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摘要:針對“數據庫原理及應用”課程傳統實驗內容和模塊組織存在的不足,本文提出了實驗改革的目標、實驗內容和模塊組織的“協調性、多樣性、趣味性、創新性和實用性”原則,給出了一個新的實驗方案和模塊組織結構,以及教學實踐的效果體會。實驗教學結果表明,這種實驗模塊組織方法有利于提高理論教學和實驗教學的效率和效果,對提高學生自主獲取知識能力和創新能力有積極的作用,對其他高校同類課程的建設和實驗教學改革有一定參考價值。
關鍵詞:數據庫;實驗模塊;實驗改革;課程建設
中圖分類號:G642
文獻標識碼:B
1問題的提出
數據庫技術是計算機科學與技術中發展最為迅速的領域之一。數據庫管理系統(DBMS)同操作系統一樣,已成為各種應用系統開發的核心技術和重要基礎平臺,因此,“數據庫原理及應用”課程已成為各類高校許多專業的必修課,更是計算機專業本科生的核心主干課程。通過這門課程的開設和教學,力圖使學生能夠正確理解數據庫的發展歷史和基本原理,熟練掌握數據庫的設計方法和應用技術等。
雖然數據庫作為一門學科的研究范圍十分廣泛,但對于絕大多數計算機專業的本科生,學習數據庫課程的主要目的或者說畢業后的主要就業渠道,就是應用現有的商品化DBMS和開發工具,設計和開發面向各種實際問題的數據庫應用系統,因為大部分IT企業和用人單位需要的是工程型應用人才。因此,為了實現培養大學生實踐能力和創新意識培養的目標,課程實驗內容和模塊組織方案也就顯得十分的基礎和重要。
雖然我?!皵祿煸砑皯谩闭n程的教學計劃中安排了課內實驗和為期1-2周的大型實驗,但由于實驗方案陳舊,內容單一,且理論教學基本上按照“理論-實踐-理論”的順序進行組織和教學,加之數據庫原理知識理論比較抽象,導致學生在理論知識學習階段感覺被動乏味、理解困難,而當進入數據庫應用系統大型實驗階段后,又感到系統分析和系統設計等實踐工作無從下手,致使實踐與理論之間嚴重脫節,也導致教學質量難于提高。
由于計算機新理論、新方法的不斷涌現,計算機專業培養計劃中的課程數不斷增多,且因總教學時數的限制,許多專業課程的教學時數逐年下降。從2001年起,我校“數據庫原理及應用”課程的教學課時數已經減少到48學時(含課內實驗8學時),但數據庫原理及應用課程涉及的知識卻更加豐富,導致理論和實踐教學中存在的問題和矛盾更加突出。因此,如何科學地選擇實驗內容、組織實驗模塊,培養學生的工程實踐能力和創新能力,總體上提高教學質量,成為我校該課程實驗教學改革的核心任務之一。
2改革目標與模塊組織原則
“數據庫原理及應用”的實驗教學不僅是計算機專業人才培養的一個重要環節,更是社會用人單位對畢業生實踐動手能力的強烈要求。因此,“數據庫原理及應用”課程實驗改革的目標就是在不增加現有教學課時的前提下,不僅要幫助學生真正理解數據庫系統的原理,熟練掌握某種商品化DBMS的安裝、配置、常用工具和SQL語言的具體使用方法等基本技術,還要提高學生綜合運用課程知識,能夠使他們在給定用戶需求的情況下,具備主要通過獨立思考和分析研究,完成一個簡單的數據庫應用系統的需求分析、系統設計和開發任務等數據庫知識綜合應用和創新的能力。
