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[中圖分類號]TQ018 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009 — 2234(2013)10 — 0138 — 02
數學建模教學與數學建模競賽在全國各個高校中如火如荼的開展開來,但是隨著大家對數學建模課程研究的深入,一些不可回避的問題甚至是矛盾逐漸顯現出來,期中尤為突出的是下面幾個。
一、數學建模的數學味道越來越淡
數學建模,無論是建模的過程還是最后得到的結果,數學味道都在淡化,其中的問題值得我們去思考。
(一)數學建模過程的數學味道在淡化
老師:“同學,你的模型最后的結果是怎么得到的啊?
學生:“用XX軟件算出來的。”
上面的對話可以說在每一個學校的數模培訓過程中都會上演。這使得我們不禁想問:什是數學建模呢?大家的一般觀點是:“對于一個特定的現實對象,為了一個特定的目的,根據特有的內在規律,做出一些必要的簡化假設,運用適當的數學工具,得到一個數學的結構”。也就是說數學建模的過程需要充分利用數學工具,但我們逐漸感到數學建模過程越來越像“計算機模擬”了。誠然,隨著計算機技術的發展,一大批優秀的數學軟件被開發出來,對于一些特定的問題甚至可以用計算機程序模擬數學建模的全過程。例如學生在做統計問題時,利用SPSS或是SAS軟件就很快從“數據”到達了“結果”,期中的過程幾乎沒有用到模型的建立與數學算法技巧。甚至時下相當流行的“大數據”計算,其強調的就是勁量拋開中間環節,從“數據”到“結論”。對于這樣的現象,我的觀點是“計算機模擬在數學的應用層面上是十分有益的,但是過多的在數學建模的教學與競賽中使用卻是不利的,因為它極大的淡化了數學建模的‘數學味’”。建立數學模型的過程是一個“技術”的工作,也是一個“藝術”的過程,它無不體現了建模者的智慧和技巧,而在建立完數學模型后的解模過程往往也需要一些巧妙的算法。讓我們試想一下,如果將這些過程全都去掉后,數學建模還剩下什么呢?我們開展數學建模競賽的“開拓知識面,培養創造精神”目標達到了嗎?
怎么辦?我認為數學建模的基本過程還是應該完整的保留下來,在解模的過程中可以適當利用計算機輔助計算,這樣對提高學生的數學思維,培養創新意識都十分有利。
(二)數學建模的結果的數學味道在淡化
如果完全用計數機模擬數學建模的全過程,得到的結果是難以反映研究對象的內在規律的,也是不利于模型的推廣的。我們知道,有很多微分方程是沒有解析解的,現在好多參加數模競賽的同學都是用計算機軟件算出了微分方程“數值解”就完了,他們根本不去思考方程是否能通過合理的假設得到一個方程的近似“解析解”。試問“一個計算機算出來的一個數值的結果和經過人們頭腦分析后得到的解析形式的結果哪個更容易被推廣呢?”答案顯然是后者,因為它能反映研究對象的內在規律,抓住了問題的本質,甚至可以解決這一類問題。例如預測人口的“阻滯增長模型”,它除了可以預報人口以外,也可以預報某城市的汽車保有量等等。
二、數學學科的嚴謹性和數學建模教學的可行性的矛盾越來越突出
嚴謹性,是數學學科理論的基本特點之一。它要求數學概念必須嚴格加以定義,即使是那些最最基本的而又不能按邏輯方法加以定義的原始概念,除了用直觀語言描述以外,還要求用公式加以確定。除此之外,它還要求數學的結論必須準確地表述,數學推理、論證必須合乎邏輯地進行,數學計算必須無可爭辯。可以說,整個數學學科體系就是一個嚴謹的邏輯結構。
針對那些數學家提出的“數學學科的嚴謹性要求”,我認為在數學建模的教學中,教師在安排教學內容、講授數模的基礎知識的時候,還是應該根據數學學科的基本特點,使學生在理解、掌握、應用這些知識的時候能盡可能的滿足嚴謹性的要求。
實際上,對于數學學科的嚴謹性要求,學習和講授數學建模的學生和教師都需要有一個適應期。特別是剛剛接觸數學建模的學生,由于缺少這個方面的訓練,致使他們很不適應嚴謹性的要求。而教師呢,是否能在講授數模課的時候很好的掌握嚴謹性的要求也存在疑問。
正是因為數學建模和數學建模教學對嚴謹性提出了極高的要求,使得它與教學的可行性的矛盾越來越突出了。嚴謹的東西其實是不利于教學的,因為這就像公理一樣,我們只要記憶就好,還要老師教學嗎,還需要發散思維干嘛?
