數(shù)學(xué)建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的有效運(yùn)用初探
作者:陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西西安 鐘若丹
發(fā)布時(shí)間:2015-10-20 10:41:35
【摘 要】在大學(xué)理工科的課程設(shè)置中,高等數(shù)學(xué)是一門十分重要的基礎(chǔ)性課程。高等數(shù)學(xué)不僅對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力的形成和推理具有重要的作用,還對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新性精神和主觀能動(dòng)性的培養(yǎng)具有十分重要的作用。現(xiàn)今的高校高等數(shù)學(xué)的學(xué)科建設(shè)上仍然存在一些問題,這就使得學(xué)生沒有形成學(xué)以致用的能力,影響課堂教學(xué)效率。本文首先介紹數(shù)學(xué)建模思想的具體內(nèi)涵,進(jìn)而分析現(xiàn)今高校高等數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的應(yīng)用現(xiàn)狀,最終為數(shù)學(xué)建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用提供有效的對(duì)策。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模思想 高等數(shù)學(xué)教學(xué) 具體內(nèi)涵 現(xiàn)狀 對(duì)策
數(shù)學(xué)建模思想的具體內(nèi)涵
高校不僅需要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)理論知識(shí)的掌握,還需要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力,進(jìn)而讓學(xué)生能夠在掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)能夠利用其解決生活中、工作中等的實(shí)際問題。
1.數(shù)學(xué)建模
數(shù)學(xué)建模主要是指通過借助現(xiàn)實(shí)中存在的一個(gè)對(duì)象作為特定的目標(biāo),根據(jù)其目的來進(jìn)行內(nèi)容規(guī)律的簡化,通過一定的數(shù)學(xué)工具來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的形成與構(gòu)建。而數(shù)學(xué)建模也就是建立數(shù)學(xué)模型的簡稱,其步驟主要由問題的分析、模型假設(shè)、建立、對(duì)于模型進(jìn)行求解、分析、對(duì)于結(jié)果和模型進(jìn)行檢驗(yàn)以及最終的應(yīng)用等七個(gè)部分構(gòu)成的。因此,數(shù)學(xué)建模可以說是數(shù)學(xué)與社會(huì)實(shí)際問題之間的紐帶與橋梁,利用數(shù)學(xué)建模能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際問題的解決,數(shù)學(xué)建模受到越來越高的重視。
2.數(shù)學(xué)建模的具體內(nèi)涵
所謂的數(shù)學(xué)建模,其過程主要就是通過將生活中過于復(fù)雜的問題進(jìn)行簡化,進(jìn)而根據(jù)研究對(duì)象的實(shí)際特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律的掌握來實(shí)現(xiàn)主要矛盾的主要方面的掌握,從本質(zhì)著手來解決問題,進(jìn)而建立更為科學(xué)合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),增加現(xiàn)實(shí)問題的解決效率,而在這一個(gè)過程中所體現(xiàn)出來的一些思想和意識(shí)就是數(shù)學(xué)建模思想。數(shù)學(xué)建模的思想是創(chuàng)新意識(shí)、主觀能動(dòng)性、簡化意識(shí)和應(yīng)用意識(shí)等多種思想的一種結(jié)合,最終目的就是為了獲得解決問題的最簡單途徑。在創(chuàng)新意識(shí)上就需要通過新領(lǐng)域的開拓來實(shí)現(xiàn)一種解決問題的意識(shí),通過扎實(shí)的理論基礎(chǔ)作為重要的支撐來實(shí)現(xiàn)建模思想的靈活性運(yùn)用;在應(yīng)用上更加講求學(xué)以致用的觀念,也就是講高等數(shù)學(xué)中所掌握的知識(shí)和方法通過實(shí)際問題的解決來實(shí)現(xiàn)運(yùn)用的靈活性,進(jìn)而通過理論與實(shí)踐的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)主觀能動(dòng)性的提高,數(shù)學(xué)建模作為理論與現(xiàn)實(shí)之間的紐帶,就需要通過數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用來不斷提高其對(duì)于社會(huì)的研究與思考,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩種環(huán)境的轉(zhuǎn)化,將實(shí)際中存在的問題通過理論進(jìn)行解讀,之后再憑借理論的掌握來實(shí)現(xiàn)實(shí)際問題的解釋和解決,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的不斷增強(qiáng);面對(duì)生活中相對(duì)復(fù)雜的問題就需要通過專業(yè)的知識(shí)抽絲剝繭來了解其根本性的問題,進(jìn)而通過諸多因素的綜合來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題的簡單處理,這樣能夠讓學(xué)生的思路更加的清晰,解決問題的效率也會(huì)不斷加強(qiáng),進(jìn)而將一些問題實(shí)現(xiàn)符號(hào)化與模型化,將特殊延伸到普遍,通過數(shù)學(xué)模型的建立來為數(shù)學(xué)求解,從而得出具有普遍性含義的結(jié)果,最終實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效率的不斷提高和學(xué)生建模思想的最終形成。
現(xiàn)今高校高等數(shù)學(xué)教學(xué)中建模思想的應(yīng)用現(xiàn)狀
1.教材編寫和設(shè)置上缺乏針對(duì)性
新中國成立之后,中國的科技領(lǐng)域受到前蘇聯(lián)的重要影響,高等數(shù)學(xué)也不例外,整個(gè)教學(xué)體系都是仿照前蘇聯(lián)的體系,教學(xué)中更加注重理論知識(shí)的傳授和實(shí)際解題技巧的提高,整個(gè)教材體系設(shè)置得更加嚴(yán)密、系統(tǒng)。但是高等數(shù)學(xué)作為一門抽象性極強(qiáng)的科目,整個(gè)教學(xué)中缺乏對(duì)于學(xué)生及實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),進(jìn)而導(dǎo)致了學(xué)生的理論掌握與實(shí)際應(yīng)用之間存在巨大的漏洞,學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用意識(shí)和科技創(chuàng)新能力不強(qiáng),忽視高等數(shù)學(xué)與其他學(xué)科之間的重要關(guān)系,整個(gè)教學(xué)缺乏實(shí)用性。此外,在高等數(shù)學(xué)上采取全國各高校一致的原則,教師只是拿著教材照本宣科,因此沒有做到根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選擇和教學(xué)方式的調(diào)整,教學(xué)效率和學(xué)生能力一直沒有辦法提高。
2.在教學(xué)方法上具有單一性
現(xiàn)今高校的高等數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響,在整個(gè)教學(xué)上仍然采取傳統(tǒng)的“填鴨式”灌輸性教學(xué),學(xué)生仍然處于一種被動(dòng)接受的地位,教師在整個(gè)課堂教學(xué)中仍然處于主導(dǎo)地位,忽略了學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位。雖然在這樣的教學(xué)中,學(xué)生能能夠更加系統(tǒng)地快速了解到新知識(shí)和內(nèi)容,但是由于教師單方面的灌輸,學(xué)生非常容易出現(xiàn)走神等現(xiàn)象,這就使得課堂教學(xué)效率受到非常大的影響,同時(shí)學(xué)生容易產(chǎn)生依賴心理,主動(dòng)獲取和分析知識(shí)的意識(shí)和能力逐漸喪失,最終使得在實(shí)際生活中缺乏解決問題的能力,學(xué)生在課堂中的主體地位和在社會(huì)中所處的重要地位受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
3.教學(xué)供給與學(xué)生的實(shí)際需求存在巨大的差距
在很多高校的高等數(shù)學(xué)教學(xué)過程中出現(xiàn)了一種非常嚴(yán)重的問題,就是課堂教學(xué)內(nèi)容和期末考核脫節(jié)的現(xiàn)象,由于受到統(tǒng)一命題和考試評(píng)分的影響,因此在教學(xué)中出現(xiàn)了很多不同專業(yè)的同學(xué)在高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中采取一致的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行教學(xué)方面的評(píng)價(jià),但是不同的專業(yè)在教學(xué)方法和教學(xué)進(jìn)度上都具有一定的差別,因此在高校高等數(shù)學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)了課堂教學(xué)與實(shí)際考核相脫節(jié)的現(xiàn)象。不同的專業(yè)對(duì)于高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用具有不同層次的要求,但是這種“一刀切”的教學(xué)方式,使得一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差的學(xué)生很難跟上教學(xué)進(jìn)度,最終讓學(xué)生在高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)上喪失了信心。
