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【關(guān)鍵詞】選修課;數(shù)學(xué)建模;數(shù)學(xué)建模競賽
一、通過數(shù)學(xué)建模競賽把數(shù)學(xué)建模課程標(biāo)準(zhǔn)化
數(shù)學(xué)建模是一個連接數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)實世界的紐帶.我校從2009年開始開設(shè)數(shù)學(xué)建模選修課,最初開設(shè)選修課是為了參加數(shù)學(xué)建模競賽的需要,通過參加高教社杯數(shù)學(xué)建模競賽,在學(xué)生中進行立體宣傳,充分調(diào)動學(xué)生興趣和參賽熱情.通過參加數(shù)學(xué)建模競賽,引起了學(xué)校對數(shù)學(xué)建模課程的重視與支持.這兩年,我校參加全國競賽成績斐然,數(shù)學(xué)建模競賽在我校影響力的增加,選修數(shù)學(xué)建模課程的學(xué)生人數(shù)大幅增加,為數(shù)學(xué)建模課的開設(shè)奠定了基礎(chǔ).同時開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程的目的也轉(zhuǎn)向了競賽與普及相結(jié)合,以提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力為重要目標(biāo),已經(jīng)成為我校素質(zhì)教育的一個重要方面.目前,已在全校所有專業(yè)開設(shè)了數(shù)學(xué)建模選修課,理論教學(xué)的同時輔以上機實踐訓(xùn)練,每年500名學(xué)生修讀此課.
打破數(shù)學(xué)課程是一個純思維課程的框架,以數(shù)學(xué)建模為契機,將信息與計算機技術(shù)引入到數(shù)學(xué)課程中,應(yīng)用計算機工具和數(shù)學(xué)軟件來解決各種實際問題,給學(xué)生展現(xiàn)一個全新的數(shù)學(xué)世界.2010年我們在數(shù)學(xué)建模課程中增加了數(shù)學(xué)實驗,并在學(xué)校以及教務(wù)部門的支持下,課程組結(jié)合課程教學(xué)安排,每年5月底舉辦校內(nèi)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,該項活動得到了全校學(xué)生的積極響應(yīng),2011年有65個組,175人參賽.
二、數(shù)學(xué)建模對大學(xué)生能力的培養(yǎng)
數(shù)學(xué)建模活動是一個理論和實踐相結(jié)合的活動,我校主要包括數(shù)學(xué)建模課程、數(shù)學(xué)建模競賽和數(shù)學(xué)實驗三個方面.從我校開展數(shù)學(xué)建模后的調(diào)查中得知,學(xué)生通過參加數(shù)學(xué)建模綜合能力得到了加強,表現(xiàn)在以下幾個方面:
1.提高大學(xué)生邏輯思維推理能力與抽象思維能力
建模是從實際問題出發(fā)抽象成數(shù)學(xué)問題,再對數(shù)學(xué)問題進行求解,最后將數(shù)學(xué)結(jié)論再應(yīng)用到實際問題當(dāng)中,并要具有通用性,這樣的一個建模過程極大地鍛煉了大學(xué)生邏輯思維推理能力與抽象思維能力.
2.提高大學(xué)生堅忍的態(tài)度和適應(yīng)能力
堅忍的態(tài)度是成功的一個重要指標(biāo),成功是沒有固定的土壤的.通過數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)及競賽訓(xùn)練,大學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到數(shù)學(xué)知識和現(xiàn)代的教學(xué)方法,更重要的是學(xué)會了如何利用現(xiàn)有的工具應(yīng)用綜合能力解決問題,體會到了堅忍不拔的重要性.因此,他們無論在那里,都能適應(yīng),都能堅持.
3.提高大學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的能力
數(shù)學(xué)建模過程中涉及的問題非常之廣,建模活動中要用到的很多是大學(xué)生在課堂中沒有學(xué)習(xí)過的,這就要求大學(xué)生能通過自我學(xué)習(xí)和探討后進行應(yīng)用,培養(yǎng)了大學(xué)生的自我充電的能力.在工作崗位上正是這種能力保證了自己能夠不斷地發(fā)展.
4.提高大學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)能力和團隊合作能力
隨著問題規(guī)模的擴大,個人完成某項任務(wù)已經(jīng)不可能,此時就需要團隊協(xié)作,而數(shù)學(xué)建模競賽恰恰鍛煉了學(xué)生這種能力.建模活動需要將各個方面的專業(yè)人員組合在一起,具有不同知識結(jié)構(gòu)的人在一起相互討論,數(shù)學(xué)建模競賽恰恰是三名同學(xué)為一組,在學(xué)習(xí)、集訓(xùn)、競賽過程分工合作,相互探索和交流,最后形成統(tǒng)一認(rèn)識.這就需要有組織和團隊合作的素質(zhì),而這種素質(zhì)為他們今后的工作開展奠定了基礎(chǔ).