其實,在數學建模中,嚴謹性和可行性是相對的。作為矛盾的雙方,它們也在“對立與統一”中發展,我們可以在數模教學中體現出一種“有彈性”的嚴謹。這樣既保證了教學的正常進行,又發展了學生的邏輯思維能力,從而達到一個相對統一的良性循環。例如,有些止步于不完全歸納的數學建模中的數量關系,不能因為他不嚴謹,我們就不去教學。又比如在不清楚x和y的函數關系y= f(x) 前,我們可以根據泰勒公式假設 y=ax+b ,我們不能因為假設不夠嚴謹就不去使用它。
三、數學建模教學的抽象性與具體對象的直觀性的矛盾
抽象性,數學學科的基本特點之一。數學建模是以現實世界的事物內在規律為研究對象,所以應該是非常直觀的。但是,數學建模的過程又將客觀對象的其他特征拋開,只是保留空間與數量關系來進行研究,所以,數學建模有十分顯著地抽象性。于是,數學建模教學的抽象性與具體對象的直觀性的矛盾就突顯出來。
我們在進行數學建模教學時,應該把數學建模的抽象性與具體對象的直觀性有機的結合起來,達到一個“平衡”。在數學建模教學過程中,老師講授的數學建模方法對學生來說十分容易掩蓋研究對象之間的具體聯系。其實,那些數學方法本身并不排斥具體研究對象的直觀性,恰恰相反,具體研究對象正是數學建模研究的素材。從學生的角度而言,他們的抽象思維是有局限的而且對直觀的對象往往有很強的依賴。那么,我是在講解數學建模課程時就必須以具體事例出發,切不可“憑空”講授,例如在講解“線性規劃”時,在沒有實際問題的背景下直接講授概念和算法,會使學生覺得不好接受,學習起來步履蹣跚。也就是說,數學建模教學必須現實的研究對象入手,適時地上升為抽象的理論,然后還必須及時的把這些理論應用到更加豐富、更加廣泛的具體對象上去。這樣,學生就會逐漸突破其固有的抽象思維不強的局限,從而既能夠適應數學建模教學的抽象性,提高抽象思維能力,又能夠增強解決客觀實際問題的能力。
我們在進行數學建模教學時,應該把握“理論聯系實際”的原則。學了數學理論而不會用,自然是產生“數學建模的抽象性與具體對象的直觀性的矛盾”的重要原因之一。我們在進行數模教學時,應該把握“理論聯系實際”的原則,逐步的教會學生“把實際問題數學化,把數學理論實際化”。碰到具體問題,會利用數學建模的相關理論轉化成數學關系,然后再通過計算得到結論,最后用所得結論去指導實際問題。也就是說,對于數學建模教學來說,必須通過實踐這條紐帶,才能使數模知識轉化成實際技能,達到數學建模教學的目的。
四、實踐環節弱化、不能學以致用。
這是在各個高校在數學建模教學中普遍存在的問題,是受到數學建模課程學時限制的。老師在講解數學模型或是學生建立好數學模型后,能夠在實踐中檢驗的機會并不多,那么也就不能判定模型建立得是否合理,有沒有脫離實際。數學建模是要用于實踐的,所以必須遵循實踐對象的內在規律。而我們培養的學生欠缺的往往就是“找尋研究對象的客觀內在規律”的能力,也就是我們常說的“機理分析”的能力。比如在沒有充分研究實踐對象的情況下建立的“生產加工優化模型”雖然看似節省了原料,提高了產量,說不定會造成加工難度變大,勞動強度變大等問題,這些必須在實踐中檢驗。又比如,我們如果建立了一個超市收銀臺的顧客排隊服務模型,這個模型是建立在以往數據基礎上的,是否真真正正和實際情況吻合,是否可以用于提高收銀臺的服務效率,這也必須用實踐來檢驗。可惜的是這樣一個實踐檢驗的重要環節在數學建模的教學過程中能減少就減少,能弱化就弱化。究其原因,還是教學的功利心在作怪,因為學生在參加全國大學生數學建模競賽時是不需要將建立的模型用于實踐檢驗的。
任何一個新事物都有一個成長過程。數學建模教學對于教師和學生都有一個學習和適應的過程,由此產生的各種各樣的問題,甚至是矛盾都是十分正常的。只要符合教學規律、對師生雙方都有利的教學理論改革我們都應該大膽嘗試,尤其是青年教師,應走在教學改革的前列。提高數學建模競賽的質量重在提高數學建模教學的質量,而數學建模教學質量的提高依賴于對教學改革的勇于探索與實踐。為提高我國數學建模競賽水平,讓我們加倍努力吧。
〔參 考 文 獻〕
〔1〕姜起源,謝金星,葉俊.數學模型〔M〕.北京:高等教育出版社,2003.
