摘要:高校數(shù)學教學是師生雙邊的活動。應以學生為主體。教師為主導。由于受陳舊的教育思想的束縛。學生在教學活動中。并沒有真正取得主體地位.而是成了被動接受知識的容器。而在數(shù)學建模課程中.如果配合以適當?shù)囊龑Т胧。可以產(chǎn)生不少知識創(chuàng)新。既能增強相關(guān)數(shù)學課程的學習效果,又可以激發(fā)學生的科研興趣,培養(yǎng)學生的科研能力.甚至涌現(xiàn)出一些應用型的科研成果。
關(guān)量詞:數(shù)學建模;方法;研究;教學;興趣
2l世紀是一個充滿競爭地時代,競爭的關(guān)鍵是人才培養(yǎng)的競爭。因此.我國教育面臨重大的機遇和嚴峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)高工專的數(shù)學教學在強調(diào)理論系統(tǒng)性的同時存在知識舊,內(nèi)容單調(diào)和理論脫離實際的缺陷。迫切需要加以改革。飛速發(fā)展的現(xiàn)代科技與生產(chǎn)具有系統(tǒng)思維。實踐能力和創(chuàng)造精神的高科技人才,掌握信息技術(shù)和善于解決實際問題是他們必備的素質(zhì)。近幾十年來。數(shù)學迅速向自然科學和社會科學的各個領(lǐng)域滲透,在工程技術(shù)、經(jīng)濟建設(shè)及金融管理等各個方面發(fā)揮著越來越重要的作用;數(shù)學與計算機技術(shù)相結(jié)合。形成了-種普遍的、可以實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)?一數(shù)學技術(shù),并已成為當代高新技術(shù)的一個重要組成部分。而用數(shù)學解決各類問題和實施數(shù)學技術(shù).數(shù)學實驗均起這關(guān)鍵的作用。因此,為新世紀培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次人才,就不能不重視培養(yǎng)數(shù)學實驗這一必備技能和素質(zhì),對理工、經(jīng)濟、管理學科,甚至一些人文、社會學科的大學生,都應該提出這方面的要求。我們深深感到必須對傳統(tǒng)內(nèi)容進行重新審視、加以揚棄、保留主要的基本內(nèi)容、基本方法。開設(shè)數(shù)學建模選修課程,正式把數(shù)學建模納入到課程常規(guī)教學中。使學生對數(shù)學知識與應用有整體的了解.從教學內(nèi)容上擴大了學生的知識范圍與應用能力。目的是讓學生在初學數(shù)學階段就接觸一些實際問題.樹贏理論練習實際的思想和具有初步的分析,解決實際問題的能力。
改革教學手段.充分發(fā)揮計算機的作用。我們在數(shù)學建模教學及培訓過程中,注意培養(yǎng)學生熟練使用軟件包和進行數(shù)據(jù)處理及計算的編程能力。將一些數(shù)學軟件“Mathematica”、“Matlab”等作為常備軟件.結(jié)合各自選修課內(nèi)容傳授給學生。這極大的增強了學生面向信息時代應具有的現(xiàn)代科技的計算機應用能力。與此同時。我們還將計算機包納入技術(shù)數(shù)學教學過程中,即將傳統(tǒng)教學中花費大世精力的人工積分、微分、微分方程初等解法、級數(shù)判定與求和等運算用數(shù)學軟件包來完成。改革“教師講、學生聽(記筆記)、做習題,改習題,考試”的方式.在教學中適當插入討論課.教學效果會更好。使學生充分了解這門課程的意義及學習方法.教師主要扮演一個質(zhì)疑的角色(當然答疑,講解仍然是需要的)。這樣做首先是學生要獨立學習一些材料.可增強學生的獨立學習能力,其次,通過自學和報告.學生能很具體地了解這項題目的具體要求是什么.特別是作為最后成果??論文??應怎么寫。
