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關鍵詞:大學生;數(shù)學建模;數(shù)學素質(zhì)
Abstract: Mathematics modeling is a mathematical tool for solving real world problems with focus on major and unique features of the system studied, which is the core of mathematics competence of undergraduates. In this paper, the significance of mathematics modeling is analyzed by presenting the relations between mathematics modeling and mathematics competence. Finally, it studies how to cultivate undergraduates′ comprehensive qualities by mathematics modeling study.
Key words: undergraduate; mathematics modeling; mathematics competence
數(shù)學模型作為對實際事物的一種數(shù)學抽象或數(shù)學簡化,其應用性強的特點使其影響正在向更廣闊的領域拓展、延伸。因適應新時期應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要,數(shù)學建模受到了高等院校的重視,相應的課程建設計劃得到了實施,競賽活動得到了開展。基于數(shù)學建模培養(yǎng)學生解決實際問題能力的優(yōu)勢,通過數(shù)學建模來提升大學生的綜合素質(zhì),已成為一個逐步引起關注的教育教學問題。
一、數(shù)學建模的內(nèi)涵及其應用趨勢
《數(shù)學課程標準(實驗)》中提出:“數(shù)學探究、數(shù)學建模、數(shù)學文化是貫穿于整個高中數(shù)學課程的重要內(nèi)容……,高中階段至少應安排一次較為完整的數(shù)學探究、數(shù)學建模活動。”[1]對于數(shù)學建模的理解,可以說它是一種數(shù)學技術,一種數(shù)學的思考方法。它是“對實際的現(xiàn)象通過心智活動構造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符號的數(shù)學表示”[2]。從科學、工程、經(jīng)濟、管理等角度來看,數(shù)學建模就是用數(shù)學的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫并“解決”實際問題的一種強有力的數(shù)學工具。
通俗地說,數(shù)學建模就是建立數(shù)學模型的過程。幾乎一切應用科學的基礎都是數(shù)學建模,凡是要用數(shù)學解決的實際問題也都是通過數(shù)學建模的過程來實現(xiàn)的。就其趨勢而言,其應用范圍越來越廣,并在大學生數(shù)學素質(zhì)培養(yǎng)中肩負著重要使命。尤其是 20 世紀中葉計算機和其他技術突飛猛進的發(fā)展,給數(shù)學建模以極大的推動,數(shù)學建模也極大地拓展了數(shù)學的應用范圍。曾經(jīng)有位外國學者說過:“一切科學和工程技術人員的教育必須包括數(shù)學和計算數(shù)學的更多內(nèi)容。數(shù)學建模和與之相伴的計算正在成為工程設計中的關鍵工具。”[3]正因為數(shù)學通過數(shù)學建模的過程能對事實上很混亂的東西形成概念的顯性化和理想化,數(shù)學建模和與之相伴的計算正在成為工程設計中的關鍵工具。因而了解和一定程度掌握并應用數(shù)學建模的思想和方法應當成為當代大學生必備的素質(zhì)。對絕大多數(shù)學生來說,這種素質(zhì)的初步形成與《高等數(shù)學》及其相關學科課程的學習有著十分密切的關系。
二、數(shù)學建模與數(shù)學綜合素質(zhì)提升
當今的數(shù)學教育界,對什么是“數(shù)學素質(zhì)”,有過深入廣泛的討論。經(jīng)典的說法認為,數(shù)學是一門研究客觀世界中數(shù)量關系和空間形式的科學,因而,人們認識事物的“數(shù)”、“形”屬性及其處理相應關系的悟性和潛能就是數(shù)學素質(zhì)。一是抽取事物“數(shù)”、“形”屬性的敏感性。即注意事物數(shù)量方面的特點及其變化,從數(shù)據(jù)的定性定量分析中梳理和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的意識和能力。二是數(shù)理邏輯推理的能力。即數(shù)學作為思維的體操、鍛煉理性思維的必由之路,可提高學生的邏輯思維能力和推理能力。三是數(shù)學的語言表達能力。 即通過數(shù)學訓練所獲得的運用數(shù)學符號進行表達和思考、求助與追問的能力。四是數(shù)學建模的能力。即在掌握數(shù)學概念、方法、原理的基礎上,運用數(shù)學知識處理復雜問題的能力。五是數(shù)學想像力。即在主動探索的基礎上獲得的洞察力和聯(lián)想、類比能力。因此,數(shù)學建模能力已經(jīng)成為數(shù)學綜合素質(zhì)的重要內(nèi)容。那么,數(shù)學建模對于學生的數(shù)學綜合素質(zhì)的提升表現(xiàn)在哪些方面呢?