雖然實驗教學改革包括多個層次和許多內容,但實驗內容的選擇以及實驗模塊的組織方法卻是決定實驗效果的關鍵,因此,我們不僅要求實驗教學內容完全體現培養目標、教學計劃和課程體系,而且要求實驗模塊的組織方法能夠體現先進的實驗教學思想,提高實驗教學質量。因為學生在“數據庫原理及應用”課程中產生的學習困難,首先來自于他們對所學知識缺乏必要的感性認識,因而,我們在文獻[4]中提出了“實踐-理論-再實踐-再理論”的“雙循環”教學思想,即用“先實踐后理論”的方法把根據理論知識需求精心設計的實驗實踐環節與理論教學相融合,以實驗實踐教學來促進理論知識的學習,解決學生的認知困難。故實驗模塊的選擇和組織應該遵循以下原則。
(1) 協調性原則:主要指實驗教學內容、實驗教學時間和實驗教學節奏必須與理論教學的內容、時間和節奏協調一致,以及實驗模塊與模塊之間的協調性。因為實驗教學內容雖然是一個相對獨立的完整體系,但它畢竟是總體教學計劃的一個部分,必須與理論教學體系有機結合。特別是課內實驗,更應該與理論教學內容緊密結合,重點在于使學生加深對理論的理解,掌握其中的基本技術和方法,解決其中的基本問題。
(2) 多樣性原則:指實驗類型和實驗要求的多樣性?!皵祿煸砑皯谩钡膶嶒災K中應該包括演示型、驗證型、操作型、綜合型和設計型等多種類型的實驗模塊,而且應該根據不同實驗類型提出不同的要求,包括實驗時間、地點和考核等的不同要求。比如,演示性實驗和驗證性實驗課不進行考核;一部分綜合性實驗可要求學生在實驗課內完成,另一部分可以在課堂教學結束后由學生自主完成等。
(3) 趣味性原則:指實驗內容和模塊的組織結構應盡可能地引起學生的學習興趣,特別是對數據庫原理知識的學習興趣。比如,可以通過一些演示型或驗證型實驗引導出對數據庫理論知識的需求和學習興趣,在講授和學習新的理論知識后,再引入新的實驗并導出對數據庫理論知識的進一步需求,這樣“實踐-理論-再實踐-再理論”的不斷循環往復以至無窮,使實踐和認識的每一次循環內容,都進到了比較高一級的程度。
(4) 創新性原則:指實驗模塊的設計不僅要求涵蓋教學計劃規定的所有知識,培養學生的基本實踐動手能力,更重要的是還要培養學生創新思維和創新能力。因為知識雖然使我們能夠站在“巨人”的肩膀上,但只有通過實踐,才使我們能夠用智慧的大腦,練就一雙靈巧的手去開創一個嶄新的世界,因此,在一些綜合型和設計型的實驗模塊中應該增加一些集成創新的實驗內容和要求。
(5) 實用性原則:指實驗應盡可能地與實際問題緊密結合,使實驗內容來源于實際應用需求,且實驗結果也有一定的實用性,因為實用性也是激發學生學習興趣的有效方法之一。當然,對一些驗證數據庫原理知識正確性的模塊也不一定非要有實際應用價值。
3實驗模塊組織
根據實驗教學改革的目標、實驗內容和模塊組織的“協調性、多樣性、趣味性、創新性和實用性”原則,以學生為中心,教師為主導的“實踐-理論-再實踐-再理論”的“雙循環”教學思想,我們將實驗內容和模塊進行了科學的劃分和合理的組織。各實驗模塊的類型、內容和要求如表1所示。
4應用實踐與效果
根據以上實驗模塊組織順序和時間安排,在理論教學中結合以“需求”為導向的教學方法,即在理論教學的第一堂課就以演示“一個完整的微型數據庫應用系統”(1#模塊實驗)開始,簡單說明這個系統運行所涉及的用戶、應用軟件案、DBMS、OS和計算機硬件等五個基本部分,引起學生對一個數據庫應用系統構成和開發的好奇心,由此提出對數據庫管理系統(DBMS)的需求;在對SQL Server的安裝和配置,SQL 語言應用88例和常用工具等(2,3,4#模塊實驗)的操作使用過程中,又引起對DBMS本身的好奇心,進而提出對數據模型、關系代數、模式規范化、數據庫安全與保護、數據庫設計與實施等數據庫理論的需求;理論知識的豐富和SQL語言操作的熟練,特別是按照開發指南完成“一個完整的微型數據庫應用系統”(5#模塊實驗)的開發之后,就為學生獨立開展數據庫應用系統的分析、設計與開發打下了很好的實踐基礎,同時學生也產生自主開發數據庫應用系統的沖動,適時地提出數據庫應用系統大型實驗要求并安排實施時間,使學生在接受任務時就顯得非常輕松自然。