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为增强学生应用数学的意识,切实培养学生解决实际问题的能力,分析了高中数学建模的必要性,并通过对高中学生数学建模能力的调查分析,发现学生数学应用及数学建模方面存在的问题,并针对问题提出了关于高中进行数学建模教学的几点意见。
数学是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,在它产生和发展的历史长河中,一直是和各种各样的应用问题紧密相关的。数学的特点不仅在于概念的抽象性、逻辑的严密性,结论的明确性和体系的完整性,而且在于它应用的广泛性,自进入21世纪的知识经济时代以来,数学科学的地位发生了巨大的变化,它正在从国家经济和科技的后备走到了前沿。经济发展的全球化、计算机的迅猛发展,数学理论与方法的不断扩充使得数学已成为当代高科技的一个重要组成部分,数学已成为一种能够普遍实施的技术。培养学生应用数学的意识和能力也成为数学教学的一个重要方面。
目前国际数学界普遍赞同通过开展数学建模活动和在数学教学中推广使用现代化技术来推动数学教育改革。美国、德国、日本等发达国家普遍都十分重视数学建模教学,把数学建模活动从大学生向中学生转移是近年国际数学教育发展的一种趋势。“我国的数学教育在很长一段时间内对于数学与实际、数学与其它学科的联系未能给予充分的重视,因此,高中数学在数学应用和联系实际方面需要大力加强。”我国普通高中新的数学教学大纲中也明确提出要切实培养学生解决实际问题的能力,要求增强应用数学的意识,能初步运用数学模型解决实际问题。这些要求不仅符合数学本身发展的需要,也是社会发展的需要。因此我们的数学教学不仅要使学生知道许多重要的数学概念、方法和结论,而且要提高学生的思维能力,培养学生自觉地运用数学知识去处理和解决日常生活中所遇到的问题,从而形成良好的思维品质。而数学建模通过"从实际情境中抽象出数学问题,求解数学模型,回到现实中进行检验,必要时修改模型使之更切合实际"这一过程,促使学生围绕实际问题查阅资料、收集信息、整理加工、获取新知识,从而拓宽了学生的知识面和能力。数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一,是改善学生学习方式的突破口。因此有计划地开展数学建模活动,将有效地培养学生的能力,提高学生的综合素质。
数学建模可以提高学生的学习兴趣,培养学生不怕吃苦、敢于战胜困难的坚强意志,培养自律、团结的优秀品质,培养正确的数学观。具体的调查表明,大部分学生对数学建模比较感兴趣,并不同程度地促进了他们对于数学及其他课程的学习.有许多学生认为:"数学源于生活,生活依靠数学,平时做的题都是理论性较强,实际性较弱的题,都是在理想化状态下进行讨论,而数学建模问题贴近生活,充满趣味性";"数学建模使我更深切地感受到数学与实际的联系,感受到数学问题的广泛,使我们对于学习数学的重要性理解得更为深刻"。数学建模能培养学生应用数学进行分析、推理、证明和计算的能力;用数学语言表达实际问题及用普通人能理解的语言表达数学结果的能力;应用计算机及相应数学软件的能力;独立查找文献,自学的能力,组织、协调、管理的能力;创造力、想象力、联想力和洞察力。由此,在高中数学教学中渗透数学建模知识是很有必要的。
(1)评委对本校选手不打分。
(2)每位评委对每位参赛选手(除本校选手外)都必须打分,且所打分数不相同。
(3)评委打分方法为:倒数第一名记1分,倒数第二名记2分,依次类推。
(4)比赛结束后,求出各选手的平均分,按平均分从高到低排序,依此确定本次竞赛的名次,以平均分最高者为第一名,依次类推。
本次比赛中,选手甲所在学校有一名评委,这位评委将不参加对选手甲的评分,其他选手所在学校无人担任评委。
(ⅰ)公布评分规则后,其他选手觉得这种评分规则对甲更有利,请问这种看法是否有道理?(请说明理由)
(ⅱ)能否给这次比赛制定更公平的评分规则?若能,请你给出一个更公平的评分规则,并说明理由。
方案1:将选手甲所在学校评委的评分方法改为倒数第一名记1+分,倒数第二名记2+,…依次类推;(评分标准)
方案2:将选手甲所在学校评委的评分方法改为在原来的基础上乘以;
方案3:对甲评分时,用其他评委的平均分计做甲所在学校评委的打分;
,从而得出错误结论.不少学生出现“甲所在学校的评委会故意压低其他选手的分数,因而对甲有利”的解释,而没有意识到作出必要的假设是数学建模方法中的重要且必要的一环。有些学生在正确理解题意的基础上,提出了“规则对甲有利”的理由,例如:排名在甲前的同学少得了1分;甲所在学校的评委不给其他选手最高分(n分),所以甲得最高分的概率比其他选手高;相当于甲所在学校的评委把最高分给了甲;甲少拿一个分数,若少拿最低分,则有利;若少拿最高分,则不利;等等。以上各种想法都有道理,遗憾的是大部分学生仅仅停留在这些感性认识和文字说明上,没能进一步引进数学模型和数学符号去进行理性的分析。如何衡量规则的公平性是本题的关键,也是建模的原则。很少有学生能够明确提出这个原则,有些学生在第2问评分规则的修正中,提出“将甲所在学校的评委从评判组中剔除掉”,这种办法违背实际的要求。有些学生被生活中一些现象误导,提出“去掉最高分和最低分”的评分规则修正方法,而不去从数学的角度分析和研究。
(1)数学阅读能力差,误解题意。
(3)数学应用意识不尽人意数学建模意识很有待加强。
新课程标准给数学建模提出了更高的要求,也为中学数学建模的发展提供了很好的契机,相信随着新课程的实施,我们高中生的数学建模意识和建模能力会有大的提高!