(一)拓展學生知識面,解決“為‘遷移’而教”的問題。數(shù)學建模是指針對所考察的實際問題構造出相應的數(shù)學模型,通過對數(shù)學模型的求解,使問題得以解決的數(shù)學方法。數(shù)學建模教學與其他數(shù)學課程的教學相比,具有難度大、涉及面廣、形式靈活的特點,對學生綜合素質(zhì)有較高的要求。因此,要使數(shù)學建模教學取得良好的效果,應該給學生講授解決數(shù)學建模問題常用的知識和方法,在不打亂正常教學秩序的前提下,周密安排數(shù)學建模教學活動,為將來知識的“遷移”打下基礎。具體可將活動分為三個階段:第一階段是補充知識,重點介紹實用的數(shù)學理論和數(shù)學方法,不講授抽象的數(shù)學推導和繁復的數(shù)學計算,有些內(nèi)容還可以安排學生自學,以此調(diào)動學生的學習積極性,發(fā)揮他們的潛能;第二階段是編程訓練,強化數(shù)學軟件包MATLAB編程,突出重要數(shù)學算法的訓練;第三階段是數(shù)學建模專題訓練,從小問題入手,由淺入深地訓練,使學生體會和學習應用數(shù)學的技巧,逐步訓練學生用數(shù)學知識解決實際問題,掌握數(shù)學建模的思想和方法。[4]
(二)發(fā)揮主觀能動性,強化學生自主學習能力。數(shù)學建模是一種對實際的現(xiàn)象通過心智活動構造出能抓住其重要且有用的特征的表示,需要學生發(fā)揮主觀能動性,通過主體心智活動的參與,實現(xiàn)問題的建構和解決。在大學,自主學習是學生學習的一種重要方式。大學生課外知識的獲得、參與科研活動、撰寫畢業(yè)論文和進行畢業(yè)設計等等,都是在教師的指導下的自主學習,因此,自主學習的意識和能力培養(yǎng)成為提升大學生綜合素質(zhì)的關鍵。數(shù)學建模對于強化學生自主學習能力,培養(yǎng)數(shù)學綜合素質(zhì)無疑具有典型意義。由于數(shù)學建模對知識掌握系統(tǒng)性的要求,而這些系統(tǒng)的知識又不可能系統(tǒng)地獲得,很多參與數(shù)學建模學習和研究的學生,都深感其對提高自主學習能力的重要性,并從中汲取不竭的動力,進行后續(xù)的學習和研究
(三)把握數(shù)學建模的內(nèi)在特質(zhì),培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是指利用自己已有的知識和經(jīng)驗,在個性品質(zhì)支持下,新穎而獨特地提出問題、解決問題,并由此產(chǎn)生有價值的新思想、新方法、新成果。數(shù)學建模具有創(chuàng)新的內(nèi)在特質(zhì),其本身就是一個創(chuàng)新的過程。現(xiàn)實生產(chǎn)和生活中,面臨的每一個實際問題往往都比較復雜,影響它的因素很多,從問題的提出、模型的建構、結果的檢驗等各個方面都需要創(chuàng)新活動的參與,建立數(shù)學模型需以創(chuàng)新精神為動力,不斷激發(fā)學生的創(chuàng)造力和想像力。因此,在數(shù)學建模活動中,要鼓勵學生勤于思考、大膽實踐,嘗試運用多種數(shù)學方法描述實際問題,不斷地修改和完善模型,不斷地積累經(jīng)驗,逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。持續(xù)創(chuàng)新是知識經(jīng)濟時代的重要特征,高等院校應堅持把數(shù)學建模教育作為素質(zhì)培養(yǎng)的載體,大力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新勇氣和創(chuàng)新能力,使其真正成為創(chuàng)新的生力軍。
(四)促進合作意識養(yǎng)成,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。 適應時代的發(fā)展,越來越多的高校將參加數(shù)學建模競賽作為高校教學改革和培養(yǎng)科技人才的重要途徑。數(shù)學建模比賽的過程就是培養(yǎng)學生全局意識、角色意識、合作意識的過程,也是一個塑造學生良好個性的過程。數(shù)學建模競賽采取多人組隊、明確時間、完成規(guī)定任務的形式進行。一個數(shù)學建模任務的完成,往往需要成員之間的討論、修改、綜合,既有分工、又有合作,是集體智慧的結晶。競賽期間學生可以自由地查閱資料、調(diào)查研究,使用必要的計算機軟件和互聯(lián)網(wǎng)。作為對學生的一種綜合訓練,學生要解決建模問題,必須有足夠的知識,并有將其抽象成數(shù)學問題、有良好的數(shù)學素養(yǎng),有熟練的計算機應用能力,還要有較好的寫作能力,這些知識和能力要素的取得,往往來自于一個堅強的團隊。具有一定規(guī)模的建模問題一般都不能由個人獨立完成,只有通過合作才能順利完成,沒有全局觀念和協(xié)作精神作為支撐,要完成好建模任務是非常困難的。