5.提高了問題解決過程中的標(biāo)準(zhǔn)化思維模式的建立
數(shù)學(xué)建模活動的任務(wù),要經(jīng)過分析與綜合、抽象與概括、比較與類比、系統(tǒng)化與具體化的階段,其中分析與綜合是基礎(chǔ),抽象與概括是關(guān)鍵.而對數(shù)學(xué)解答與模型檢驗而言,要求大學(xué)生所學(xué)的數(shù)學(xué)知識與計算機知識還有其他方面知識綜合起來,根據(jù)計算結(jié)果作出合理的解釋.通過實踐,明白學(xué)以致用,提高分析、綜合與解決問題的能力.
6.提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造精神
在數(shù)學(xué)建模實踐中,所有問題都沒有現(xiàn)成的答案、沒有現(xiàn)成的模式,要靠充分發(fā)揮團隊的創(chuàng)造性去解決.而面對一大堆資料、計算機軟件等,如何解決問題,也要充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性.
三、開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程在我校取得的效應(yīng)
雖然我校開設(shè)建模時間較晚,但在普及度、校內(nèi)競賽以及全國競賽等幾個方面,特別是從參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽以來,我校都取得了優(yōu)異的成績,自2009年組織學(xué)生參加全國大學(xué)生建模競賽以來,共獲全國一等獎1項,全國二等獎3項,陜西省一等獎4項,二等獎6項,在陜西省參賽高校與全國高校中成績優(yōu)異.
在教學(xué)團隊建設(shè)方面取得明顯成效.從早期的4名教師,逐步擴大到七八名教師,不但解決了數(shù)學(xué)建模教學(xué)的需要,而且相當(dāng)大地提高了教科研水平.
在課程建設(shè)方面,根據(jù)高職學(xué)校的實際情況,我們開設(shè)了數(shù)學(xué)建模選修課,在課程教學(xué)過程中除了數(shù)學(xué)理論教學(xué)外,還在數(shù)學(xué)實驗環(huán)節(jié)里講述Lingo和Matlab等軟件,極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強了動手能力的培養(yǎng).
隨著數(shù)學(xué)建模競賽的不斷深入開展,用人單位逐漸對在數(shù)學(xué)建模競賽中取得一定成績的學(xué)生有了充分的認(rèn)可.
【參考文獻】
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;數(shù)學(xué)實驗;創(chuàng)新能力;微課;翻轉(zhuǎn)課堂
隨著大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的不斷開展,各高校也越來越重視數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗課程的教學(xué)工作,并通過圍繞該賽事組織本校的預(yù)賽等工作,大力推廣數(shù)學(xué)建模的參與面.分析歷年來大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽賽題,可以發(fā)現(xiàn)近年的賽題有如下一些特點:題目的難度逐年升高,對數(shù)學(xué)知識的要求超出書本范圍;問題越來越接近解決生活中遇到的實際問題,題目應(yīng)用性很強;題目中常常會出現(xiàn)大數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的處理和合理應(yīng)用直接影響題目的求解;題目經(jīng)常是命題專家的課題的一部分或簡化,要求有一定的專業(yè)背景知識;解決問題的手段與計算機的聯(lián)系也越來越密切,數(shù)學(xué)軟件的使用趨于普遍,對學(xué)生的計算機能力要求越來越高;問題的綜合性要求較高,對學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力也要求更高.
一、當(dāng)前數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗課程的特點及不足
目前已有的數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗的教學(xué)工作,主要是針對典型的教學(xué)案例,講授如何建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型的理論知識,以及分析問題和解決問題的過程.教學(xué)中,教師還是以電子課件的課堂講授為主,學(xué)生的實驗活動主要是在課外完成,練習(xí)作業(yè)也基本以較為簡單的題目為主,學(xué)生難以獲得系統(tǒng)的、全面的訓(xùn)練.因此,數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法與近年數(shù)學(xué)建模競賽和學(xué)生對競賽輔導(dǎo)的要求的距離較大.學(xué)生在面對大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的真題時,普遍感覺題目較難,難以下手;很多學(xué)生在建模的過程中有一些好的想法,但是由于數(shù)學(xué)軟件基礎(chǔ)較弱,難以實現(xiàn)自己的算法.同時,由于這兩門課程通常分期開設(shè),加之學(xué)時有限,使學(xué)生很難把兩門課程有效地聯(lián)系起來.
二、數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗課程改革內(nèi)容
(一)教學(xué)形式多樣化
1.高等代數(shù)和數(shù)學(xué)分析等數(shù)學(xué)主干課程的教學(xué)中,要融入數(shù)學(xué)建模和笛實驗的內(nèi)容,增加一些簡單建模的例題,強調(diào)運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的教學(xué).
2.我校每年舉辦多次數(shù)學(xué)建模系列講座,對更多的學(xué)生進行數(shù)學(xué)建模啟蒙教育,宣傳數(shù)學(xué)建模的基本思想,激發(fā)了學(xué)生們對數(shù)學(xué)建模的興趣.
3.同時,基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂模式,開設(shè)數(shù)學(xué)實驗和數(shù)學(xué)建模公共選修課,系統(tǒng)介紹數(shù)學(xué)建模的基本內(nèi)容和數(shù)學(xué)軟件的功能,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力.