那么高中的数学建模教学应如何进行呢?数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。不同于传统的教学模式,数学建模课程指导思想是:以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分折和解决问题的全过程,提高他们分折问题和解决问题的能力;提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力。数学建模以学生为主,教师利用一些事先设计好的问题,引导学生主动查阅文献资料和学习新知识,鼓励学生积极开展讨论和辩论,主动探索解决之法。教学过程的重点是创造一个环境去诱导学生的学习欲望、培养他们的自学能力,增强他们的数学素质和创新能力,强调的是获取新知识的能力,是解决问题的过程,而不是知识与结果。
(一)在教学中传授学生初步的数学建模知识。
中学数学建模的目的旨在培养学生的数学应用意识,掌握数学建模的方法,为将来的学习、工作打下坚实的基础。在教学时将数学建模中最基本的过程教给学生:利用现行的数学教材,向学生介绍一些常用的、典型的数学模型。如函数模型、不等式模型、数列模型、几何模型、三角模型、方程模型等。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些数学基本模型问题,如储蓄问题、信用贷款问题可结合在数列教学中。教师可以通过教材中一些不大复杂的应用问题,带着学生一起来完成数学化的过程,给学生一些数学应用和数学建模的初步体验。
[简化假设]
(1)每间客房最高定价为160元;
(2)设随着房价的下降,住房率呈线性增长;
(3)设旅馆每间客房定价相等。
[建立模型]
[求解模型]
[讨论与验证]
(1)容易验证此收入在各种已知定价对应的收入中是最大的。如果为了便于管理,定价为140元也是可以的,因为此时它与最高收入只差元。
(2)如果定价为180元,住房率应为45%,相应的收入只有12150元,因此假设(1)是合理的。
(二)培养学生的数学应用意识,增强数学建模意识。
首先,学生的应用意识体现在以下两个方面:
一是面对实际问题,能主动尝试从数学的角度运用所学知识和方法寻求解决问题的策略,学习者在学习的过程中能够认识到数学是有用的。
二是认识到现实生活中蕴含着大量的数学信息,数学在现实世界中有着广泛的应用:生活中处处有数学,数学就在他的身边。其次,关于如何培养学生的应用意识:在数学教学和对学生数学学习的指导中,介绍知识的来龙去脉时多与实际生活相联系。例如,日常生活中存在着“不同形式的等量关系和不等量关系”以及“变量间的函数对应关系”、“变相间的非确切的相关关系”、“事物发生的可预测性,可能性大小”等,这些正是数学中引入“方程”、“不等式”、“函数”“变量间的线性相关”、“概率”的实际背景。另外锻炼学生学会运用数学语言描述周围世界出现的数学现象。数学是一种“世界通用语言”它能够准确、清楚、间接地刻画和描述日常生活中的许多现象。应让学生养成运用数学语言进行交流的习惯。例如,当学生乘坐出租车时,他应能意识到付费与行驶时间或路程之间具有一定的函数关系。鼓励学生运用数学建模解决实际问题。首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,当然这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。学生的这种能力的获得不是一朝一夕的事情,需要把数学建模意识贯穿在教学的始终,也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息,从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,进而达到用数学模型来解决实际问题,使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。通过教师的潜移默化,经常渗透数学建模意识,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
(三)在教学中注意联系相关学科加以运用
在数学建模教学中应该重视选用数学与物理、化学、生物、美学等知识相结合的跨学科问题和大量与日常生活相联系(如投资买卖、银行储蓄、测量、乘车、运动等方面)的数学问题,从其它学科中选择应用题,通过构建模型,培养学生应用数学工具解决该学科难题的能力。例如,高中生物学科以描述性的语言为主,有的学生往往以为学好生物学是与数学没有关系的。他们尚未树立理科意识,缺乏理科思维。比如:他们不会用数学上的排列与组合来分析减数分裂过程配子的基因组成;也不会用数学上的概率的相加、相乘原理来解决一些遗传病机率的计算等等。这些需要教师在平时相应的课堂内容教学中引导学生进行数学建模。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。又例如教了正弦函数后,可引导学生用模型函数写出物理中振动图象或交流图象的数学表达式。
最后,为了培养学生的建模意识,中学数学教师应首先需要提高自己的建模意识。中学数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把中学数学知识应用于现实生活。中学教师只有通过对数学建模的系统学习和研究,才能准确地的把握数学建模问题的深度和难度,更好地推动中学数学建模教学的发展。
摘要:高职院校开设数学建模课程是具有一定意义的,要将建模思想应用到数学教学中,教师就必须适应当前的教学环境,由传统的传授模式转变为创造性地传输方式。教师要不断提高自我教学水平,不断充实自己,用正确的方式引导学生进行学习、实践。
1.数学建模思想的意义
数学建模是指用数学符号将要求从定量角度进行研究分析的实际问题以公式的形式表述出来,再通过进一步计算得到相关结果,用该结果解决实际问题,即通过建立数学模型和求解的整个过程。数学建模是符合学生认知发展过程的,在数学建模中,学生通过对具体的假设、研究,对问题进行深入思考,最终得到结论,再根据实际情况应用到具体问题中。整个过程经历了提出问题、试探问题、提出猜想假设、验证问题及得出结论,整个过程符合学生认知发展的规律。数学建模思想的应用有助于帮助学生提高对数学的重视程度,调动学生学习的主动性,让学生的创造力得到更大的发挥。数学建模的应用对提高教师的教学水平也有所帮助,能够帮助教师更好地对学生进行教学,由此扩大教师在学生中的影响力。教学建模的思想应用还有利于提高学生参加竞赛的综合能力,吸引更多学生参加此类竞赛活动。