三、在數(shù)學建模的教與學中提升學生數(shù)學素質(zhì)
數(shù)學建模課程的教學不是傳統(tǒng)意義上的數(shù)學課,它不是“學數(shù)學”,而是“學著用數(shù)學”。它是以現(xiàn)實世界為研究對象,教我們在哪里用數(shù)學,怎樣用數(shù)學。對模型的探索,沒有現(xiàn)成的普遍適用的準則和技巧,需要成熟的經(jīng)驗見解和靈巧的簡化手段,需要合理的假設,豐富的想像力,敏銳的洞察力。直覺和靈感往往也起著不可忽視的作用。因此,在數(shù)學建模教學中要把握“精髓”,側(cè)重于給予學生一種綜合素質(zhì)的訓練,培養(yǎng)學生多方面的能力。
(一)將數(shù)學建模思想滲透到教學中去。把數(shù)學建模的思想和方法有機地融入“高等數(shù)學”等課程教學是一門“技術含量”很高的藝術。其困難之一就是數(shù)學建模往往與具體的數(shù)學問題和方法,可能是很深奧的數(shù)學問題和方法緊密相連。因此,怎樣精選只涉及較為初等的數(shù)學理論和方法而又能體現(xiàn)數(shù)學建模精神,既能吸引學生而且學生又有可能遭遇的案例,并將其融入課程教學中十分重要。特別要重視在教學中訓練學生的“雙向翻譯”的能力。這一能力的要求,簡單地說,就是把實際問題用數(shù)學語言翻譯為明確的數(shù)學問題,再把數(shù)學問題得到解決的結論或數(shù)學成果翻譯為通俗的大眾化的語言。“雙向翻譯”對于有效應用數(shù)學建模的思想和方法,是一個極為關鍵的步驟,權威的專家多次強調(diào)了這一點。建模的力量就在于“通過把物質(zhì)對象對應到認定到能‘表示’這些物質(zhì)對象的數(shù)學對象以及把控制前者的規(guī)律對應到數(shù)學對象之間的數(shù)學關系,就能構造所研究的情形的數(shù)學建模;這樣,把原來的問題翻譯為數(shù)學問題,如果能以精確或近似方法求解此數(shù)學問題,就可以再把所得到的解翻譯回去,從而解出原先提出的問題。”
(二)數(shù)學建模教學中重視各種技術手段的使用。在“高等數(shù)學”等課程的教和學中,使用技術手段,尤其是數(shù)學軟件,只是時間的問題,盡管關于技術手段的好與壞還仍有爭議。企圖用技術手段來替代個人刻苦努力的學習過程,只會誤導學生。但決不能因此徹底地排斥技術手段, 這是一個“度”的問題。對于數(shù)學建模的教師來說,技術手段既可能成為科研和教學研究的有力工具, 也可以通過教學實踐來研究怎樣使用它們。數(shù)學建模課程教學中涉及數(shù)理統(tǒng)計、系統(tǒng)工程、圖論、微分方程、計算方法、模糊數(shù)學等多科性內(nèi)容,這些作為背景性知識和能力的內(nèi)容,一個好的教師一定要在教學中把它作為啟發(fā)性的基本概念和方法介紹給學生。而這些內(nèi)容要取得基于良好引導效果的教學成效,就必須使用包括數(shù)學軟件在內(nèi)的多種技術手段,以此來培養(yǎng)學生興趣,引導學生自學,挖掘?qū)W生的學習潛能。
(三)確立“學生是中心,教師是關鍵”的原則。所有的教學活動都是為了培養(yǎng)學生,都要以學生為中心來進行, 這是理所當然的。數(shù)學建模的教學要改變以往教師為中心、知識傳授為主的傳統(tǒng)教學模式,確立實驗為基礎、學生為中心、綜合素質(zhì)培養(yǎng)為目標的教學新模式。然而,教學活動是在教師的領導和指導下進行的, 因而,教師是關鍵。在教學過程中教師對問題設計、啟發(fā)提問、思路引導、能力培養(yǎng)方面承擔重要職責,教師能否充滿感情地、循循善誘、深入淺出地開展數(shù)學建模的教學就成了學生學習成效的關鍵,教師的業(yè)務能力、敬業(yè)精神、個人風格等發(fā)揮著非常重要的作用。因此,作為數(shù)學建模的教師,把數(shù)學建模思想運用在高等數(shù)學教學中的意義,就在于在整個教學中給了學生一個完整的數(shù)學,學生的思維和推理能力受到了一次全面的訓練,使學生不僅增長了數(shù)學知識,而且學到了應用數(shù)學解決實際問題的本領。
參考文獻
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[2]王庚.數(shù)學文化與數(shù)學教育[M].北京:科學出版社,2004:56.
