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[5]楊桂元.財貿(mào)類院校數(shù)學(xué)建模的教學(xué)與實(shí)踐[J].工科數(shù)學(xué),2002,18(6):13-15.
[6]全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽賽題[EB/OL],[2012-09-20],
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關(guān)鍵詞:高校學(xué)生;創(chuàng)新素質(zhì);數(shù)學(xué)建模;能力培養(yǎng)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-7661(2012)17-206-02
數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科同人們生活生產(chǎn)實(shí)際息息相關(guān),為社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn),也因此成為各門學(xué)科前進(jìn)的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)方法運(yùn)用于解決實(shí)際問題的橋梁,伴隨著計算機(jī)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展,其重要意義日益突顯。因此,將現(xiàn)代的科學(xué)理念運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中來,以培養(yǎng)和提高學(xué)生的素質(zhì)是高校學(xué)生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,數(shù)學(xué)建模就是運(yùn)用數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué),讓學(xué)生能用數(shù)學(xué)的方法和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的手段解決實(shí)際問題的綜合能力,成為強(qiáng)化創(chuàng)新素質(zhì)教育的重要舉措。
作為當(dāng)代大學(xué)生,我們必須在配合老師教學(xué)的同時,積極配合課堂與課后的數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí),真正提升自己的綜合創(chuàng)新素質(zhì)。
一、數(shù)學(xué)建模教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)
數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是通過教學(xué)活動讓學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握數(shù)學(xué)的思想、方法和技巧,以及運(yùn)用計算機(jī)軟件對數(shù)學(xué)問題進(jìn)行求解的思想方法,培養(yǎng)學(xué)生論證運(yùn)算能力、邏輯思維能力,特別是運(yùn)用數(shù)學(xué)的立場、觀點(diǎn)和方法分析、解決實(shí)際問題的能力。
數(shù)學(xué)建模教學(xué)通過靈活多變的教學(xué)方法,生動形象的教學(xué)語言,形式多樣的教學(xué)問題,注重培養(yǎng)了同學(xué)們以下幾方面的創(chuàng)新素質(zhì)。
1、創(chuàng)新興趣的培養(yǎng) 在數(shù)學(xué)建模教學(xué)過程中,許多經(jīng)典的數(shù)學(xué)建模案例,讓同學(xué)們了解到了身邊許多的小事小物都蘊(yùn)含了極大的數(shù)學(xué)理念和創(chuàng)新思維,極大的激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新興趣。組織數(shù)學(xué)建模競賽活動,以競賽的方式鼓勵學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)行分析、推理、證明和計算,在此過程中,解決實(shí)際問題帶來的成就感,讓他們體會到了創(chuàng)新的樂趣,從而產(chǎn)生創(chuàng)新的欲望,使得他們樂于創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新。
2、創(chuàng)新思維的培養(yǎng) 培養(yǎng)創(chuàng)新思維,首先要培養(yǎng)創(chuàng)新認(rèn)識。確立自覺創(chuàng)新、勇于創(chuàng)新、主動創(chuàng)新、持續(xù)創(chuàng)新的觀念和欲望,通過采取案例分析、方法講解、建立模型、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、小組活動、大型作業(yè)、分析解決問題等新的教學(xué)方法和數(shù)學(xué)活動,使學(xué)生在抽象思維、邏輯思維等方面,得到數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練,從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考,自主探索,爭勝好奇,質(zhì)疑權(quán)威,拒絕盲從,勇于探險,敢想敢干等創(chuàng)新思維的優(yōu)良品質(zhì)。
3、創(chuàng)新意志的培養(yǎng) 數(shù)學(xué)建模教學(xué)對創(chuàng)新意志的培養(yǎng)大有裨益,在先期的教學(xué)活動過程中,學(xué)生要承受很大的壓力,廣泛的數(shù)學(xué)知識的利用,抽象的實(shí)際問題的理解,復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等等問題,都會給很多非數(shù)學(xué)專業(yè)甚至數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生帶來了很大的學(xué)習(xí)壓力和心理壓力,要想對問題的解決有所創(chuàng)新,需要他們對新事物、新境界有濃厚興趣、強(qiáng)烈好奇和不懈追求,不斷的超越和自我超越就是創(chuàng)新意志最好的培養(yǎng)過程。
4、創(chuàng)新技能的培養(yǎng) 這里創(chuàng)新就是根據(jù)給出的條件運(yùn)用與別人不同的方法和手段去解決問題或創(chuàng)造出新的成果。在建模的教學(xué)過程中,要有意識地創(chuàng)設(shè)探索情境,引導(dǎo)學(xué)生以自我為主,對同一個問題從不同的角度去思考,進(jìn)行調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、制定方案、設(shè)計實(shí)驗(yàn)、構(gòu)思模型、分析總結(jié)等方面獨(dú)立探索能力的訓(xùn)練,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神、科研能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng)。
二、數(shù)學(xué)建模競賽對學(xué)生綜合素質(zhì)提高的重要意義
競賽的目的是提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)建模和計算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識對現(xiàn)實(shí)世界抽象問題的解決方法。從我院數(shù)學(xué)建模競賽的成功舉辦和參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的優(yōu)異成績可以看出,成功的解決一個問題,是每個參賽者最好的獎勵。論文中閃爍著他們創(chuàng)新的思想、合作的結(jié)晶,而創(chuàng)新正是數(shù)學(xué)競賽的精髓所在,意義主要體現(xiàn)一下幾個方面。