数学建模思想很多是由实际问题的一般思维进行转变才能成为抽象的数学问题的,这要求对数学建模要抓住重点,从具体问题中抽象出问题的本质。因此,建模思想对于培养学生将具体问题经过抽象和简化用数学语言表达的能力具有重要的意义。在高职数学教学中,有很多的数学模型,这些数学模型为帮助学生解决实际问题提供了便利的方法,同时也为创建新的数学模型提供了基础依据。数学建模是将数学理论知识和实际应用联系起来的重要纽带,能够帮助学生不断探索数学中的奥妙,以此提高学生对数学的学习兴趣,提高学生实际应用数学的能力和解决实际问题的能力。运用数学建模解决实际问题的过程中,要根据已知条件的变化,灵活运用新方法和新途径促进学生综合运用能力和创新思维的发展。
3.1利用教学内容渗透数学建模思想在数学教学中,教师要根据教材的情况和学生的实际情况,将两者相联系,让学生能够运用数学建模思想寻找解决问题的办法,解决实际问题。在教学中,教师要向学生灌输数学建模思想,利用具体模型设置和假设情景,把数学知识和实际生活相联系,帮助学生更好地理解数学实际内容,提高知识应用能力。比如在高职数学对定积分概念进行教学时,就可以通过介绍曲边梯形的面积求法,让学生学会分割、求和、取极限的定积分模型思想,然后再进行思考,求物体的体积、质量等。如果学生发现解决这些问题的数学模型的思想基本相同,就会不断拓展新思路解决其他问题。运用这种方式,能够加深学生对概念的理解,拓展学习思维,强化教学效果。在学习定理公式的时候,也可以引进数学建模思想,通过提出问题、假设问题,要求学生计算求值,再根据值的正负情况求出方程式的根,根据根值与区间的关系,引导学生想出零点定理的概念总结。
3.2利用实际问题渗透教学建模思想教师在数学建模教学或布置作业时,要与实际的生活相联系,让学生在实际问题的解决中学会运用建模思想。比如在问题的设置上,可以利用身边熟悉的事物进行提问,让学生从熟悉的环境中找到合适的解决方法。这不仅能够帮助学生更好地理解知识概念,还与学生以后的工作有着紧密的联系。通过在实际问题中渗透教学建模思想,让学生掌握基本的理论知识,提高知识应用能力。此外,教师在课外作业的布置上也要运用数学建模思想解决实际的问题,让学生能够有效利用所学的数学知识分析解决生活中的问题,从而提高知识应用能力,培养出学生的创新思维,提高高职数学建模教学的效率。
3.3提高数学建模思想在教材编写中的应用目前高职数学的教材基本都是按照本科教材进行编排的,重视理论而忽视了应用。高职学生大多数对理论的兴趣不大,对实际应用能够产生一定的兴趣,并较好地进行掌握。所以编写出一本适合高职培养的目标教材是十分重要的,既能满足高职数学建模思想的可持续发展要求,又能充分满足学生的要求,实现高职的培养目标。在高职数学教材的编写上,要重视学生的实际水平,不但要让学生能够学到相应的知识,还要为以后的学习打好基础,培养学生的创造力和进一步深造的能力。教师要把数学建模思想方法运用到教材中,让学生带着问题学习,把讲授的知识点和数学建模思想有机结合,提高学生掌握实际问题的能力,彻底让学生摆脱数学乏味论的问题,能够对所学内容学以致用。
4.提高高职数学教学数学建模思想的方式
4.1教师要重视引导高职教师需要认识到讲授知识并不是教学的终极目标,更主要的是培养学生的应用和创新能力。其教学目的应当是通过科学的数学思维方式培养学生分析问题、解决问题的能力,提高他们自主学习的意识。高职学生的整体知识水平并不是很高,对于很多问题都不能深入地进行思考,遇到难题也没有继续深入研究的动力,缺乏自主创新的意识和独立思考的能力。所以教师需要重视引导的作用,引导学生的思维向更广阔的方向发展,让学生能够用数学思维看待周围的事物,仔细观察、分析各种事物之间的联系和存在的数学模型,并且能够通过数学语言描述事物间的联系,进而用求知的方式解决事物间的实际问题。教师的引导对于学生而言有启迪作用,能够激发学生的求知欲,对数学问题产生兴趣,在实际教学中是一种重要的教学手段。
4.2重视合作的力量教师除了积极引导学生进行数学建模思想外,还要让学生学会用合作的方式提升自己的思维水平。合作可以利用整体的功能弥补一个人思维的狭隘面,解决思考单一问题,促进学生多方面、多角度地思考问题。合作让学生能够尽快找到合适的角色,通过互帮互助的方式共同提高,加快问题的解决。在合作中,学生能够准确利用自己熟悉擅长的环节帮助提高整体的成绩和思维水平,切实加强团队的整体水平和综合素质。团体合作还能让每个学生都参与进去,都有展示和锻炼自己的机会,从而增强自信心,提高学习能力,培养良好的沟通能力,促进学生之间的团结合作,帮助提高学生的交往能力。重视合作的力量,能够帮助学生发现自己的特长和特点,增强信心,提高自我探索精神,同时合作中产生的竞争也能激发学生对数学问题进行深入探究。
4.3重视数学建模过程数学建模的最终目标并不是解决了什么样的问题、获得了什么样的结论,而是在建模过程中学生能够通过自己的努力,不断进行实践和自我否定,最终找到解决具体问题的有效方式。数学建模过程也是一个学习的过程和一个不断提升自我的过程,所以教师要重视数学建模的过程,让学生感受到实践过程的魅力,根据学生的基本状况和不同的特点,综合利用学生的特长和优点提高他们解决实际问题的能力,让学生感受到数学的意义,体会到发现数学的乐趣,养成良好的学习习惯和思维习惯。教师通过引导学生,也要让学生重视数学建模的过程,从数学建模中发现学习的乐趣,产生学好数学的信心和动力,并且通过不断深造发展,能够在数学建模中发挥自己的才能,展现出自己擅长的一面,在建模和交流中获得感受和启发。
5结语
高职院校开设数学建模课程是具有一定意义的,要将建模思想应用到数学教学中,教师就必须适应当前的教学环境,由传统的传授模式转变为创造性地传输方式。教师要不断提高自我教学水平,不断充实自己,用正确的方式引导学生进行学习、实践。教学中只有通过不断创新,根据教学的实际情况提高学生的数学知识应用能力,这样才能不断提高学习效率,帮助学生为以后的学习和工作打下坚实的基础。
_数学建模_已经越来越被广大教师所接受和采用,所谓的_数学建模_思想就是通过创建数学模型的方式来解决问题,我们把该过程简称为_数学建模_,其实质是对数学思维的运用,方法和知识解决在实际过程中遇到的数学问题,这一模式已经成为数学教育的重要模式和基本内容。叶其孝曾发表《数学建模教学活动与大学数学教育改革》,该书指出,数学建模的本质就是将数学中抽象的内容进行简化而成为实际问题,然后通过参数和变量之间的规律来解决数学问题,并将解得的结果进行证明和解释,因此使问题得到深化,循环解决问题的过程。
1.定位于儿童的生活经验
儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。_数学建模_要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2.定位于儿童的思维方式
小学生的特点是年龄小,思维简单。因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使_数量关系_与数学原型_一乘两除_结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了_数量关系_的_意义建模_,从而创建了完善的认知体系。
当前的小学数学教材中,大部分内容编排的思路都是以建模为基础,其内容的开展模式主要是_生活情景到抽象模型,然后到模型验证,最后到模型的运用和解释_.培养建模思维的关键是对教材的解读是否从建模出发,使教材中的建模思想得到充分的开发。然后对教材中比较现实的问题进行充分的挖掘,将数学化后的实际问题创建模型,最后解决问题。教师要提高学生对建模的.意识与兴趣就要充分挖掘教材,指导学生去亲身体会、思考沟通、动手操作、解决问题。其次,通过引入贴近现实生活、生产的探索性例题,使学生了解数学是怎样应用于解决这些实际问题的。同时,让学生在利用数学建模解决实际问题的过程中理解数学的应用价值和社会功能,不断增强数学建模的意识。
2.体验建模过程
在数学的建模过程中,要将生活中含有数学知识与规律的实际问题抽象化,从而建成数学模型。然后利用数学规律对问题进行推理,解答出数学的结果后再进行证明和解释,从而使实际问题得到合理的解决。我们以解决问题的方法为例,使学生能够解决题目不是教学的唯一目的,使学生通过对数学问题的研究和体验来提升自己_创建_新模型的能力。使学生在不断的提出与解决问题的过程中培养成自主寻找数学模型和数学观念的习惯。如此一来,当学生遇到陌生的问题情境,甚至是与数学无关的实际问题时,都能够具备_模型_思想,处理问题的过程能具备数学家的_模型化_特点,从而使_模型思想_影响其生活的各个方面。
要使_知识_与_应用_得到良好的结合就必须提高学生积极构建数学模型的能力。我们要将数学教学的重点放在对学生观察、整合、提炼_现实问题_的能力培养上来。教学过程中,通过对日常问题的适当修改,使学生的实际生活与数学相结合,从而提升学生发现和提出问题,并通过创建模型解决问题的能力,为学生提供能够自主创建模型的条件。
数学建模是将实际生活与数学相结合的有效途径和方法。学生在创建数学模型的过程中,其思维方式也得到了锻炼。小学阶段的教学,其数学模型的构建应当以儿童文化观为基础,其目的主要是培养儿童的建模思想,这也是提升小学生学习数学积极性,提升课堂文化气息的有效方法和途径。
将数学建模思想融入高等数学的教学中来,是目前大学数学教育的重要教学方式。建模思想的有效应用,不仅显著提高了学生应用数学模式解决实际问题的能力,还在培养大学生发散思维能力和综合素质方面起到重要作用。本文试从当前高等数学教学现状着手,分析在高等数学中融入建模思想的重要性,并从教学实践中给出相应的教学方法,以期能给同行教师们一些帮助。
建模思想使高等数学教育的基础与本质。从目前情况来看,将数学建模思想融入高等教学中的趋势越来越明显。但是在实际的教学过程中,大部分高校的数学教育仍处在传统的理论知识简单传授阶段。其教学成果与社会实践还是有脱节的现象存在,难以让学生学以致用,感受到应用数学在现实生活中的魅力,这种教学方式需要亟待改善。
高等数学是现在大学数学教育中的基础课程,也是一门必修的课程。他能为其他理工科专业的学生提供很多种解题方式与解题思路,是很多专业,如自动化工程、机械工程、计算机、电气化等必不可少的基础课程。同时,现实生活中也有很多方面都涉及高数的运算,如,银行理财基金的使用问题、彩票的概率计算问题等,从这些方面都可以看出人们不能仅仅把高数看成是一门学科而已,它还与日常生活各个方面有重要的联系。但现在很多学校仍以应试教育为主,采取填鸭式教学方式,加上高数的教材并没有与时俱进,将其与生活的关系融入教材内,使学生无法意识到高数的重要性以及高数在日常生活中的魅力,因此产生排斥甚至对抗的心理,只是在临考前突击而已。因此,对高数进行教学改革是十分有必要的,而且怎么改,怎么让学生发现高数的魅力,并积极主动学习高数也是作为教师所面临的一个重大问题。
第一,能够激发学生学习高数的兴趣。建模思想实际上是使用数学语言来对生活中的实际现象进行描述的过程。把建模思想应用到高等数学的学习中,能够让学生们在日常生活中理解数学的实际应用状况与解决日常生活问题的方便性,让学生们了解到高数并不只是一门课程,而是整个日常生活的基础。例如,在讲解微分方程时,可以引入一些历史上的一些著名问题,如以vanmeegren伪造名画案为代表的赝品鉴定问题、预报人口增长的malthus模型与logistic模型等。 这样,才能激发出学生对高等数学的兴趣,并积极投入高等数学的学习中来。
第二,能够提高学生的数学素质。社会的高速发展不断要求学生向更全面、更高素质的方向发展。这就要求学生不仅要懂得专业知识,还要能够将专业知识运用到实际生活中,拥有解决问题的头脑和实际操作的技能。这些其实都可以通过建模思想在高等数学课堂中实现。高等数学的包容性、逻辑性都很强。将建模思想融入高等数学的教学中,既能提高学生的数学素质,还能锻炼学生综合分析问题,解决问题的能力。通过理论与生活实践相结合,达到社会发展的要求,提高自身的社会竞争力。
第三,能够培养学生的综合创新能力。“万众创新”不仅仅是一个口号,而应该是现代大学生应该具备的一种能力。将数学建模思想融入高等数学教学中,能让大学生从实际生活出发,多方位、多角度考虑问题,提高学生的创新能力。学生的潜力是可以在多次的建模活动中挖掘出来的。因此教师应多组织建模活动,让学生从实际生活中组建材料,不断创新思维,找到解决问题的方式与方法。
第一,转变教学理念。改变传统教学思想与教育方式,提高学生建模的积极性,增强学生对建模方式的认同。教师不能只是单一的讲解理论知识,还需要引导学生亲自体验,从互动的教学过程中,理解建模思想的重要性。
第二,在生活问题中应用建模思想。其实,很多日常生活中的很多例子,都是可以解决课堂上的问题的。数学是来源于生活的。作为教师,应该主动引领学生参与实践活动,将课本的知识尽量与日常问题联系到一起,发动学生主动用建模思想解决问题,提高创新能力,从不同的角度,以不同的方式提高解决问题的能力。例如,学校要组织元旦晚会,需要学生去采购必需品。超市有多种打折的方式,这时候教师就可以引导学生使用建模思想,要求去学生以模型来分析各种打折方式的优缺点,并选择最优惠的方式买到最优质的晚会用品。这样学生才会发现建模的乐趣,并了解如何在生活案例中应用建模思想。
