数学建模在高校数学课程建设中的价值探析

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  摘要:在知识经济时代,随着高新技术的不断进步和发展,社会对数学的要求越来越高。高等数学是高等教育课程体系中的一门重要学科,数学建模是高校数学教学的重要环节,数学建模实现了数学工具与实际问题的有效沟通,是高校创新人才培养的重要途径,一直受到广大教育工作者的关注和大学生们的青睐。鉴于此,特对数学建模在高校数学课程建设中的价值进行了探讨,以期有所借鉴价值。
  关键词:数学建模;高校数学;课程建设
  中图分类号:O242.1 文献标识码:A 文章编号:1674-120X(2016)26-0037-02 收稿日期:2016-06-30
  课题项目:江西省教育科学“十二五”规划课题“基于建模思想的高等数学教育质量提升研究”(15YB200)。
  作者简介:葛 毓(1983—),女,江西南昌人,讲师,硕士,研究方向:教育教学研究。
  随着社会的发展和技术的进步,数学的重要性愈发凸显。数学为其他学科提供了科学的语言、观念和方法,被广泛地应用于社会生产、生活的一切领域,来解决科技和生产领域中遇到的实际问题。数学建模是数学的重要组成部分,所谓数学建模是指运用数学知识和思维方法,将现实中的实际问题加以提炼,利用数学符号、程序、图形等工具对数学问题进行抽象而简洁的刻画,来预测事物发展的规律或解释客观现象。数学建模是定量分析的重要方法,当人们需要从定量角度分析实际问题时,需要通过数学建模对研究的问题进行调查研究、提出假设,进而用数学形式和符号将其表述为数学形式,因而数学建模应用十分广泛。
  一、数学建模在高校课程建设中的价值
  1.提高大学生的语言和文字能力
  近年来,大学生语言和文字表达能力差饱受社会诟病,尤其是理工科的大学生,由于缺乏人文学科的教育和熏陶,其语言能力相对薄弱,综合素质还有待提高,距离创新型和复合型人才的要求相差甚远。数学是一门严谨性较强的学科,通过数学建模的学习,可以帮助大学生认识自己知识的缺陷,提高语言表达的精确性和简洁性。另外,很多高校都组织学生参加数学建模大赛,大赛要求参赛队伍撰写论文,阐述自己解决问题的方法、思路和结果,这就需要大学生查阅大量的文献资料,合理安排论文思路,组织好论文内容,讲究语言的严谨性,这个过程潜移默化地提高了学生的语言和文字表达能力。
  2.提高大学生计算机应用能力
  数学建模是利用数学知识和工具,通过建立模型,来解决现实中遇到的各种问题。对于高校数学教学而言,数学建模研究的主题通常具有针对性、复杂性和挑战性。例如“某地水质的评价和预测”“公交车的调度”“最佳捕鱼策略”,等等,这些题目包罗万象,很多都是大学生知之甚少甚至从未听说的,这就需要学生积极查阅互联网、电子期刊等,来搜集、整理和分析大量的信息资料,锻炼了学生互联网搜集和获取信息的能力。同时,数学建模通常用计算机编程来完成,常用的软件包括Matlab、Lingo、Mathematicia和SAS等,大学生必须熟练地掌握这些软件,能利用这些软件来绘制函数图形、对数据进行计算等,提高了其计算机应用能力。
  3.培养大学生团结协作精神
  数学建模是一个复杂的工作,涉及数据的搜集、模型建立、过程推理和结果的验证等工作,工作量很大。而且要求学生具备数学知识、计算机编程、软件应用以及论文撰写等能力,单靠一个学生是很难完成的,因此数学建模的教学通常采用小组合作的学习模式,一般3个同学组成一个建模小组,大家分工明确、相互配合、互相学习,发挥他们各自的优点和特长。在这个过程中,大家有问题互相讨论,倾听别人的想法和建议,既学习了别人的思路和想法,也锻炼了团结意识和协作精神。