1、重視建模教學,激發學生建模興趣。小學數學新課標中強調,要注重在教學中培養學生的數學建模思想,提高學生的數學建模能力,使學生能夠更好地運用所學數學知識來解決實際問題。一是重視建模教學。
2、通過數學建模能夠培養學生較高的數學素養,提升學生運用數學知識解決問題的能力。但是許多教師在日常教學中,忽視數學建模教學,或是數學建模教學的能力不強,造成學生數學建模能力較難提高,不利于培養學生的數學應用能力。因此教師在日常教學中要重視數學建模教學。要轉變數學教學的理念,提升數學建模教學的意識。要通過多種方式來加強對教師數學建模教學能力的培訓,提高教師數學建模的教學能力。可通過觀摩其他教師優質數學建模課來提升自身建模教學能力,可以通過學校教師集體研討交流來提升建模教學能力。
3、開展建模活動提高學生建模興趣。由于數學建模對學生的數學思維能力、分析與概括問題的能力、推理能力等要求較高,使得許多學生對數學建模存在畏難情緒,影響了建模學習的積極性,教師可通過舉辦各種數學建模活動,來讓學生感受數學建模的魅力,體會數學建模成功帶來的樂趣和成就感,以此來有效激發學生的數學建模興趣。
(來源:文章屋網 )
眾所周知,21世紀是知識經濟的時代。所謂知識經濟,是以現代科學技術為核心,建立在知識和信息的生產、存儲、使用和消費之上的經濟;是以智力資源為第一生產力要素的經濟;是以高科技產業為支柱產業的經濟。知識創新和技術創新是知識經濟的基本要求和內在動力,培養高素質、復合型的創新人才是時展的需要。創新型人才是指具有較強的創新精神、創新意識和創新能力,并能夠將創造能力轉化為創造性成果的高素質人才。而數學建模活動則旨在培養學生的創新意識和創新能力、應用意識和應用能力。[1]為此,國外在20世紀80年代就開始舉辦數學建模競賽,我國也于1994年開始由中國工業與應用數學學會和教育部高教司聯合舉辦一年一次的全國大學生數學建模競賽,極大地推動了高校數學教學的改革。隨著全國大學生建模競賽進入二十個年頭,參賽學校越來越多。到2011年,有來自全國33個省/市/自治區(包括香港和澳門特區)及新加坡、美國、伊朗的1251所院校、19490個隊(其中本科組16008隊、專科組3482隊)、58000多名大學生報名參加本項競賽。在組織和培訓學生參賽過程中,積累了一些經驗,但還存在許多問題,特別是數學建模教學的目標與短期利益要求不一致的問題,需要相關人員繼續努力,推動數學建模教學,提高學生應用數學解決實際問題的能力和素質。
一、高職院校數學建模教學現狀
2003年,湖北省數學建模競賽組委會在襄樊職業技術學院召開全國大學生數學建模研討會,各高職院校派教師參加了會議。會后,經過學院領導的批準,湖北職業技術學院(以下簡稱“我院”)選派了兩個代表隊參加全國數學建模競賽,以后每年都自己組織選拔學生參加這項競賽。開始的幾年,數學建模教學實際上只停留在賽前培訓上。由于硬件原因,培訓過程仍然是上理論課多,學生實際動手的少,加之每年參賽隊數的限制,使得數學建模教學變成只是為競賽培訓而進行,學生受益面很有限,在學生中的影響也很小。參加競賽開始的幾年,由于領導重視,指導教師的努力,同時我院在2005年投資建立了應用數學實驗室,為數學建模提供了一定的硬件基礎,使得數學建模教學能夠實現培養學生動手能力的目標。再加上學生的勤奮,因此,在2005年前取得了四個全國二等獎和三個湖北省一等獎、一個湖北省二等獎的好成績;但是隨著我院工作重心的轉移,數學課程教學時數的大幅壓縮,招收學生的數學素質的逐步下降,加之數學建模競賽實際上賽的是學生的應用數學的能力和素質,僅靠短期的培訓往往收效不大,所以近幾年競賽成績都不太理想,和同類院校相差較大,也直接影響到數學建模教學的發展。