第三,不断巩固和提高建模应用。数学建模思想融入生活实践不是一蹴而就的,而是一个不断实践、循序渐进的过程。人们也不能为了应用建模思想而将日常生活生拉硬套。教师也应该尽可能多地搜集生活中的案例,将建模思想与生活实践更灵活地联系在一起。不断地由浅入深,将建模思想牢牢地印在学生的脑海中。并根据每个学生的独特性,不断开发学生的创新潜力和发散思维能力,提高逻辑思维能力和空间想象力,在实践中巩固深化建模思想。五、结束语综上所述,将建模思想融入高等数学教学中,能显著提高课堂教学质量和学生解决问题的能力,因此教师应从整体上把握高数的教学体系,让学生逐步建立建模思维,不断深化和巩固用建模思想解决问题的能力。只有这样,融入数学建模思想的高等数学的教学效果才会起到应有的作用。
概率论与数理统计是一门研究随机现象及其统计规律的数学学科,它是高等院校各专业开设的重要的基础数学课程之一。以下是“概率统计中融入数学建模思想的教学探索论文”,希望能够帮助的到您!
如何运用该课程的理论知识解决实际问题具有非常重要的研究意义。每年一次的全国大学生数学建模竞赛是目前各高校的规模较大的课外科技活动之一。数学建模是一门运用数学工具和计算机技术,通过建立数学模型来解决现实中各种实际问题的新学科。它通过调查,收集数据、资料,观察和研究其固有的内在规律,提出假设,经过抽象简化,建立反映实际问题的数学模型,即将现实问题转化为数学问题。纵观历年数学建模竞赛试题,像高等教育的学费问题、北京奥运会人流分布、dna序列分类问题、dvd在线租赁问题及医院病床的合理安排等问题都不同程度地涉及到了概率论与数理统计的相关知识。笔者多年来一直为理工科的本科生讲授概率论与数理统计课程,并每年辅导和指导全国大学生数学建模竞赛,所以与同事们一直都在探索如何深化概率论与数理统计这门课程的教学改革,使其与数学建模思想能有机结合。本文将从以下几方面进行探讨研究。
一、概率统计教学中融入数学建模思想的重要性
传统的概率论与数理统计课程的教学,可以简单地归纳为:数学知识+例子说明+解题+考试。这种模式虽然使学生在一定程度上掌握了基础知识,提高了计算能力,也学会了运用所学知识解决课后作业和应付考试。但也不难看出,这种教学方式与实际严重脱节,学生学会了书本知识,但却不知在所学专业中该如何运用,这不仅与素质教育的宗旨相违背,也极大地削弱了学生学习这门课程的能动性,从而也影响了教学效果。数学建模的指导思想恰恰在于培养学生运用所学理论知识来解决现实实际问题。这不仅仅是这门课程对学生的教育问题,更是顺应当前素质教育和教学改革的需要问题。
对于讲授概率论与数理统计这门课程的教师来说,有着非常重要的任务,那就是如何教好这门课程,即如何使学生通过对这门课程的学习而增强其对概率统计方法的理解与实际应用能力。
1.教学内容上数学建模思想的渗透。众所周知,教师对教学内容的把握起着不容忽视的作用。有效的教学是依赖于教师对该课程的内容有着全面的和深刻的理解。概率统计中的一些概念、性质、模型的应用确实有些难度,在日常教学中可以通过精选例题、切近现实生活,使学生逐渐深化对相关知识的理解,即讲课的内容生活化、趣味化,生活中的概率统计问题模型化。在概率统计里这些趣味性的例子比比皆是!比如摸球、投掷骰子等常见的游戏,“父母的身高对子女的影响”、“男女生人数的均衡对一个班级学习效果的影响”等发生在身边的事。在概率统计这门课程中数学模型的影子也随处可见!比如像降雨概率、人体舒适度指数、超市银台处的等待服务时间等这样的随机现象问题都需要将实际问题数量化,然后对研究对象做出判断,从而解决问题。教学内容中也可插入一些反映社会经济生活的背景与热点问题,使课堂教育跟上时代步伐。如有奖促销问题、保险赔偿金确定问题、交通事故问题等,这样的内容都旨在培养学生利用数学工具分析解决实际问题的意识和能力,也就是培养学生的建模能力。
2.教学方法中融入数学建模思想。在教学中,教师的责任更大地体现在对学生的引导能力,通过引导使学生运用自己的能力来解决相关的问题。这样使学生不但能够学到严谨的理论知识,同时也提高了学生分析问题和解决问题的能力。在教学中,我们主要采用精讲与导学相结合的方法,同时在课堂教学的各个环节中也可恰当运用讨论式、启发式、归纳类比式等教学方法。在运用各种教学方法中都要充分关注学生的参与性,在与学生的互动中挖掘出课本内容中的数学建模思想,使其“显化”出来。比如在讲解随机事件和古典概型中,可以讲解摸球问题、生日巧合及配对问题、确诊率及血清化验问题等,这样既活跃了课堂氛围,又培养了学生爱思考的习惯。必须提及的是“案例教学法”,它是概率统计课程融入数学建模思想的有效而常用的教学方法之一。在教学中可以直接给出案例,然后从求解具体问题中找出相应的理论和方法。此方法缩短了数学理论与实际应用的距离,不仅可以提高学生学习的积极性,同时也使学生明白概率统计是建立在现实生活基础上的一门课程。比如在随机变量的数字特征中,可以给出“报童的收益问题”案例;在参数估计中,可以给出“湖中鱼的数量估计”案例;在大数定律和中心极限定理中,可以给出“保险公司的收益问题”案例;等等。由于受到课时限制,可能不能充分有效地对案例进行完整讲解,通常将“案例分析法”和“现代教育技术法”相结合进行教学,利用多媒体教学手段可以将案例中出现的大量统计计算均由统计软件(如spss,sas,r等)来实现。这样既易于被学生接受,也有助于学生掌握统计方法和实际操作能力。
三、发挥课后作业作为课堂教学的补充与延伸作用
作为数学课程,课后作业是十分重要的组成部分,是进一步理解、消化和巩固课堂教学内容的重要环节。
1.课后试验。在概率统计这门课程中有很多随机试验,并且很多统计规律也都是在随机试验中获得的。比如通过投掷均匀的硬币和均匀的六面体骰子,可以很好地理解频率与概率之间的关系;双色球的有(无)放回抽样,有助于理解随机事件的相互独立性;统计某书上的错别字,并判断是否服从泊松分布等。通过让学生们亲自做实验,不仅使他们能够探索随机现象的统计规律性,还能帮助他们更深刻的理解、巩固和深化理论。
(1)中奖概率与摸彩票的次序有关系吗?
(2)假设发行了100万张彩票,中一、二等奖的概率是多少?
(3)若你打算摸彩票,在什么条件下中奖概率会大一些?
3.课外实践。针对概率统计实用性强的特点,有目的地组织学生参加社会实践活动,深入实际,调查研究,收集数学建模的素材。只有将某种思想方法应用到实践中去,实际解决几个问题,才能达到理解、深化、巩固和提高的效果。教师可以从现实中寻找素材,选择具有丰富现实背景的学习材料,可以让学生自由组队,深入实际,运用统计方法调查、观察和收集一些数据,在教师指导下运用所学知识和计算机技术,分析解决一些实际问题,写出书面报告。比如利用闲暇时间观察校门口某路公交车各时段乘车人数,根据观察数据,为该线路设计一个便于操作的公交车调度方案:包括发车时刻表;共需多少辆车;以怎样的程度能够照顾乘客和公交公司双方的利益。
