數學建模思想改革與實踐

時間:2022-01-25 09:54:08

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數學建模思想改革與實踐

摘要:公共數學課是高等學校各專業的必修課之一,本文針對數學基礎課目前出現的問題并分析其原因,提出將數學建模思想融入教學中,借助于信息化教學手段把公共數學課的教學做到淺顯化、生活化、趣味化和應用化,培養學生的數學思維修養和實踐創新能力,進一步提高應用數學知識解決實際問題的能力。

關鍵詞:信息化手段;數學建模;數學課改革

1現狀分析

目前公共數學課的教學現狀不容樂觀,學生學起來沒興趣,教師上課也沒積極性,教學效果不佳,學生數學思維及應用能力的培養更無從談起,這種現象是很多原因共同造成的,就主要原因總結如下:(1)傳統教學內容側重理論,概念多、公式多、性質多、抽象難懂,輕應用、沒有專業針對性;側重連續性教學,不能因材施教,沒有專業針對性,輕碎片化教學;側重統一性,輕個性,過分強調教材,按部就班,缺乏多樣性、層次性教學。(2)教學方式側重演繹輕歸納,采用“填鴨式”教學,引導式教學方式缺乏,學生處于被動接受狀態,積極性不高,主觀能動性得不到發揮。(3)考核方式單一,偏理論和計算的考查,忽視應用能力。(4)教學手段大部分采用的是傳統的“黑板+粉筆”的教學模式,教學的直觀性和趣味性不強,輕信息化教學手段的應用。

2數學建模思想在數學教學中的應用

2.1必要性分析。數學教育本質上是一種素質教育,應該培養學生兩種能力,一“算數學”、二“用數學”。[1]兩種能力同等重要,然而長期以來,高校數學教學偏重前者,忽視后者,教師在課堂賣力教授概念、理論、計算,學生卻毫無興趣,認為和所學專業沒有關系,甚至懷疑數學課開設的意義何在,導致課堂教學效果不好。而數學建模是理論數學走向應用數學的必經之路,將枯燥的數學概念定理與多彩的世界聯系起來。數學建模是把一個實際問題轉化為一個相應的數學問題,對這個數學問題進行分析和計算,最后將答案回歸實際,檢驗是否有效。實際教學過程中,針對不同專業的學生,選擇與其專業相關的實際問題,進而用數學知識解決問題,讓學生意識到數學的價值。2.2應用原則。2.2.1精選案例,創設問題情境。教師首先要深入鉆研教材,挖掘出應用數學的材料,進行篩選、加工、應用,再依據不同專業的性質選編合適的實際問題,教師在講授時一定要結合專業特點,從實例出發,實例要通俗易懂,盡可能地結合后續課程中用到的知識點。例如:針對會計等專業的學生,在上導數概念時,可通過邊際成本、彈性等知識點引入。針對工科學生就可以通過變速直線運動的瞬時速度、曲線切線斜率引入。介紹相關知識點時,盡可能地找到相關的數學模型,這樣不僅能豐富大學課堂,更能調動學生的主動性,比如閉區間上的連續函數的性質,引入“椅子的穩定性問題”,最值、定積分問題與生活息息相關,從歷年的數學建模競賽中很容易找到相關模型[3]。這樣引入概念時,能使學生了解到他們現在所學的那些枯背景,在傳授知識的同時,還能讓學生了解到數學歷史和發展過程,領會數學的精神,培養數學素養。2.2.2構建課程體系優化教學方法。上面提出精選案例,案例的提出要結合不同的專業,不同的學歷層次,授課的方法和目的就會有所不同,教師也要采取不同的技巧和策略因材施教,改革現有的教學方法,一方面發揮教師的主導,另一方面調動學生的主體作用,以學生為主、教師為輔,讓學生大膽提出問題,改變原有的教師講學生聽的方式,實現地位的互換,結合信息化手段,大膽嘗試翻轉課堂等多種形式的授課方式。2.2.3改革課程考核方式,滲透數學建模能力。傳統數學的考核方式大多為課后作業和期末考試,這種方式沒有考慮到學生能力的差異性,學生的創新意識得不到發揮。課堂考核,要突破傳統的筆頭運算,可采用數學軟件解題,豐富數學教學形式和方法。期末考核,可以借鑒全國大學生數學建模競賽的模式,以論文的形式提交這學期的學習成果。整個過程培養了學生對已學理論的應用能力,實際問題大多涉及生活中的很多領域,學生必須查閱大量的相關文獻,這個過程無形中提高了學生的查閱文獻、收集資料及撰寫論文的表達能力,實際問題一般比較復雜,需要團隊的合作,提供學生相互交流的機會,要想保質保量提交論文,要對團隊每一個隊員進行有效的組織和管理,讓學生學會如何表達自己的思想,學會如何和他人合作以取得最優化模式,增強團結合作精神和協調組織能力。由于數學建模問題有很大的靈活性和空間,沒有標準答案,學生可以發揮自己的想象力和創造力從不同角度,用不同方法去解決問題,也避免了期末考試這種傳統模式的抄襲現象。

