数学建模立体化实践教学的研究与探索

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  摘要:本文结合多年的数学建模实验教学和比赛指导经验提出了任务驱动式实验、分组式教学、网络化学习立体化的教学模式。该模式在实践中切实可行,充分发挥了学生的主观能动性和创造力,提高了学生的合作意识,激发了学生的学习兴趣,对学生数学建模和实际应用能力的培养起到了积极的作用。
  关键词:数学建模;任务驱动;分组式教学;网络化学习
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)11-0226-03
  随着全国大学生数学建模竞赛的广泛深入开展,我国高校普遍开设了数学建模课,数学建模教学已成为各高校数学教学改革和培养高层次人才的一个重要方面。用数学解决各类工程技术、金融管理及经济建设等各个方面问题,数学建模起着至关重要的作用。如何激发学生的学习兴趣,充分发挥他们的主动学习性;如何协调好学生数学建模的合作过程;如何提高他们数学建模的综合应用能力是开展数学建模教学特别是实验教学的主要难点。针对以上难点本人对传统的实验项目和内容进行重新审视、加以扬弃、保留主要的基本内容、基本方法,从教学内容上扩大了学生现实应用中的知识范围与应用能力。提出了任务驱动式实验、分组式教学、网络化学习立体化的教学模式。该模式在实践中切实可行,对学生数学建模和实际应用能力的培养起到了积极的作用。
  一、任务驱动式实验教学
  1.任务驱动教学法的特点。“任务驱动”教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法。“任务驱动”教学方法以学生为中心的学习,在整个教学过程中教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和创造性,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。“任务驱动”教学法的主要特点是“任务驱动,注重实践”。它更适合数学建模的实验教学,重点培养学生的自主学习能力与独立分析问题、解决问题能力。
  2.任务驱动教学法的实现。①精心设计好实验教学任务在实验教学中,教师通过创设任务把所要学习的内容隐含在每一个实验项目当中,要求学生在预定的时间完成。使学生在融洽与和谐的情境中获得良好的教学效果。②合理分解实验教学的任务在实验教学中,教师将实验教学的任务分成若干个子任务,直到每个子任务可计算或操作为止。③实验结果的分析与评价实验结果的评价既是总结与提高的重要阶段,又是培养学生良好的自信心与成就感的绝好时机。这样的分析与评价,不但肯定了学生的成绩,而且还激发了学生的学习热情,懂得学无止境的道理和学会谦虚谨慎求学态度,使学生的素质得到全面的提升。
  二、分组式实验教学
  1.分组式教学的特点.协作学习是为了在个人自主学习的基础上通过小组讨论和协商,进一步对主体任务的完成和知识的深化。分组式实验教学能充分调动学生的积极性和主动性,通过这种协作和沟通,学生可以看到问题的不同侧面和解决途径,开阔了学生的思维,产生了对新知识的认识与理解,有利于发挥各自的特长培养学生协作交流,共同发现问题运用各自智慧解决问题的团队精神。数学建模比赛是分组式进行的,因此分组式实验教学更适合数学建模课程。
  2.分组式教学的实现.笔者根据学生相关课程的总成绩将全班学生按上、中、下平均分为A、B、C三个层次:A层是优等生,B层是中等生,C层是成绩差,学习积极性和自信心比较差的学生。在分组时,三人(A、B、C层各1人)一组,每组三人的成绩总和尽量相等,这样的分组有利于群体中的优势互补。为了充分发挥小组的互助作用,每组选一个组长,对课堂、实验报告、测验实行小组评价和量化,每个实验项目评出几个优秀小组给予表扬。教师在指导实验时要结合学生的学习兴趣和爱好,以学生为主体根据学生的个体差异和不同需求对学生因材施教,加强他们各方面能力的培养,发展学生的个性,鼓励大家共享资料,分享成果,相互探讨相互协作,加强学生的数学建模意识和团队合作精神,以便于完成实验任务。
  三、网络化学习平台
