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数学建模思想融入高等数学初探

2020-09-16 收藏

数学建模是连接理论知识与实际生活的桥梁,其重要性不言而喻,而目前大学教学中并没有专门引入相关知识。因此,要采取适合当代大学生的教学方法,将数学建模思想切实融入到高等数学教学之中。


1数学建模简介

数学理论知识与现实实际生活联系最为紧密的一座桥梁便是数学建模,数学建模是将数学理论知识应用于现实生活的一把钥匙。数学建模是运用数学知识对现实实际问题建立模型,然后对模型进行求解,之后将模型算出的结果应用于现实中,最后再根据实际操作不断优化数学模型的一个过程。数学建模基于实际情况,但又高于实际情况。数学建模要解决的是现实问题,而实际情况又是错综复杂的,所以可以作一些合理的假设,使模型更容易求解。在建模之初作合理假设,这样就可以很好的建立模型。模型建立好之后便是模型的求解,模型的求解需要运用专业的数学知识内容来解答,这就要求学生能够灵活运用所学习的知识内容。建模之后重要的一个环节便是检验,将理论结果应用于实际问题当中,以检验模型的好坏。通过这样一个不断循环往复的过程来构建一个数学模型。计算机发展的突飞猛进,使得数学建模如虎添翼。对于数学模型的求解不再局限于人工的繁重计算,应用计算机软件如Matlab、SPSS等,使得对数学模型的求解更快速、更精确。除了数学学科与计算机学科的交叉,数学建模中数学学科也与生物学、经济学等有紧密的联系,这使得数学建模越来越受到重视。所以,当代学生培养的重要目标之一便是培养其应用思维能力和意识。因此,在发展应用型大学的背景之下,对于高等数学教学,就要在教学过程中融入数学建模思想,培养学生的应用能力、创新能力,真正做到实际与理论相结合,学以致用。

2高等数学教学中存在的一些不足

高等数学课程作为大学生一门必修课程,是之后专业课学习所必备的基础知识,所以能否学习到高等数学课程的思想精髓将直接影响之后专业课的学习。然而,大学一年级新生刚刚进入新的学校,融入新的环境,刚刚从沉闷、紧张的高考氛围中挣脱,不免有些放松过度。这对高等数学的教学是一个不小的挑战,加之高等数学课程内容繁多,思维与高中所学不同等,这些都对高等数学的教学造成了一定的影响。

3数学学习能力较弱,学习动力不足

高等数学课程和中学所学的数学课程有所不同。高中数学课程更多的是偏向于计算,运用已知的结论等来进行简单的计算,而高等数学课程更多的是要求学生学习其中蕴含的数学思维,学习解决问题的思路,大学已经不再仅仅局限于简答机械的计算。大一新生还没有很好地形成数学的思维方式,加之课程多,久而久之就会使得他们疲于学习,失去动力。

3.1教学模式单一

信息科技的快速发展并未给教学模式带来很大改变。大家都习惯于简单的重复现有的教学资源,老师机械地进行课堂讲解,学生机械地学习应付考试。这样单一的教学模式下,教师疲于应付,学生的积极性自然不高。这样就需要对自身提出要求,适应新要求,积极地去探索符合当下的教学模式,让老师可以更好地和学生融合,让学生可以更好地和当代社会接轨。

3.2知识拓展不足

当前由于教学课时的限定,教师需要在规定的课时内讲完所有的要求的内容,这使得教师在讲解时必须有针对性,而对于一些不那么重要的或十分简单的就会留给学生去自学,更不会再有时间来拓展知识。这样就导致学生知识面较窄,接触不到更广的知识。

4数学建模融入高等数学教学的意义

4.1激发学生兴趣

数学建模是将理论知识与实际生活相结合最直接的桥梁,相对于学习枯燥的理论知识,学生更愿意从实际生活出发去探索,研究、发现解决问题的方法。数学建模更多的是将实际生活中复杂的抽象的问题转变为简单具体的数学问题,这对于学生来说是一个神奇的过程,能引发学生的好奇心,激发学生探索解密的潜力。

4.2学以致用,架设由学习到工作的桥梁

数学建模更多的是教会学生一些处理实际问题的能力,教会学生思考如何将已有知识运用到现实生活,教会学生一种思维的方式。数学建模的学习,让学生真正明白自己每天所学习的知识是如何应用于现实生活之中的,让学生学会怎么样将现实问题抽象为具体的数学问题,并进行解答。这一过程的培养,为学生由学习到工作架设了桥梁,让学生可以很好地由学生的这个角色过渡到工作当中,让学生能很好地学以致用。

4.3提升教师的个人素养与人格魅力

在大多数人心中,大学学习是为了应付考试,在实际生活中不会有什么实际用处。而通过数学建模的学习,大学生会觉得生活中看似简单的东西实则运用到了高深的高等数学等知识内容,这在大学生看来是值得膜拜的。高等数学的学习不再只是简单的计算证明,而更多的是解决生活当中遇到的问题。当学生明白生活中看似习以为常的事物实则蕴含高等数学的知识内容时,教师在学生心中已然站立于C位。

