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數學建模課程的主要內容范文1
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)07-0158-03
大學生數學建模競賽不僅能培養出具有創新能力的學生,也能一定程度上提高教師的教學和科研水平,而且最重要的是它能直接推動大學數學的教學改革。教育部高教司對我國大學生數學建模競賽活動的主要指導思想之一就是“擴大受益面、推動教育改革”。開展數學建模教育,可以推動大學數學教育改革。開展“在大學數學教學融入數學建模、數學實驗的思想和方法,培養學生的創新能力”課題的研究和實踐,就是擴大數學建模受益面的一個重要探索。本文研究對在大學數學教學融入數學建模、數學實驗的思想和方法的必要性,相應的融入手段,以及在融入過程中可能遇到的困難和解決辦法等進行了論述。
一、數學建模思想融入大學數學的教學中的必要性
1.數學建模幾乎是一切應用科學的基礎。數學在科學中的一個重要作用就是能夠使人們對事實上是相當混亂的東西進行適當的理想化,抽象出概念與模型,從而解決實際問題。在解決復雜科學技術問題時,數學建模的方法能使人們設計出最佳和可行的新技術方法、手段,以及預測新的現象等。數學建模及相應的計算也正在成為工廠里常用的主要工具。Charlies R. Mischke指出:學生一般都并不確信大學所開設的所有課程是否真能培養他們的創新能力。他們對學習漸漸失去興趣,原因之一就是缺乏讓學生了解大學教育進程安排的合理性。工程專業課程強調的基本都是專業方面的問題。而實際用來進行教學、組織和應用的工具卻是數學模型。但不幸的是,專業教師很少花時間來講授不涉及專業方面的建模過程本身。所以將數學建模的思想和方法融入大學主干數學課程教學中是具有現實的必要性。
2.當前數學教學的問題。傳統的數學教學和考試可以很好地檢查學生對所學數學知識的概念、定理和方法等的掌握情況,但缺乏對學生的應用數學的能力和創新能力進行考察。因此,在大學數學教學和考試中融入數學建模思想和方法非常必要。傳統的大學數學教育已不能有效地激發廣大學生的求知欲和激情,不能有效地培養學生的創新意識和創新能力。在現實的大學數學教學活動中,學生常常陷入前所未有的困惑之中,投入大量的精力,做了大量的習題,卻絲毫感受不到“數學”有何作用,老師也拿不出鮮活的例子來使學生信服數學的用處。一大半學生認為大學數學的教學內容是沒意義的,并且認為無意義的最大原因是和實際沒有聯系,學生最常問老師的問題就是“高等數學有什么用?”“線性代數有什么用?”等問題。
二、數學建模思想融入大學數學的教學中的具體措施
在大學數學的教學中融入數學建模思想主要是要讓學生明白大學教育進程安排的合理性,以及數學的重要性和廣泛應用性。但還是必須明確要以數學主干課程為主,建模思想培養為輔的指導思想,最主要的目的還是促進學生更好地學習和掌握大學數學主要內容、思想和方法。要建立一套恰當的數學建模思想融入大學數學教學的具體措施。首先必須弄清楚數學建模的具體過程以及我們大學數學教學的內容和思想。數學建模過程一般分為下面幾步:①對實際問題進行觀察、分析,進行必要的抽象、簡化(抓住要點),確定模型建立中的變量和參數;②根據已知的各學科中的定律,甚至是經驗等建立變量和參數之間的數學關系,這實際上就得到了明確的數學問題;③求解該數學問題。大部分情況是沒有辦法得到解析解,而只能得到近似解。這往往涉及復雜的數學思想、理論和方法,以及近似方法和算法;④得到的數學結果是否能解釋或預測實際問題中出現的現象,或用歷史數據、實驗數據或現場測試數據等來驗證模型是否恰當;如果模型是恰當的,那么就可以試用;如果是否定的,那就要進行仔細分析,重復上述建模過程,不斷調整、最終得到恰當的數學模型。大學數學的特點是的抽象的思想、嚴謹的邏輯推理和廣泛的應用,也正是由于它的抽象和嚴謹,使得其成為我們將其他學科量化的一個有效的工具。它與許多其他學科的本質區別在于它抽象地反映了現實世界里各種對象及其變化在數量方面的一般規律,它能夠把一個學科的思想經過抽象、推理和提煉得到的結果用到別的學科,從而具有廣泛的應用性。將數學建模思想融入大學數學的教學的具體方法。
1.具體的切入點。①經驗建?!谒占瘮祿刑釤捠挛锇l展的趨勢;②講授一些實際問題及相關數學模型:人口模型、管理模型、抵押貸款模型、傳染病模型、減肥模型等等。在現有教材中已經講解了所涉及的數學內容,但如果從分析具體問題到建立數學建模的過程來學習的話,不僅能激發學生的學習興趣和積極性,而且還能使其能在學、做而后知不足,從而誘導學生進一步學習數學。