以學生為豐展開討論.學生大多通過自學.對題目巾將會涉及到的數(shù)學、非數(shù)學知識有一個大概的了解.為了在討論課上報告.也要求學生自己獨立查閱有關(guān)文獻.也培養(yǎng)了能力。教師在討論課上要竭力提倡學生討論、爭辯、勇于提出自己想法的風氣。這實質(zhì)上是培養(yǎng)學生互相交流、互相學習、互相妥協(xié)的能力,這些能力的培養(yǎng)對今后的工作是極為重要的。
數(shù)學建模是講授了《高等數(shù)學》、《線性代數(shù)》與《概率論》等相應課程后開設(shè)的獨立實驗課程,既是理論教學的深化和補充.也是科學研究的導引和支持.充分利用計算機和軟件.具有較強的實踐性。數(shù)學建模的目的足使學生掌握數(shù)學的基本思想和方法。利用歸納的方法和實驗的手段學習數(shù)學和研究數(shù)學。數(shù)學建模把數(shù)學看成是先驗的邏輯體系,而把它視為實驗科學,從實際問題出發(fā),借助計算機和軟件,通過白己設(shè)計和動予,體驗數(shù)學發(fā)現(xiàn)的歡樂和挫折,提出自己的猜測并找出支持論據(jù),從實驗中學習、探索和發(fā)現(xiàn)數(shù)學規(guī)律.數(shù)學建模教學有以下幾個明顯的教學效果
一、數(shù)學建模促進相美課程的學習
計算方法足計算機課程重要的組成部分。數(shù)值分析與計算方法通常使用C語言等描述算法,復雜的算法描述甚為噦嗦,采用數(shù)學軟件(Matlab,Mathematica,Maple,MathCAD等)的命令描述算法。既簡單又能易于上機實驗。求特征根與特征向量、樣條與插值、方程和程組求解等,數(shù)學軟件中使用參數(shù)調(diào)用標準的函數(shù)或過程就可實現(xiàn)問題求解。用于直接計算或驗證用算法語言編寫的計算方法結(jié)果的正確性.頗有裨益。概率統(tǒng)計、規(guī)劃優(yōu)化、線性代數(shù)、微積分、平面幾何與立體幾何等科目。數(shù)學建模提供了問題求解的極住手段.對這些課程的輔助學習幫助極大。
二、數(shù)學建橫促進科學問題的探索
自然科學中的許多前沿研究問題不少最終可以歸結(jié)為某些數(shù)學問題。數(shù)學建模將這些應用問題的靜態(tài)特性和靜態(tài)特性用數(shù)據(jù)和圖形的方式多方面描述,有助于問題的解決。比如離子通道實驗反映給藥后鉀離子濃度的變化過程,用隨機微分方程來描述,利用數(shù)學吏驗模擬和仿真,輔助前沿課題的研究。經(jīng)濟均衡模型的分析和仿真.描述了市場經(jīng)濟的“看不見的手”的強大魔力。我們在課程穿插r諸如此類的我們的研究課題中的應用實例.可知學生已經(jīng)去感受前沿問題的研究
三、數(shù)學建橫培彝數(shù)學課件創(chuàng)作人才
遠程數(shù)學教學系統(tǒng)需要制作火的數(shù)學課件.制作數(shù)學課件存在的主要困難是:如何獲得大量的數(shù)學對象(數(shù)學符號、數(shù)學公式,數(shù)學表格、數(shù)學圖形)。數(shù)學建模的特點是利用數(shù)學軟件(Matlab.Mathematica,SAS等),完成復雜的數(shù)值計算和符號運算。并分析大量精確的數(shù)學圖形擻學表格,得到實驗結(jié)論。數(shù)學軟件的HTML、TeX、圖形輸出格式,可以直接用于數(shù)學課件的創(chuàng)作。我們在講授用于數(shù)值計算和符號運算、制作圖表的數(shù)學軟件的同時,講授了呵方便得到高質(zhì)螢的數(shù)學符號和公式的數(shù)學排版系統(tǒng)(LaTeX、ams'~X等),由于不少學生已經(jīng)熟悉網(wǎng)頁制作軟件(Flash.Firework、Dreamweaver等)和圖形處理軟件。學生提交的電子版的數(shù)學實驗報告.梢加潤色,頃刻成為高水平的數(shù)學課件樣本。
四、數(shù)學建模得到大量實用軟件