同時,在大型實驗安排和理論教學中進一步指出,課堂上介紹的演示系統和大型實驗要求的數據庫應用系統并不能完全滿足現實世界的各種實際需要,從而對數據庫理論的進一步發展提出了新的需求;恰當地引入和介紹面向對象數據庫、分布式數據庫、嵌入式數據庫和數據倉庫與數據挖掘等一些數據庫理論中的新發展和新知識,不僅為學生開啟了多個觀看數據庫星空的窗口,并為有興趣繼續學習和研究數據庫理論、技術和方法的學生指出了可供選擇的學習方向。
實驗模塊4中的10個實驗不僅具有相對獨立性,而且還有一定的創新要求。通過課內實驗和課外實驗,學生體會并掌握了數據庫的創建和標準SQL命令的使用,鞏固了理論教學知識和內容,并提出對數據庫理論的學習需求,使后續的原理教學變得輕松自如,達到事半功倍的效果,整體上提高了教學質量。
多數學生反映,通過課內實驗和課外實驗環節,使自己感覺數據庫原理知識有了實實在在的載體,不再是霧里看花,理論知識變得不僅理解容易,而且記得牢靠,并為學習數據庫設計和數據庫應用系統開發打下了很好的實踐基礎。
單獨開課的大型實驗,體現了知識的綜合性、探索性和創新性。要求學生綜合運用課程中所學的知識,在給定用戶基本數據需求的情況下,主要通過獨立思考和研究,完成一個簡單的數據庫應用系統的分析、設計和開發任務。因此,通過大型實驗教學,加深了學生對理論知識的理解,從整體上提高了學生分析、解決問題的能力以及數據庫應用系統的開發和創新能力。
多數學生反映,通過數據庫應用大型實驗,加深了對數據庫基本原理和數據庫應用系統開發方法的理解。許多學生不僅應用數據庫原理及應用知識,參加了學校的“運河杯”科技創新競賽項目,并取得了較好成績,有些學生還參與學院教師組織的數據庫應用方面的科研項目或獨立對外承擔企事業單位的小型數據庫應用系統的開發任務。
總之,這種以“需求”為導向,實驗教學與理論教學協調一致的實驗教學方法,受到學生的極大歡迎。學生不僅課內積極認真進行實驗,課后也不斷地進行深入鉆研和探討,撰寫實驗報告。通過這些實踐的鍛煉,學生對數據庫理論知識的學習積極性得到空前提高,大大提高了學生的實際動手能力和創新能力。上學期在教務處組織的學評教評分活動中,本課程所有任課教師的得分都是優秀。
5結束語
在“數據庫原理及應用”課程實驗教學改革上,不僅提出了明確的改革目標,還提出了實驗模塊內容選擇和模塊組織的“協調性、多樣性、趣味性、創新性和實用性”原則,依照以“需求”導向的“實踐-理論-再實踐-再理論”的“雙循環”教學思想開展實驗教學,提高了學生對數據庫理論知識學習和實踐操作的積極性,使教育質量整體上得到很大提高,其方法對國內高校同類課程的建設和實驗教學改革有一定參考價值。該課程被評為2007年浙江省精品課程。今后,我們還將在已有教學改革、實驗改革成果的基礎上,進一步完善理論教學和實驗教學的考核方式,進一步提高了學生自主獲取知識能力和創新能力,并在浙江省精品課程建設項目的資助下,向國家精品課程“一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理”的目標邁進。
參考文獻:
[1] 孟小峰,周龍驥,王珊. 數據庫技術發展趨勢[J]. 軟件學報,2004,15(12).
[2] 黃德才. 數據庫原理及其應用教程[M]. 2版. 北京:科學出版社,2006.