為了改變這種不利的局面,根據專業計劃的調整進行數學教學改革,進一步推動數學建模教學,在相關專業開設數學建模與數學實驗選修課程,實現真正意義上的數學建模教學。為了進一步擴大影響和學生的受益面,鼓勵學生成立數學建模協會,我院每年舉辦一次應用數學知識校內競賽,使得數學建模教學大大地前進了一步。
二、高職院校數學建模教學中存在的問題
隨著高職院校參加各種專業技能競賽的增加,數學建模競賽在高職學生中的影響漸漸下降,學生參加數學建模競賽的積極性也逐漸下降。同時,數學建模教學存在的問題仍然很多。首先是競賽成績與數學建模教學目標之間存在的矛盾。如前所述,數學建模競賽賽的是學生應用數學的綜合素質,而且舉辦數學建模競賽的初衷是推動數學教學改革,只有把數學建模的思想方法融入到高職數學課程的整個教學中,才能實現數學建模教學的目標。隨著參加數學建模學生的增加,各高職院校在數學建模實踐設備的投資嚴重不足,設備老化沒有更新,不能滿足競賽隊員的培訓,在很大程度上制約了數學建模教學的發展。
其次,對數學建模缺乏應有的宣傳,直接影響了學生參與熱情,因而降低了應有的受益面。相對其它活動,數學建模的相關信息在各高職院校的新聞報道中很少聽到、見到,也沒有場地用來開展數學建模協會的活動,即使是教師進行數學建模的講座場地,也要經過多方審批。多年來,高職院校經常將獲獎學生的獎勵包括獎金直接發給學生,沒有舉行頒獎儀式,重視程度也大大不及學生的專業競賽和文體活動,這說明這方面的工作確實有較大的問題。
第三,學校的政策層面也對教師進行數學建模教學鼓勵不夠,甚至有些政策直接減少了教師在數學建模教學上的投入。追求科研項目、科研論文,使得教師沒有足夠的精力投入到數學建模教學中,有的純粹是應付差事、對付數學建模競賽,根本達不到通過數學建模教學提高學生應用素質的效果。急功近利的短視行為,很大程度上影響著數學建模競賽和數學建模教育的健康發展。把目標僅僅放在獲獎上,而忽略了數學建模教學和學習的規律,不在開發思路與培養能力上下工夫,只在注重歷年建模題型、所用工具的訓練上做文章,到真正遇到實際問題或者沒見過的類型時,就會一籌莫展。制約數學建模教學的根本問題還在于高等數學基礎課程開設不夠,甚至很多專業根本就沒有開設,即使開設高等數學的專業也只開設了一個學期的微積分,只靠一個學期的高等數學課和一個多月數學建模培訓,想要提高學生的應用數學素質實非易事。
三、推動數學建模教學,培養學生應用數學素質的措施
為了數學建模教學健康發展,提高學生應用數學素質,一方面需要好的政策和領導的重視,更重要的是數學教師自己的努力。因此,可以采取以下措施來推動數學建模教學,培養高職學生的應用數學素質。
首先,根據制約數學建模教學的根本問題,鼓勵和要求從事數學建模教學的教師利用高等數學課程的教學,改造學生的數學知識結構,培養學生的數學思維。由于高職學生普遍缺少足夠的數學建模能力和相應的數學建模教育,導致他們難以體驗到數學應用性的特點,因而數學學習興趣不高。數學在實際生活中的運用,往往需要經過數學建模的過程。數學建模能力不足,學生難以體驗數學的運用,從而感覺不到數學的應用性,導致學生數學學習興趣不高。因此在高等數學的教學內容中增加與生活實際和專業相關的實際問題,鼓勵和要求從事數學課程教學的教師把數學建模的思想方法融入到整個教學活動中,使學生能更好地進行數學建模的學習和實踐,進而提高分析問題、建立數學建模、求解模型、解決實際問題的能力。[2]