數學建模課程的主要內容范文2
關鍵詞:數學建模;分層次教學;學習興趣
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)26-0163-03
《數學建?!氛n程不僅是數學類、經管類、信息類各專業的必修課,同時也是許多工科專業的必修、限選或者任選課程[2-4]。該課程是連接數學理論與實際應用的紐帶與橋梁,也是培養實踐能力和創新意識特色人才的方式。開設《數學建?!愤@門課程無疑對提高學生的現代數學素質,拓深有關數學理論,培養具有創新意識的合格本科畢業生具有重要意義。然而課程的綜合性、抽象性、應用性與課時有限之間的矛盾給教學造成了困難。筆者結合自己的教學實踐,就如何提高數學建模課程的教學質量進行了如下探討。
一、分層次教學
《數學建?!丰槍Σ煌瑢I的學生,學時安排和開課時間是不一樣的,大體上有36學時、48學時、54學時和72學時,開課時間也分為第二學年的上學期和下學期。因此根據不同的情況優化教學內容、分層次教學就顯得很重要了。為突出理論與實踐相結合,依據教育部課程指導委員會《數學建模教學基本要求》,應立足于教材,依優化原則設計教學大綱,提出教學目的,對教學內容進行適當的取舍。根據筆者在大學幾年來的教學實踐,對于36學時的專業,只講數學建模的基本內容,讓學生們對數學建模有大概的了解,利用他們已學的數學知識解決一些現實中的問題。主要講授和實驗內容為:數學建模的概念、初等模型、簡單優化模型、數學規劃模型;微分方程模型、統計回歸模型、數學軟件(Matlab、Lingo)的入門以及五個建模實驗、數學建模競賽培訓課程[1]。對于48學時和54課時的專業,則可以在數學建模的基本內容基礎上,講解一些后續課程,比如代數方程與差分方程模型,微分方程的穩定性模型,離散模型和概率模型。這些模型的講解目的是為這些專業的學生參加全國大學生數學建模競賽打好基礎,通過競賽真正讓學生們了解數學的強大作用,讓他們學會如何將數學知識轉化為實用的工具解決現實中復雜的問題,做到學以致用、理論聯系實際。對于72學時的專業來說,問題要復雜一些,雖然課時較多,但是卻是針對信息、機械、經管類等工科專業,學生數學基礎薄弱,然而專業背景對數學建模的要求都比較高,除了要講完54學時的所有課程之外,還應該加上隨機過程中的一些模型,比如博弈模型、馬氏鏈模型、動態優化模型[1,5]。在講課的過程中不斷強化數學知識的應用,并結合實際課堂情況,向學生介紹日常生活中常見的有關數學模型的現象,活躍課堂氣氛。
二、制定詳細的教學計劃
第一,教學準備方面:課前要精心備課。首先,數學建模課程要求教師有一定的數學理論知識和數學應用基礎,因此要求教師用充足的時間準備相關的理論知識和實際應用背景。在學期初,要對整個課程進行宏觀把握、制定教學計劃、安排教學進度,在上課之前,要明確每一章教學目標及教學的重點、難點,確定教學方法。其次,數學建模課程強調理論性和實踐性相結合,應適當加大實踐教學的內容,如數學建模的發展及應用、對現實問題的數學模型分析與研究,以此來培養和激發學生的學習興趣。
第二,課堂教學環節:首先,在授課開始時,讓學生明確每堂課研究的主要內容及實質,多引用一些身邊的數學模型的例子。通過展示、剖析、講解,引發學生思考,提高他們的積極性,引導并增強他們運用數學建模的能力。其次,充分利用多媒體教學,更好的發揮課件的優勢。其他課程我們多采用傳統的“一只粉筆,一張嘴”的教學模式,在這樣的模式下,教師需要盡量將所有教學內容都裝在腦子里,相當辛苦,而且不能保證每堂課的教學質量都一樣。利用多媒體教學可以將最醒目的信息凸顯出來,成為課程內容的線索和重要信息的載體。在條件允許的情況下還可以加上一些圖標、視頻來幫助學生理解,使得教學的內容更加形象,更加具體,實現立體化的教學。最后,教學方法要靈活多變,教師要多關注學生的表情,以便調整教學。學生普遍都喜歡生動的講授方式,如果課題上教師能用生動的表達方式采用他們熟悉而感興趣的知識來講解數學建模問題,那一定會增強教學效果。
第三,課后討論環節:教師可以在課堂上提出一些恰當的、更深層次的問題,鼓勵學生積極參與到課下的研究當中。首先,要教會學生有目的、有方向地查找自己所需資料。在這個環節中,教師可以給學生提供查找資料的方向,教會學生查資料的方法,利用學校的、社會的以及網絡的資源,來完成老師布置的任務。其次,鼓勵學生采用小組合作的方式進行研究。教師可以根據教學需要,將學生分成一些學習小組,每組成員三至五人。當然學生也可以自行組合。教師創設出特定的情景,提出每個小組所要研究的領域及要解決的問題。最后,發揮學生的主體作用,以小組形式匯報自己的研究進展,讓學生當老師,老師掌控討論大局。在這個過程中,學生既是文化知識的被動接收者,也是知識的積極探索者。師生共同討論參與知識的研究和傳播,使學生在自主學習中鍛煉自己的搜索信息能力、組織能力和口頭表述能力,同時培養了老師駕馭課堂的能力和學生尊師重教的良好習慣。