1、提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力自主學(xué)習(xí)是素質(zhì)教育的靈魂,就培養(yǎng)能力而言,自主學(xué)習(xí)是發(fā)展?jié)撃艿臉蛄海粡慕逃龑?shí)踐來說,自主學(xué)習(xí)也是當(dāng)代教育改革的重要方面。數(shù)學(xué)建模競賽的模式,需要同學(xué)們運(yùn)用廣泛的科學(xué)文化知識,要對實(shí)際問題有一個深入的了解和準(zhǔn)確的詮釋,才能夠?qū)栴}產(chǎn)生合理的科學(xué)的解決方法。這就需要同學(xué)們對所要解決的問題所涉及的領(lǐng)域和知識自主的學(xué)習(xí)。這種跨學(xué)科跨專業(yè)的自主學(xué)習(xí)經(jīng)歷,大大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
2、提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力。數(shù)學(xué)建模競賽通過對抽象事物的分析,結(jié)合所學(xué)的知識,對事物做出科學(xué)的分析和判斷,理論聯(lián)系實(shí)際,在整個過程中,需要收集資料,調(diào)查研究,使用計算機(jī)、軟件和互聯(lián)網(wǎng),最后完成一份有創(chuàng)新價值的論文,不但進(jìn)一步掌握了課本上的知識,還從實(shí)踐中學(xué)到了許多課本以外的技能,對專業(yè)和專業(yè)領(lǐng)域的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了在教學(xué)過程中的狹隘理解,使自己在專業(yè)業(yè)務(wù)能力和實(shí)踐能力上得到了很大的提高,為今后步入社會運(yùn)用所學(xué)的科學(xué)知識參加社會主義建設(shè)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
3、提高了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力團(tuán)隊是一種精神,是一種力量
是現(xiàn)代社會中不可缺少的。數(shù)學(xué)建模競賽的形式與通常一支筆、一張紙、一個人完成的數(shù)學(xué)競賽不同,它是三名學(xué)生組成一個團(tuán)隊,需要同學(xué)們相互幫助,相互溝通,相互支持,團(tuán)結(jié)合作,奮力攻關(guān)。這種方式與同學(xué)們將來工作時的情況相近,有利于培養(yǎng)相互協(xié)調(diào)、團(tuán)結(jié)合作的精神,有利于優(yōu)秀人才脫穎而出。
4、提高了學(xué)生的自信創(chuàng)新能力。在數(shù)學(xué)建模競賽過程中,重重的困難和挑戰(zhàn)迎接著每一個參賽隊員,不輕言放棄,否則對不起自己。是當(dāng)代大學(xué)生頗為喜歡的格言,然而,說到不等于做到,只有突破自己的心理高度,才能取得最后的成功,每一次成功的參賽,每一份完整的答卷,都是同學(xué)們自信心和創(chuàng)造力的最好體現(xiàn),都極大地增強(qiáng)了參賽學(xué)生的自信心,同時也增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,為他們將來步入社會,迎接更大的挑戰(zhàn)和困難打下良好的自信基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力。
三、小結(jié)
總之,與我國高校的其它數(shù)學(xué)類課程學(xué)習(xí)相比,數(shù)學(xué)建模課程具有難度大、涉及面廣、形式靈活,對高校學(xué)生要求高等特點(diǎn),數(shù)學(xué)建模的教學(xué)本身是一個不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。在應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)、全校任選課和高校學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽培訓(xùn)班的數(shù)學(xué)建模教學(xué)中以實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ),以學(xué)生為中心,以問題為主線,以培養(yǎng)能力為目標(biāo)來學(xué)習(xí)提高。學(xué)生應(yīng)該利用一些事先設(shè)計好的問題啟發(fā)、引導(dǎo)自身主動查閱文獻(xiàn)資料和學(xué)習(xí)新知識,鼓勵我們學(xué)生自身積極開展討論和辯論,培養(yǎng)學(xué)生主動探索、努力進(jìn)取的學(xué)風(fēng),培養(yǎng)學(xué)生從事科研工作的初步能力,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神,形成一個生動活潑的環(huán)境和氣氛。作為高校學(xué)生,我們在配合老師教學(xué)過程的重點(diǎn)是與老師一起互動,共同創(chuàng)造一個環(huán)境去誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,培養(yǎng)我們學(xué)生的自學(xué)能力,增強(qiáng)我們的應(yīng)用意識和創(chuàng)新能力,提高我們的數(shù)學(xué)素質(zhì),強(qiáng)調(diào)的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結(jié)果。通過老師教學(xué)使我們學(xué)生熟悉利用數(shù)學(xué)理論和方法去分析和解決問題的全過程,使得我們分析問題和解決問題的能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識和創(chuàng)新能力有了明顯的提高。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新思維;數(shù)學(xué)建模競賽;高職數(shù)學(xué)教學(xué)
近年來,高等職業(yè)教育蓬勃發(fā)展,為服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級培養(yǎng)了大量高層次技術(shù)技能人才.據(jù)統(tǒng)計,2015年全國獨(dú)立設(shè)置的高職院校達(dá)1341所,招生數(shù)348萬,畢業(yè)生數(shù)322萬,在校生數(shù)1048萬,占高等教育的41.2%.高等職業(yè)教育已經(jīng)占據(jù)中國高等教育的半壁江山,為實(shí)現(xiàn)高等教育大眾化發(fā)揮了基礎(chǔ)性和決定性作用,成為加快推進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)的中堅力量.加強(qiáng)高職學(xué)生的創(chuàng)新能力,對增強(qiáng)高職院校競爭力,提高高職教育教學(xué)質(zhì)量都顯得十分重要.
一、加強(qiáng)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)對提高高職學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性
培養(yǎng)創(chuàng)新性思維是提高創(chuàng)新能力的核心環(huán)節(jié).創(chuàng)新性思維既可以推進(jìn)理論發(fā)展,又可以促進(jìn)實(shí)踐變革,是帶有開拓性和挑戰(zhàn)性的新鮮、新奇、新穎的創(chuàng)造活動.創(chuàng)新性思維不僅具有創(chuàng)新性、突破性,而且具有開拓性和綜合性的特點(diǎn).不管是個人、集體還是國家,創(chuàng)造意識越強(qiáng),創(chuàng)造性思維越活躍,創(chuàng)新能力就越強(qiáng).當(dāng)今是創(chuàng)造力空前活躍的時代.國際上日趨激烈的科技競爭、經(jīng)濟(jì)競爭的核心要素就是創(chuàng)造性思維的競爭,各國之間的競爭說到底是人才的競爭.而衡量人才的一個重要標(biāo)準(zhǔn)就是是否具有創(chuàng)造性思維的能力.在科技革命迅猛發(fā)展的新世紀(jì),科技創(chuàng)新越來越成為當(dāng)今社會生產(chǎn)力解放和發(fā)展的重要基礎(chǔ)和標(biāo)志,越來越?jīng)Q定一個民族和國家的發(fā)展進(jìn)程和國際地位.在這樣的形勢面前,敢不敢創(chuàng)新,能不能創(chuàng)新,關(guān)鍵在于是否善于培養(yǎng)創(chuàng)新性思維,是否能夠培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新性思維的人才進(jìn)而抓住新一輪科技革命的機(jī)遇[1].