中職學校開展教學的主要目的是為社會培養高素質技能型的專門人才,如筆者所在的學校就有服裝生產管理專業、服裝網絡營銷專業、服裝設計、室設建筑等專業,這些專業的技術人才除了要具備相關的專業知識之外,還必須要有一定的動手能力和實踐能力。中職學校的畢業生將來要成為我國生產、建設和服務行業第一線的生力軍,如果他們能夠應用已經掌握的數學知識和數學方法不斷地改進和優化工作方法和工藝流程,就能夠在一定程度上提升產品的質量,促進工作效率的提升,增強產品的市場競爭力,從而為國家的發展和社會的進步做出自己的貢獻。所以,作為對學生發現問題、分析問題和解決問題能力培養的數學建模思想,在中職學校人才培養中的作用不容置疑。數學建模作為一種面向應用的思想,對于解決中職數學中的一些應用性的問題意義重大。
2.數學建模方法在中職數學教學中的滲透
所應堅持的基本原則在中職數學教學過程中滲透數學建模方法,應當依據中職學校人才培養的目標和學生自身的知識能力特點,賦予一些新的內容,同時也要體現出新的理念,另外還要遵循一定的原則。
2.1應當遵循實效性的原則在中職數學教學過程中滲透數學建模方法,必須要和高職高專學生的培養目標相結合,強化對學生數學建模意識和模型求解能力的培養。在教學過程中,老師可以通過基本知識的講解和典型案例的分析,實現學生數學建模知識的螺旋式上升,促進學生建模能力的增長。通過數學建模方法的滲透,使得數學建模能成為好用、易懂的數學學習工具,而不僅僅是一種高不可攀的數學知識,從而促進學生綜合素質的全面提升。
2.2應當遵循循序漸進的原則在中職數學教學的過程中,考慮到中職學校學生的特點,應當從最為基礎的部分開始,從簡單到復雜,循序漸進地引導學生養成深入思考的習慣。在進行建模思想的滲透過程中,不可一味的追求難題,這可能會對學生的學習積極性有一定的影響,使得部分學生喪失了求知的欲望。在教學過程中也可以和高職高專數學課程教學內容進行相應的銜接,以便能夠實現知識的有效拓展。
2.3應當遵循實用性的原則中職學校的學生一般數學基礎都比較薄弱,在進行數學建模思想滲透的過程中應該有針對性地開展教學。在中職數學教學的過程中,不宜過分地強調知識的嚴密性,而應該體現數學建模的實用性。如在函數部分,二次函數是現實生活中的模型,在教學過程中應該重點結合學生的專業特點,利用函數的模型來解決專業上的具體問題。如在服裝網絡營銷中,一款服裝可以通過降價提高銷售量而增加利潤,可是價格下降了單位利潤也隨之減少,如何合理降價才能使利潤最大化呢?利用二次函數模型中有關最大(?。┲档闹R點,可以找出合理的降價點獲取最大的利潤。這是在市場營銷中最常見的問題,通過數學建模方法在教學中的滲透,讓學生體會函數模型在同一個問題中不同情況下的差異,這有利于培養學生考慮問題的全面性。理論知識能夠在實踐過程中發揮作用,從而更好地突出數學知識的實用性,提升學生運用數學建模思想解決問題的積極性。
3.數學建模方法在中職數學教學中滲透的策略
3.1將數學建模方法的滲透和學生的專業知識進行有效的結合
在中職學校的教學過程中,專業課程是學生學習的重點內容,對中職學校教學水平的衡量也主要是以專業課程的教學為主要標準。數學課程是十分重要的基礎課程,能夠教會學生運用數學工具解決實際問題,這有助于學生專業課程的學習。從這個角度來講,在進行數學建模方法的滲透過程中,將數學建模和學生的專業課學習結合起來,可以促進學生專業課學習效果的提升。例如已知a,b,m∈R+,且a<b,則:(a+m)/(b+m)>a/b。在進行不等式模型分析的時候和學生的專業聯系起來,這個結論就會比較容易理解。如室設建筑專業在進行涂料的配比中,將a克的藍色涂料加青色涂料配成b克的新涂料(b>a>0),其濃度為a/b,若在此新涂料中再加入m克的藍色涂料(m>0),待全部溶解后其濃度為(a+m)/(b+m),顯然再次加了藍色涂料的新涂料的濃度增大,即此不等式成立。這樣的數學教學過程不僅可以加深學生對于數學知識的理解,還可以將數學知識和學生的專業學習緊密地聯系起來,在生活化的基礎之上滲透數學的模型思想,提升學生學習數學知識的積極性。
3.2將數學建模方法的滲透和學生的生活實際進行有效的結合
在中職學校的數學教學過程中,有很多實際的問題都蘊含著數學建模的思想,在學習這些知識的時候老師可以適當地滲透數學建模的思想,強化學生對數學建模思想的認知。如下面的一個實際應用:小亮家準備購置一套新房,需要向銀行貸款8萬元,經咨詢得知銀行貸款月利為0.01且是復利,貸款期為25年。小亮每月穩定地有950元的收入結余,如果他準備按月用等額本息法償還貸款,是否具有償還能力?現在購房分期付款的問題很普遍,不少學生的家庭也都會采取這種方式進行購房,所以這類問題學生都很有興趣,在學習的過程中也會覺得比較有用。在中職數學課程中學完數列的相關知識之后,設計這樣的問題,通過建立數學模型,就能獲得答案。
4.小結
關鍵詞:高中數學;建模思想;應用
近幾年的高考試題中,應用問題出現的頻率有所提高,而新一輪的教學改革中,對學生的數學應用能力的要求也有所提高。據統計,高考中出現的應用題的得分率不高,本人認為其原因有:①數學閱讀能力差,誤解題意;②題目所涉及的問題情景較陌生,一部分同學感到難以下手;③問題本身比較復雜,學生又受思維定勢的影響,方法比較單一,而尋找不到正確的方法。
若能在平時的教學過程中注意滲透數學建模的思想,肯定能夠提高學生分析問題和解決問題的能力;提高學生學習數學的興趣和應用數學的意識與能力,有興趣積極主動地去尋找解決問題的新方法,發散數學思維。
一、建模思想的實際意義
教材的每一章都由一個有關的實際問題引入,可直接告訴學生,學了本章的教學內容及方法后,這個實際問題就能用數學模型得到解決,這樣,學生就會產生創新意識,對新數學模型的渴求,實踐意識,學完要在實踐中試一試。
如生活中我們經常用海報去做一些宣傳,現請你設計一張豎向張貼的長方形海報,具體要求:版心面積是128dm,上、下兩邊留出2dm,左、右兩邊留出1dm。應如何選擇海報的尺寸,以使周邊區域最小?