其次,可以在高等數學的教學中,開展數學建模周活動,拿出一到二周時間進行數學建模的教學,主要講述數學建模的一般原理和建模方法,布置與生活實際和專業相關的問題,讓學生用數學建模的方法去解決,并寫出論文報告,作為學生的高等數學學業成績的一部分。
第三,繼續開設數學實驗課程,讓學生體會到數學也可以這樣學,數學也可以解決身邊的實際問題,體會到數學的應用價值,同時結合計算機的操作以提高學生學習數學的積極性。
第四,加強數學建模的宣傳力度,利用新聞廣播、報紙、宣傳櫥窗、電子網絡學習平臺進行數學建模的相關報道,向數學建模教學開展好的學校學習,通過數學建模協會舉辦數學建模活動,并在舉辦形式上有所改進,不斷提高活動的檔次,把每年一屆的應用數學知識競賽提高到學校層面上,爭取有領導掛帥,使活動的影響力顯著增加。
第五,繼續加強數學建模教學環節,給學生灌輸正確的學習觀念與目標,把參加數學建模競賽獲獎作為參加數學建模學習的副產品,而通過學習和參與的過程,把培養應用數學的素質和解決問題的能力作為真正的目標,真正實現全國大學生數學建模競賽的宗旨:培養學生“創新意識、團隊精神、重在參與、公平競爭”。
關鍵詞: 數學建模教學 信息素養 培養
數學是一門研究現實世界中的數量關系和空間形式的科學。它與每門學科都緊密相連。數學模型更是無處不在,數學建模從應用方面體現了數學的實用性和廣泛性,自1990年上海市首次舉辦大學生(數學類)數學模型競賽,全國大學生數學建模競賽受到了越來越廣泛的關注。從1992年的施肥題目和1993年的為足球隊排名次,僅需要直接建立數學模型,2008年高等教育學費標準探討,要求收集諸如國家生均撥款、培養費用、家庭收入等相關數據。2010年的題目中,要求對2010年上海世博會影響力進行定量評估。而這些來自工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的實際問題,都被打上了信息時代的烙印,要求研究者對重要信息具有一定的敏銳程度,并擅長收集數據和分析數據,而這些都是信息素養的重要內容。信息素養作為信息時代數學建模競賽中必不可少的素養,在數學建模競賽教學中卻鮮有涉及。本文對數學建模競賽教育的信息素養培養進行探討。
1.數學建模教學模式亟待調整。
大多數高校僅僅通過開設數學建模選修課和數學建模競賽前輔導班,進行數學建模的教學。無論是選修課,還是賽前輔導,因其不具有教學的連續性,往往會使得教學效果大打折扣,且因為教學時間有限,不能進行充分的準備,無法取得良好的成績。
為了適應現代數學建模的競賽要求,教學模式亟待調整,首先要加強宣傳,尤其是有必要在新生入校時就對其進行宣傳,因一些高校對數學建模的宣傳力度不夠,很多大學一二年級的學生,并不知道什么是數學建模,更有一些已經畢業的學生,對數學建模的了解僅僅停留在做數學題的概念上。通過宣傳,學生更加了解數學建模的趣味性、挑戰性和實用性。從而吸引更多的學生主動地去了解并參與到數學建模活動當中。其次,通過開展建模知識講座、組建數學建模社團和興趣小組,并定期舉辦活動,作為選修課和賽前輔導的有力補充,數學建模能力的訓練,對于學生今后的應用型科研也是極具價值的。團隊的活動是提高學生綜合素質的良好模式,不同專業在“頭腦風暴”時候產生的火花,不同性格在同一目標時候的磨煉,信息時代的迅速發展告訴我們,數學建模的教學模式不能夠僅僅停留在以前的教師講解,學生理解的過程當中了,它理應變成一個交互的模式,一個合作的模式,一個重視實踐能力、信息能力、創新能力的教學模式。