二、數(shù)學(xué)建模競賽對培養(yǎng)高職學(xué)生創(chuàng)新思維的作用
數(shù)學(xué)建模競賽與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大不相同,不是傳統(tǒng)的以教師講授為主的滿堂灌的學(xué)習(xí)方式,而是真正的以學(xué)生為主,利用所學(xué)的知識,并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料去分析問題,從而建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,最終利用合理的數(shù)學(xué)計算方法并結(jié)合計算機(jī)進(jìn)行求解的創(chuàng)新型科研活動.因此,通過數(shù)學(xué)建模競賽,不僅能豐富高職學(xué)生的數(shù)學(xué)知識,鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力,而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊協(xié)作能力也有十分重要的意義.結(jié)合我校近五年來培訓(xùn)及組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽的經(jīng)歷,數(shù)學(xué)建模競賽對高職學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個方面.(一)賽題內(nèi)容的多樣性和實(shí)際性可激發(fā)學(xué)生的求知興趣,培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.興趣是最好的老師,只有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,他們才能集中注意力去學(xué)習(xí)和探索,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的求知欲望和探索精神.激發(fā)學(xué)生的求知興趣是培養(yǎng)創(chuàng)新性思維能力的前提.?dāng)?shù)學(xué)建模競賽是一種創(chuàng)新型的科研活動,競賽題目來自于實(shí)際問題,例如,2012年高職組的賽題分別是機(jī)器人的避障問題和腦卒中發(fā)病問題的研究,2014年的賽題分別是藥品柜的設(shè)計和養(yǎng)豬場的設(shè)計的分析等等.由此可見數(shù)學(xué)建模競賽題目與傳統(tǒng)的競賽題目不同,它源于生活領(lǐng)域的各個方面,需要學(xué)生了解和查閱相關(guān)的知識并利用數(shù)學(xué)的方法建立模型.由于題目都是實(shí)際生活中的問題,這也能讓學(xué)生產(chǎn)生熟悉和親功的心理,從而激發(fā)學(xué)生的求知興趣,讓學(xué)生有意識地進(jìn)行探索和分析.(二)賽題組織形式的獨(dú)特性可有效地開拓學(xué)生的知識.領(lǐng)域,培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力數(shù)學(xué)建模競賽的組織形式不同于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)競賽,它是由三個人組成一個團(tuán)隊參與競賽,且可以在互聯(lián)網(wǎng)上自主地搜索各種相關(guān)資料的競賽.大多數(shù)高職學(xué)生都沒有參加競賽的經(jīng)歷,且對于參加競賽十分不自信.然而數(shù)學(xué)建模競賽的團(tuán)隊合作的形式能夠增強(qiáng)他們的自信心,且三個人在討論交流的過程中也能擦出新火花,產(chǎn)生新思想,從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維.同時數(shù)學(xué)建模競賽需要結(jié)合實(shí)際問題查閱大量的相關(guān)資料,把握問題的特點(diǎn),分析問題并建立數(shù)學(xué)模型.學(xué)生在查閱資料的過程中,不僅能學(xué)到很多知識,而且必須對查閱的相關(guān)資料進(jìn)行有針對性的選擇和重組,這一過程也能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.(三)賽題結(jié)果的開放性有利于鼓勵學(xué)生探索求異,培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.?dāng)?shù)學(xué)建模競賽要解決的是一名學(xué)生從未見過的實(shí)際問題,沒有現(xiàn)成的模型和方案.解決的方案不同,得到的結(jié)果也不相同.但只要解決的方法切合實(shí)際且有創(chuàng)新性,都能在競賽中取得好成績.因此在數(shù)學(xué)建模競賽中,學(xué)生必須合理地利用查閱到的資料,準(zhǔn)確地分析問題的實(shí)際背景,把握問題的關(guān)鍵,揭示問題的本質(zhì)并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型.這些都對學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維能力提出了很高的要求.通過三天三夜的競賽,學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維能力都能得到較好的鍛煉[2].
