數(shù)學建模課程改革研究
時間:2022-11-06 08:27:47
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【摘要】提出數(shù)學建模的基本概念,通過考查獨立院校大學生數(shù)學建模競賽發(fā)展狀況,針對獨立學院人才培養(yǎng)目標以及學生的特點,從多個方面闡述獨立院校大學生數(shù)學建模教育存在的突出問題,在此基礎上,提出了獨立大學數(shù)學建模教學改革策略和方法。
【關鍵詞】獨立院校;數(shù)學建模;改革
一、數(shù)學建模的基本概念
數(shù)學是在實際應用的需求中產(chǎn)生的,要描述一個實際現(xiàn)象可以有很多種方式,為了實際問題描述的更具邏輯性、科學性、客觀性和可重復性,人們采用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現(xiàn)象,這種語言就是數(shù)學。數(shù)學建模則是架于數(shù)學理論和實際問題之間的橋梁,數(shù)學模型是對于現(xiàn)實生活中的特定對象,根據(jù)其內(nèi)在的規(guī)律,做出一些必要的假設,為了一個特定目的,運用數(shù)學工具,得到的一個數(shù)學結構,用來解釋現(xiàn)實現(xiàn)象,預測未來狀況。因此,數(shù)學建模就是用數(shù)學語言描述實際現(xiàn)象的過程。
二、獨立院校數(shù)學建模課程現(xiàn)狀
大部分的獨立院校的數(shù)學建模工作純在一定的問題,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(一)學生方面的問題。獨立院校的大部分學生的數(shù)學功底差,對數(shù)學的學習興趣不大,普遍認為數(shù)學的學習對自身的專業(yè)的幫助不大。從而更不愿意接觸與數(shù)學有關的數(shù)學建模,對數(shù)學建模競賽的興趣不大。在獨立院校中,參加數(shù)學建模競賽的大都是低年級的學生,而這些學生的數(shù)學知識結構還不完整,他們往往參加了一屆數(shù)學競賽并未獲得獎項后就不愿意再次參加。而高年級的同學忙于其他的就業(yè)、考研等壓力,無暇參加數(shù)學建模競賽的培訓。(二)教資方面的問題。首先。傳統(tǒng)的教學是知識為中心、以教師的講解為中心。數(shù)學建模的教學要求教師以學生為中心,培養(yǎng)學生學會學習的能力,發(fā)展學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。獨立院校外聘的老師常常對獨立院校的學生不夠了解,這直接影響到教學成果。其次,數(shù)學建模涉及的知識面廣,不但包括數(shù)學的各個分支,還包含了其他背景的專業(yè)知識。獨立院校的教師一部分是才從大學畢業(yè)不久的研究生,他們對于數(shù)學建模教學和競賽的培訓經(jīng)驗不足,科研能力不是很強,對數(shù)學的各個分支的把控能力不強,對其他專業(yè)的了解不夠全面。(三)教學實施方面的問題。大學生數(shù)學建模競賽的目的決不僅僅是獲獎,更重要的是通過參加大學生數(shù)學建模競賽活動,促進高校數(shù)學教學改革,起到培養(yǎng)全體學生能力、提高全體學生素質(zhì)的作用。獨立院校數(shù)學建模教學存在很多的問題。首先,大學數(shù)學建模教育在獨立院校中的普及性不夠。數(shù)學建模的宣傳力度不大,課程大多開在大一和大二的跨選課,這個時候?qū)W生的數(shù)學知識結構還不完整。其次就是教材的選取,數(shù)學建模的相關教材大都是為了數(shù)學建模競賽而編寫的,對于獨立院校的學生來說,這些教材的難度系數(shù)大,涉及的知識面廣,遠遠超過了學生的接受能力。
三、改革的具體措施
(一)讓學生了解數(shù)學建模,培養(yǎng)學習數(shù)學建模的興趣。數(shù)學建模課程的開設有利于培養(yǎng)學生運用數(shù)學具體解決實際問題的能力,讓學生發(fā)現(xiàn)學習數(shù)學的用處,改變學生學習數(shù)學的態(tài)度,提高學習數(shù)學的能力,認識到數(shù)學的意義和價值。獨立院校學生的數(shù)學基礎雖然比較差,但是學生的動手能力強。學校可以在多開展數(shù)學建模的講座和課程,讓學生了解數(shù)學建模。同時多向?qū)W生宣傳數(shù)學建模的成果。(二)在教學內(nèi)容中滲透數(shù)學建模思想和方法。1.在日常數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模的思想方法。傳統(tǒng)的數(shù)學教學重視的是知識的培養(yǎng)和傳輸,而忽視的是實際應用能力。教師的教學目標是使學生掌握數(shù)學理論知識。一般的教學方法是:教師引入相關的的基本概念,證明定理,推導公式,列舉例題,學生記住公式,套用公式,掌握解題方法與技巧。學生往往學習了不少的純粹的數(shù)學理論知識,卻不知道如何應用到實際問題中。