【關鍵詞】小學數(shù)學;教學模式;自主互動
近幾年來,我國在小學數(shù)學教學方法上的改革,已取得了可喜的成績,新的課堂教學模式也層出不窮。但符合素質(zhì)教育的時代要求,既能被廣大小學數(shù)學教師所接受,又可在實際教學中實施推行的常規(guī)性新模式,仍尚待創(chuàng)建。
一、建構常規(guī)新模式的必要性
二十一世紀,新技術已成為經(jīng)濟和社會發(fā)展主要的直接資源。科技知識創(chuàng)新速度越快,就越需要有創(chuàng)新人才。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)的關鍵在于教育。因此,學校教育就應在教學中以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為目標,讓學生受到充分而全新的基礎能力的訓練。時代呼喚著一種“以知識為載體,能力為內(nèi)容,創(chuàng)新為目的”新的課堂教學常規(guī)模式的創(chuàng)建。
二、創(chuàng)建常規(guī)新模式的現(xiàn)念
我國著名教育家葉圣陶先生早就指出“教是為了達到不需要教”,強調(diào)上課時要讓學生“主動求知,主動練習”,“自奮其力,自致其知”。九年義務教育新大綱要求從小給學生打好數(shù)學的初步基礎,發(fā)展思維能力,培養(yǎng)創(chuàng)新意識、實踐能力和學習數(shù)學的興趣,養(yǎng)成良好的學習習慣。因此,新模式的構建理念必須是從兒童的好奇、好動的心理特點出發(fā),充分尊重學生的自主性,培養(yǎng)學生的主體意識,使學生在積極主動的學習探究過程中,形成自主學習的良好行為習慣和創(chuàng)造意識,形成運用知識的自學能力、應變能力、實踐能力,從而具備適應未來發(fā)展的基本素質(zhì)。
1.新模式構建必須改變那種“你講我聽”、“你灌我受”的陳腐觀念,把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為主體,教師應由“幕前”走到“幕后”,由“帶著教材走向?qū)W生”轉(zhuǎn)為“學生主動走向教材成為教學過程的實際參與者”。課堂教學結構的設計,必須最大限度的讓學生參與到探求新知的活動中去,把“學和練”的時間留給學生,把“問”的權力交給學生,把“講”的機會讓給學生,把“議、評”的自由還給學生。只有這樣,才能打破“教師中心”制,體現(xiàn)學生在課堂上的主體地位。
2.新模式構建擬設的每個環(huán)節(jié)都必須是學生活動。心理學家皮亞杰指出,兒童學習的最根本的途徑應該是活動,活動是聯(lián)系主客體的橋梁,是認知發(fā)展的直接源泉。因此,每個環(huán)節(jié)都要使學生在活動中有參與學習的機會。小學數(shù)學教學新大綱中強調(diào)引導學生觀察、操作、猜測等都是以學生為主的活動要求。教學中引導學生動手、動腦、動口,充分調(diào)動學生的各種感官的參與,就能達到探求知識、發(fā)展能力、提高興趣和形成良好的行為習慣的目的。
3.新模式的構建既要注重以學生為主體,又要考慮教師的引導和點化作用。教師這種引導點化,不僅貫穿在課堂教學活動中的每個環(huán)節(jié),還要貫穿在課前、課中、課后的各個方面。它的作用主要是幫助學生明確想要學什么,幫助學生懂得怎樣學、怎樣問、怎樣探求討論,幫助學生發(fā)現(xiàn)所學知識的意義;組織、創(chuàng)建、維持某種滋養(yǎng)學習過程的意境、氣氛及心理調(diào)節(jié)。師生之間應是一種平等的合作伙伴關系,而不是控制者與被控制者的關系。
三、新模式構建的基本框架
根據(jù)數(shù)學課堂教學的常規(guī)模式構建的革新理念,新模式構建的全稱是“自主互動、五環(huán)節(jié)”數(shù)學課堂教學常規(guī)模式。所謂“自主互動”就是以創(chuàng)新精神、能力培養(yǎng)為主要實施目標,以學生自主學習、生生合作、師生合作為組織形式的教學實踐活動;“五環(huán)節(jié)”是課堂教學的基本結構,程序是:預習――質(zhì)疑――討論――調(diào)節(jié)――演練。
1.預習。預習是數(shù)學教學中不可缺少的環(huán)節(jié),可在課前也可在課內(nèi),方法是以自讀教材為主。主要任務是了解內(nèi)容、掌握概念、記憶公式法則定理、理解例題等。主要目的是培養(yǎng)學生閱讀能力,包括提問、分析、解決的能力,整理歸納、總結知識的能力,培養(yǎng)學生的合理科學支配時間的能力和自我管理學習行為的能力。小學生由于所掌握的知識少,自學能力還不強,因此預習時教師必須精心設計預習提綱,或者運用現(xiàn)代教育技術創(chuàng)設情境加以提示,讓學生帶著問題有針對性地去看教材,克服盲目或流于形式的壞習慣,低年級教師更要扶著學生去預習。