三、創新考核方式
傳統的課程考核方式往往僅憑一次期末的閉卷考試來考查學生對這門課程的掌握程度。作者認為,這樣對學生的數學建模課程學習評價其實是不夠客觀、公正的。基于以上分析,我們還應結合這門課的特點,設計其他靈活多樣的方式來考核。主要包括以下幾方面。
第一,上機實驗成績。數學建模課每周安排了兩個學時的上機實驗,通過上機實驗,要求學生學會使用matlab,lingo等計算軟件,以實現各個數學模型的數值計算?;谶@一點,我們現在將平時的上機實驗成績算作最終考核的20%,鼓勵學生不拘泥于期末考試,努力嘗試新事物,開拓新思想,提高自己實際動手能力。
第二,數學建模競賽成績。每年學校和國家都會舉辦大學生數學建模競賽,通過建模競賽,不僅能提高學生運用所學的相關理論和方法解決實際應用問題的能力,還能鍛煉學生的創新精神和團隊協作精神,利用這個機會,我們也打算將數學建模競賽的成績納入最終考核體系,以提高學生參加競賽的積極性。這一部分占最終考核的10%。
第三,綜合性評定成績。這個考核模塊包括兩個方面的內容。一是期末考核成績。期末考核以課程論文或調查報告的形式呈現,占最終考核的60%。從學生的論文和報告中可以看出學生對數學建模課程的掌握程度。二是綜合性作業成績。包括平時考勤、小組討論、社會實踐等,這一部分占最終考核的10%。通過考勤可以看出學生對課程的重視程度,通過小組討論可以看出學生對相關問題的理解和思考,通過社會實踐,不僅可以激發學生的動手能力,而且可以培養學生面向實際應用、提出問題的意識,增強學生的學習興趣和創新能力。
參考文獻:
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[4]M.HMELO,C.E.FERRARI,The Problem base learning tutorial:Cultivation higher or der thinking skills [J].Journal for the Education of the Gifted:1997,Vol. 20 ,(4):401-422.
[5]李大潛,將數學建模思想融入數學類主干課程[J].中國大學數學,2006,(1):9-11.
數學建模課程的主要內容范文3
該課程研究的內容主要包含兩部分:一是現實世界中的信息如何抽象并用數據的形式在計算機內的存儲問題,也就是數據的結構;二是對存儲的數據進行加工處理以獲取新的信息的方法,也就是算法。這種課程既有很強的抽象性,同時也有很強的邏輯性和目標性。該類課程很適合采用任務驅動的教學模式。
2數學建模引領和促進“數據結構”課堂教學改革
2.1數學建模流程指導“數據結構”課堂教學過程的優化數學建模一般要經過分析問題、建立模型、模型求解、解決問題四個環節,而且后三個環節可以多次循環進行以便得到令人滿意的結果?!皵祿Y構”教學過程中可以按這樣的思路來引出問題,進一步給出更好的算法,這樣可以引導學生創新意識的培養和邏輯思維能力的提高。下面結合課程中排序部分講到了“冒泡排序”算法來展示這個過程:}這樣一個算法對任何一個10數據組都能進行正確排序,看似問題已經解決了,但這時應該讓學生考慮:如果給出的一組數據2.2數學建模團隊的協作模式啟發“數據結構”課堂教學模式變革數學建模時問題復雜、信息多樣、計算量大等特點決定了整個任務不是一人能完成的,需要一個分工協作較好的團隊。只有準備充分、分工明確、精誠合作的團隊才能取得好的成績。受此啟發,教學過程中,可以對于部分內容采用分組學習和討論的方式進行。如在學習“隊列”的時候,可以讓學生分成幾組,每一組首先通過資料查詢等方法提出一個可以抽象為隊列的實際問題(如火車調度問題、銀行排隊問題等),然后針對實際問題小組內展開討論,進一步寫出算法并驗證。教師可以分時段地參與到不同的小組中討論。2.3數學建模結果的實用性和高效性指導“數據結構”課堂教學評價數學建模的最終結果要求實用和高效。實用就是要求最終建立的數學模型及其算法能針對具體的問題給出正確的結果,否則就是錯誤的模型,整個過程是失敗的。高效就是要求針對具體的問題提出的模型特別是算法所用時間是最短的,所需要的條件是最少的?!皵祿Y構”課堂教學效果如何需要做出判斷,如何判斷才是合理的?課堂教學后可以通過考試或課程作業匯報等形式,針對具體的問題,看學生給出的算法是否真的能把問題解決了,將多個同類問題的算法做比較和評價,看是否有改進或創新。