三、結(jié)合數(shù)學(xué)建模競賽,探索高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革,培養(yǎng)高職學(xué)生創(chuàng)新思維,提高高職學(xué)生的創(chuàng)新能力
(一)結(jié)合數(shù)學(xué)建模思想,大力推進(jìn)教材改革.通過對150名了解數(shù)學(xué)建模競賽的高職學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查顯示,有74.12%(比重排第二)的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模競賽賽題的實(shí)際性有利于培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.高職學(xué)生錄取分?jǐn)?shù)較低,學(xué)習(xí)能力差,特別是對于數(shù)學(xué),理論基礎(chǔ)差,計算能力弱,且大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)數(shù)學(xué)沒用,早已放棄對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí).而在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入數(shù)學(xué)建模案例,能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓他們體驗(yàn)到數(shù)學(xué)的實(shí)用性,從而進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)和探索,培養(yǎng)其創(chuàng)新思維.在高職教學(xué)中引入數(shù)學(xué)建模案例,主要體現(xiàn)在教材的改革中.教材是教師備課的主要依據(jù),也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要工具.在教材中引入適量的數(shù)學(xué)建模案例,不僅能弱化理論知識,還能增強(qiáng)知識的趣味性和實(shí)用性.案例的選擇要注意以下幾個方面.首先,案例要盡可能的貼近學(xué)生的實(shí)際生活.只有貼近學(xué)生實(shí)際生活的例子才能吸引大多數(shù)學(xué)生的注意力,引發(fā)他們的興趣,從而激發(fā)他們進(jìn)行主動學(xué)習(xí).例如,人口增長模型、減肥模型、雨中行走模型等等.其次,案例中知識點(diǎn)要盡可能的簡單易懂.高職學(xué)生對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)極不自信,利用原理簡單的案例進(jìn)行分析,有利于增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的自信心,從而激發(fā)他們進(jìn)行更深層次的思考,例如,易拉罐的設(shè)計.(二)積極開展第二課堂,普及數(shù)學(xué)建模思想.近年來,高職院校為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,加大專業(yè)建設(shè)力度,進(jìn)行了大量的改革.然而,由于總學(xué)時的嚴(yán)重缺乏,導(dǎo)致公共基礎(chǔ)課被不斷地壓縮.?dāng)?shù)學(xué)課時的大量縮減,使得數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容不斷地被刪減.?dāng)?shù)學(xué)建模思想的學(xué)習(xí)需要循序漸進(jìn),有限的課時顯然不能滿足這一需求,需要大力開展第二課堂.目前第二課堂的形式主要有數(shù)學(xué)建模選修課和數(shù)學(xué)建模社團(tuán).公選課不僅補(bǔ)充了課時不足的特點(diǎn),更重要的是授課方式靈活,內(nèi)容豐富多彩,還可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況因材施教.社團(tuán)活動可加強(qiáng)學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的交流,同時通過不定期的專家講座也能提升學(xué)生的知識面.第二課堂的開展首先必須面向所有學(xué)生,讓大多數(shù)學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模思想,學(xué)會用數(shù)學(xué)思想分析簡單的生活問題.其次,第二課堂應(yīng)該提供必需的實(shí)訓(xùn)條件.?dāng)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)建模的一部分,問題的求解必須利用計算機(jī)進(jìn)行編程求解,實(shí)訓(xùn)條件是必不可少的.第三,社團(tuán)活動必須由建模經(jīng)驗(yàn)豐富的教師進(jìn)行全程指導(dǎo).?dāng)?shù)學(xué)建模社團(tuán)是以學(xué)習(xí)和競賽為主的社團(tuán),而學(xué)習(xí)和競賽是高職學(xué)生的弱項,為了社團(tuán)活動有效順利地開展,需要經(jīng)驗(yàn)豐富的教師全面計劃和組織.(三)鼓勵和組織學(xué)生積極參與各種數(shù)學(xué)建模競賽,讓越來越多的高職學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模競賽的全過程,從而促進(jìn)創(chuàng)新思維的培養(yǎng).通過對150名了解數(shù)學(xué)建模競賽的高職學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查顯示,75.29%(比重排第一)的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模競賽團(tuán)隊合作的形式有利于培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.團(tuán)隊合作是數(shù)學(xué)建模競賽不同于傳統(tǒng)競賽的一大特點(diǎn).團(tuán)隊合作的形式能夠增強(qiáng)高職學(xué)生的自信心和參賽熱情.然而,全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽只是少數(shù)學(xué)生的競賽,大多數(shù)學(xué)生都沒有機(jī)會體驗(yàn)這一過程.只有讓學(xué)生參與到競賽中,才能讓他們體會到數(shù)學(xué)建模的全過程,通過團(tuán)隊協(xié)作、共同探討,促進(jìn)創(chuàng)新思維的培養(yǎng).因此,除了全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽以外,學(xué)校應(yīng)該多組織和鼓勵學(xué)生參加各種數(shù)學(xué)建模競賽.例如,校級數(shù)學(xué)建模競賽、華中杯數(shù)學(xué)建模競賽、網(wǎng)絡(luò)杯挑戰(zhàn)賽等.指導(dǎo)教師在競賽前應(yīng)對賽題進(jìn)行把關(guān),盡量為高職學(xué)生選擇適合他們的賽題,超出他們能力范圍的題目會嚴(yán)重打擊他們的積極性.其次賽后應(yīng)對學(xué)生的模型進(jìn)行有針對性的分析和講解,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行后續(xù)的研究,以此激勵學(xué)生繼續(xù)探索,進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新思維.
作者:胡芬 單位:長江職業(yè)學(xué)院公共課部
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模 應(yīng)用型人才 創(chuàng)新實(shí)踐能力
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)01-0119-02