在日常生活和工作中,需要不少設(shè)汁數(shù)學的實用軟件,包括繪圖、統(tǒng)計、解題等軟件。當前。應用統(tǒng)計人員涉及的諸如正態(tài)分布表之類的常用表格不少于十余張,每次都要手工查襲,編制電子版本的統(tǒng)計表.如果配以圖形和統(tǒng)計特征描述.實用價值則更高。數(shù)學建模涉及多個數(shù)學分支.與實際應用聯(lián)系密切,在授課是將這些應用背景需要的小程序告訴學生,學生非常樂于編寫,而且表現(xiàn)出較高的專業(yè)水半。繪圖、積分、微分、統(tǒng)計、方程和方程組求解等高級計算器的功能.在學生的數(shù)學實驗業(yè)余作品??實用小軟件中實現(xiàn).可謂利人利己.小軟件大功勞。當師生在共同欣賞這些作品時,喜悅的心情油然而生。教學實踐表明,要成功地講授好數(shù)學建模.發(fā)揮數(shù)學建模的教學效應,以下的教學方式行之有效、事半功倍。
一、詳細介紹社會經(jīng)濟生活和現(xiàn)代科技的實際例子作為數(shù)學建模
的背景,讓學生白行設(shè)計實驗方案,獨立或合作完成實驗,這是課堂成功的關(guān)鍵。經(jīng)濟,社會、生活、信息、生物、化學、醫(yī)藥等應用模型,學生表現(xiàn)出極大的興趣。學生束源千不同的學科,與所在專業(yè)相結(jié)合.可謂“它山之石.可以擊玉”,具有難以置信的強大威力。
二、使用多媒體技術(shù)的電子課章。數(shù)和形結(jié)合的交互式電子課件.
既可用于報告和演示,又可用于實驗和應用。數(shù)列和級數(shù)、迭代和逼近、加密和解密,這些代數(shù)過程神奇而實用,正是計算機的拿手好戲,制作的交互式電子課件,實際功用一箭雙雕交互式電子課件使得數(shù)學對象的點、線、面、體生動形象地表現(xiàn):角度視圖、投影圖、動態(tài)圖等難以口頭或書面表述以及表達枯燥乏味的圖形,采用計算機的圖形技術(shù)和模擬仿真技術(shù),以多媒體形式表現(xiàn).表達效果嘆為觀止.上課的高質(zhì)量無可非議。
三、配合介紹相關(guān)的技術(shù)與問題解決方案。除拓寬學生的視野外,可讓學生掌握更多的本領(lǐng)。數(shù)學建橫開設(shè)時.可能不會想到,學習數(shù)學實驗后可以勝任數(shù)學課件的制作;可能也不會想到。學習數(shù)學建模后可以獨立完成高質(zhì)量的數(shù)學文章排版。其實,在講授數(shù)學軟件工具時。十分鐘的題外話和現(xiàn)場演示,足以實現(xiàn)上述效果。
四、引導學生的思考和實驗?赡苡兄R創(chuàng)新的產(chǎn)品和成果。數(shù)學建模時.我們既強調(diào)獨立完成.叉鼓勵共同討論。青年大學生的熱情和刨造力蓄勢待發(fā),教師無意中道出的一個應用舉例,拋出小小的一個主意,學生集思廣益。實驗再實驗,一個實用型成果或許由此誕生;ヂ(lián)網(wǎng)環(huán)境使用的積分器、圖形器、解題機、查表器等等,并不是重大發(fā)明.但非常實用。
五、與最新的計算機技術(shù),特別是軟件技術(shù)相結(jié)合。是數(shù)學建模能向縱深方向發(fā)展的有力保證。學生對JAVA技術(shù)與網(wǎng)絡編程用于數(shù)學實驗,以及數(shù)學實驗的Internet/Intranet網(wǎng)絡化處理方式,都有強烈的好奇心和探索欲望。適當?shù)狞c撥和輔導,學生樂于動腦和動手。實踐能力驟然增強.此時的數(shù)學建橫已躍上一臺階
總之,數(shù)學建橫內(nèi)容具有實用價值.數(shù)學建模課程授課可以生動有趣.數(shù)學建模可能有知識刨新的產(chǎn)品和成果。特別是促進相關(guān)數(shù)學課程的教學。應該在學生學習了相關(guān)課程后或者學習相關(guān)課程中開設(shè)數(shù)學建模,至少應該在現(xiàn)有教學內(nèi)容教中安排一定的數(shù)學實驗。
參考文獻
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來源:233網(wǎng)校論文中心
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