4.每年組織開展1次校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競賽、2次建模夏令營,選拔優(yōu)秀學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽和美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽.2016年獲得美賽二等獎3項、國賽一等獎1項、國賽二等獎6項、國賽省一等獎11項.目前我校數(shù)學(xué)建模成績在吉林市名列前茅.
5.從數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗出發(fā),為學(xué)生開設(shè)創(chuàng)新實驗,建立數(shù)學(xué)建模工作室,鼓勵學(xué)生申請數(shù)學(xué)建模的大學(xué)生創(chuàng)新項目,培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生的數(shù)學(xué)建模的素養(yǎng)和能力.
(二)教學(xué)內(nèi)容多樣化
1.結(jié)合課程的特點,在數(shù)學(xué)主干課程中穿插具有建模思想的例題.例如,在常微分方程課程中,增加對汽車碰撞模型的介紹.這類教學(xué)主要是讓學(xué)生了解和體會數(shù)學(xué)建模的基本思想和基本概念,激發(fā)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題的興趣.
2.數(shù)學(xué)建模講座可以選取某種模型,使學(xué)生全面理解模型的適用范圍、典型特征、建模及求解過程.通過對該模型比較深入的理解,能了解數(shù)學(xué)建模的全過程,能舉一反三.
3.數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗的選修課可以比較系統(tǒng)地講授常用的數(shù)學(xué)模型的基本知識,介紹一種數(shù)學(xué)軟件的使用.通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能比較系統(tǒng)地了解數(shù)學(xué)建模的基本過程,掌握數(shù)學(xué)建模的基本技能,能運用數(shù)學(xué)模型解決較為簡單的實際問題.
(三)將數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗課程合并
將數(shù)學(xué)理論知識、數(shù)學(xué)建模的思維方法與數(shù)學(xué)實驗融為一體,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值.
1.學(xué)生在學(xué)習(xí)各種典型案例的同時,可以利用數(shù)學(xué)軟件及時開展實驗.這樣既彌補了單獨開設(shè)的缺點,又在一定程度上節(jié)省了課時,效果也有了明顯改觀.
2.合并后的課程強調(diào)淡化理論,特別注重學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng).
3.教學(xué)方式采用的是分專題的案例教學(xué)法,比如,在數(shù)據(jù)處理專題中,會介紹數(shù)據(jù)擬合、插值、線性回歸和非線性回歸分析的相關(guān)案例以及實驗工具.
4.課程宗旨就是讓學(xué)生通過課程學(xué)習(xí),在分析問題,應(yīng)用數(shù)學(xué)方法原理建立數(shù)學(xué)模型,并綜合應(yīng)用計算機技術(shù)解決實際問題的能力培養(yǎng)上有質(zhì)的飛躍.
(四)考核方式多樣化
本著以學(xué)生為主體,以能力考查為中心,以提高教學(xué)質(zhì)量為根本的理念,我們對課程的考核方式進行了改革,具體的成績評定方案如下:
1.平時成績占最終成績的10%;
2.實驗課考核占最終成績的30%;
3.實踐論文(模型+求解+排版)占最終成績的60%.
總體看,新的考核方式更看重實踐環(huán)節(jié)的考核.這里的實踐有兩層含義:一是學(xué)數(shù)學(xué),用數(shù)學(xué),嘗試解決一些生活實際問題;二是上機實踐,要求熟練掌握各種基本的數(shù)學(xué)軟件工具,并能輔助學(xué)生對實際問題進行探究和求解.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;課程;素質(zhì)教育
中圖分類號:G64文獻標(biāo)識碼:A
一、引言
數(shù)學(xué)方法在現(xiàn)代經(jīng)濟學(xué)發(fā)展中起著越來越重要的作用,而數(shù)學(xué)模型是經(jīng)濟學(xué)研究必需的工具,運用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識通過建立模型來解決經(jīng)濟問題是經(jīng)濟類專業(yè)學(xué)生在參加工作后經(jīng)常要做的工作。大學(xué)教育,對于大部分學(xué)生來說是他們走向工作崗位前最后的以學(xué)習(xí)為主的階段,也是他們各項單科知識得以融會貫通,綜合素質(zhì)積淀最快、最關(guān)鍵的時期。因此,在經(jīng)濟類專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課上,應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生在這方面的能力。數(shù)學(xué)建模選修課的開設(shè)和數(shù)學(xué)建模競賽的開展,為培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維提供了良好的環(huán)境和機會。
數(shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)的語言和方法,去描述或模擬實際問題中的數(shù)量關(guān)系,并解決實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)手段。這門課程作為高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計的后繼課程,學(xué)生已經(jīng)初步掌握高等數(shù)學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識和思維方法,具備開設(shè)這門課的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)建模的一般步驟可概括為以下幾點:
1、建模準(zhǔn)備。了解問題的實際背景,明確建模目的,收集掌握必要的數(shù)據(jù)資料。分析問題,弄清其對象的本質(zhì)特征。
2、模型假設(shè)。根據(jù)實際問題的特征和建模的目的,對問題進行必要的簡化,提出若干符合客觀實際的假設(shè)。
3、建立模型。根據(jù)模型假設(shè),利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,建立各個量之間的定量或定性關(guān)系,采用盡量簡單的數(shù)學(xué)工具,建立數(shù)學(xué)模型。
4、模型求解。為了得到結(jié)果解決實際問題,要對模型進行求解,在難以得出解析解時,應(yīng)當(dāng)借助計算機求出數(shù)值解。
5、模型分析。對模型求解得到的結(jié)果進行數(shù)學(xué)上的分析,有時是根據(jù)問題的性質(zhì),分析各變量之間的依賴關(guān)系或穩(wěn)定性態(tài),有時則根據(jù)所得的結(jié)果給出數(shù)學(xué)上的預(yù)測,有時則是給出數(shù)學(xué)上的最優(yōu)決策或控制。不論哪種情況還常常需要進行誤差分析、模型對數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性或靈敏性分析等。
6、模型檢驗。分析所得結(jié)果的實際意義,用實際問題的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象等來檢驗?zāi)P偷恼鎸嵭浴⒑侠硇院瓦m用性。模型只有在被檢驗、評價、確認(rèn)基本符合要求后,才能被接受,否則需要修改模型。要得到一個符合現(xiàn)實的數(shù)學(xué)模型,一個真正適用的數(shù)學(xué)模型,其實是需要不斷改進、不斷完善的。
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽最早是1985年在美國出現(xiàn)的。1989年在幾位從事數(shù)學(xué)建模教育教師的組織和推動下,我國幾所大學(xué)的大學(xué)生開始參加美國的競賽。1994年起教育部高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會共同主辦全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,每年一屆,這項活動被教育部列為全國大學(xué)生四大競賽之一。20世紀(jì)八十年代以來,我國各高等院校相繼開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程。數(shù)學(xué)建模課程是在高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率與數(shù)理統(tǒng)計之后,為實現(xiàn)理論和實踐一體化、進一步提高運用數(shù)學(xué)知識和計算機技術(shù)解決實際問題,培養(yǎng)創(chuàng)新能力所開設(shè)的一門廣泛的公共基礎(chǔ)課。教育必須反映社會的實際需要,數(shù)學(xué)建模課程進入大學(xué)課堂,既順應(yīng)時展的潮流,也符合教育改革的要求。
二、強化數(shù)學(xué)建模教學(xué)的意義
數(shù)學(xué)教育是基礎(chǔ)教育的提高階段,應(yīng)著眼于未來,為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才打好基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)以掌握概念、強化應(yīng)用、培養(yǎng)技能為教學(xué)重點,在教學(xué)環(huán)節(jié)中,充分注意引導(dǎo)學(xué)生通過對各種實際問題建立數(shù)學(xué)模型、求解及檢驗,掌握數(shù)學(xué)概念、方法的應(yīng)用,逐步培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力,并且結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的習(xí)慣。充分重視習(xí)題課的安排和課外作業(yè)的選擇,使學(xué)生有足夠的復(fù)習(xí)和練習(xí)時間,及時、正確地獨立完成作業(yè)。根據(jù)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的特點,不難看出,在對經(jīng)濟類專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)教學(xué)中,滲透建模思想,開展建模活動,具有深遠意義。
1、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識。數(shù)學(xué)具有極其廣泛的應(yīng)用性。在我們的日常生活中,運用到數(shù)學(xué)知識的例子隨處可見。在社會生活的各個領(lǐng)域里,數(shù)學(xué)的概念,法則和結(jié)論更是被廣泛地應(yīng)用著,很多看似與數(shù)學(xué)無關(guān)的問題都可以運用數(shù)學(xué)工具加以解決。數(shù)學(xué)模型是溝通實際問題與數(shù)學(xué)工具之間的橋梁,通過對學(xué)生進行數(shù)學(xué)建模教學(xué),能夠促進理論與實踐相結(jié)合,并且逐漸培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識。
2、培養(yǎng)學(xué)生的能力。通過數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)與參加數(shù)學(xué)建模競賽的實踐,使我們深刻感受到數(shù)學(xué)建模過程,不僅是對大學(xué)生知識和方法的培養(yǎng),更是對當(dāng)代大學(xué)生各種能力的培養(yǎng)。
(1)抽象概括能力。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類實際問題時,建立數(shù)學(xué)模型是十分關(guān)鍵的一步,同時也是十分困難的一步。建立教學(xué)模型的過程,是把錯綜復(fù)雜的實際問題簡化,抽象、概括為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。數(shù)學(xué)建模過程使學(xué)生對復(fù)雜的事物,有意識地區(qū)分主要因素與次要因素,本質(zhì)與表面現(xiàn)象,從而抓住本質(zhì)解決問題。它有利于提高學(xué)生思維的深刻性和抽象概括能力。