  4.培养大学生的创新能力
  创新是社会进步和发展的驱动力。目前,世界之间的竞争主要是创新型人才的竞争。与传统的数学课程不同,数学建模是利用数学工具来研究现实中的实际和热点问题,需要大学生从数学角度出发将实际问题转化为抽象的、简化的数学模型,这个过程并没有标准答案,给大学生提供了广阔的想象空间,需要他们开动脑筋,充分发挥自己的想象力和创造力,从不同的视角来分析问题,大大提高了大学生的创新能力。
  二、提高数学建模教学有效性的措施
  1.在教学中渗透数学建模思想
  数学建模是培养数学应用能力的绝佳平台,数学建模意识的建立和能力的培养是个长期过程,需要数学教师在授课过程中潜移默化地对学生进行熏陶。事实上,现实生活中有很多问题都有数学建模的影子,数学教师要善于发现、提炼和总结,立足大学生所学专业和关心的热点话题,将数学建模的知识渗透到日常教学中,学会选择与所学专业相关的数学建模模型,调动学生学习的积极性,让学生感受到数学建模无处不在。
  2.建立数学建模竞赛基地,提供实践环境
  数学建模竞赛带有明显的实践性,参加数学建模竞赛是激发学生学习兴趣、检验数学建模教学水平的重要措施。目前很多高校都组织队伍参加全国数学建模大赛,但由于条件的限制,参加全国建模竞赛的同学数量是极少的,绝大部分同学并没有得到系统的数学建模训练,这样并不利于学生整体建模能力的提高。鉴于此,高校应该建立校内竞赛和全国大赛协同发展的制度,一方面激发广大学生的兴趣;另一方面也可以通过校内竞赛,为参加全国大赛选拔优秀的队员,还可以促进教师建模教学水平的提高。这就需要高校不断优化校内建模竞赛基地的建设,保证基础设施的齐备,包括数学建模实验室、数据分析实验室、电子设计实验室等,只有在优越的物质环境下才能为大学生模拟真实的竞赛环境,保证校内竞赛训练的高效性。另外,为了加大对数学建模竞赛的宣传力度,让更多的学生了解和参与进来,高校要成立一些数学建模竞赛协会和兴趣小组等,鼓励不同专业、不同年级的学生加入。协会或兴趣小组要积极开展一些关于数学建模的课外活动,邀请专家进行数学建模的专题讲座,定期举办一些关于数学建模的小型比赛,激发起大家对数学建模的好奇心,从而积极参加进来。
  3.优化数学建模的师资队伍
  数学建模虽然是以数学知识作为基础内容,但题目所涉及的范围十分广泛,而且需要多个学科知识来支撑,这就对数学教师的素质和能力有了较高的要求。教师水平的高低直接决定着数学建模教学能否达到预期的目的。讲授数学建模教学的教师不仅要求具备较高的专业水平,还必须具备丰富的实践经验和很强的解决实际问题的能力。为了提高教师的水平,首先可以多派教师“走出去”进行专业培训学习和学术交流,比如多参加各种学术会议、到名校去做访问学者,等等。其次可以多请著名的专家、教授“走进来”做建模学术报告,为师生增长知识、拓宽视野,了解学科发展的新趋势、新动态。最后,数学教师还必须更新教育理念,不断积累和更新专业知识,其中包括较宽广的人文和科学素养。数学教师只有不断创新,努力提高自身素质,才能适应新的形势,符合时代发展的要求。
  总之,数学建模是高校培养创新型和应用型人才的主要途径,通过数学建模的学习可以激发其学习积极性和主动性,提高大学生的计算机能力、创新能力和团队协作能力。这就要求高校数学教师在日常教学中积极渗透数学建模思想,采取各种教学方法和手段提高建模教学的有效性,促进学生的全面发展。
  参考文献:
  蔡炎斌.高校创新人才培养模式之探索.湖南师范大学教育科学学报,2006 , (2).
  齐小刚,刘三阳.数学建模教育与创新精神培养的研究探索.实验技术与管理,2009,(5).
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