2.質(zhì)疑。質(zhì)疑應該是學生在預習過程中,從不同方面、不同角度去探索問題提出獨特見解的思維過程。因此,它是課堂教學過程不可缺少的環(huán)節(jié)。學生在預習時,肯定會遇到這樣或那樣的問題。教師就要考慮學習者的需要,安排一定的時間,讓學生把預習中的疑點、難點提出來,并加以解決。模式安排質(zhì)疑這一教學環(huán)節(jié)正是根據(jù)學生的認知需要而安排的,這是把“問”的權力還給學生的具體表現(xiàn)。教師要創(chuàng)造和諧、平等的課堂氛圍,鼓勵學生大膽提出質(zhì)疑。對于好問、多問、深問、怪問、錯問的學生,教師要持有正確的態(tài)度,予以保護,從而增強學生自信心。
3.討論。談論與預習、質(zhì)疑緊密相連、是前兩個環(huán)節(jié)的延伸。模式構建擬設討論這個環(huán)節(jié),正是區(qū)別于傳統(tǒng)教學模式的根本所在。它充分體現(xiàn)學生參與教學過程、參與學習的原則,只有這種參與才是有效的參與,才有利于提高教學效率,提高學生學習質(zhì)量。討論的方法是:依據(jù)老師整理歸納質(zhì)疑環(huán)節(jié)中提出的問題。按先后順序逐題討論,較容易的問題全班討論,較難的問題先小組討論,再全班談論。談論的原則是:師生共同討論,以學生為主,學生為先,學生能夠解決不了的問題老師可給予引導點化,或用現(xiàn)代教育技術媒體幫助學生突破難點。
4.調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時引導學生自主學習的一個調(diào)控環(huán)節(jié)。既有傳統(tǒng)教育模式中對知識歸納小結的意義,又有對學生學習情緒和活動參與過程的調(diào)節(jié)作用。可以是教師調(diào)節(jié),也可引導學生開展自我評價、相互評價。目的是讓學生對學習的知識獲得整體的認識,以提高分析、綜合能力,提高學生參與活動的積極性和探究知識的興趣。
關鍵詞: 數(shù)學建模 創(chuàng)新能力 數(shù)學建模競賽
一、引言
數(shù)學建模是指對于現(xiàn)實世界的某個特定對象,為了某種特定的目的,根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律,通過做出一些必要的簡化假設,運用適當?shù)臄?shù)學工具得到的一個數(shù)學結構。它要求建模人員能夠結合實際問題靈活運用數(shù)學知識和計算機軟件,以及其他學科的相關知識,建立、求解、評估及改善數(shù)學模型,在建模過程中充分發(fā)揮自身的聰明才智和創(chuàng)新精神。隨著計算機技術的飛速發(fā)展,數(shù)學的應用日益廣泛,數(shù)學建模的作用越來越重要,而且已經(jīng)滲透到各個領域。可以毫不夸張地說,數(shù)學和數(shù)學建模無處不在。這20年來,參加全國大學生數(shù)學建模競賽的人數(shù)迅猛增加,平均年增長達25%以上。到2011年,已經(jīng)有1251所院校、19490個隊(其中甲組16008隊、乙組3482隊)、58000多名來自各個專業(yè)的大學生參加了此項競賽活動。目前全國大學生數(shù)學建模競賽已成為全國高校中規(guī)模最大、影響最大的大學生課外科技活動。該活動的成績也在一定程度上體現(xiàn)了參賽學校教學、素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的水平。如今,每年的國內(nèi)各種大學排名榜的出爐或重新洗牌,都把各校在大學生數(shù)學建模競賽中取得的成績和進展列為不容忽視的考核因素,國內(nèi)院校在進行研究生面試、錄取工作時,用人單位對畢業(yè)生進行考核、錄用時,參加過數(shù)學建模競賽并獲得優(yōu)異成績的學生往往占優(yōu)勢。
當今世界,創(chuàng)新已經(jīng)成為國家競爭戰(zhàn)略的基礎。加強創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),已是世界各國教育改革的共同趨勢。傳統(tǒng)的數(shù)學教育往往只注重知識的傳授、公式的推導、定理的證明和應試能力的培養(yǎng),重連續(xù)、輕離散,重經(jīng)典、輕現(xiàn)代,偏重知識的死記硬背,忽視知識的靈活運用。它不能有效地激發(fā)廣大學生的學習興趣和求知欲,不能有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。因而,隨著素質(zhì)教育的提出和被重視,社會對當代教師培養(yǎng)和挖掘?qū)W生創(chuàng)新能力方面的要求也更高了,創(chuàng)新成了教學中必不可少的一部分。