3“數據結構”課堂教學為數學建模提供必要的能力儲備
3.1在“數據結構”課堂教學中培養學生的抽象思維能力課堂教學中涉及到了數據組織的三大邏輯結構(即線性結構、樹狀結構和網狀結構),在教學過程中多提出一些實際問題,然后針對這些問題引導學生利用所學知識進行問題抽象,最終把實際問題涉及到的對象用某種邏輯結構表示出來。這樣學生的抽象思維能力會不斷提高。下面講一個例子:多叉路通燈管理問題[10]:某個城市的某一路口的道路交叉情況現狀如圖1所示,要求給出一個針對該路口的紅綠燈管理方案,既要能高效地順利通行又不會發生交通事故。圖1路口的道路交叉情況示意圖對于這個問題,如果只是針對圖1宏觀地去分析比較復雜而且不具備通用性,提出的問題應該是解決一類問題。結合“數據結構”的內容很容易想到用圖狀結構來解決,關鍵問題是怎樣抽象為圖狀結構。抽象過程之一可以是這樣:因為是通行道路交叉問題,因此通路是數據元素,不能通行可以抽象為關系,結合圖1展示的現場情況,可以給出圖2所示的通行關系圖。圖中顏色不同的頂點所代表的通路不能同時放行。3.2在“數據結構”課堂教學中培養學生的算法分析和創新能力“數據結構”課程一開始就提出算法效率以及分析方法,可見算法的效率的重要性。因此,后續經典算法講解完都給出了算法分析思路,課堂教學中,也要重視這一點。在教學過程中應該有意識地通過講解或討論的形式,讓學生習慣于這種算的的比較和分析,并在此基礎上提出自己新的想法。比如文中第二部分第1點提到的“冒泡排序”算法的改進問題,就是一個很好的例子。再比如針對排序問題,課程中還提出了其它的算法,其中“選擇排序”算法更為經典。算法如下:3.3在“數據結構”課堂教學中培養學生的動手能力“數據結構”課程一般有配套的實驗課程,實驗課程的主要內容就是課堂教學過程給出的算法的驗證以及改進或新提出的算法的實現。實驗過程需要學生用自己熟練掌握的語言工具通過在計算機上編寫和調試對應的程序,通過程序的結果來檢驗算法的正確性與否。從這個角度來講,鍛煉和提高了學生的動手能力,這也正是數學建模中兩個重要環節(即模型求解、解決問題)所必須的一種能力。
4結論
數學建模課程的主要內容范文4
【摘要】
結合醫學院校高等數學教學改革的實際情況,本著提高學員數學素質,著重培養學員應用能力、創新能力的教學理念,探討了醫學院校高等數學教學模式的改革設想和措施。
【關鍵詞】 高等數學; 課程體系; 改革
醫學院校的高等數學課程主要面向于有關生物醫學工程的專業,它以醫學為依托背景,有著和其他工科院校高等數學不同之處。高等數學可以說是當今一切大學生的一門公共必修課。據調查,國內大多數院校高等數學課時數占該學期總學時的25%左右,其基礎地位顯而易見,并且高等數學大都在一年級開設,對大學課程的特點和其他專業基礎課的開展都有著示范和直接的衍射作用。正是這樣,高等數學的教改研究是最被關注的也是傾力最多的。對于醫學院校的高等數學課程如何有效地開展,如何有效地利用龐大的醫學資源,使高等數學教學在相關專業后續的深造中打下堅實的基礎,為此我們提出了MEHE模塊:Mathematical model, Experiment design, History of mathematics, Exercises course。
1 融入數學建模思想和方法(Mathematical model)
數學建模是利用數學知識來解決實際問題的一種思想方法,是將數學知識與現實世界的問題聯系起來的橋梁。我國經過了十幾年的實踐積累了大量通過數學建模來解決實際問題的例子。我們將其中適當的例子融入高等數學的教學,特別是學員容易理解、感興趣的醫學問題。比如第一章結束后,我們就安排一次初等數學建模課程,介紹一些日常生活中常見的問題,建立一些初等數學模型如:方程模型、函數模型等,目的是讓學員初步了解數學建模的思想、基本方法和步驟,培養應用數學方法解決實際問題的意識和興趣。在其它每章之后,安排一次相關內容的數學模型。簡單的模型在課堂上作為例子講解,較難的模型以專題的形式講解或留給學有余力的學員去做。如微分方程部分我們選取“房室模型” 這個藥物動力學的模型作為課堂中的例子,通過模型的建立與求解,學員不僅掌握了微分方程的解法,更明晰了解決實際問題的步驟思路;再如專門講解“血液循環中物理量的數學建模”、流行病學中的“催化模型”等。這些模型緊密聯系了醫學知識,又通過數學知識、數學軟件的求解驗證了醫學的模擬過程,醫學數學融會貫通、相輔相成。這樣學員在經歷解決問題的過程之后,有利于加深他們對基礎知識的理解和應用能力、學習興趣的提高。
