數學是研究現實世界空間形式和數量關系的科學。它既是科學,也是技術;既是工具,也是藝術;既是語言,也是文化。科學家特別指出:高技術本質上是一種數學技術,在科技、經濟的世界競爭中,數學是一種普遍性能夠適用的技術。因此,培養和提高學生的數學素質,就成了素質教育的根本任務。要完成這一任務,方法和途徑是很多的,下面著重談談數學建模在培養學生綜合素質(主要是數學素質)中的作用和意義。

一、數學建模及其特點

1.數學建模簡單地說就是獲得適用的數學模型的整個過程,是根據一定的目的,對所研究的客觀事物的數量關系、空間形式及其變化而做的簡化的、符號化的、抽象化的模擬,而得到的一種數學結構。一般地說,數學建模有以下幾個步驟:①建模準備;②化簡假設;③建立模型;④模型求解;⑤模型分析;⑥模型檢驗;⑦模型應用。

2.數學建模的過程是將一個開放的數學問題,經過數學化處理后,找出其未知的數學模型的過程。它事先并不知道問題的模型,不能套用現成的結論和方法。要求學生在面對復雜的事物時,充分發揮自己的想象力、洞察力、創造力和獨立進行研究的能力,并借助于計算機等先進的手段和工具才能完成它。由于實際問題一般都較復雜,有時要解決它需要多門學科的知識,這就要通過多人的團結協作,共同查閱相關文獻、收集大量資料、反復研討、擬訂方案、分工協作才能解決。

二、通過數學建模教學培養學生綜合素質的必要性

1.將數學建模教學引入數學教學之中是積極推行素質教育,深化教學改革,彌補數學教學不足的需要。傳統的數學教學主要是求解已知數學模型的數學問題的訓練,讓學生熟悉和掌握一些數學問題的求解方法和題目類型,對于培養學生的邏輯推理能力和計算能力,掌握數學基礎知識,起到了積極的作用,并在長期的教學實踐中形成了一整套行之有效的方法。然而,在長期的教學過程中,卻忽視了通過解決一些不能簡單模仿的、開放的數學問題以培養學生歸納客觀對象內在規律能力的教學。從這個意義上,將數學建模教學引入到數學教學之中,正是對數學教學長期存在的缺陷的彌補和校正,也是通過數學教學更好地培養學生數學素質的需要。

2.重視數學建模教學,培養學生解決實際問題的能力,是世界數學教育改革的潮流和方向。世界數學教育改革的先驅培利提出“數學教育改革應該面向大眾,回到基礎”。人們稱之為“大眾數學”的思想。它的目的在于將單純作為升學目的的數學,轉向為成人生活、就業需要與進一步學習的需要相結合的、充滿生機與活力的應用數學。當前,“大眾數學”、“問題解決”、“數學應用”已成為世界數學教育改革的三大趨勢。

3.搞好數學建模教學,是實施創造教育,培養創新人才的需要。今天,知識經濟時代已初見端倪,世界范圍的競爭日趨激烈,國家之間綜合國力的競爭最終表現為人才的競爭。每一國家的重要財富是其公民的技能。那些財富將首先依賴于一個國家的人民學習新技能的能力,特別是確定問題、找出新的解決方法和增添新價值的能力。一個國家的教育體制再也不能只建立在對有限的主要信息的記憶之上。因此,培養具有“創新意識、創新能力、創新精神”的高素質人才,保證我國在21世紀的國際競爭中立于不敗之地,是我們實施素質教育要完成的重要任務。而數學建模的教學和訓練,就是在數學教學中培養學生創新能力和創造發現的良好習慣,造就創造型人才的有效方法之一。

三、數學建模教學在培養學生綜合素質中的作用

1.將數學建模引入數學教學,能夠增強數學學習的趣味性、實踐性、應用性,使學生充分認識到數學學習的意義和價值所在。從而有利于調動學生學習的積極性,增強學生學習的自覺性,克服學生學習的盲目性和厭學情緒。

2.通過建模活動的開展,既能培養學生獨立思考、敏銳洞察事物內在聯系并創造性地解決問題的能力,又能培養學生團結協作、共同奮斗的團隊精神。

3.學生參加建模活動,需要自學完全不了解或知之不多的有關學科的專業知識,這個過程有助于培養學生獲取知識的主動精神和自學能力的提高。

4.通過建模活動的開展,有利于學校形成學生人人關心國家經濟建設和各項事業的發展,自覺投身現代化建設,理論聯系實際、學以致用的良好學風。