數學建模在高等數學教學的研究
時間:2022-09-25 03:32:44
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數學建模是對于現實世界的某個特定對象,為了特定目的,做出必要的簡化和假設,運用適當的數學工具,從而構建一個數學結構。數學建模的核心思想,是將數學置入現實世界的各種應用場景之中,使之與各種實際應用相結合,培養學生靈活運用數學知識解決實際中的問題的能力。經濟管理類專業學生的專業學科,既需要數學為期提供研究工具,與此同時,也為數學提供了廣闊豐富的應用場景。因此,將數學建模思想融入經濟管理類專業的高等數學教學,并以此為抓手提升經管類高等數學的教學效果,對于提高經濟管理類學生解決實際問題的能力,提高學生的社會競爭力,提升高校的社會美譽度,具有現實而重要的影響。同時,良好的數學基礎、數學思維、數學信心可以為學生今后的學習深造,在未來道路中走得更高更遠以及產生杰出人才提供重要幫助,對學生和高校自身的發展,對經濟學和數學的發展,都具有深遠的意義。
二、數學與經濟管理科學相互需要
首先,經濟管理科學需要數學和數學建模這個工具和方法。人類的經濟活動,存在著普遍的復雜的數量關系,因此,經濟管理學從產生那一刻起,就注定了和數學的不解之緣。從配第、魁奈和斯密起,都一直將對數學的應用做為其學說形成的基礎和必要條件。19世紀70年代以后,數學在經濟學的作用的地位進一步增強,數學不僅成為經濟學的表述工具,而且成為經濟學中的分析工具。近幾十年來,數學在經濟學中的地位呈現加速上升的趨勢。美國學術性經濟期刊論文中,廣義數量經濟學論文的比重,從上世紀70年代的50%左右,上升到本世紀的90%。自1969年到2003年獲得諾貝爾經濟學獎的53位獲獎者中,數學能力特強和強的人,占84.7%,數學能力弱的人,只占6%。但是,在經濟與管理實踐中,面對的經濟管理問題,往往是復雜多變的,并不能利用數學直接處理經濟管理中的這些問題。這就需要對實際問題進行抽象,提出合理的假設,對問題進行簡化,運用數學確定的語言和方法,建立一個能近似地描述和解決經濟活動中實際問題的模型,這就是數學建模在經濟管理領域的應用,也可稱為經濟數學建模。從經濟學發展趨勢來看,數學模型使這門學科的描述更加確定和精確,推理更加嚴密,結論更加系統性和一般化。其次,數學需要經濟管理科學這個舞臺和背景。包括高等數學在內的數學各領域各分支,不是人們異想天開胡思亂想得出來的,而是來自于生活和生產實踐,特別是物理學的發展和需要。但數學一旦從他的產生背景脫離出來成為一門獨立學科,就成為了一個強大而通用的表述工具、推理工具和分析工具,可以和各種學科結合,為其他學科的研究,提供研究手段。經濟管理學科的特點,為數學提供了一個很好的應用舞臺和背景,同時,還可能為數學提出一些新的課題,促進數學自身的發展,從而使數學的生命力更加強大。
三、經管類高等數學教學的特點
(一)學生特點
通過多年高等數學教學,在與不同專業學生的接觸交流中,發現經濟管理類學生與其他專業學生有很大的不同。其中最為顯著的特點,是該類專業面向高中文科生和理科生同時招收。根據調查,該類專業學生大約有65%到70%高中時為文科生。這種生源結構,帶來了三個方面的問題。一是學生數學基礎參差不齊,理科生相對來說,數學基礎更好,多數文科生則相對較差,總體來說,基礎較為薄弱。二是學生數學思維存在較大差異,理科生邏輯思維更強,而形象思維有所欠缺,文科生則相反。三是普遍對數學存在心理障礙,特別是多數文科生,他們中學時就是因為數學不好,甚至對數學懷有恐懼心理,當年才選擇讀的文科,這種心理障礙,極大地打擊了學生的學習信心、學習興趣。