2 開展數學實驗課(Experiment design)
除了完成基本的高等數學理論課外,我們從醫學的角度搜尋數學與醫學的結合點,設計一些有關醫學的數學實驗。具體實施上,我們每兩章末安排一次數學實驗課,共20學時,主要內容有:MATLAB軟件基本知識;函數極限與作圖;導數計算與應用;積分計算與應用;空間圖形的畫法等,并結合數學模型講授具體的醫學方面的數學實驗,學員在建立模型的同時利用數學軟件求解模型,促進數學模型與數學實驗的相互教學。這樣可以使學員們從理解—記憶—應用這一簡單的中學學習模式,向設計—討論—驗證的現代教育模式逐步轉變,培養學員運用計算機研究、學習數學的能力,鍛煉學員的動手能力,進而激發學員創造性思維能力。
3 滲透數學史(History of mathematics)
與其他學科相比,數學是一門歷史性或累積性很強的科學。數學理論總是在繼承和發展原有理論的基礎上建立起來的,數學概念及方法也具有很強的延續性。因此要了解數學科學,就得了解整個數學的概貌,得了解數學理論的來龍去脈,所以穿插講授一些經典的對應教學內容的數學史料是教學改革的重要措施之一。通過滲透數學史,使學員掌握數學的發展規律、基本思想和基本框架,借鑒解決問題的各種途徑和方法,這些不僅對于學員牢固掌握數學理論很有裨益,而且更能開闊視野、發展思維。另一方面,數學史中不乏有趣的奇聞軼事、感人至深的事例,這相對于枯燥的數學理論來說無疑提升了課堂氣氛和學習興趣,調動了學員學習的主動性和創造性,獲得頑強學習的信心和勇氣。例如在微分和積分部分我們實踐過數學史的教學,主要講授L.Newton的“流數術”和G.W.Leibniz的“求極大與極小值和求切線的新方法”以及最多產的數學家L.Euler獻身數學的精神等史實,微積分符號的演進等知識。
4 重視習題課(Exercises course)
關于習題,著名數學家華羅庚先生有著精辟的論述:“習題的目的首先是熟悉和鞏固學習了的東西;其二是啟發大家靈活運用,獨立思考;其三是融會貫通,出些綜合性的習題,把不同數學部門的數學溝通起來?!绷曨}課是非常重要的教學環節,是理論教學必不可少的補充,對于學員鞏固課堂知識、提高計算能力作用顯著。我們通常的做法是將習題課安排在每章末。習題課的內容大致有:該章總結、典型例題、思考題、答疑討論等??偨Y要重點突出,簡明扼要,督促學員自己做總結;例題要舉一反三、查漏補缺,引導學員獨立地給出新方法、新見解;思考題靈活多變,解法新穎,促使學員交流探討,提高能力;答疑部分課內外皆可,針對性強,效果深刻。
誠然,以上各個教學模塊不是相互獨立的,而是相互包容滲透的,不同的教學內容有著具體的操作方式??偟膩碚f就是:融入數學建模思想方法;開展數學實驗課程;滲透數學史介紹;重視習題課,怎樣組織各個模塊之間的聯系搭配在教學當中是值得重視和探討的。我們當不斷總結經驗、汲取學員的反饋意見、借鑒兄弟院校的成功經驗調整、改善教學模式,努力將高等數學的教學改革研究進一步完善。
【參考文獻】
1 李大潛.將數學建模思想融入數學類主干課程.中國大學教學,2006,1:9~11.
數學建模課程的主要內容范文5
[關鍵詞]數學建模;高校數學;教學改革
高校數學教學在高校教學中占有重要的地位,就目前的教學實際來看,在高校課程設置中,但凡是理工科專業,數學的學習必不可少,主要是因為其是理工科學習進一步深化的基礎。在現階段的高校數學教學中,教學大都停留在理論的層面,而社會實際要求的卻是具有數學實踐能力的高校畢業生,所以說現階段的高校數學教學在滿足市場應用型人才需求方面局限性顯著。為了打破教學局限,滿足高校教學的社會實用性價值提升,積極地進行高校數學教學改革意義重大。從教學實踐來看,數學建模是高校數學教學由理論走向實踐的一項重要措施,所以深入探討其在教學改革中的意義和價值具有重要的F實應用性。
一、目前高校數學教學中存在的問題
(一)教學模式的陳舊
教學模式的陳舊是目前高校數學教學中存在的一個顯著問題。就線下的高校數學教學來看,采用的教學形式還是比較傳統的“老師講、學生聽”模式,在這種模式下,老師永遠是課堂的主導者,而作為學習主體的學生卻屬于從屬者地位。因為此種模式下的課堂主體和課題數量對比明顯,所以在人數上占據絕對劣勢的老師對于課堂氣氛的活躍心有余而力不足,由此便造成了課堂的壓抑。另外,傳統模式下以老師為主體的教學組織形式也壓抑了學生的能動性表達,所以整個教學的活性不強。簡言之就是教學模式的陳舊抑制了教學的活性發展,從而對教學質量的提升起到了抑制作用。