(2)自學(xué)能力。數(shù)學(xué)建模競賽是以3人一隊為單位參加的,要求大學(xué)生在3天內(nèi)以論文形式完成所選題目。同時,在比賽的短短3天時間里,要查閱大量的資料,取其精華,從中尋找到所需要的資料,收集必要的信息,這也必須要求大學(xué)生掌握科學(xué)的方法。這種能力必將使大學(xué)生在未來的工作和科研中受益匪淺。
(3)洞察力和想象力。數(shù)學(xué)建模的模型假設(shè)過程就是根據(jù)對實際問題的觀察分析、類比、想象,用數(shù)理建模或系統(tǒng)辨識建模方法作假設(shè),通過形象思維對問題進行簡單化、模型化,做出合乎邏輯的想象,形成實際問題數(shù)理化的設(shè)想。
(4)利用計算機解決問題的能力。我們倡導(dǎo)大學(xué)生盡量利用計算機程序或某些專用的數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件如Mathematica,Matlab,Lingo,Mapple等,以及當(dāng)代高新科技成果,將數(shù)學(xué)、計算機有機地結(jié)合起來去解決實際問題。數(shù)學(xué)建模教學(xué)中結(jié)合實驗室上機實踐,計算機的應(yīng)用不僅僅表現(xiàn)在數(shù)學(xué)建模中模型的簡化與求解,而且給大學(xué)生提供了一種評價模型的“試驗場所”,這就有助于培養(yǎng)大學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件和計算機解決實際問題的能力。
(5)創(chuàng)新能力。我們在教學(xué)中應(yīng)給學(xué)生留有充分的余地,鼓勵學(xué)生開闊視野、大膽懷疑、勇于進取、勇于創(chuàng)新,讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力,不拘泥于用一種方法解決問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在數(shù)學(xué)建模競賽中,對給出的具體實際問題,一般不會有現(xiàn)成的模型,這就要求大學(xué)生在原有模型的基礎(chǔ)上進行大膽嘗試與創(chuàng)新。
(6)論文寫作和表達能力。數(shù)學(xué)建模成績的好壞、獲獎級別的高低與論文的撰寫有著密切的關(guān)系,數(shù)學(xué)建模的答卷,是評價的唯一依據(jù)。寫好論文的訓(xùn)練,是科技寫作的一種基本訓(xùn)練。通過數(shù)學(xué)建模競賽,學(xué)生能夠?qū)W會如何更加準(zhǔn)確地闡述自己的觀點、想法。
(7)合作交流能力,團隊合作精神。大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽過程中,必須學(xué)會如何清楚地表達自己的思想,實現(xiàn)知識的交流與互補;必須學(xué)會如何傾聽別人的意見以發(fā)揮整體的作用;必須學(xué)會如何與別人合作,從不同的觀點中總結(jié)出最優(yōu)的方案以謀求最大成功。
3、體現(xiàn)學(xué)生的主體性。數(shù)學(xué)建模發(fā)揮了學(xué)生的參與意識,體現(xiàn)了學(xué)生的主體性。教師的主導(dǎo)作用體現(xiàn)在創(chuàng)設(shè)好問題情境,激發(fā)學(xué)生自主地探索解決問題的途徑,而學(xué)生的主體作用體現(xiàn)在始終明確自身是競賽的主體。學(xué)生必須在全過程集中自己的思想系統(tǒng)去接受教師發(fā)出的教學(xué)信息,與原有知識體系融合、內(nèi)化為新的體系。學(xué)生要對教師所給予的信息有批判性地、創(chuàng)造性地、發(fā)展性地能動反映,要在相互討論、相互啟發(fā)下尋求更多更好的解答方案。我們通過數(shù)學(xué)建模的教與學(xué)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)的環(huán)境,為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、自主探索、自主提出問題、自主解決問題的機會,數(shù)學(xué)建模教學(xué)與其他教學(xué)方式相比,具有更強的問題性、實踐性、參與性與開放性,教師與學(xué)生處于平等的地位,通過學(xué)生對學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行報告、答辯、討論等形式極大地調(diào)動了學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的積極性。
三、強化數(shù)學(xué)建模教學(xué)的對策
1、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)習(xí)的動力,如何激發(fā)高校學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,如何把所學(xué)的數(shù)學(xué)知識真正地應(yīng)用到經(jīng)濟專業(yè)課中去,已經(jīng)是高校數(shù)學(xué)教師探討的熱門話題。把數(shù)學(xué)建模的思想融入到平時的數(shù)學(xué)教學(xué)過程中可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。由于數(shù)學(xué)建模的研究對象通常是一些實際問題,所以數(shù)學(xué)建模教學(xué)為學(xué)生建立了一個由數(shù)學(xué)知識通向?qū)嶋H問題、專業(yè)知識的橋梁,是使學(xué)生的數(shù)學(xué)知識和應(yīng)用能力共同提高的最佳結(jié)合方式。學(xué)生參與數(shù)學(xué)建模及競賽活動,能切身體會到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的實用價值和數(shù)學(xué)對自己各方面能力的促進,這是傳統(tǒng)教學(xué)無法達到的效果,并且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的濃厚興趣。從這點上看,數(shù)學(xué)建模教學(xué)是符合現(xiàn)代教育學(xué)、心理學(xué)理論,順應(yīng)時代潮流,有助于素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的全面實施。