  1.网络化学习的特点。网络学习指通过计算机网络进行的学习活动,主要形式有自主学习、协商学习、个性化学习、交互式合作学习以及社会化学习。它主要有三个特点:第一,丰富的和共享的网络化学习资源;第二,以自主学习和协作学习为主;第三,突破传统学习的时空限制。网络化学习改變了人们以往的学习方式,为更多人提供了教育的机会。学生能够根据自己的学习计划和实际需要,综合应用各种资源,有目的有计划地进行自主学习。数学建模课时少,上机实验机会不多,综合应用性强,比赛的内容覆盖面广,因此网络化学习平台是数学建模课程课后学习的最佳方案。
  2.构建网络平台的要点。①制作教学目标明确,趣味性浓,交互性强的网络学习课件网络课程的教学目标包括课程教学目标,章教学目标,节教学目标以及知识点教学目标等4个层次,设计时应该注意为学生设置合适的学习目标,把长期的、复杂的目标分解成短期的、具体简单的目标,使自学者容易接受新知,具有成就感。为了使学生对网络课程的内容产生兴趣,在实验内容设计时应该注意:第一,通过采用文字、图像、动画、视频等多种媒体呈现知识,以此来培养学生对实验内容浓厚的兴趣。第二,创设问题情境,激发学生求知欲。我们创设问题情境时应注意问题小而具体,有适当的难度,新颖有趣,有启发性,尽可能与学生的需要和生活相贴切。第三,一成不变的学习内容会使人产生厌倦,应该经常动态更新学习资源。采用虚拟现实技术通过仿真动画等手段制作出交互性强的课件,把复杂的知识分解,把抽象难懂的知识形象具体化,便于学生自学,激发他们的学习动机和求知欲。②紧扣数学建模比赛加强实践操作方面的内容数学建模实践性强,在网络平台内容设计上要紧扣比赛内容,实训项目要归类分解,将每一类的内容细分为若干个小的实践知识点并为学生提供充足的实训项目实践和训练以利于提高他们的建模能力。网络为学生构筑了一个训练场所,网络学习环境需要为他们提供足够的虚拟实践操作机会,以使学生为将来应付不断变换的真实环境做好准备。③重视网络学习环境中教师的主导作用教师作为网络学习平台的导航者,必须在科学理论的指导下,转变观念,深入研究网络教学现代信息技术和现代教学理论,才能设计出合理的教学过程,达到教育教学目的。教师可以充分利用博客、论坛、电子邮件、聊天系统、公告板、视频会议等网络协作学习系统参与学生的讨论,对学生讨论中的观点加以点评、个性化辅导答疑为学生解惑以促进学生人格的全面发展④设计具有及时反馈的测试模块和激励性的学习评价系统W·汉尼(WsltHaney)(1991)的研究发现,及时反馈是学习本身固有的成分并能激发学习兴趣,并指出,立即给予反馈都比测验完成一天后给予反馈更有效,指导学生怎样确定正确答案的反馈比仅仅指出对错的反馈更能促进学习。因此良好的反馈和评价对维持学生学习积极性起到重要的作用。在设计学习平台时注意:第一,提供及时反馈的测试模块和学习评价系统。第二,教师通过后台管理系统上传充足题库资源,让学生自由选择他们感兴趣的题目机会。第三,评分要公平。据美国心理学家亚当斯提出的公平理论可知,学生的得分的公平性对学生的学习积极性有影响。教师在评价学生时要注意:第一,尽可能提供肯定性评价。肯定性评价能使学生受到鼓舞,具有成就感、自尊感和自信心,从而不断地激发他们的学习热情,为此做出更大的努力。第二,采用激励性、多元化的评价制度。对学生尤其是一些差生以及积极性不高的学生的评价,要降低评价要求,尽可能挖掘学生的长处,给他们充分展现自己长处的机会,对他们取得较小的收获时要及时给予表扬和鼓励。
  提高大学生的数学建模能力是一个需要长期努力、集体参与的教改工程。作为教育工作者,我们需要根据本校学生以及本校实际情况,针对当前学生数学建模能力的培养存在的问题进行深入探析,利用各种技术和手段以及行之有效的教学方法,找出一套真正适应本校学生以及本校实际情况的,切实可行,且行之有效的教学方法。笔者提出了任务驱动式实验、分组式教学、网络化学习立体化的教学模式。该模式在我校实践中切实可行,激发了学生的学习兴趣,充分发挥了学生的主观能动性和创造力,提高了学生的合作意识,对学生数学建模和实际应用能力的培养起到了积极的作用。
  参考文献:
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  基金项目:广西十一五教育科学规划项目;广西新世纪教改工程项目;广西研究创新计划项目;广西师范学院教学改革工程项目
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