解析:如果假設版心高為x,則寬為dm,周圍區域空白面積便為:S(x)=(x+4)(+2)-128=2x++8,(x>0)求導數,得:
所以版心的寬為:
當x∈(0,16)時,S′(x)<0;當x∈(16,+∞),S′(x)>0。
因此,x=16是函數S(x)的最小值,即最小值點。得出結論:當版心高為16dm,寬為8dm時,能使四周空白面積最小。
這樣的教學注重學生將實際問題轉化為數學模型的能力。不僅讓學生打下堅實的數學理論基礎,而且培養了學生思維的靈活性和創造性,使學生學會解決實際問題,發現捷徑,發現事物之間的關聯性,構建合理的數學模型,提高數學解題速度,化繁為簡,開發學生的智力。
二、建模課程的設計原則
(一)實用性原則。作為刻畫自然規律和社會規律的科學語言和有效工具,數學探究與建模課程設計必須以實用性為基本原則。這里實用性包括兩個方面的含義:其一是以日常生活中的數學問題為題材進行課程設計,毋庸置疑,這是實用性原則的最核心體現;其二是保持高中數學的承續作用,為學生未來的工作和學習提供數學探究和建模的初步訓練,這要求課程設計的題材選取必須與高等教學體系和職業需求體系保持一致。如果說,第一層含義體現了數學應用的廣泛性和開放性,那么第二層含義則更多體現了數學應用的針對性。
(二)思想性原則。正如實用性原則所指出的,課程設計必須為學生未來的工作和學習提供數學探究和建模的初步訓練。但教育理論同時也指出“授人以魚不如授人以漁”,對數學探究和建模的研究思想的把握將給予學生終生的財富,而非某個特殊的案例和習題。這就要求課程設計的過程中必須提煉出一些具有廣泛應用基礎的一般性模型和理性分析思路,只有在這樣的數學訓練中學生才能有效掌握數學思想、方法,深入領會數學的理性精神,充分認識數學的價值。
三、建模思想在高中數學教學中的具體運用
(一)理順數量關系,滲透線性規劃思想。高中學生對事物有著好奇心和求知欲,但是他們的心智還不成熟,而數學建模需要具備靈活的思維方式,這就要教師在教學過程中幫助學生理順數量關系,其中要用到一種重要的數學方法:線性規劃。線性規劃是輔助人們進行科學管理的一種數學方法,運用線性規劃思想建立數學模型一般有以下三個步驟:首先,根據影響所要達到目的的因素找到決策變量;其次,由決策變量和所在達到目的之間的函數關系確定目標函數;再次,由決策變量所受的限制條件確定決策變量所要滿足的約束條件。這樣我們得到的數學模型的目標函數為線性函數,約束條件為線性等式或不等式時稱此數學模型為線性規劃模型。
(二)多角度思考建模,培養學生的發散性思維。發散性思維是一種擴散狀態的思維模式,它表現為多維發散狀,如一題多解、一物多用等,在數學教學中要運用多種方法解決一類問題,從多角度進行思考建模。主要的發散性思維方式有逆向思維、橫向思維、平面思維、組合思維,這些思維方法都可以運用到數學建模中,從而幫助學生從全方位出發,建立數學模型。
一、數學建模及建模意識
數學的本質就是一種對于模式的研究,所謂的數學建模其實就是指對于現實世界當中某一個特定對象的研究,并且處于一些特殊的目的來進行簡化建設,適當地運用數學的工具,通過數學語言表達出一種數學結構,讓數學當中的各種概念通過各自原型抽象出來。通過對問題展開的數學化以及模型的構建進而來求解和檢驗使問題獲得解決的方法就是數學建模。
數學建模教學的重要目的就是培養學生們運用數學知識構建模型并解決實際問題的能力,這種教學方法的關鍵就在于要將實際存在的問題抽象為一種概念化的數學問題,通過觀察和分析提煉出問題的本質,構建起一個數學模型,然后再將這個模型容納到知識系統當中進行處理,一方面鍛煉學生們構建數學模型的意識,一方面培養學生們的抽象能力,綜合性地提升了學生們分析問題、觀察問題、綜合類比的能力。