數(shù)學建模課程與傳統(tǒng)數(shù)學課程相比差別較大,學校開設的數(shù)學建??邕x課及數(shù)學建模培訓班,對培養(yǎng)學生觀察能力、分析能力、想象力、邏輯能力、解決實際問題的能力起到了很好的作用。由于學校開設的數(shù)學建模課程大多是選修課程,課時較少,參選的學生也有限,數(shù)學建模的作用不能很好的向?qū)W生傳輸。高等數(shù)學中的很多內(nèi)容都與數(shù)學建模的思想有關,因此,在大學數(shù)學課程的教學過程中,教師應有意識地結合傳統(tǒng)的數(shù)學課程的特點,將數(shù)學建模的思想和內(nèi)容融入到數(shù)學課堂教學中。這樣既可以激發(fā)學生的學習興趣,又能很好的將突出數(shù)學建模的思想。2.數(shù)學建模與專業(yè)緊密聯(lián)系,發(fā)揮數(shù)學對專業(yè)知識的服務作用。數(shù)學建模與專業(yè)知識的結合,不僅可以讓學生認識到數(shù)學的重要作用,在專業(yè)知識學習中的地位,還可以培養(yǎng)學習數(shù)學知識的興趣,增強數(shù)學學習的凝聚力,同時加深對專業(yè)知識的理解。通過專業(yè)知識作為背景,學生更愿意嘗試問題的研究。在學習中遇到的專業(yè)問題也可以嘗試用數(shù)學建模的思想進行解決。這有利于提高學生的綜合能力的培養(yǎng)。3.分層次進行數(shù)學建模教育。大體說來獨立院校的數(shù)學建模課程的開設應該分成兩個階段:(1)第一階段:大學一年級,在這個階段,大部分學生對數(shù)學建模沒有了解,這時候適合開設一些數(shù)學建模的講座和活動,讓學生了解數(shù)學建模。同時,在日常的數(shù)學教學中選擇簡單的應用問題和改變后的數(shù)學建模題目,結合自身的專業(yè)知識進行講解,讓學生了解數(shù)學建模的一般含義。基本方法和步驟,讓學生具備初步的建模能力。(2)中級層次:大學二、三年級。在這個階段,學生基本具備了完整的數(shù)學結構,具有了基本的建模能力。這個時候應該開設數(shù)學建模專業(yè)課程,讓學生處理比較復雜的數(shù)學建模問題,讓學生自己去采集有用的信息,學會提出模型的假設,對數(shù)據(jù)和信息需進行整理、分析和判斷,并模型進行分析和評價,最終完成科技論文。
四、加強教學組織與學校管理
(一)提高數(shù)學教師自身水平。在數(shù)學建模教學過程中,教師扮演著重要的角色。教師水平的高低決定著數(shù)學建模教學能否達到預期的目的。數(shù)學建模的教學,不僅要求教師具備較高的專業(yè)水平,還要求教師具備解決實際問題的能力和豐富的數(shù)學建模實踐經(jīng)驗。而獨立院校的教師部分教師是才畢業(yè)不久的研究生,缺乏實踐經(jīng)驗。這就對獨立院校的的數(shù)學建模教學工作產(chǎn)生了很大的障礙。為了提高教師的水平,可以多派青年教師進行專業(yè)培訓學習和學術交流,參加各種學術會議、到名校去做訪問學者等等。同時可以多請著名的數(shù)學專家教授來到校園做建模學術報告,使師生拓寬視野,增長知識,了解建模的新趨勢、新動態(tài)。青年教師還需要依據(jù)特定的教學內(nèi)容、教學對象和教學環(huán)境對自己的教學工作作出計劃、實施和調(diào)整以及反思和總結。青年數(shù)學教師還必須更新教育理念,改變傳統(tǒng)的教學理念。只有不斷創(chuàng)新,努力提高自身素質(zhì),才能適應新的形勢,符合建模發(fā)展的要求。(二)選取合適的教材。數(shù)學建模教材使用也存在諸多不足之處。絕大部分高校教學建模課程采用的是理工類專業(yè)數(shù)學建模教材。這些教材主要涵蓋的數(shù)學模型的難度系數(shù)大。而獨立院校的學生的基礎薄弱,無法接收這些模型。在教學過程中,教師可以將具體的案例或是歷年的數(shù)學建模題目做為教學內(nèi)容。通過具體的建模實例,講解建模的思想和方法。一邊講解,一邊讓學生分組討論,提出對問題的新的理解和對魔性的認識,嘗試提出新的模型。(三)豐富建?;顒?。全面開展數(shù)學建?;顒邮菙?shù)學建模思想的最重要的形式,它既使課內(nèi)和課外知識相互結合,又可以普及建模知識與提高建模能力結合,可以培養(yǎng)學生利用數(shù)學知識分析和解決實際問題的能力,可以有效地提升了學生的數(shù)學綜合素質(zhì)。學??梢远ㄆ诘拈_展數(shù)學建模宣傳活動,擴大數(shù)學建模的知名度。學校還可以邀請有經(jīng)驗的專家和獲獎學生開展建模講座,提高對數(shù)學建模的重視,積極的組織建?;顒?。實踐證明,只有根據(jù)獨立院校的自身特點和培養(yǎng)目標,對數(shù)學建模課程的教學不斷進行改革,才能解決獨立院校數(shù)學建模課程教學的問題,才能真正的讓學生喜歡上數(shù)學,喜歡上數(shù)學建模。
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作者:李雙 單位:湖北文理學院理工學院