2、通過組建數(shù)學(xué)建模協(xié)會,推進數(shù)學(xué)建模教學(xué)。通過組建數(shù)學(xué)建模協(xié)會,組織一些基礎(chǔ)性的活動,開展一些講座,講授數(shù)學(xué)建模的基本原理、基本方法,內(nèi)容以初等數(shù)學(xué)模型、微分方程模型、差分方程模型、優(yōu)化模型為主,豐富和完善了數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)容。并且通過數(shù)學(xué)建模協(xié)會舉辦基礎(chǔ)知識比賽,宣傳數(shù)學(xué)建模的意義,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的興趣,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識和參加數(shù)學(xué)建模的積極性。
3、不斷提高教師自身的水平。首先要求教師本身具有數(shù)學(xué)建模能力,否則無法組織學(xué)生的數(shù)學(xué)建模活動。因此,應(yīng)該對數(shù)學(xué)教師進行數(shù)學(xué)建模培訓(xùn),幫助他們樹立數(shù)學(xué)建模的意識,掌握數(shù)學(xué)建模的知識、方法和教學(xué)形式,使他們能夠最大限度地利用學(xué)校資源開展數(shù)學(xué)建模活動。
四、結(jié)束語
綜上所述,對經(jīng)濟類專業(yè)學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程,對學(xué)生的發(fā)展有著非常重要的意義。通過組織數(shù)學(xué)建模活動和競賽,不僅能夠提高師生對數(shù)學(xué)的認(rèn)識水平,而且能夠培養(yǎng)一批既具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實踐應(yīng)用能力,又具有競爭意識和團隊意識、團結(jié)協(xié)作和拼搏精神的優(yōu)秀大學(xué)生,從而促進學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽組委會李大潛院士曾經(jīng)說過:“數(shù)學(xué)教育本質(zhì)上就是一種素質(zhì)教育,數(shù)學(xué)建模的教學(xué)及競賽是實施素質(zhì)教育的有效途徑。”因此,我們對經(jīng)濟類專業(yè)學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程,將數(shù)學(xué)建模活動和數(shù)學(xué)教學(xué)有機地結(jié)合起來,就能夠在教學(xué)實踐中更好地體現(xiàn)和完成素質(zhì)教育。
(作者單位:1.河北金融學(xué)院;2.保定供電公司)
主要參考文獻:
[1]姜啟源,謝金星,葉俊.數(shù)學(xué)模型[M].第三版.高等教育出版社,2004.
【關(guān)鍵詞】概率論與數(shù)理統(tǒng)計;數(shù)學(xué)建模思想;教學(xué)改革
0.引言
概率論與數(shù)理統(tǒng)計已經(jīng)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,為很多專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。如西方經(jīng)濟學(xué)等等。數(shù)學(xué)建模就是通過數(shù)學(xué)知識解決實際問題。將數(shù)學(xué)建模思想融入到概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學(xué)中,一方面能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計這門課的興趣,另一方面能更好的聯(lián)系實際,解決實際問題。對于民辦院校來說,這樣大大提高了我們的教學(xué)水平,增強了的學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和競爭能力,為民辦院校的長遠發(fā)展做出了貢獻。
1.將數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)
1.1課前導(dǎo)入時引入數(shù)學(xué)建模思想
概率論與數(shù)理統(tǒng)計比高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)的難度更深一些,對于學(xué)生來說更難以接受,在每一節(jié)課前采用啟發(fā)式,由淺入深,由直觀到抽象,使學(xué)生真正掌握概率論與數(shù)理統(tǒng)計的概念,以便提高學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣。
1.2講授過程中引入數(shù)學(xué)建模思想
講授雖然是主要的教學(xué)方式,也可以采用討論式,適當(dāng)對一些問題進行討論,這樣可以活躍課堂氣氛,激活學(xué)生思維,使授課效果更好。
1.3課后作業(yè)中引入數(shù)學(xué)建模思想
布置課外作業(yè)為了考察學(xué)生對課堂內(nèi)容的掌握程度,對問題有更深刻的理解,只有把數(shù)學(xué)方法應(yīng)用到實踐中去,解決幾個實際問題,才能達到理解、鞏固和提高的效果。
2.將數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)的意義
2.1激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計的興趣
現(xiàn)在在學(xué)生中存在著這樣一個普遍的問題,大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)沒有任何用處,而且特別枯燥。特別是更抽象的概率論與數(shù)理統(tǒng)計,我校目前為止只有信息與工程學(xué)院、商學(xué)院與國際經(jīng)濟學(xué)院開設(shè)了概率論與數(shù)理統(tǒng)計,而且學(xué)時比較少,學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)這門課沒有多大的意義,通過數(shù)學(xué)建模思想的融入,讓學(xué)生自己去體會他的重要性,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計的興趣。
2.2通過數(shù)學(xué)理論知識解決實際問題