3信息化在教學實踐中的有效策略

傳統的教育理念已經不能很好地適應信息時代的發展,教師的職責也由授課解惑向學生能力的培養轉換,不僅要教會他們知識,更要教會他們在信息化的大環境下進行學習的技能和獲取知識的方法。[4]在延續多年的“老三樣”教學手段的優勢基礎上,充分利用“互聯網+”技術優勢,將大數據、云課堂、移動互聯、數學計算軟件等信息化手段應用于課程教學中,將枯燥無趣的教學內容轉變為形象生動的多媒體文本,實現教學過程的數字化、網絡化、智能化和多媒體化,大大激發了學生學習的興趣與熱情。數學本身的公式、定理、演算就很枯燥難懂,如果再用傳統“灌輸式”教學方式,只能難上加難,為了改變這個現狀,就必須在把建模思想融入教學內容的基礎上,與信息化技術相結合,運用案例教學、討論式等多種教學方式方法,促進教學手段的信息化。(1)傳統板書基礎上,結合多媒體教學手段。傳統黑板的演練結合多媒體ppt能更好地擴展傳統文字教材內涵,更動態化、形象化地展示圖形。比如定積分的概念和應用在傳統教學中很難講解清晰,如果運用多媒體就能直觀地向同學們展示講解內容,可以使問題變得直觀,解決教師很難講清、學生很難聽懂的問題。同時課堂上需要重復使用的公式定理可以利用多媒體反復演示,提高了課堂效率。(2)運用信息化技術,充分利用慕課、翻轉課堂、云課堂等多種教育課程模式突破教學重難點。針對高難度的知識點,可以利用微課等教學方式對學生進行碎片化教學。同時也可以采用翻轉課堂,構建自適應學習體系,達到課前預習效果,通過信息化平臺記錄每一個學生的學習細節,為每一位學生智能定制最佳學習路徑和學習資源。課堂上針對同學反饋的集中重難點可以多加講解,信息化平臺的應用能及時準確地了解到學生的學習情況,實時了解每位學生的閱讀資料時間,重復閱讀點,更好地反映內容的難點,也能避免學生偷懶行為,課堂中信息化的應用極大縮短了點名、書寫題目等時間,提高課堂信息量,還能在課堂以最快速度測試同學的學習情況,起到課中監督作用。基于課堂互動反饋系統,通過大數據統計學生學習情況,幫助老師實施個性化教學,關注每一位學生的成長。信息化的應用也為課后學生的反饋、評價提供便捷,極大地改進了傳統的期末考試的一次性考核方式。將老師從繁重的批改作業和閱卷工作中解放出來,提高教學效率,讓老師從重復勞動工作中解放出來。(3)恰當使用數學軟件,理論聯系實際,更好地服務專業課。數學學科的特點決定了教學過程都要作圖和計算,這些操作很多都是機械重復的,并且這些操作對教學目標意義不大,教師教學選擇一個恰當的軟件,發揮計算機的優勢,把軟件作為一種新的學習工具,對學生進行減壓,把更多的精力放在培養學生把數學作為工具去實現解決問題的能力。

4結語

公共數學課的改革體現在教學內容引入數學建模思想,通過信息化手段立體教學,讓學生不僅學會知識點,并運用知識點去解決實際問題。盡管信息化教學手段相比較傳統黑板教學有著很多優點,但我們必須客觀了解數學學科特點,數學很多講解還是需要黑板演練。[4]在實際教學中,不能一味地追求信息化手段,應該將傳統教學手段與信息化手段有機結合,取長補短,相互促進。

參考文獻

[1]蔣啟源,謝金星,葉俊.數學模型[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2]楊降龍,趙國俊,楊帆.數學建模思想在大學數學教學中的滲透[J].南京工程學院學報,2009(12):59-61.

[3]王德民,王艷麗.教育信息化背景下師范院校教學模式的思考[J].中國教育信息化,2014(2):30-31.

[4]薛冬梅.教育信息化背景下的大學公共數學基礎課教學改革與實踐[J].科技資訊,2014(32):178.

作者:徐 輝 許瑞松 單位:安徽工商職業學院公共課教學部