(二)教學方法的單一
教學方法的單一也是目前高校數學教學存在的一個顯著問題。在目前的高校數學教學中,主要利用的方法是灌輸法,也就是老師利用教學課堂對學生進行數學理論的傳授,然后學生自己進行理解和分析。這種教學方法使得學生個體之間缺乏必要的交流和討論,所以學生的能動性發揮比較弱。正是因為學生能動性發揮上的受限,所以學生的學習探究能力以及分析能力培養會受到影響。另外,在數學教學中,先進的科學設備和技術,比如信息技術、多媒體技術等的利用也不夠充分,所以造成了教學方法的單一和教學質量提升的困難。
(三)課程設置的不合理
課程設備的不合理也是目前高校數學教學存在的一個顯著問題。就我國目前的教育制度而言,應試教育特點顯著,所以大部分的課程設置與課程考察方式掛鉤。在當下的高校數學學科考察中,基本的考查方式都是試卷,這就使得理論教學在課程教于中占有了絕對的優勢。正是因為理論課程的優勢顯著,所以在進行課程設置的時候,大部分的院校都會將課堂的重點放在理論上,所以理論課程占據了絕對的地位,而在數學教學中具有同樣重要作用的實踐課堂卻得不到重視。簡言之就是考核體制造成了我國現下數學教學課程設置的不合理。
(四)教學專業性的缺失
教學專業性的缺失是高校數學教學中表現出來的另一個突出問題。這一問題主要體現在兩個方面:第一是教學隊伍的專業性建設存在不足。在高校數學教學中,老師是教學質量提升的重要保障,如果教學隊伍的專業性存在缺陷,那么學生的學習自然會受到影響,所以說分析教師專業缺陷并進行問題解決意義重大。第二是學生的專業化思維培養存在問題。數學學習中,思維專業化非常的重要,有了各專業的思維,問題分析的深入性和專業性會顯著的提升,但是目前在學生思維專業培養方面不夠重視,所以欠缺嚴重。
二、高校數學教學改革的主要內容
(一)教學模式
就目前的高校數學教學現狀來看,教學模式的改革是教學改革的一項重要內容。教學模式的改革主要有兩方面的內容:第一是傳統的教學形式要進行改變,老師和學生在課堂中的主體地位要發生交換。在過去的教學中,高校數學教學課堂保持著老師講、學生聽的授課模式,這種授課模式嚴重地制約了學生課堂自我研究的進行,不僅不利于課堂氣氛的活躍,對于數學研究的深入開展也極為不利。第二是在教學課堂的組織形式要進行轉變。過去的教學組織主要是由老師來進行,而在課程改革的過程中,這種組織形式要以學生為主導,老師做好指導和配合,這樣,教學組織的多樣性會得到強化,傳統課堂氛圍的壓抑會得到明顯的改善。簡言之就是積極地利用師生主體地位和課堂組織形式的改革來進行教學模式的變革,從而實現模式的新穎和教學實效的提高。
(二)課程設置
課程的設置也是高校數學教學改革中需要進行的重要內容。就課程的設置而言,主要是改變過去單一性的理論課程設置,增加實踐課堂的比例。在過去的課程設置中,理論課程占有了絕對的地位,即使存在實踐性的課程設置,在課堂中對于實踐的強化也得不到重視,所以無論是老師還是學生,對于數學實踐都存在著忽略。為了改變這一情況,從教學課程的設置來引起師生的注意十分關鍵。就目前的情況來看,數學課程的設置可以由理論占70%、實踐占30%的比例逐漸的進行理論占比的減少和實踐占比的增加。這樣,學生和老師對于實踐的重視程度會越來越高。當然,為了使得課程設置的效果得到強化,在課程考核的過程中加重實踐的比例十分重要。簡言之,現在的高校教育,考核性指向依然嚴重,所以從最終考核的目的著手進行課程設置,高校數學課程改革可以得到更好的實現。
(三)教學方法的利用
教學方法的利用也是現階段高校數學改革的一項重要內容。進行數學方法利用的改革主要目的是打破數學教學的單一性,從而強調數學教學的綜合性。就目前的高校數學教學而言,主要采用的方法是灌輸法,這種教學方法的被動性比較強,對于學生的探究能力提升幫助不大。所以在教學方法利用的改革中,可以積極的引入小組探究以及聯合研究等方法,由此提高學生們在學習中的主觀能動性發揮,從而培養學生的探究能力。比如在高數教學的過程中,當學生們具備了基本的問題解決能力之后,可以將學生進行小組劃分,然后布置相應的課題,使其通過小組合作研究來完成。這樣,在研究的過程中學生的綜合思維等能力都會得到鍛煉,而思維模式的培養會為學生日后的學習打下良好的基礎。當然,在方法多樣性利用方面,多媒體教學法也不容忽視。
(四)教學專業性