問題一:目前我校有1萬多名學(xué)生,每天傍晚打開水的人較多,開水房經(jīng)常出現(xiàn)排長隊的現(xiàn)象,應(yīng)增加多少個水龍頭才能解決這種現(xiàn)象?問題二:每天中午吃飯的人較多,飯廳經(jīng)常出現(xiàn)排隊的現(xiàn)象,應(yīng)增加多少個賣飯窗口才能解決這種現(xiàn)象?以上兩個問題大多數(shù)學(xué)校都存在這種現(xiàn)狀,到底如何解決呢,通過將數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計,就可以解決類似這些問題。
2.3為參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽做準(zhǔn)備
在平時的課程中使學(xué)生對數(shù)學(xué)建模有了初步的認(rèn)識,為每年一次的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽做好準(zhǔn)備工作,使學(xué)生更好的將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用于實際問題中。去年我校首次參加了全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,對于首次參加競賽的民辦院校來說,我們?nèi)〉昧藘?yōu)異的成績,通過參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,所有指導(dǎo)老師以及參賽學(xué)生受益匪淺,有的人這樣來形容自己的感受:一次參賽,終身受益。今年計劃繼續(xù)參賽,并且加大力度,盡量使全校各二級學(xué)院的學(xué)生都能參與到這項競賽中來,通過平時課程中引入數(shù)學(xué)建模思想,為今年的參賽取得更優(yōu)異的成績增加籌碼。
2.4為畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計做好鋪墊
將數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué),通過課前、課中、課后三部分的引入,已經(jīng)使學(xué)生能解決簡單的實際問題,給出自己的解答過程,而數(shù)學(xué)建模的答卷不是普通意義上的考試,而是以論文的形式闡述自己的觀點和解答過程。某種意義上說一份數(shù)學(xué)建模答卷就是一份畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計。這樣大大的鍛煉了學(xué)生查閱資料的能力,寫作能力,表達能力。參加過數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生,在后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等方面有良好表現(xiàn),無論是繼續(xù)深造還是走上社會工作崗位都有更強的競爭力。
2.5培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
創(chuàng)新是21世紀(jì)的主旋律,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才是實現(xiàn)科教興國的關(guān)鍵。作為一所民辦高校,創(chuàng)新至關(guān)重要。而傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)非常的枯燥無味,學(xué)生缺乏主動性,缺乏應(yīng)用數(shù)學(xué)知識去解決實際問題的能力。而數(shù)學(xué)建模思想可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、聯(lián)想能力、洞察力、數(shù)學(xué)語言的表達能力等。
3.對于民辦院校將數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程教學(xué)面臨的問題以及對應(yīng)措施
我校作為一所民辦院校,各個體系還不夠完善,學(xué)生的整體水平相對比較低,把數(shù)學(xué)建模思想融入到概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,團隊合作能力,還是需要一段時間的。為了更好的把數(shù)學(xué)建模思想融入到概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學(xué)中,我們還需做以下的努力:首先學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要大力支持這項工作的開展,加大與其它學(xué)校在這方面的交流,多向其它兄弟院校學(xué)習(xí)。其次教師要提高自己的教學(xué)水平,拓展自己的知識領(lǐng)域,并在以后的教學(xué)中,把數(shù)學(xué)建模思想融入到更多課程的教學(xué)中,例如高等數(shù)學(xué),線性代數(shù)課程等等。而民辦院校的學(xué)生底子稍微差一些,老師在講授的過程中要有足夠的耐心,要對自己的學(xué)生有信心。最后學(xué)生要從思想上對數(shù)學(xué)有一個正確的認(rèn)識,做到不卑不亢,對于那些對數(shù)學(xué)感興趣的學(xué)生,學(xué)校可以開設(shè)數(shù)學(xué)實驗,數(shù)學(xué)建模等選修課供學(xué)生選擇。
4.結(jié)束語
通過大家持之以恒的努力,不僅將數(shù)學(xué)建模思想融入到概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學(xué),還要繼續(xù)將數(shù)學(xué)建模思想融入到高等數(shù)學(xué)課程的教學(xué)以及線性代數(shù)課程的教學(xué)。通過數(shù)學(xué)教學(xué)的改革,不僅可以提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),為學(xué)習(xí)其它專業(yè)課打下良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),還可以參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽并取得優(yōu)異的成績。 [科]
【參考文獻】
[1]姜啟源.數(shù)學(xué)模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003:273.
[2]盛驟,等.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M].北京:高等教育出版社,2002.
