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摘要:以素質教育為基點開展高職院校數學教學,需要教師以創新型人才培養為目標,積極探索新的教學模式。而數學建模作為一種形象化、直觀化的教學載體,對于提升學生的創造性思維與推理判斷能力具有十分重要的意義,直接關系到了學生未來的良好發展。本文結合時下的教育思想,分析了當前高職院校中的數學教學現狀,指出了在數學教學以數學建模為載體進行創新改革的意義及有效途徑,旨在促進高職學生的數學綜合素養,增強其創新意識。
關鍵詞:數學建模;高職院校;數學教學;創新改革
一、引言
高職院校在如今的教育體系中發揮著不可忽視的作用,其以應用性、實踐性為導向,著力培育適用于生產實踐、服務管理等各行各業中的高技術專業人才,對于我國的現代化建設及經濟發展有著積極的促進作用。因此,高職教師必須轉變觀念,改革教育方法,使學生朝著集知識性、創新意識、動手實踐能力等綜合素養于一身的方向發展。數學建模是指利用數學符號及公式、圖形、程序等工具建立數學結構,以抽象化、簡單化的方式來闡釋與解決實際數學問題的手段。在這一過程中,可以培養學生開展調查探究、分析研究對象、找出其內在規律等能力,因而對于數學核心素養的培養具有深遠意義。近年來,我國各地院校多次舉辦大學生數學建模競賽,有力地帶動了數學課堂教學模式的改革創新,實踐證明,學生的動腦及動手能力獲得了質的飛躍。本文就以數學建模為載體進行高職院校的數學教學創新改革闡發了一些筆者自己的思考,希望能對各位數學教師有所啟發。
二、當前高職院校數學教學的局限性
首先,當前高職院校的數學教學仍以知識的簡單遷移為主,并沒有從其行業應用價值和具體的數學問題著手開展數學教學。其突出地表現為數學知識的理論性、抽象性、系統性被著重強調,而其的應用性、實踐性被忽略,使學生感到學習內容煩瑣枯燥,對于自主探究更是沒有興趣。其次,當前高職院校的數學教學不重視培養學生的學習興趣與數學理解能力,使學生淪陷于死做題、求高分的思維定式中,無法形成自身的問題意識,因此在未來的工作崗位上難以發揮出數學思維應有的價值,無法將所學內容與實際需求相對應,無法成為符合社會發展需求的人才。再次,教師的教學方法較為陳舊,課堂互動較少,未積極引入先進的計算機技術來填充課堂。致使師生的教學地位存在失衡的現象。學生難以理解抽象復雜的公式定理,脫離了具體的生產生活實際,限制了學生創造思維和信息獲取能力的發展,使其無法跟上時代的步伐,導致教學效果不夠理想。此外,后進生在基礎知識方面本身就不夠牢固的情況下,會十分排斥數學學習,甚至出現厭惡老師、厭惡學習的現象。
三、在高職數學教學中引入數學建模思想的現實意義
(一)能夠培養學生的創新思維與問題意識
當今時代,科學技術得到了迅猛的發展,其中創新能力發揮著重要作用。因此在人才培養方面,我們不僅應積極培養學生的問題意識,使其形成勤學好問、不斷追求的精神品質,發揚其獨特的個性,鼓勵奇思妙想,主張以多種方法解決實際問題。還要引導學生在掌握基本的知識與技能的同時,學會大膽質疑、舉一反三,能夠發現其中的規律,使其思維獲得靈活性與創造性。而以數學建模為載體的高等數學教學,通過將教學與實踐相結合的方法,提供給了學生探究數學問題、應用數學知識的良好平臺。例如,以“殺羊問題”為數學模型求證本問題的解不存在,通過相遇問題、爬山問題、比賽場次等實際生活中的事例應用數學公式定理解決實際問題等,給學生分析、解決問題提供了新的思路。
(二)能夠提升學生的數學學習興趣
興趣是學習最好的老師。教師應讓學生感受到高等數學并不是一門枯燥、沒有生命力的死學科,而是與我們的現實生產、生活密切相關的。單純地依靠知識講解,“一言堂”的教學模式將使數學課堂變成一潭死水。教師可以通過數學建模,將抽象的數學知識轉化為假設——問題的形式,以字母、數學式子讓學生進行推理論證或求解,從而達到鞏固知識、鍛煉學生數學能力的目的?,F實生活背景的加入,會使學生提起極大地學習興趣,如以景區門票價格的制訂為問題,讓學生運用層次分析法試析制約其價格的幾個關鍵因素,并提出合理化的建議?;蛴懻摑O場魚量與捕撈漁船數量之間的函數關系,來探求漁業資源實現利益最大化的有效途徑等。學生在這類現實問題中,既能培養數學技能,又增強了對各行各業的認知。