數(shù)學(xué)建模思想在高等數(shù)學(xué)教學(xué)運(yùn)用的有效對(duì)策
1.通過概念的分析來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想的滲透
教師在高等數(shù)學(xué)概念的教學(xué)中,可以借助學(xué)生在日常生活中接觸比較多的、比較熟悉的問題來實(shí)現(xiàn)概念的引入,這樣就能夠讓學(xué)生從更加熟悉的角度來進(jìn)行了解,進(jìn)而通過數(shù)量之間的關(guān)系引入來實(shí)現(xiàn)抽象的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造,這些并不是與現(xiàn)實(shí)生活割裂開來的,其與社會(huì)發(fā)展、人們的實(shí)際生活具有十分重要的關(guān)聯(lián)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)學(xué)知識(shí)的不斷發(fā)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活問題的解決,進(jìn)而從中理解數(shù)學(xué)的原理。
2.通過數(shù)學(xué)應(yīng)用性的加強(qiáng)來深入數(shù)學(xué)建模思想
教師在課堂教學(xué)過程中,除了新知識(shí)的傳授還需要根據(jù)教授的具體內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)定期的總結(jié)與分析應(yīng)用外,可選取生活中與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的內(nèi)容,來實(shí)現(xiàn)問題的簡化與假設(shè),這樣就能夠建立一個(gè)較為成功的數(shù)學(xué)建模,在這樣的情況之下來進(jìn)行問題的解答,進(jìn)而拉近書本與生活之間的距離。教師在教學(xué)中可以利用其他學(xué)科中,諸如物理、生物、經(jīng)濟(jì)等數(shù)學(xué)建模方面的經(jīng)典案例來實(shí)現(xiàn)日常生活的滲透,這樣能夠讓學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)建模方式和解題方法,同時(shí)對(duì)于學(xué)生分析問題和解決問題的能力也具有一定程度的提高。
3.在作業(yè)中實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模思想的突出
在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中,在學(xué)生掌握了基本的概念和方法之后,還需要幫助學(xué)生形成建模思想,提高其解決問題的能力,最終實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效率的不斷提高。現(xiàn)今高校的高等數(shù)學(xué)教學(xué)中引入了一項(xiàng)十分重要的環(huán)境,也就是大作業(yè)的實(shí)踐環(huán)境,也就是在每一節(jié)課結(jié)束之后或者是每一個(gè)章節(jié)結(jié)束之后給學(xué)生布置一定的作業(yè)來實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的鞏固和應(yīng)用能力的提高,其中的重要一項(xiàng)就是具有總結(jié)含義的論文,這需要學(xué)生結(jié)合生活中的一些問題來對(duì)于其概念和方法進(jìn)行總結(jié)和延伸,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合分析能力的提高和解決問題能力的提高,以及學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和建模思想的不斷增強(qiáng)。通過大作業(yè)的布置,學(xué)生能夠提出很多更加具有現(xiàn)實(shí)性的問題,這就需要將復(fù)雜的問題簡化、假設(shè)、求解,最終實(shí)現(xiàn)問題的解決。
結(jié) 語
教師在教學(xué)過程中需要重視高等數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用對(duì)于學(xué)生生活和實(shí)踐的重要作用,借助數(shù)學(xué)建模的方式來為二者搭建溝通的橋梁,通過數(shù)學(xué)建模與高等數(shù)學(xué)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合來提高學(xué)生解決問題的能力,增加學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用方面的意識(shí)和能力,最終實(shí)現(xiàn)其綜合能力的不斷提高。
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