2.在數學建模教學中加強對信息素養的培養。
數學建模競賽題與我們生活中的各種資訊息息相關,在數學建模教學中,需要鍛煉學生對信息的敏銳性和判斷力等,即信息意識,也就是信息素養的前提,訓練這項才智素質的方法是多樣的,可通過如下步驟和方法。
2.1通過要求學生定期制作信息簡報的方式,加強信息的敏銳性和持久注意力的訓練。
我們處在一個信息爆炸的時代,信息無處不在,政策信息、經濟信息、農業信息、股票信息等信息以圖、文、聲三種形式并存在,并通過互聯網、電視、展覽、廣播等途徑以驚人速度傳播,信息研究的內容非常寬泛,時間可橫跨幾千年,空間可上至太空下探海底。要讓學生從浩瀚如海洋的信息中,篩選出重要的信息,這是非常不容易的任務,而對信息的敏銳不是天生的,是可以通過某些方法進行強化和訓練的。比如,可通過列舉一批無序的信息,讓學生從中篩選出與題目相關的重要信息的方法來鍛煉敏銳性;通過要求學生對某個研究方向的信息進行持久的關注和了解,并定期整理制作信息簡報,以此來訓練學生的對信息的持久注意力。通過上述方法進行一段時間的訓練后,學生會有意識地去篩選重要信息,有意識地對某些重要信息給予持久的注意力,能夠時刻具有追求新知識的熱情。當學生具備了較強信息意識,會對信息在社會發展中的重要作用有充分的認識,自覺地適應信息環境的變化,更好地適應時代需要。
2.2通過歷屆競賽案例鍛煉學生的信息能力。
當我們對信息既具有敏銳的觀察力,又具備持久的注意力后,對信息的獲取、理解、分析、加工、處理、創造、傳遞的理解和活用能力就顯得尤為重要,這就是從計算機能力演變而來的信息能力,是構成信息素養的核心。
根據數學建模的特點,可以看出,案例教學法是一種比較合適的教學方法。案例教學法是在教師的指導下,根據教學目標和內容的需要,采用案例組織學生進行學習、研究、鍛煉能力的方法。它能創設一個良好的寬松的教學實踐情景,把真實的典型問題展現在學生面前,讓他們設身處地去思考、去分析、去討論,對于激發學生的學習興趣,培養創造能力及分析、解決問題的能力極有益處[1]。在數學建模教學中,可充分利用歷屆的競賽題目對學生信息能力進行案例訓練。
在歷屆題目中挑選與信息密切相關的題目,例如2008年高等教育學費標準探討題目,要求收集諸如國家生均撥款、培養費用、家庭收入等相關數據。小組通過對檢索題目進行討論,提出檢索標識,構建檢索策略,并通過數據庫或搜索引擎中進行測試和調整,提高了撰寫檢索策略的能力;通過檢索、下載、整理相關數據,鍛煉信息查詢能力;通過題目相關專業綜述,描述本專業或數學建模領域的進展情況,鍛煉學生辨識、分析和利用信息的能力;通過在校內開展數學建模競賽,系統訓練學生的競賽的應試能力。校內數學建模競賽不僅可推動全校數學建模活動開展,而且為選拔全國大學生數學建模競賽參賽隊員提供了依據[2]。
綜上所述,為了適應信息時代的發展,數學建模教學急需加強對信息素養的培養,本文以歷屆競賽題目為案例,通過參加信息篩選、資料查詢、綜述撰寫、參加校內數學建模競賽等方式對如何提高信息素養進行探討。
參考文獻:
在開始教學活動之前,我們首先要關心的是通過教學活動能使學生的發展達到什么樣的目標.
高中數學課程標準中對數學建模這部分內容的要求如下:
(1)在數學建模中,問題是關鍵.數學建模的問題應是多樣的,應來源于學生的日常生活、現實世界、其他學科等多方面.同時,解決問題所涉及的知識、思想、方法應與高中數學課程內容有聯系.