二、大學生的創(chuàng)新能力
創(chuàng)新型人才是指具有較強的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,并善于將創(chuàng)造能力化為創(chuàng)造性成果和產(chǎn)品的人才。盡管創(chuàng)新精神、創(chuàng)造意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不是一個學科或一門課程的教學所能完成的,但大量的中外教育實踐充分說明,數(shù)學教育在創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)中具有其他學科不可替代的優(yōu)勢和作用。因為數(shù)學理論和方法是人們從量的側(cè)面研究現(xiàn)實世界所得到的客觀規(guī)律,是研究各種科學技術不可缺少的語言和工具。然而,我們的數(shù)學教育,從中學教師的“刻板”講解到大學教師的“規(guī)范”說教,從中、高考的標準化訓練到考研命題的標準化引導,滿腦子的標準化答案,嚴重抹殺了大學生的創(chuàng)造力。再加上學生不能主動有效地將所學知識運用到生活中去,缺乏學以致用的愿望和實踐,本質(zhì)上只是機械的吸收和思想的僵化。綜上主客觀原因,目前絕大部分大學生的創(chuàng)新能力呈現(xiàn)如下一些特點:具有創(chuàng)新意識,但不善于利用和創(chuàng)造條件,不能把握本學科最新的發(fā)展動態(tài),不重視相關學科知識的遷移等,限制了創(chuàng)新能力的進一步發(fā)展;思維敏捷,但缺乏真正意義上的創(chuàng)新。針對當前大學生創(chuàng)新能力的特點,如何培養(yǎng)和提高大學生創(chuàng)新能力,不僅關系到學生的自身發(fā)展,而且關系到國家的進步和發(fā)展,因此十分有必要探究此課題。
三、數(shù)學建模有助于大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
在數(shù)學教學中幫助學生形成建模意識,實質(zhì)上就是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力,因為建模活動本身就是一項創(chuàng)造性的思維活動。“建模”可以理解為構造模型,但模型的構造并不是一件容易的事,需要有足夠強的構造能力,因為學生構造能力的提高是學生創(chuàng)造性思維得以發(fā)展、創(chuàng)造能力得以提升的前提和基礎:創(chuàng)造性地使用已知條件,創(chuàng)造性地應用數(shù)學知識。它既具有一定的理論性又具有較大的實踐性;既要求思維的數(shù)量,又要求思維的深刻性和靈活性,而且在建模活動過程中,能促使學生獨立自主地運用問題所給的條件,尋求解決問題的最佳方法和途徑,也能培養(yǎng)學生的想象力、直覺思維、猜測、轉(zhuǎn)換、構造等能力。而這些數(shù)學能力正是創(chuàng)造性思維所具有的基本特征。
首先,從數(shù)學建模課程來看,它是通過大量生動有趣的實例來激發(fā)學生的興趣和熱情,引導學生不斷地獲取新知識,使用新方法和新技術,在分析問題、獲取知識、提出思路和解決問題的過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。數(shù)學建模課程的教學是以學生為主體,以實踐為中心,師生共同探討解決問題的新穎的人才培養(yǎng)活動。數(shù)學建模課程聯(lián)系實際領域?qū)拸V,實際案例豐富,通常在一般的教科書和參考文獻中是無例可循的,這樣就能訓練學生通過資料查閱、文獻檢索、網(wǎng)絡搜集等多種手段來了解問題的背景和實際意義,迅速獲取相關的新知識和經(jīng)驗,并將所獲得的新知識和經(jīng)驗創(chuàng)造性地用于解決新的實際問題。
其次,從數(shù)學建模競賽來看,它為數(shù)學與外部世界的聯(lián)系打開了一個通道,提供了一種有效的方式,搭建了學科交流的平臺,對培養(yǎng)大學生的綜合素質(zhì)起到了顯著的作用。數(shù)學建模競賽讓學生面對一個已知或從未接觸過的實際問題,并運用數(shù)學方法和計算機技術加以分析、解決。在這個過程中,他們必須開動腦筋、拓寬思路,充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,這將有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及主動學習、獨立研究的能力。