四、改变传统单一的考核方式
考核是教学过程中不可缺少的一个教学环节,是检验学生学习情况,评估教师教学质量的手段。传统的概率论与数理统计课程均采用期末闭卷考试,教师通常都会按照固定的内容和格式出题,学生为了应付考试,往往把过多的精力花费在对公式和概念的死记硬背上,而忽略了所学知识在实际中的应用。虽然综合成绩是由平时成绩和期末成绩的各占比例计算而成,但平时成绩的考核主要看课后习题所做的作业,而学生的学习积极性对作业的态度差异性是很大的。为此,有必要改革传统单一的考核方式,培养学生综合运用知识的能力。考核结果包括两部分:一部分是闭卷考试,占60%,主要考察学生对概率统计的基本知识、基本运算和基本理论的掌握程度;另一部分是开放性考核,由各占20%的平时成绩和课后试验、课外实践构成,其中平时成绩主要考查学生的作业情况、考勤情况、课堂表现情况等方面;课后试验、课外实践主要考核学生对概率统计知识的应用能力,可以给学生一些实际问题,或者让学生参加社会实践调查收集数据,学生可以自由组队也可单独完成,通过运用概率统计知识建立数学模型并借助计算机处理大量数据对实际问题得到解决,最后提交一份书面研究报告。如此灵活多变的考核机制,才能充分调动学生学习的积极性和主动性,才有利于学生应用能力的培养。
通过在各个环节中融入数学建模思想,不但充分体现了概率统计的实用价值,搭建起概率统计知识与实际应用的桥梁,而且也使得工科类学生对概率统计这门课程的理解、认识增强了,数学的应用能力也得到了提高。
创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求。培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力。
因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1]。
在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养。尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。
而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践。
近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效。数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2]。
所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程。数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3—7]。
因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点。现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中总结的几点看法。
准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法。
用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质。数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的。能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式。数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征。
现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型。通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决。
根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、抽象思维、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力。在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强。在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力。
而在学生的书面作业或论文报告中,注意培养学生数学语言表达的.规范性。书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式。通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成。在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范。例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。
对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正。
的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支_懂实验__会试验__能创新_的教师队伍。由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力。
因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程。优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支_懂实验__会实验__能创新_的教师队伍。实验课的地位要给予应有的重视。我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够。为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室。
配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备。精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神。在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计。要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则。
选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解。熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化创新思维的开发。
教学方法上实行启发参与式教学法:启发—参与—诱导—提高。充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主。
教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高。数学实验是一门强调实践、强调应用的课程。
数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程。在这一教学活动中,通过数学软件如mat—lab、mathematica、spss的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力。
在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者。
再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力。
同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力。一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标。数学建模与数学实验课程通过实际问题——方法与分析——范例——软件——实验——综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法。
通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法。通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养。实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用。
1)注重背景的阐述
让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提。再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣。
2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用
在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显。基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决。在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正。
3)注重经典算法的数学软件的实现和改进
由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺。只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高。
参考文献:
[1]叶其孝。把数学建模、数学实验的思想和方法融人高等数学课的教学中去[j]。工程数学学报,2003,(8):1—11。
[2]颜荣芳,张贵仓,李永祥。现代信息技术支持的数学建模创新教育[j]。电化教育研究,2009,(3)。
[3]郑毓信。数学方法论的理论与实践[m]。广西教育出版社,2009。
[4]姜启源。数学实验与数学建模[j]。数学的实践与认识,2001,(5):613—617。
[5]姜启源,谢金星,叶俊。数学建模[m]。第3版。北京:高等教育出版社,2002。
[6]周家全,_平。论数学建模教学活动与数学素质的培养[j]。中山大学学报,2002,(4):79—80。
[7]付桐林。数学建模教学与创新能力培养[j]。教育导刊,2010,(08):89—90。
数学建模是对实际问题本质属性进行抽象而又简洁刻划的数学符号、数学式子、程序或图形,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。而应用各种知识从实际问题中抽象、提炼出数学模型的过程,我们称之为数学建模。它的灵魂是数学的运用,它就象阵阵微风,不断地将数学的种子吹撒在时间和空间的每一个角落,从而让数学之花处处绽放。
高中数学课程新标准要求把数学文化内容与各模块的内容有机结合,数学建模是其中十分重要的一部分。作为基础教育阶段――高中,我们更应该重视学生的数学应用意识的早期培养,我们应该通过各种各样的形式来增强学生的应用意识,提高他们将数学理论知识结合实际生活的能力,进而激发他们学习数学的兴趣和热情。
我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。数学建模源于生活,用于生活。高中数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把高中数学知识应用于现实生活。作为高中数学教师,在日常生活上必须做数学的有心人,不断积累与数学相关的实际问题。
提高学生的主体意识是新课程改革的基本要求。在课堂教学中真正落实学生的主体地位,让学生真正成为数学课堂的主人,促进学生自主地发展,是现代数学课堂的重要标志,是高中数学素质教育的核心思想,也是全面实施素质教育的关键。高中数学建模活动旨在培养学生的探究能力和独立解决问题的能力,学生是建模的主体,学生在进行建模活动过程中表现出的主体性表现为自主完成建模任务和在建模活动中的互相协作性。中学生具有好奇、好问、好动、好胜、好玩的心理特点,思维开始从经验型走向理论型,出现了思维的独立性和批判性,表现为喜欢独立思考、寻根究底和质疑争辩。因此,教师在课堂上应该让学生充分进行自主体验,在数学建模的实践中运用这些数学知识,感受和体验数学的应用价值。
教师可作适当的点拨指导,但要重视学生的参与过程和主体意识,不能越俎代庖,目的是提高学生进行探究性学习的能力、提高学生学习数学的兴趣。