二、數學建模教學基本途徑
首先,教師主要應該重點培養學生們的數學建模意識,在此前,教師學校應該組織教師進行系統的學習,教師也應該通過自己的努力不斷地提升自身的建模意識,從自身做起,感染學生們,在講課的過程中,經常滲透一些建模的知識和意識。另一方面,數學建模的教學應該同現行的教材結合起來進行系統的研究,教師在教學之前一定要弄清楚各個章節之間的聯系,重視各個章節前言中的問題,讓學生們弄清楚建模的實際意義,這樣才能夠更加合理地逐步引入一些模型問題。
三、數學建模與培養學生創造性思維的統一
將數學建模與培養學生們的創造性思維結合起來的第一步就是要發揮學生們的想象力,培養學生們養成直覺思維。比如說在迪卡坐標系以及歐拉定理都是由直覺思維產生的,通過數學建模就能夠幫助學生們找到獨到的見解以及與眾不同的思考問題方法。比如說,在數學教學中常見的“洗衣問題”,提供一桶水,可以洗一件衣服,如果直接將衣服放到水中洗,或者是將水分成兩等分,一份用來洗滌,用一份用來沖洗,這兩種效果哪一個更好是顯而易見的。但是如何從數學的角度來判別這個問題,就需要經過一定的思考過程了,對于洗衣服的問題首先應該聯想到溶液濃度的概念,可以將衣服上的殘留物看作是溶質,設好水桶以及衣服的體積,然后構建起一個數學模型,對兩種清洗方法進行對比,這種生活實際問題轉化為數學問題的過程能夠有效激發學生們的興趣,同時提升學生們的學習主動性,讓學生們能夠發散思維進行創造性的思考,培養學生們養成獨立思考的能力。
四、加強數學建模教學的策略
數學建模在高中數學教學中具備著無法取代的重要作用,所以教師應該積極探索提升高中數學建模教學效果的策略。首先,教師應該吸引學生們對于數學建模的注意力,幫助學生們明確數學建模的實際意義,比如說,教師可以在教材的基礎上適當地增加一些趣味性的話題和模型,在每一章的學習過程中都引入一些新的學習方法,重視章前問題,結合市場經濟提出一些模型構建的問題,強化學生們的實例學習。
比如,在三角和幾何的測量問題上,教師應該從多個方面幫助學生們感受數學建模的思想,讓學生們能夠從多個角度來認識數學建模,鞏固數學建模的思維,在教學的過程中,教師要重視建模過程的展示,包括數學模型、簡化原則、現實原型求解、反應性原則等等,比如說,“利息問題”就是在建模過程中出現頻率很高的實際問題,而且經常會出現一些“復利”的計算,教師應該引導學生們進行積極的數列模型和利潤計算,形成一些能夠決策實際問題的不等式模型。
五、高中數學建模教學的體會
高中數學建模一方面鍛煉了學生們的洞察能力,以及對于數學知識的運用能力,另一方面也給教師的教學帶來了更加系統的提升,讓教師在教學的過程中更容易掌握一些規律,從而更好地培養學生們的實際應用數學的能力,在高中數學建模的教學過程中,當學生們掌握了一定的基礎知識和意識之后,教師應該經常設置一些自選問題建模練習,并且在班級內部進行評選,選出最佳的建模選手,通過這種良性競爭的形式為學生們日后的數學學習奠定基礎。
關鍵詞:數學建模競賽;創新能力;培養
數學建模有利于將數學理論付諸實踐應用,在各行業中作用巨大。大學生數學建模教育的實施,也是素質教育創新的重要要求。開展數學建模競賽,有利于提高大學生創新能力,對提升大學生綜合素質也有幫助。研究如何通過大學生數學建模競賽培養大學生創新能力,具有十分重要的現實價值。
一、通過數學建模競賽培養大學生創新能力的途徑與策略