培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才是高等院校的重要使命,也是高等教育發(fā)展中要追求的目標(biāo)。但由于目前理科教學(xué)中理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié),工科教學(xué)中學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的缺失等問題較突出,這些問題的存在影響著學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的形成。數(shù)學(xué)建模著重對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論和數(shù)學(xué)技能的訓(xùn)練,把對學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)作為主要目標(biāo),是實(shí)現(xiàn)與發(fā)揮數(shù)學(xué)應(yīng)用功能的重要途徑。因此,重視并搞好數(shù)學(xué)建模的教學(xué)可以有效地培養(yǎng)理工科學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。
一 數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)建模競賽
1.?dāng)?shù)學(xué)建模歷史回眸
數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁,是數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,數(shù)學(xué)建模已不僅應(yīng)用于力學(xué)、天文學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科領(lǐng)域,而迅速擴(kuò)大到化學(xué)、生物學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域,用來描述更多樣化、復(fù)雜的系統(tǒng)。隨著信息化和數(shù)字化的推進(jìn),各種科技與工程技術(shù)中的實(shí)際問題亟待建立數(shù)學(xué)模型的趨勢日益明顯。數(shù)學(xué)建模的重要作用越來越受到教育界、工程界等的普遍重視。
2.?dāng)?shù)學(xué)建模競賽發(fā)展動態(tài)
美國自1985年以來每年舉行一次大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,1990年起,我國部分高校派隊參加。1992年國內(nèi)舉行了9個城市的大學(xué)生數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽;自1993年起至今,我國每年舉行一次全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽。數(shù)學(xué)建模競賽對大學(xué)生極富吸引力。各高校參賽的積極性愈來愈高,參賽隊越來越多,受益面日益擴(kuò)大。
二 數(shù)學(xué)建模在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的意義
1.應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的數(shù)學(xué)教學(xué)
數(shù)學(xué)作為一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科和一種精確的科學(xué)語言,是人類文明的一個重要的組成部分。在大學(xué)教育中占有舉足輕重的地位,但數(shù)學(xué)又是公認(rèn)的不好學(xué)和不好教的。這種矛盾,隨著數(shù)學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中日益廣泛、深入的應(yīng)用而更加突出。其中一種情況是,視邏輯結(jié)構(gòu)性內(nèi)容為教學(xué)中的畏途,有意無意地回避,代之以知識的簡單傳輸,讓學(xué)生只知其然,不知其所以然;另一種情況是,照本宣科,一味照搬抽象的演繹論證,而不講概念的背景、演化與應(yīng)用,讓學(xué)生不知所云,倍感枯燥。凡此種種,將數(shù)學(xué)教育僅看成是簡單的知識傳授,是難以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和基本素質(zhì)的。學(xué)校必須使數(shù)學(xué)教育成為學(xué)習(xí)知識、提高能力和培養(yǎng)素質(zhì)的統(tǒng)一體,使數(shù)學(xué)教育的素質(zhì)教育作用得以充分發(fā)揮。
2.?dāng)?shù)學(xué)建模教育的意義
應(yīng)用型人才學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主要目的在于應(yīng)用數(shù)學(xué)。這就要求他們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的同時,不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識、興趣和能力。而這方面往往又是數(shù)學(xué)教育的薄弱環(huán)節(jié)。數(shù)學(xué)具有超現(xiàn)實(shí)性,但這種超現(xiàn)實(shí)性是對現(xiàn)實(shí)物質(zhì)世界高度概括的表現(xiàn)。如果不將道理的闡釋貫穿于整個數(shù)學(xué)課程的教學(xué)之中,不通過數(shù)學(xué)建模,認(rèn)識可能只停留于表層,從根本上說仍不明白數(shù)學(xué)是“怎么來的”,又是“干什么的”。
而數(shù)學(xué)建模競賽試題往往來源于實(shí)際的研究領(lǐng)域,帶有濃郁的高新技術(shù)氣息。我國2009年競賽試題“衛(wèi)星和飛船的跟蹤測控”來源于我國航天技術(shù)的實(shí)際研究問題。2011年“城市表層土壤重金屬污染分析”來源于目前較為嚴(yán)重的城市重金屬污染情況的實(shí)際問題。參賽實(shí)踐啟示:當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,實(shí)際問題越來越復(fù)雜,單槍匹馬難以解決許多重大問題,學(xué)生要適應(yīng)這種態(tài)勢,有所作為,就要講求合作精神,集大家的智慧,共同解決某個難題。數(shù)學(xué)建模競賽在砥礪學(xué)生合作攻關(guān)意識、培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)能力上具有實(shí)際效用。
三 關(guān)于數(shù)學(xué)建模教育的進(jìn)一步思考
1.強(qiáng)化建模意識
實(shí)踐證明:數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)知識和應(yīng)用能力共同提高的最佳結(jié)合點(diǎn),是鍛煉創(chuàng)新能力、培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才的一條重要途徑。數(shù)學(xué)建模教育是我國數(shù)學(xué)教育教學(xué)改革成功實(shí)踐的范例,已使不同層次、類型的高校受益。但目前大學(xué)數(shù)學(xué)教育在繼承優(yōu)良傳統(tǒng)基礎(chǔ)上的改革創(chuàng)新工作遠(yuǎn)未完成。在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的過程中,教育者尤其是數(shù)學(xué)教師還應(yīng)進(jìn)一步樹立素質(zhì)教育的思想,強(qiáng)化“建模意識”,不僅是開出一門數(shù)學(xué)建模課程和組織一個數(shù)學(xué)建模競賽,而應(yīng)當(dāng)在整個數(shù)學(xué)教育過程中更有力地貫徹建模思想,使學(xué)生不僅學(xué)到重要的數(shù)學(xué)概念、方法和結(jié)論,而且能領(lǐng)會到數(shù)學(xué)的精神實(shí)質(zhì)和思想方法,使數(shù)學(xué)成為他們手中得心應(yīng)手的工具,終身受用。
2.面臨的問題及對策
近年來許多高校已在數(shù)學(xué)專業(yè)中開設(shè)了數(shù)學(xué)建模課程,組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和競賽,取得了一定的成績,但仍有不足之處。主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)建模教學(xué)隊伍力量尚不強(qiáng),建模課程開設(shè)面不夠?qū)?,參賽學(xué)生的數(shù)量和實(shí)力有待提高等,解決這些問題會有力地促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)改革和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此,應(yīng)進(jìn)一步提高思想認(rèn)識,在大力加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)的基礎(chǔ)上,更深入地推動數(shù)學(xué)建模教育。