(二)教學內容
高等數學是一門從科學和社會實踐中產生的學科,有其產生的背景和原因,有其自身完備的體系,也有其無可替代的應用價值和應用場景。但長期以來,面向經濟管理類專業的高等數學教學,為了適應學生數學基礎較為薄弱的情況,削減了大量內容和教學時間,使原本成體系的學科,變得較為離散,并且大量地從其背景、應用場景中抽離,使這些離散的內容更多地成為抽象的知識。這帶來了兩方面的問題,一是使學生不知道如何應用這些抽象的知識,二是使數學本身失去了其原本應該有人文色彩和生活色彩,讓學生感到枯燥乏味。
(三)教學過程
在經濟管理類高等數學教學過程中,大多沿用傳統的數學教學方式,采用先概念,再定理,再講解例題,再課堂練習課后練習等。重點在基本概念和定理的掌握,傾向于數學知識的灌輸。最后,對學生的考核評價,也是對這些知識的再一次重現。這種教學方法,教師更多地處于機械傳播的地位,而學生更多地處于被動機械接受的地位。處于信息時代的今天,這種教學方式,已很難再引發學生的學習興趣,更無法幫助學生找到其數學學習的目的,更不用說培養學生的創新精神和能力了。
四、將數學建模思想融入經管類高等數學教學
針對學生數學基礎參差不齊,甚至存在心理障礙的問題。需要在教學中循序漸進,由淺入深,并舉一些生活中的簡單例子,打消高等數學的神秘感。用數學建模的思想和方法,提出模型假設、模型構成,并利用所學知識對模型求解,一步一步引導學生利用所學知識解決實際問題。針對教學內容枯燥,缺乏應用背景和人文色彩的問題。需要在教學中針對重要概念和理論的引入,要簡要地向學生介紹該問題產生的原因、歷史,創立者和重要貢獻者的對該問題的貢獻及其背景,增加人文色彩和學習興趣,同時從這些概念和理論產生的背后的故事,在使學生逐步建立數學思維的同時,激發學生的創造精神,甚至對人生的思考。針對學生學習目標缺失,喪失學習動力和激情的問題。在教學過程中,有意識地將知識點融入經濟管理專業的背景中,讓學生感受到數學學習與其今后的生存與發展間密切關系。學生課后練習,也要有意識地給學生布置一些有實際應用背景的習題,特別是經濟管理方面具體應用的題型。針對學生感覺知識點離散,缺乏綜合應用能力的問題。在教學中,可以適當穿插一些綜合性應用建模案例教學。在課程教學到一定階段,比如一學期或課程結束,可以給出一個更加開放的綜合性的實際問題,指導學生利用所學知識建立數學模型,使所學知識得到較為綜合的應用,而且學生主動性、創造性。在課程完成后,鼓勵學生參加全國高校數學建模競賽,這是對數學更加綜合的應用訓練和考查。在考試與評價中,也可以嘗試將全國數學建模競賽成績,與數學學分相掛鉤,通過現實的激勵,引導學生客觀上良性發展。在高等數學教學授課完成之際,可以向學生拋出一些使用到優化、概率、回歸等方面的實際應用的數學建模案例,激發學生對后續數學學習的興趣。
五、結語
將數學建模思想融入經管類高等數學教學,對激發學生學習興趣,數學知識的綜合應用能力,幫助其找到并理解數學知識與其專業的結合點有重要作用。同時,數學建模中重視思想方法論而非唯一正確的標準答案的導向,對培養學生的獨立思考精神、創新精神和創新能力,對學生來講,更是超越了知識而終生受用的收獲。將數學建模思想融入經管類高等數學教學,還為數學教育,找到了很好的應用背景的同時,還為經濟管理學科的提供了很好的研究工具。
本文作者:王蕾工作單位:重慶科技學院
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