高校組織開展數學建模比賽,對創新型大學生的選拔機制進行完善,為大學生創新能力的提高提供實戰平臺。教師不僅要激發學生對數學建模的興趣,也要培養大學生的創新能力。學校鼓勵全體學生共同參與數學建模競賽,通過競賽實現大學生各方面能力的培養。競賽的開展主要分為初期選拔、暑期選拔以及賽前選拔三個階段。
1.初期選拔階段。高校于每年的4月開始進行初期選拔的籌備工作,在5月初開始進行動員宣傳,采用張貼海報及制作展板等形式進行文件的,全校級別的數學建模競賽于6月份組織開展。隨著近些年數學建模競賽的不斷發展,學生對數學建模的興趣高漲。數學指導組教師一同進行競賽論文的評審,遵循一定的評審原則,保證評審的合理性、客觀性。獲獎人數根據參賽總人數進行合理設置,通常約占總人數的50%。經過校級競賽選拔部分善于創新的學生進行暑期培訓。整體而言,數學建模競賽具有較大的影響,涉及較多的學校與學生,學生從中也可獲得較大的好處,對大學生創新能力的培養有利。
2.暑期選拔以及再次選拔階段。高校通常在8月開始著手參賽學生的建模專題培訓,合理制訂數學建模專題的培訓計劃,對競賽知識內容進行科學編排,保證理論課與實驗課課時的均衡安排,使指導教師的教學優勢得到發揮。課程組按照大綱的指示,進行年度教學計劃的科學制訂。教師也可一同進行備課,以全國競賽出題為中心進行探討,促進學生競賽能力的提高。
在短期集訓課的學習完成后,對參訓學生進行再次選拔。此時學生的競爭意識將十分強烈,選拔競爭也十分激烈。數模指導組教師需仔細考量選拔的結果,一同進行各小組學生論文的評審,善于發現創新型學生,堅持公正平等的原則對待各個參賽學生,最終選出享有全國大學生數學建模競賽資格的學生,并且對這些學生的組合進行優化。
3.賽前再選拔以及模擬訓練階段。高校在8月下半月進行賽題模擬訓練,模擬訓練的要求遵循全國賽的標準,頻率為5天一輪。指導教師此時需要在指導工作中投入大量心血與實踐,做好學生的指導與點評工作。學生根據全國賽的標準進行論文寫作,指導教師共同對學生的作品進行審閱和點評。各小組可選出一名代表作點評,討論匯報工作,由小組其他成員進行補充。此時學生的討論將十分激烈,在這個過程中,問題的結果也將逐漸浮現,數學建模理論也逐漸實現提升。
二、數學建模競賽開展培養大學生創新能力的效果分析
1.大學生參賽積極性高,參賽成績較為理想。通過以上方法,大學生在數學建模競賽中的參與十分積極,成績越來越理想,創新能力也得到階段性提高。近些年,大學生參賽人數持續上漲,上漲幅度甚至將近20%,學生的參賽成績也達到新的高度。與此同時,大學生在挑戰杯活動中的參與也同樣熱情高漲。這些學生憑借數學建模競賽,實現了數學素質與創新能力的提高。
2.大學生創新思維與能力得到有效提高。在數學建模訓練的作用下,大學生信息收集與處理的能力得到培養,使學生形成科學的數量觀念,能夠對事物數量及其變化進行敏銳觀察。并且,數學的嚴謹推導可使學生養成認真、仔細的良好習慣,使學生的邏輯思維能力得到提高,從而思路更加清晰,可以輕松地應對各項事務,使問題能得到有效解決,使數學理論能夠付諸實踐,從而使大學生的數學素養得到有效提高。
三、結語
總之,大學生數學建模競賽的開展,對大學生創新能力的培養與提高十分有益,并且能使學生其他素質得到提高,如團隊合作能力、競爭能力及表達交流能力等。高校應積極有效地組織和開展數學建模競賽,使大學生素質教育在此途徑中得到發展,促進大學生綜合素質的全面提高。
參考文獻:
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