具體措施:(1)加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教研,提高教學(xué)水平;(2)擴(kuò)大數(shù)學(xué)建模全校性選修課開課面,提高教學(xué)質(zhì)量;(3)在數(shù)學(xué)建模課程或建模環(huán)節(jié)教學(xué)中采用探索討論、小組活動與大型作業(yè)等教學(xué)模式,發(fā)揮學(xué)生團(tuán)隊的效能;(4)加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模師資隊伍建設(shè),通過激勵措施鼓勵青年教師參與;(5)加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)課教學(xué),提高學(xué)生的建模能力和科學(xué)計算能力;(6)在大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中使用融合了建模內(nèi)容的改革教材,促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容更新。
四 結(jié)束語
實(shí)踐證明,數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題的創(chuàng)新意識、工程及經(jīng)濟(jì)意識;提高了學(xué)生觀察問題、綜合分析和處理問題的能力、聯(lián)想能力、使用計算機(jī)的能力及檢索、應(yīng)用資料等方面的能力。數(shù)學(xué)建模競賽的參賽和數(shù)學(xué)建模課程的開設(shè),在培養(yǎng)應(yīng)用型人才上有著顯著效果,改變了傳統(tǒng)的給出已知條件徒手解理想化的應(yīng)用題的陳舊做法,面對大量的工程數(shù)據(jù)信息,需要復(fù)雜、冗長的計算,只有用數(shù)學(xué)軟件才能進(jìn)行計算,求得符合實(shí)際的結(jié)果??梢姡瑪?shù)學(xué)建模是培養(yǎng)應(yīng)用型人才所應(yīng)具備的創(chuàng)新實(shí)踐能力的最佳途徑之一。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;問題驅(qū)動;數(shù)學(xué)建模競賽;課程教學(xué)改革
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)03-0143-03
《數(shù)學(xué)建?!氛n程具有知識面廣、形式多樣、教學(xué)難度較大等特點(diǎn)。因此,一般認(rèn)為數(shù)學(xué)建模的教學(xué)是一個不斷學(xué)習(xí)、不斷提高、不斷探索和改革的過程。我們在廣東工業(yè)大學(xué)《數(shù)學(xué)建?!氛n程的具體教學(xué)實(shí)踐過程中的指導(dǎo)思路是:以培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)實(shí)世界建立數(shù)學(xué)模型的能力為目標(biāo),以學(xué)生通過自學(xué)和查閱相關(guān)資料解決實(shí)際問題為目的來組織教學(xué)工作。李大潛院士曾指出“數(shù)學(xué)教育本質(zhì)上是一種素質(zhì)教育,《數(shù)學(xué)建?!返慕虒W(xué)及競賽是實(shí)施素質(zhì)教育的有效途徑”。數(shù)學(xué)建模課程和競賽為我校大學(xué)生提供了一個運(yùn)用數(shù)學(xué)、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、提高數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的平臺,該項活動對提高學(xué)生的合作精神、解決問題的能力和自學(xué)能力都有很多的幫助。然而,目前傳統(tǒng)的課堂授課模式過分注重教師的主體作用,忽視了學(xué)生自我探究能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),壓抑了學(xué)生的主動性和積極性。要改變這種現(xiàn)狀,就必須改革現(xiàn)有的課堂教學(xué)狀況,探索培養(yǎng)、引發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式。美國神經(jīng)病學(xué)教授Howard Barrows于1969年創(chuàng)立了基于問題和項目的學(xué)習(xí)(Problem Based Learning,簡稱PBL)理念教學(xué)法,這是一種全新高效的教學(xué)方法,是以問題驅(qū)動為中心的教學(xué)模式。近年來,這種理念在澳大利亞的維多利亞大學(xué)、美國samford大學(xué)、丹麥的奧爾堡大學(xué)等世界知名大學(xué)得到廣泛重視和應(yīng)用推廣,并呈現(xiàn)出不同的形式和多元化的發(fā)展特色。在我們國家這種教學(xué)理念目前主要實(shí)踐在醫(yī)學(xué)、市場營銷、生物化學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、畢業(yè)論文的寫作等領(lǐng)域過程。在數(shù)學(xué)教學(xué)中還很少有人使用這種方法,因此,探索這種教學(xué)理念在《數(shù)學(xué)建?!氛n程中的實(shí)踐具有重要的理論價值和實(shí)際意義。
一、《數(shù)學(xué)建?!方虒W(xué)現(xiàn)狀及問題
我校是以工科學(xué)生為主體的省屬重點(diǎn)高校,很多工科院校的大學(xué)生對學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)公共課程的重要性認(rèn)識不足,對數(shù)學(xué)公共課在他們后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課的重要性不夠了解。因此逐步提高我校工科大學(xué)生對數(shù)學(xué)公共課的認(rèn)識水平,加強(qiáng)培養(yǎng)他們的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)已經(jīng)十分必要了。令人高興的是廣東工業(yè)大學(xué)的大學(xué)生們對《數(shù)學(xué)建?!氛n程和數(shù)學(xué)建模競賽活動有著非常濃厚的興趣和積極性,且已經(jīng)有不少學(xué)生在比賽中獲得了不俗的成績。因此,加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教學(xué)和數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)對我校學(xué)生有著重要意義。目前,廣東工業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)和數(shù)學(xué)建模競賽活動分為三個模塊:數(shù)學(xué)建模A,主要針對數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生;數(shù)學(xué)建模B,主要針對非數(shù)學(xué)專業(yè)的專業(yè)選修課;數(shù)學(xué)建模公共選修課,專業(yè)面向全校對數(shù)學(xué)建模感興趣的學(xué)生。另外還為應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院的學(xué)生開設(shè)了“數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)”與“數(shù)學(xué)建模課程設(shè)計”的相關(guān)課程,逐步形成了理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。由于《數(shù)學(xué)建模》課程的教材一般有多個知識單元構(gòu)成,知識的跳躍性較強(qiáng),因此,我們曾經(jīng)的教學(xué)方法是安排三個老師,每個老師分別負(fù)責(zé)講授自己數(shù)學(xué)的專業(yè)領(lǐng)域,這樣做的好處是能充分發(fā)揮老師的專業(yè)特長,讓學(xué)生了解到該專業(yè)方向的最新國內(nèi)外動態(tài)和進(jìn)展。然而這樣做給我們對學(xué)生的考核造成了一定的難度,我們曾經(jīng)嘗試過閉卷、開卷和交論文考查等多種方式,這樣考核方式各有各的優(yōu)勢和劣勢。