教學專業性也是高校數學教學改革的一項重要內容。就教學專業性改革而言,主要的內容有兩項:第一是對教學隊伍進行專業化的建設。在高校數學教學中,老師的專業能力對于學生有著重要的幫助,所以積極地進行老師專業化理論以及實踐教學能力的提升培養,可以讓老師在教學中體現出更強的專業化水平。第二是對學生進行專業的數學學習思維培養。在數學學習中,專業的學習思維有著重要的價值,學生的專業性思維得到強化,其題思考的方向以及深度都會有更進一步的提升,學習效率也會更加的顯著。所以說強化教學中的專業性是高校數學教學中需要重點探討的內容。
三、高校數學教學改革中數學建模的利用意義
(一)改變了數學教學純理論的局面
在高校數學教學改革中進行數學建模的利用其突出意義在于改變了數學教學純理論的局面。在過去的高校數學教學中,教學以理論為主,主要是因為在最終的學科考核中,高數的考核采用的是試卷考核的形式。因為我國的教育體制有應試傾向,所以教學內容也就偏向了理論。目前的社會需要的是具備應用實踐型能力的人才,所以理論化的培養模式已經滯后,利用數學建模,可以讓學生在自我實踐的過程中了解數學結論的正確性,而在自我實踐的過程中,在理論輔助下完成的實際建模分析,會大大增加數學教學的實踐性應用,這樣,理論教學的比例會得到抑制,理論和實踐并重的教學模式會顯現更大的教學價值。
(二)讓學生對數學的實際價值有更全面的了解
數學建模在目前高校數學教學中的利用,其具有的一個突出意義就是改變了學生對于數學的看法,加深了其對數學實踐價值的認知。在目前的高校數學教學中,時常可以聽到部分學生的抱怨,他們認為高數不僅難度較大,而且在現實社會中的利用價值比較低,所以對于高數學習的興趣嚴重不足。通過數學建模的利用,可以讓更多的學生認識到,通過數學建模,可以將社會生活中存在的問題利用數學計算進行解決。換言之就是在數學建模的利用中,學生對于數學的實踐性價值會有更加全面的認識,在認識強化的基礎上在進行相應的教學,學生對于學科的排斥性會明顯的減弱,數學教學的效率和質量會有明顯的提升。
(三)加深了學生對數學理論的認知
在高校數學教學改革中,數學建模的另一個突出意義就是加深了學生對于數學理論的了解和認知。從過去的教學經驗來看,部分學生雖然被動的在學習高數,但是對于高數理論的理解和認知卻不夠清楚,這種情況會嚴重影響日后高數在實際問題解決方面的應用。數學建模需要利用數學計算來進行具體問題的解釋,而在這個計算過程中需要遵循信息分析、信息假設等的基本規律,在規律基礎上利用數學符號對理論進行表示,會讓學生從更深層次了解到數學理論的具體意義和應用??偠灾褪窃诓粩嗟膶嵺`過程中,數學理論的表現愈加的清楚,學生的理解也更加的深刻。
(四)數學教學的趣味性得到強化,抽象性明顯減弱
數學教學的趣味性強化和抽象性減弱也是高校數學教學改革中數學建模利用的一個突出意義。數學本身具有較強的抽象性,高等數學尤其如此,所以大部分的學生對高數提不起興趣。數學建模有效地將數學問題轉化為一系列的實踐計算,這就使得原本抽象的概念以及符號可以在具體的計算過程中進行具象轉化,所以高校數學的抽象性有所減弱。在數字計算的過程中,各種排列組合方式使得數學概念上的單一化被打破,數字間的趣味性體現了出來,所以整個數學學習的樂趣有所提升,學生對學科的基本興趣得到了增加。在興趣濃厚和抽象性減弱的基礎上,學生的學習效率會明顯上升。
數學建模課程的主要內容范文6
關鍵詞: 數學建模 教學方法 思考與總結
1.引言
數學建模就是建立數學模型來解決實際問題,通過對實際問題進行合理的抽象、假設和簡化,從而利用其中“規律”建立變量、參數之間的數學模型,并求解模型,最后用所求的結果去解釋、檢驗及指導實際問題。它涉及工業、農業、政治、經濟、社會等多方面的問題,也涉及數學、計算機等廣泛的多學科知識。數學建模的本質決定了它是一種創造性的活動。
2.主要的教學方法及其實施
我結合多年的數學建模授課經驗,總結出在課程的講述過程中主要應從以下幾個方面入手。
(1)對授課內容進行認真總結與擴展。數學建模涉及的數學學科知識非常廣泛,如線性代數、微分方程、概率統計、圖與網絡、回歸分析、層次分析、量綱分析、規劃論、排隊論、對策論、決策論、插值方法、差分方法、樣條方法、優化方法等。但是,數學建模對于“數學知識”的要求,不是背公式,也不是推導證明,對于所用到的數學知識或物理定律,只要知道到哪兒找、去哪兒學就行了。帶著問題學習知識,在學習同時又解決問題。除了數學知識外,還必須掌握諸如計算方法、計算機語言及編程、應用軟件的操作、數學公式編輯器的運用和其他學科的知識等。它是多學科知識技能和能力的高度綜合,其寬泛的學科領域和廣博的技能技巧是學生所不曾涉獵過的。