此項競賽往往結合社會熱點問題,它的題目都是從實際問題中提煉出來的,內(nèi)容涵蓋工業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程、技術、金融保險、生態(tài)環(huán)境等方方面面。推進這種極富挑戰(zhàn)性的競技活動,還有助于在院校中形成理論聯(lián)系實際的學風。從問題的分析到模型的建立,從模型的求解到結果的分析,從模型的評價到應用前景的展望,既沒有固定的模式可循,又沒有現(xiàn)成的方法可套用。數(shù)學建模競賽的題目并非單純屬于某一領域的問題,而是會涉及三四個甚至更多的領域。如2010年全國大學生數(shù)學建模競賽B題(2010年上海世博會影響力的定量評估)就涵蓋了經(jīng)濟、旅游、社會、文化等多個方面。再如2011年的A題(城市表層土壤重金屬污染分析)就涉及地質(zhì)、環(huán)境等領域的知識。因此,要寫好這些論文,就需要參賽選手具有扎實的多學科知識,具備綜合各門各類知識的能力,能夠綜合運用多種技巧技能。
最后,從數(shù)學建模的教學來看,教師在教學中應該強調(diào)學生發(fā)現(xiàn)知識的過程,而不是強調(diào)簡單地獲得結果;強調(diào)學生學會創(chuàng)造性地解決問題的數(shù)學方法和養(yǎng)成不斷探索的精神,而不是照本宣科地學習和講授。在教學中教師應教育和鼓勵學生在學習、接受新知識時,要像前人創(chuàng)造數(shù)學理論、發(fā)現(xiàn)數(shù)學方法那樣去思考和分析問題,在解決問題的各種學習實踐中要盡量提出有新意的見解和方法,在積累知識的同時注意培養(yǎng)和發(fā)展創(chuàng)新能力。在教學中,要多留時間讓學生獨立思考,為學生提供自由想象、自由發(fā)揮的空間,激勵學生于無疑處生疑,對數(shù)學理論、數(shù)學方法的邊界條件多提疑問,發(fā)現(xiàn)別人未觸及的潛在的解決問題的方法。還要鼓勵學生大膽猜想,養(yǎng)成善于猜想的數(shù)學思維習慣。另外,在教學中,可以安排一題多解的教學活動內(nèi)容,引導學生從多角度、多方位思考問題,并且設計一套多變的訓練模式,培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。
總之,開展數(shù)學建模活動,培養(yǎng)和提高大學生的觀察力、想象力、創(chuàng)造力、全面考慮問題的能力、交流與表達的能力、解決實際問題的能力,讓學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性得到充分發(fā)揮。數(shù)學建模競賽活動是以數(shù)學應用為突破點,以競技為動力,為高等院校教學改革提供了一個契機和先導。數(shù)學建模競賽是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要途徑,是教改的切入點和生長點,為探索創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式拓寬了思路。
參考文獻:
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【關鍵詞】數(shù)學建模;創(chuàng)新能力;主成分分析法
一、上海工程技術大學對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
數(shù)學建模是通過對實際問題進行合理假設,用數(shù)學語言、數(shù)學方法抽象出與實際問題近似的數(shù)學模型,通過對數(shù)學模型求解,解決實際生產(chǎn)、生活問題。數(shù)學建模對使用的方法、利用的工具都不加以限制,由于其創(chuàng)造性、趣味性、可參與性吸引了很多大學生參加,從建立模型到得出結果,學生分析問題的能力、創(chuàng)新能力、動手實踐能力都得到了提高,數(shù)學的思維也在無形中加深。院校對數(shù)學教育非常重視,數(shù)理與統(tǒng)計學院踐行了“數(shù)學建模為載體的數(shù)學應用能力‘六點一線’培養(yǎng)模式”,從而提高學生的數(shù)學應用能力和創(chuàng)新能力。以《高等數(shù)學》等課程的教學平臺為起步,利用第二課堂進行普及,通過校級數(shù)學建模競賽選拔人才,以集中培訓為平臺提高學生數(shù)學建模能力,參加國內(nèi)外數(shù)學建模競賽展示學生數(shù)學建模水平。以大學生創(chuàng)新實驗和科研作為拓展平臺,培養(yǎng)學生數(shù)學應用與創(chuàng)新能力。通過對學生數(shù)學建模能力的培養(yǎng)提高他們的數(shù)學應用能力和創(chuàng)新能力。
二、數(shù)學建模對大學生創(chuàng)新能力影響的理論分析