[3]洪永成,李曉彬.搞好數(shù)學(xué)建模教學(xué)提高學(xué)生素質(zhì)[J].上海金融學(xué)院學(xué)報,2004,3.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模競賽;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)
數(shù)學(xué)建模有利于將數(shù)學(xué)理論付諸實踐應(yīng)用,在各行業(yè)中作用巨大。大學(xué)生數(shù)學(xué)建模教育的實施,也是素質(zhì)教育創(chuàng)新的重要要求。開展數(shù)學(xué)建模競賽,有利于提高大學(xué)生創(chuàng)新能力,對提升大學(xué)生綜合素質(zhì)也有幫助。研究如何通過大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力,具有十分重要的現(xiàn)實價值。
一、通過數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑與策略
高校組織開展數(shù)學(xué)建模比賽,對創(chuàng)新型大學(xué)生的選拔機制進行完善,為大學(xué)生創(chuàng)新能力的提高提供實戰(zhàn)平臺。教師不僅要激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)建模的興趣,也要培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)校鼓勵全體學(xué)生共同參與數(shù)學(xué)建模競賽,通過競賽實現(xiàn)大學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。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(shù)學(xué)建模競賽于6月份組織開展。隨著近些年數(shù)學(xué)建模競賽的不斷發(fā)展,學(xué)生對數(shù)學(xué)建模的興趣高漲。數(shù)學(xué)指導(dǎo)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(shù)根據(jù)參賽總?cè)藬?shù)進行合理設(shè)置,通常約占總?cè)藬?shù)的50%。經(jīng)過校級競賽選拔部分善于創(chuàng)新的學(xué)生進行暑期培訓(xùn)。整體而言,數(shù)學(xué)建模競賽具有較大的影響,涉及較多的學(xué)校與學(xué)生,學(xué)生從中也可獲得較大的好處,對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)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(xué)生的建模專題培訓(xùn),合理制訂數(shù)學(xué)建模專題的培訓(xùn)計劃,對競賽知識內(nèi)容進行科學(xué)編排,保證理論課與實驗課課時的均衡安排,使指導(dǎo)教師的教學(xué)優(yōu)勢得到發(fā)揮。課程組按照大綱的指示,進行年度教學(xué)計劃的科學(xué)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(xué)生競賽能力的提高。
在短期集訓(xùn)課的學(xué)習(xí)完成后,對參訓(xùn)學(xué)生進行再次選拔。此時學(xué)生的競爭意識將十分強烈,選拔競爭也十分激烈。數(shù)模指導(dǎo)組教師需仔細考量選拔的結(jié)果,一同進行各小組學(xué)生論文的評審,善于發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型學(xué)生,堅持公正平等的原則對待各個參賽學(xué)生,最終選出享有全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽資格的學(xué)生,并且對這些學(xué)生的組合進行優(yōu)化。
3.賽前再選拔以及模擬訓(xùn)練階段。高校在8月下半月進行賽題模擬訓(xùn)練,模擬訓(xùn)練的要求遵循全國賽的標(biāo)準(zhǔn),頻率為5天一輪。指導(dǎo)教師此時需要在指導(dǎo)工作中投入大量心血與實踐,做好學(xué)生的指導(dǎo)與點評工作。學(xué)生根據(jù)全國賽的標(biāo)準(zhǔn)進行論文寫作,指導(dǎo)教師共同對學(xué)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(xué)生的討論將十分激烈,在這個過程中,問題的結(jié)果也將逐漸浮現(xiàn),數(shù)學(xué)建模理論也逐漸實現(xiàn)提升。
二、數(shù)學(xué)建模競賽開展培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的效果分析
1.大學(xué)生參賽積極性高,參賽成績較為理想。通過以上方法,大學(xué)生在數(shù)學(xué)建模競賽中的參與十分積極,成績越來越理想,創(chuàng)新能力也得到階段性提高。近些年,大學(xué)生參賽人數(shù)持續(xù)上漲,上漲幅度甚至將近20%,學(xué)生的參賽成績也達到新的高度。與此同時,大學(xué)生在挑戰(zhàn)杯活動中的參與也同樣熱情高漲。這些學(xué)生憑借數(shù)學(xué)建模競賽,實現(xiàn)了數(shù)學(xué)素質(zhì)與創(chuàng)新能力的提高。
2.大學(xué)生創(chuàng)新思維與能力得到有效提高。在數(shù)學(xué)建模訓(xùn)練的作用下,大學(xué)生信息收集與處理的能力得到培養(yǎng),使學(xué)生形成科學(xué)的數(shù)量觀念,能夠?qū)κ挛飻?shù)量及其變化進行敏銳觀察。并且,數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)可使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真、仔細的良好習(xí)慣,使學(xué)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(yīng)對各項事務(wù),使問題能得到有效解決,使數(shù)學(xué)理論能夠付諸實踐,從而使大學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)得到有效提高。
三、結(jié)語
總之,大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的開展,對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高十分有益,并且能使學(xué)生其他素質(zhì)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(yīng)積極有效地組織和開展數(shù)學(xué)建模競賽,使大學(xué)生素質(zhì)教育在此途徑中得到發(fā)展,促進大學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。
參考文獻:
[1]王文發(fā),郝繼升,馬燕.在數(shù)學(xué)建模競賽活動中提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)[J].延安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010(1):40-43.
[2]李寶萍.數(shù)學(xué)建模與大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].長春理工大學(xué)學(xué)報,2013(1):143-144.
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