数学建模问题贴近实际生活,往往一个问题有很多种思路,有较强的趣味性、灵活性,能激发学生的学习兴趣,可以触发不同水平的学生在不同层次上的创造性,使他们有各自的收获和成功的体验。由于给了学生一个纵情创造的空间,就为学生提供了展示其创造才华的机会,从而促进学生素质能力的培养和提高,对中学素质教育起到积极推动作用。
1.构建建模意识,培养学生的转换能力
_曾说过:“由一种形式转化为另一种形式不是无聊的游戏而是数学的杠杆,如果没有它,就不能走很远。”由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此如果我们在数学教学中注重转化,用好这根有力的杠杆,对培养学生思维品质的灵活性、创造性及开发智力、培养能力、提高解题速度是十分有益的。学生对问题的研究过程,无疑会激发其学习数学的主动性,且能开拓学生的创造性思维能力,养成善于发现问题、独立思考的习惯。教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识。
2.注重直觉思维,培养学生的想象能力
众所周知,数学史上不少的数学发现都来源于直觉思维,如笛卡尔坐标系、歌德巴赫猜想等,应该说它们不是任何逻辑思维的产物,而是数学家通过观察、比较、领悟、突发灵感发现的。通过数学建模教学,使学生有独到的见解和与众不同的思考方法,如善于发现问题,沟通各类知识之间的内在联系等是培养学生创新思维的核心。七年级的教材里,以游戏的方式编排了简单而有趣的概率知识,如转盘游戏,扔硬币来验证出现正面或反面的概率等等。通过有趣的游戏,激起了学生学习的兴趣,并了解到概率统计知识在社会中应用的广泛性和重要性。
3.灌输“构造”思想,培养学生的创新能力
“一个好的数学家与一个蹩脚的数学家之间的差别,就在于前者有许多具体的例子,而后者则只有抽象的理论。”我们前面讲到,“建模”就是构造模型,但模型的构造并不是一件容易的事,又需要有足够强的构造能力,而学生构造能力的提高则是学生创造性思维和创造能力的基础:创造性地使用已知条件,创造性地应用数学知识。
摘要:所谓数学建模,即借助数学模型,处理所遇到的具体问题的课程,在本文中,分别就教学、模型建立以及相应的信息检索来进行研究,通过将这三面进行相应的糅合从而证明可以将计算机技术引入到相应的建模实践中,从而有效促进数学建模的发展,使得教学质量得以有效提升。
目前计算机在生活中应用极为广泛,借助于计算机能够使得先前较为复杂繁琐的问题得以简化,有效提升计算速率。就数学建模来看,计算机在此方面的作用不言而喻。对于此,人们普遍认为,能够借助于计算机将任何一个数学问题进行简化处理。而对于生活中所遇到的任意一个实际问题,均能够借助于相应的数学模型来进行表示,在建模过程中,也可以根据实际情况来做出一些相应的简化处理,从而将其归属于完全的数学问题,最终建立起能够用变量所描述的数学模型。之后,借助于相应的计算机、软件以及编程方面的知识,来对此模型进行相应的求解计算。
计算机在数学建模中的应用面非常的广泛,限于笔者的水平,本文主要就两个方面展开讨论:第一,确定建模思想;第二,对数学模型进行求解计算。
2.1计算机技术辅助确立数学建模思想
对于数学建模,其最为重要的目的便是为了能够提升学生对于数学知识的使用性,借助于相关的数学思想来对实际问题进行解决,同时,还能够促进学生数学思想的发展、建模能力发展以及相关数学知识的完善,最终提升其对于数学知识的使用能力。培养数学思维重在将学生所思所想以最快最佳的方式展示出来,计算机技术在数学建模中的应用使得这个设想变得可能。因为数学模型的计算和设计工作量大,传统的计算办法不能迅速解决某个问题,但是在建模的辅助下一切问题迎刃而解。
2.2计算机技术促进数学建模结果求解
对于数学建模,其属于一项系统性工程,整个过程工作量较多。在前期,对于模型的构想与建立需要不断完善,此后,对于模型的求解也是极为困难的,这主要因为其涉及到非常多的数据处理与计算。在计算数学模型时,不仅速度快,准确度也很高,如表1给出了手动解30维线性方程组和计算机解30维方程组的时间,手动所用时间是计算所用时间的1200倍。
同时,对于一些借助纸和笔而无法实现的计算,通过计算机能够较快实现,其中主要涉及到相关的编程、绘图等操作。
计算机在数学建模领域拥有极为重要的优势与作用。如计算机的计算速度快、可以辅助作图,甚至可以辅助做立体图形。同时,借助于计算机也能够使得模型得以进一步完善,也就是說两者彼此之间相辅相成。
数学建模的出现,主要是为了便于处理同工程或者科研相关的问题的,和试题类有着较大区别。其所处理问题具有一定的特性,即围绕日常具体问题展开,科研背景突出,需要的知识结构复杂,涉及的范围庞大,因素多且难,非常规特征明显,缺乏有效的处理措施,涉及数据多,要选择的算法亦十分繁琐,得出的结果存在波动性,要有限定的前提,通常仅可获取近似解。而计算机的出现,则在一定程度上使这种情况得到缓解。是数学建模多样化,令设计领域更加宽泛,如数学建模可以模范人类大脑的记忆功能。
3.2计算机使数学模型求解更为简单
(1)计算量问题得到解决。以前计算量大是制约数学建模发展的主要因素之一,现在在计算机的帮助下,只要模型完善,计算量大已经不是问题。如德国的神威计算机,计算速度达到了12.5亿亿次/秒。
(2)可视化功能使抽象问题具体化。现代计算机都有强大的作图功能,会使数学模型中的一些抽象概念、问题解决过程都变得可视化。图表的制作更是非常简单。
3.3计算机利用数学建模寻求最优解成为可能
在3.1节中已经提到,在计算机没有应用到数学建模中之前,很多数学模型的解只是近似解,连精确解都谈不上,更不用说是最优解。其主要原因是模型本身的计算量太大,笔和纸这两样工具更不能在短时间内攻下数学模型计算这块,此外笔和纸根本不可能完成某些图表的制作也是原因之一。计算机有效的解决了这两个问题,这就会使得数学模型得到精确解。在求得精确解的基础之上还可以进一步寻求最优解,因为数学模型的解往往是多解的,不是唯一解。
4.总结
数学模型,其主要是通过使用相应的数学语言来对实际问题进行相应的表示,也就是说,模型的实质主要是为了有效解决生活中的实际问题。通过借助于计算机能够使得复杂问题得以有效简化,对于促进社会发展起到了重要作用。因而,在未来发展中数学建模也将会像计算机一样得到广泛重视。目前,对于教育界而言,其主要问题在于理论与实践相脱节。我们的教学越来越形式、抽象。在教材中,充斥着大量的定理、理论证明等等,但是并没有将其与实际生活相结合,而对于借助相应的数学教学来实现脑力发展的系统化更是微乎其微。将计算机与数学建模相结合,这是未来数学领域发展所必须经历的一个过程。
参考文献:
2025年数学建模论文范例工厂 数学建模论文范例(通用8篇)
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