(三)能夠鍛煉學生與教師各方面的能力
在學習與知識探究的過程中,數學建模這一教學方式可以增強學生對計算機技術的掌握能力,加強學生的跨學科意識,增強其對于生產生活問題的敏感度和應對能力。數學建模的過程還能培養學生的團隊意識和協作精神,有效拓寬學生的知識面,打破學生被動學習的尷尬局面,極大地發揮了學生的學習主動性。同時,運用數學建模可以將教師從課堂教學中解放出來,形成以學生為課堂主體的學習模式,增加教師與學生的互動。在利用數學建模思想開展教學的過程中,對于教師的專業基礎知識、運用多媒體等教學手段的水平以及教師的隨機應變能力都是很好的檢驗機會。
四、利用數學建模創新改革高職院校數學教學的途徑
(一)精心設計課堂教學環節,轉變教學觀念與方法
數學建模強調的是問題的思考與解決過程,這就要求教師要在教學設計中充分調動學生的主觀能動性,促使學生積極地參與進來。第一,教師應挑選學生易于理解的、與生產生活息息相關的問題背景來設計教學問題與導入情境。引導學生發散思維,積極探究,在小組內發揮自身優勢,有效地解決現實問題。第二,教師要從旁指導學生運用科學的思維方式和算法來開展這一過程,如運用分析、概括、推理、比較、歸納、綜合等科學方法,由表及里地探尋事物的內在規律。再如數學建模思想中的案例驅動法、角色互換法、項目研究過程法等。第三,教師應將數學模型與各學科的知識進行多方面的結合,給學生滲透交叉學科的思想,促進其綜合能力的增強。
(二)靈活運用多種現代教學手段,實現新突破
在高等數學教學過程中,教師在引入數學建模思想的同時,還可以配合多種先進的現代教學手段,例如,利用電子課件、教學軟件、網絡端教學視頻、計算機的動態化教學過程等多媒體教學設備,這樣能使枯燥抽象的數學知識和問題解決過程化為生動、有趣、新奇的探索活動,激發學生的學習熱情,使學生學會利用現代互聯網技術搜集有用信息,借助智能化學習設備更好地理解知識。同時也有利于化抽象為具象,有利于建立教師與學生之間的和諧關系。
(三)積極開展與數學建模相關的各項活動,助推學習
高職院校的學生普遍缺乏學習的主動性,對此,舉辦各種建模大賽能夠激發學生主動學習的意識,并將參與建模大賽作為附加學分的一項條件。建模大賽可以及時地檢驗學生的學習成果,使學生在良性競爭中相互切磋、取得知識與能力,同時還標志著一所院校的綜合辦學能力。高職院校還可以開設相關的選修課程供其他專業的學生學習,實現學生的綜合發展,培養在多個方面都十分出色的人才。各院校還可以成立數學建模實驗室,安裝與數學建模相關的學習軟件供學生使用,如Lingo、SPSS、Matlab等,使學生在上機的過程中檢查自身學習存在的問題,了解最新的科技,將理論與實踐結合起來?;蚪M織各種有關數學建模的專題講座及研討會,請名師進行課后輔導,促進師生間的互相學習與探討。
五、結語
高等數學課程作為高職教育體系中的基礎課程,能夠鍛煉學生的邏輯思維,幫助學生解決實際問題,培養學生樂于探究、持之以恒、不畏困難等精神品質。但同時,高等數學的課程知識概念化、公式化的特點較強,難于理解和記憶,學生學習的積極主動性較差,教學效果很不理想,這阻礙了學生數學素養的培養。將數學建模思想引入數學教學中,有助于學生培養良好的數學學習興趣,保證教學效果,能夠使學生在發現問題、探索問題、解決問題的過程中獲得數學知識與實際能力。因此,在今后的教學改革中,高等院校的數學教師應積極探索數學建模的思想與滲透方法,推動高等數學的教學改革實踐,為學生的學習提供更有利的條件,培養符合現代化發展需要的人才。
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作者:馬書紅 單位:陜西國防工業職業技術學院