如何才能找到更好的教學(xué)和考核方式,這是我們一直在具體的教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和努力的方向。這幾年我們一直把問題驅(qū)動教學(xué)法的思想融入我們的數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動中,已經(jīng)取得了初步的成效,這種方式能既考查到學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力,又能讓學(xué)生自己動手解決自己感興趣的問題,雖然這些問題可能對學(xué)生具有一定的難度,但是它能真正考核到學(xué)生的實(shí)際水平,這正是我們所愿意看到的。在我們以往的數(shù)學(xué)建模競賽培訓(xùn)中存在著許多問題,培訓(xùn)上采取以教師為中心、以填鴨式講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式,課時非常有限,而教學(xué)內(nèi)容容量又比較大,學(xué)生在很短的時間很難消化這些知識。因此造成開始報名的時候?qū)W生積極性很高,課時到培訓(xùn)快結(jié)束的時候,剩下來堅持學(xué)習(xí)的學(xué)生就大大減少了。因此,這種填鴨式的培訓(xùn)讓學(xué)生消磨了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)公共課的熱情和積極性,而且也不能提高學(xué)生的綜合數(shù)學(xué)能力。因此,對數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)和競賽的培訓(xùn)的改革勢在必行。
二、《數(shù)學(xué)建模》教學(xué)改革的三個方面
為了解決目前數(shù)學(xué)建模教學(xué)中存在的問題,必須從《數(shù)學(xué)建?!氛n程本身特點(diǎn)出發(fā),改革課堂教學(xué)模式,加強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、實(shí)際建模訓(xùn)練環(huán)節(jié)的教學(xué),將問題驅(qū)動教學(xué)模式運(yùn)用到《數(shù)學(xué)建模》課程的教學(xué)過程中去。這樣不僅對改變《數(shù)學(xué)建?!愤@門課程的教學(xué)現(xiàn)狀有著積極的意義,而且以點(diǎn)帶面,對其他相似或相同特點(diǎn)課程的教學(xué)改革也具有很好的促進(jìn)、借鑒作用,切合我校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的定位,也符合我校2010版培養(yǎng)方案的制訂要求,更推動了新時期新形勢下的大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革。下面分別就指導(dǎo)思想、教學(xué)方法和培訓(xùn)方法三方面的改革探索進(jìn)行論述。
1.指導(dǎo)思想的改革?!稊?shù)學(xué)建模》課程和數(shù)學(xué)建模競賽活動是培養(yǎng)具有綜合數(shù)學(xué)素質(zhì)的復(fù)合型專業(yè)人才的內(nèi)在要求。在具體教學(xué)實(shí)踐過程中我們應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)公共課的重要性,而不是簡單地講授數(shù)學(xué)知識點(diǎn);必須強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生通過自己的努力學(xué)習(xí)自主地解決所面臨的實(shí)際問題,而不是成為數(shù)學(xué)解題能手;必須強(qiáng)調(diào)學(xué)生在數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)中的主體地位和主觀能動性的發(fā)揮,而不是學(xué)生被動的接受知識點(diǎn)。我們教學(xué)改革的目標(biāo)是要突破純粹的教師講、學(xué)生聽、做習(xí)題的教學(xué)模式,這種教學(xué)模式要突破傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué),要通過有趣的實(shí)際例子激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)公共課的積極性,要不斷提高學(xué)生對數(shù)學(xué)公共課的興趣,逐步培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型的能力和利用計算機(jī)等其他技術(shù)解決生活中的實(shí)際問題的能力。《數(shù)學(xué)建?!氛n程和數(shù)學(xué)建模競賽本身就是一個具有挑戰(zhàn)的科學(xué)研究和學(xué)習(xí)過程,無論是數(shù)學(xué)建模教學(xué)還是數(shù)學(xué)建模比賽,我們做的目的都是要提高我們工科大學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì),為將來學(xué)好專業(yè)知識打下良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。因此,我們提出問題驅(qū)動教學(xué)法來組織數(shù)學(xué)建模的教學(xué)和培訓(xùn)工作。通過該方法來充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)公共課的積極性,讓學(xué)生在全國數(shù)學(xué)建模比賽的具體實(shí)際活動中體會團(tuán)結(jié)合作精神的重要性,通過告訴學(xué)生要學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會思考、學(xué)會與人為善,進(jìn)而提高他們的動手能力、協(xié)助能力和溝通能力,為他們將來走上自己的工作崗位奠定基礎(chǔ)。
2.教學(xué)方法的改革。選擇正確的有效的教學(xué)方法能更好地確立教學(xué)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。鑒于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模教學(xué)模式無法達(dá)到大幅提高學(xué)生綜合能力的預(yù)期目標(biāo),我們提出了以問題驅(qū)動為指導(dǎo)思想的新的教學(xué)方法――問題驅(qū)動教學(xué)法。問題驅(qū)動教學(xué)模式的特點(diǎn)是以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體,教師通過問題驅(qū)動,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)課程內(nèi)容,并利用學(xué)過的理論知識來解決這些實(shí)際問題,最后總結(jié)歸納和評價。問題驅(qū)動是一種讓學(xué)生以小組形式共同學(xué)習(xí)和解決問題的教學(xué)策略,通過這樣的教學(xué)策略,可以讓學(xué)生們在學(xué)習(xí)知識和解決問題的過程中培養(yǎng)探究問題解決的技能以及自主學(xué)習(xí)的技能,實(shí)現(xiàn)知識意義的建構(gòu)。這種教學(xué)模式無疑對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有著積極的意義。黃東明等人還在問題驅(qū)動教學(xué)理念的基礎(chǔ)上提出了雙環(huán)互動教學(xué)模式。在具體的教學(xué)實(shí)踐過程中,我們經(jīng)常把問題布置給學(xué)生,要求他們在一周的時間內(nèi)自己去收集相關(guān)資料,尋求問題的解決方法,這種教學(xué)模式不再是傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)過程,而是以學(xué)生自己為主體,要求學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性和積極性。并且我們要求學(xué)生把自己準(zhǔn)備好的解決問題的方法在講臺上給所有的同學(xué)講解,并且要回答同學(xué)的提問。整個學(xué)習(xí)過程好像一個論文答辯過程,這樣的教學(xué)模式既能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)積極性,又能充分發(fā)揮學(xué)生自己的聰明才智,在實(shí)踐中體會團(tuán)隊合作的重要性。