(2)通過數學建模,學生將了解和經歷解決實際問題的全過程,體驗數學與日常生活及其他學科的聯系,感受數學的實用價值,增強應用意識,提高實踐能力.
(3)每一個學生可以根據自己的生活經驗發現并提出問題,對同樣的問題,可以發揮自己的特長和個性,從不同的角度、層次探索解決的方法,從而獲得綜合運用知識和方法解決實際問題的經驗,發展創新意識.
(4)學生在發現和解決問題的過程中,應學會通過查詢資料等手段獲取信息.
(5)學生在數學建模中應采用各種合作方式解決問題,養成與人交流的習慣,并獲得良好的情感體驗.
(6)高中階段至少應為學生安排 1 次數學建模活動.還應將課內與課外有機的結合起來,把數學建模活動與綜合實踐活動有機地結合起來.
筆者不對數學建模的課時和內容提出具體建議.學校和教師可根據各自的實際情況,統籌安排數學建模活動的內容和時間.
根據課程標準的要求和數學建模教學的三個階段,教學目標可以如下設計:
1.第一階段:簡單建模
這是數學建模教學打基礎的重要階段,雖然叫做簡單建模,但是它并不簡單.這一階段的核心就是要學生理解什么是數學建模,為什么要做數學建模,如何進行數學建模活動以及培養學生的建模意識.因此教學目標可以如下制定:
知識與技能:了解數學建模的概念,初步掌握五步建模法,能用五步建模法解決簡單的數學建模問題.
過程與方法:讓學生初步感受數學建模的過程,理解用數學工具解決實際問題的方法.
情感態度與價值觀:初步培養學生運用數學建模方法解決實際問題的意識,培養學生的數學建模思想.
2.第二階段:典型案例建模
這是學生數學建模能力提高的關鍵階段,也是積累的階段.這時可以安排與教材內容相關的典型案例,讓學生掌握建模的常用方法.
知識與技能:掌握一些典型的數學建模案例,對于類似的問題可按照典型案例的方法來解決.
過程與方法:通過典型案例建模的過程,使學生更進一步認識數學建模的過程.
情感態度與價值觀:進一步培養學生用數學建模方法解決實際問題的意識,培養學生的數學建模思想.
3.第三階段:綜合建模
在典型案例建模的階段學生積累的大量的典型案例,此時可以以建模為核心,以小組為單位開展數學建模的課外活動.要很好地完成這一階段,需要學生進行大量的課外活動與實踐.
知識與技能:靈活運用五步建模法提出問題并解決問題,能用計算機進行運算編程解決數學問題.
過程與方法:經歷數學建模的完整過程,在過程中學會學習,在過程中提高能力.
情感態度與價值觀:通過數學建模的過程培養學生的科學思維方法,提高創新能力,培養學生的數學建模思想,培養學生的合作精神.
從高中數學課程標準的要求來看,我們不難看出,并非所有的班級和學生都需要經歷這樣的三個階段.在實際教學中,筆者認為可根據學情的不同來制定目標,確定是否進行下一階段的教學.可以只進行簡單建模的教學,也可以適當地進行典型案例建模的教學,當然如果在時間和精力允許的情況下,可以嘗試進行綜合建模活動.
二、教學目標的實現
1.教學內容的選擇
數學建模活動的教學內容就是根據“問題”和它的數學背景來確定的.
古典概型是一種特殊的數學模型,也是一種概率模型,用古典概型的理論和方法可以揭示生活中的一些問題.因此,根據我們已經編制的教學目標,可以把數學建模教學的切入點放在古典概型上.也就是說,數學建模的問題是以古典概型為數學背景的.其教學內容主要包括:
(1) 古典概型的含義.
(2) 古典概型的概率計算公式.
(3) 數學建模的概念及五步建模法.
(4) 隨機數的概念及用計算機產生隨機數的方法.
(5) 次品檢驗問題.
(6) 彩票中獎問題.
2.教學方式的選擇
(1)第一課時
這在數學建模的教學中屬于簡單建模階段,簡單建模階段一般可以選擇的教學方式有講授式、講練式、探練式等.同時這一課時還有古典概型的教學任務,因此,可以用講練式與探練式相結合的教學方式來進行這堂課的教學.
(2)第二課時