建模需要豐富的知識,大而全、一蹴而就的想法是不現實的。在教學中應該針對特定的情境鋪設問題,注重身邊實例的運用,例如傳染病的傳播、預測與控制,減肥的數學模型,人在雨中行走,速度和淋雨量的關系,大學畢業生選擇單位的問題,以及股票的收益與風險問題,等等,這能在很大程度上讓學生拉近自己的所學與現實需要之間的距離,感受到數學知識的真實性,容易引起學生主觀上的求知欲望,啟發學生,充分調動他們的積極性,發揮他們的潛能。引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識,鼓勵學生積極開展討論和辯論,積極尋找解決問題的各種方案,這樣既能融會貫通各知識點間的聯系,又能提高學生的探究思維能力,同時使得他們充分認識到數學的重要作用,在以后的工作學習中,自覺主動地利用數學工具解決實際問題。
數學建模課教學也可以引導學生深入社會,通過調查、收集數據資料,對實際生活進行觀察和研究,轉化為相應的數學問題。學生在實踐中發現問題,并運用所學的數學知識獨立地去解決,就是在實踐中學習。同時,實際問題不單純是一個數學問題,往往涉及到多學科的知識,這就促使學生把各門課程學習的知識融會貫通,根據需要查閱資料,圍繞問題收集信息,不斷對問題進行深入了解,進而提出解決方案。隨著舊疑問的解決,進入到知識的更深層面,從而感覺到原有模型的不足,形成新的問題,經過這個過程的多次循環反復,直到所建立的模型能夠很好地解決實際問題,使得學生在實踐中對數學知識再認識,從而在實踐中進一步培養創新能力。
(2)從數學建模的本質入手。數學建模本質上就是一種探究性的活動,它伴隨著現實問題的產生而產生,也隨著問題的解決而一直向前發展著,在舊問題解決的同時又有新的需要探究的東西出現。建模課程的教學,應精心設計問題,再現數學模型形成過程,進而讓學生親自動手尋找實際問題并自行構造數學模型進行解決;讓學生成為發現問題、分析問題和解決問題的主人;讓學生體驗到使用不同的數學思想、方法得出的不同結果,了解到數學知識的應用價值,體會到成功的樂趣。數學建模解決的都是現實生活中的實際問題,采用合理的數學方法進行問題抽象并給予適當的簡化,得到解決該類問題的一個或數個解決方案。數學建模的教學,主要內容之一就是讓學生拋棄數學一定是有標準答案、統一方法的觀念,強調所求問題不是只有唯一的方法,也沒有現成的答案,要求學生將該問題用數學語言表達出來,成為一個數學問題,繼而提出基本的假設條件,建立起反映或近似反映該問題數量關系的數學模型,并通過尋求適當的數學、計算機工具使問題獲得解決或近似解決。同時,還要對所建立的數學模型優缺點的評價或改進、解的穩定性、問題的推廣及可能存在的其它途徑等方面均加以討論,求得問題的解決。這能夠使學生完整地體驗到數學知識究竟是如何在解決實際問題中發揮作用的,認識到解決一個實際問題的全部過程和步驟要求。這勢必激發學生去積極地動手、動腦,使學生具有足夠的創造空間,利用所學的各學科知識、方法和技能,選擇合適的思路和方法,充分發揮自己的創造性,促使學生的思維活動得到充分發揮,創造性思維和創新意識得到較大提高。
(3)對數學建模的授課形式進行總結。數學建模是一個團隊協作的過程,形式通常由3人組成一個小組共同完成一項數學實踐,在一定程度上對培養學生交流探討、團結協作的精神是有好處的。在教學中,應該注重以實際案例的解決導入數學知識,訓練學生的團隊協作能力,以小組為單位,共同討論、研究和問題,使學生掌握綜合利用數學知識和計算機技術解決實際問題的本領,培養其建模能力和文章寫作和語言表達能力、團結協作能力等。小組成員的知識結構、思維方式、性格特點等構成了團隊的總體實力,為發揮團隊的最大效用,小組成員需要通力合作,合理分工。良好的工作團隊既能營造愉快的工作氛圍,又能提高工作效率,更有助于創新思維的啟發。因而隊員之間團結協作、分工明確,才能快速、高效地完成實踐任務。
3.結語
數學建模的教學過程是一個艱苦的探索過程。在這個過程中,需要對所述問題進行反復多次的研究分析、抽象簡化,建立并求解符合實際需要的數學模型,之后還需要進行數據搜集和整理、構造圖像,甚至還有大量的計算,利用編程或軟件進行反復的模擬,對所做的數學模型作多方面的討論或完善,每一步必須是一步一步扎實細致的工作。數學建模的學習和操作,可以培養學生細致觀察、善于思考、不畏艱難、講究條理的科學態度,培養學生經得起失敗、挫折和打擊的心理,以及鍥而不舍的探索精神。
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