3.培訓(xùn)方法的改革。全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛,常用到的數(shù)學(xué)理論包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學(xué)規(guī)劃、微分方程、離散數(shù)學(xué)等,常用到的軟件有Matlab、Lingo、Mathematics等。在建模過程中常常需要用到學(xué)生從未學(xué)習(xí)的知識來解決實(shí)際問題。因此,我們在培訓(xùn)過程中必須要訓(xùn)練學(xué)生快速學(xué)習(xí)新知識并立即運(yùn)用新知識解決問題的能力。數(shù)學(xué)建模競賽是以提交論文的方式進(jìn)行結(jié)果評定的,故在培訓(xùn)的過程中還應(yīng)該特別注重論文撰寫的能力。為了適用數(shù)學(xué)建模比賽的要求,結(jié)合我們在《數(shù)學(xué)建?!氛n程教學(xué)的改革實(shí)際情況,把“問題驅(qū)動教學(xué)法”運(yùn)用到競賽培訓(xùn)中去。在提出驅(qū)動問題時,教師可以根據(jù)現(xiàn)階段學(xué)生所掌握的知識情況,挑選一個具體的實(shí)際問題,學(xué)生根據(jù)所給問題首先進(jìn)行歸納分析,然后查閱相關(guān)新知識和準(zhǔn)備可能要用到的軟件。在這個過程中學(xué)生需要主動學(xué)習(xí)可能沒有接觸到的新知識和軟件的新功能,并進(jìn)行參考文獻(xiàn)的泛讀和優(yōu)秀論文的精讀。通過對優(yōu)秀論文的細(xì)節(jié)把握,提高學(xué)生處理實(shí)際問題的能力和論文撰寫的能力。最后學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型并撰寫論文。最后由老師對論文進(jìn)行點(diǎn)評,指出其優(yōu)點(diǎn)和不足,并提出修改意見。經(jīng)過近年來教學(xué)方法與培訓(xùn)方法的改革試驗(yàn),學(xué)生對數(shù)學(xué)建模的興趣大大提高,競賽成績穩(wěn)步上升,取得較好的成果。
三、其他方面的探索
1.加強(qiáng)教師隊伍的建設(shè)。“問題驅(qū)動法”的教學(xué),特別是在學(xué)生自主學(xué)習(xí)階段需要的一個教學(xué)團(tuán)隊。所以加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)是《數(shù)學(xué)建模》課程教學(xué)改革成功與否的關(guān)鍵。一方面,教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高自身素養(yǎng),掌握先進(jìn)的教學(xué)理念,同時還要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深刻研究,能從現(xiàn)實(shí)生活的各種社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題,并且用數(shù)學(xué)語言加以描述。另一方面,各個教師應(yīng)在教學(xué)方法創(chuàng)新上不斷實(shí)踐。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)活動都是沿襲著“定義―定理―推論―例題”的模式進(jìn)行,這種模式既使學(xué)生感到數(shù)學(xué)乏味,也使得原來對數(shù)學(xué)感興趣的學(xué)生易生厭倦,因此,加強(qiáng)探索新的教學(xué)方法迫在眉睫。如何進(jìn)行高水平的教學(xué),吸引更多的學(xué)生熱愛和喜歡數(shù)學(xué),把學(xué)到的數(shù)學(xué)知識用得更廣、更深入,是我們教師不得不思索的問題,更是我們教師要做的主要工作。
2.教材建設(shè)的改革。目前的《數(shù)學(xué)建模》教材多種多樣,不過大多數(shù)太注重數(shù)學(xué)的理論性和完整性,這樣就使得實(shí)用性不強(qiáng),與實(shí)際問題脫節(jié),常常讓學(xué)生無所適從,很難培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。經(jīng)過我們對這門課程的改革常識,我們深刻體會到教材建設(shè)應(yīng)遵循的原則如下:①實(shí)用性。教師將要教學(xué)的內(nèi)容強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)公共知識在實(shí)際問題中的作用,在教材的深度和廣度上應(yīng)盡量符合工科大學(xué)生的實(shí)際需要,適時對數(shù)學(xué)定理和推論進(jìn)行刪減,增加一些與當(dāng)前實(shí)際問題相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容,由現(xiàn)實(shí)生活中的熱點(diǎn)經(jīng)濟(jì)、工程實(shí)際問題引入數(shù)學(xué)模型。②可讀性。根據(jù)該門課程的特點(diǎn)和教學(xué)改革的需要,教材中的主要內(nèi)容要用簡單的教學(xué)語言表達(dá)抽象概念,越簡單的越好,這樣一般學(xué)生容易理解和掌握,盡量使枯澀的數(shù)學(xué)知識變得生動趣味。③前沿性。教材中的內(nèi)容既要兼顧傳統(tǒng)知識又要引入前沿?zé)狳c(diǎn)問題,既要強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推理又要重視數(shù)學(xué)工具軟件和其他計算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用。綜上所述,教材建設(shè)是今后我們在該門課程改革實(shí)踐中要重點(diǎn)解決的問題。
3.考核方法的改革。目前大多數(shù)的數(shù)學(xué)建模考核方法是閉卷考試,而一般數(shù)學(xué)考試題目側(cè)重證明與計算,忽略了對實(shí)際問題的應(yīng)用,沒有達(dá)到《數(shù)學(xué)建模》課程建設(shè)的目標(biāo),無法考核學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。這與《數(shù)學(xué)建模》課程設(shè)置的初衷相違背。因此,采用多種考核方法相結(jié)合。例如,讓學(xué)生做一些小的開放性課題,撰寫類似數(shù)學(xué)建模比賽的論文,在對工科學(xué)生專業(yè)知識結(jié)合的同時,講授數(shù)學(xué)建模的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,這樣既可以激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)建模的興趣,又能增加他們對數(shù)學(xué)的理解。在考核過程中我們可以適當(dāng)加大平時分的力度,淡化對試題的考核,加強(qiáng)學(xué)生對具體問題解決能力的考核。
今年恰逢我國數(shù)學(xué)建模競賽開展20周年,數(shù)學(xué)建模競賽活動的規(guī)模得到了空前的發(fā)展。數(shù)學(xué)建模教學(xué)和數(shù)學(xué)建模競賽活動是我們工科院校的一門重要課程,它為提高工科大學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和數(shù)學(xué)在其他專業(yè)的應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。實(shí)踐證明,通過進(jìn)行數(shù)學(xué)建模競賽活動,可以大大拓展學(xué)生的知識面;充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力;提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的實(shí)際能力;還可以促進(jìn)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神??偟膩碚f,問題驅(qū)動教學(xué)模式在數(shù)學(xué)建模教學(xué)和數(shù)學(xué)建模競賽的培訓(xùn)過程中的實(shí)踐表明:這種教學(xué)理念和數(shù)學(xué)建模的本身的特點(diǎn)是十分吻合的,而這種教學(xué)模式對于指導(dǎo)我們進(jìn)行教學(xué)改革具有重要的理論意義和實(shí)踐價值。
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