4.4提升创新能力

数学建模竞赛是一个开放性的竞赛,没有标准的答案,是对学生创新能力的考量。纵观以往优秀的数学建模竞赛论文,其核心总是能突破固有的思维模型,以创新的思维方式寻求简单快捷的解决问题的方法。数学建模思维的培养对于学生创新能力的提升有很大的帮助。

5数学建模融入高等数学教学的方法

数学建模思想融入高等数学教学的讨论由来已久,在已有的实践中发现,数学建模是一个循序渐进的过程,而绝不是一个强拉硬塞的内容。因此,要探究适合当代大学生的教学方法,将数学建模思想更好地融入高等数学教学之中。

5.1在课堂教学中融入数学建模思想

高等数学的学习无非是极限、积分等内容,为了让学生更好地理解相关的内容,可以在引入概念时,引入简单的数学模型,设立问题情境,让学生有更为直观的认识。而在讲解到一些知识点的应用时,就可以从生活实际问题出发,引导学生运用数学建模解决简单的实际问题,循序渐进。大学的学习更多的是一个自我学习,自我提升的过程,这就要求学生要根据自身情况培养自主学习能力。由教师主导课堂转为学生主导课堂、教师辅助的形式,突出学生的主体意识,激发学生自主思考解决问题的能力。

5.2建立数学建模教学研究团队

教师在教学中花费了大量的时间,留给数学建模的时间则少之又少,而数学建模又千变万化,以一己之力很难做到完美,这就需要建立一个数学建模教学研究团队。从而以更好地服务于数学建模。通过团队内部自主的研讨和向别的团队或教师虚心学习,建立一支优秀的数学建模研究团队。紧跟当下,更新自己的教学模式,让学生能更好地适应。研究团队的建立能更好地让教师发挥带头作用,提升研究能力。通过定期地开展研讨活动,提升教学能力。

5.3加强大学生数学建模竞赛的宣传与参与度

大学生数学建模竞赛最能直接地让学生体会数学建模的真谛,因此要加强数学建模宣传力度,让更多的学生参与其中。让学生切实体会数学是如何通过数学建模这座桥梁与实际生活相联系的,让学生体会数学建模的魅力。教师在上课过程当中适时引入数学建模并宣传数学建模竞赛,提高学生的认可度,让学生切实体会怎样用数学语言描述实际现实,了解数学知识的奇妙用处。通过宣讲,让学生明白数学建模究竟是在干什么,让学生明白数学建模是一次思维碰撞的过程,是一次展现自我创新能力的过程。社团等组织联合学校积极配合宣传数学建模竞赛,可通过举办宣讲会,发放宣传页等方式来进行宣传,以加大建模竞赛的知名度,同时学校可以加大奖励幅度,增强对学生的吸引力,提高学生参与的积极性,让更多的学生参与其中。

5.4在课程考核时加入对数学建模思想的考核

加入对数学建模思想内容的考核,是将数学建模提升到了一个更高的层面,重要性不言而喻。以往闭卷考试这种单一的考核模式,会让学生感觉学习就是为了考试,学生只会追求成绩,而忽略了对学生能力的培养,所以,要在课程考核中加入对于数学建模思想的考核,培养学生解决实际问题的能力。数学学习主要是学习数学思想,学习其中蕴含的思维模式。在高等数学课程中加入对数学建模思想的考核,不仅可以使得课程考核模式多元化,也能够更加全面地对学生的综合素质进行测评。

5.5开展数学建模选修课程

开展数学建模选修课程可以更为直观地带领学生了解、学习数学建模的相关认识。开展数学建模选修课程可以从简单的数学模型着手,讲解简单有趣的模型,吸引学生的兴趣。进而讲解较容易的数学建模实例,一步一步讲解,让学生有一个慢慢吸收的过程,最后再根据学生学习的情况来讲解实例,进而达到很好的效果。数学建模选修课程可以使感兴趣的学生有机会去了解建模,同时也有助于建模团队的选拔。开展数学建模选修课程从某种意义上来说,是对所学大学数学内容的一次提升,在讲授上是有一定难度的,所以要挑选知识面广、建模竞赛经验丰富的老师来讲解,这样可以使得学生更加愿意参与其中。

6结束语

数学建模是一个不断重复、不断优化的过程,这是一个漫长的过程,需要不断地学习研究才可,而大学生对于这样一个全新的领域茫然不知所措,所以需要将数学建模思想尽早融入到教学中,这是一个艰巨的任务,需要学生和教师共同不断地去探索、改进,研究合适的在不影响教学的前提下将建模思想融入教学的方法。


作者:王法强 单位:山西农业大学信息学院

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