件,很顯然,解決這些問題的過程既是對所學熱學知識更深入的理解,也是對熱學知識最基本的創新。二是三人組成的團隊成員能夠承認和尊重自己與他人的不同特點,在融入團隊的過程中學會怎樣做好自身角色,分工與合作,如何共同努力完成項目,這是一種新型的自主學習方式,是適應個人與集體如何相處的最好方式,參與者能夠感覺到更多的團隊認同感和責任心及當項目完成后的自豪感。經跟蹤調查發現,大部分經歷過基于STEAM的數學建模創新教育訓練后的學生,都將在以后其他的學習工作中不由自主地向著勇于鉆研、求真務實、意志堅韌、團結協作的良性發展方向努力,這完全得益于在建模訓練期間的團隊合作學習方式,尤其是學生經歷全國大學生數學建模競賽的全過程后,他們都會有“一次參賽,終身受益”的切身體會。三是全國大學生數學建模競賽自1992 年舉辦以來,賽題主要有工程技術、管理科學和社會熱點問題簡化而成,賽題也沒有標準答案,評判以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性及表達的清晰性為標準,這些既充分開放、又有規則約束的競賽方式,可以培養慎獨、自律的良好道德品質,也充分體現了高校培養全面發展的人才方面的革新。

四、思考與完善

(一)完善課程體系。教學中提倡校本課程和建立資源庫來整合多學科教學,以STEAM理念來促進數學建模創新教育,是在現有的課程和師資的條件下逐步摸索出來的改革舉措,畢竟還在不斷完善階段,必然會有不小的困難,比如校本課程內容的選擇范圍、學科整合和界定模糊、校本課程的教學安排等問題都將要整體協調,目標就是:為學生提供多元課程選擇,將學生置身于數學建模創新活動的中心,進而不斷更新、完善基于STEAM的數學建模創新教育課程體系。(二)形成數學建模創新教育教師專業發展體系。STEAM教育理念的核心是各學科相互融通,學生要學會如何在解決問題時整合利用各種知識和技能。這一核心理念體現了STEAM教育的兼容性,決定了教師專業發展的延展和兼容性。因此,教師的可持續繼續教育是開展數學建模創新教育的關鍵所在,如何對教師開展基于STEAM的建模系列學習活動、數學專業教師自身的專業拓展、數學專業教師與各其他學科教師的共同協作是目前亟需要解決的問題。

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