創(chuàng)新能力是指在創(chuàng)新意識的基礎上提升分析問題、解決問題的能力。從各個角度去看問題,全面地看問題抓住其關鍵,能夠用自己的觀點對問題進行解釋,運用各種方法解決問題,從中選取最優(yōu)解決方法。對于創(chuàng)新能力測評的方法有很多,如:主成分分析法、層次分析法、變異系數(shù)加權法、因子分子法等。層次分析法是根據(jù)各因素間的關系,通過各層特征向量構造上層與下層的權重矩陣;變異系數(shù)加權法是計算各因素的變異系數(shù)且根據(jù)其相對大小確定指標權重;主成分分析法是將多個相關變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標,將這些綜合指標作為主成分,每個主成分都能反映問題的部分信息。本文采用主成分分析法對創(chuàng)新能力指標進行量化分析。
三、模型變量選取
通過對參加數(shù)學建模的師生進行深度訪談以及查閱資料分析后得出,影響創(chuàng)新能力的因素主要為智力因素和非智力因素,其中以智力因素為主。智力因素指認知活動的操作系統(tǒng),智力因素中對創(chuàng)新能力產(chǎn)生的主要影響是注意能力、邏輯思維能力、形象思維能力;非智力因素主要是個性心理因素和思想因素。在此基礎上選定原因變量為:觀察能力、注意能力、想象能力、記憶能力、邏輯思維能力、形象思維能力、靈感、直覺、頓悟思維能力、個性心理因素和思想因素,以變量的提升程度作為指標,結果變量則選擇為創(chuàng)新能力的提升程度。數(shù)學建模的實際問題中往往存在一些小細節(jié),觀察能力決定了這些小細節(jié)是否能被找到;注意力集中才能專心于數(shù)學建模,不被外界打擾,這在數(shù)學建模競賽中尤為重要;合理的想象才能創(chuàng)造有價值的新思想;記憶能力指數(shù)學建模時在理解中提高記憶力;邏輯思維能力指利用概念、判斷、推理等思維形式通過一定的方式得出事物的本質(zhì)和規(guī)律,這無論在分析題目還是建模、編程中都非常重要;利用形象思維能力能把理論的題目結合自己的感觀通過語言、圖像等形式進行描述;靈感、直覺、頓悟思維能力代表了創(chuàng)造性的突發(fā)思維和突如其來的領悟;而個性心理因素指人的求知欲、好奇心、興趣愛好等;思想道德能力則是指人的世界觀、人生觀、價值觀。
四、模型的建立與求解
為了得到學生創(chuàng)新能力提升的情況,對參加過數(shù)學建模的學生進行調(diào)查問卷,問卷題目為參加數(shù)學建模活動和競賽后各個能力的提升程度,選項為提升很大、略有提升、沒什么變化和退步,將選項轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),分別為1、0.66、0.33、0。回收有效調(diào)查問卷共285份,對調(diào)查問卷利用SPSS22.0進行分析,利用主成分法,得到主成分的系數(shù)矩陣,系數(shù)代表了原因變量的線性方程中不同成分的權重,數(shù)值越大,對這個指標的影響越大。通過表1可以看出,第一個主成分反映的是思想能力、形象思維能力和邏輯思維能力,這個主成分的方差占總方差的比例最大,所以在數(shù)學建模影響創(chuàng)新能力的因素中思想能力、形象思維能力和邏輯思維能力是影響最大的,嚴謹?shù)倪壿嬎季S、良好的形象思維以及正面向上的觀念對于創(chuàng)新能力是不可或缺的。第二個主成分反映的是個性心理能力,分析其方差占總方差的比例得出,個性心理能力對創(chuàng)新能力影響較大,興趣愛好、好奇心等心理因素的培養(yǎng)對創(chuàng)新能力的提高能起到一定的作用。第三個主成分體現(xiàn)了想象力,由于第三個主成分所占比例較小,所以得出想象力對創(chuàng)新能力有一定影響,但是影響較小,合情合理的天馬行空能帶來不一樣的創(chuàng)新。通過分析問卷中創(chuàng)新能力提升程度的數(shù)據(jù),15.3%的學生覺得通過數(shù)學建模創(chuàng)新能力得到了較大的提升,而65.9%的學生覺得通過數(shù)學建模創(chuàng)新能力略有提升,18.8%的學生則認為數(shù)學建模后創(chuàng)新能力沒有變化甚至略有退步。可見,只有少數(shù)學生認為通過數(shù)學建模能夠大幅度提升自己的創(chuàng)新能力,而大部分的學生都是認為略有提高。數(shù)學建模對院校學生創(chuàng)新能力的確起到了一定的促進作用。
五、結語
在調(diào)查問卷中發(fā)現(xiàn),大學數(shù)學主干課程和第二課堂對于數(shù)學建模和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還不夠深入,而校級選拔平臺要求較低以及創(chuàng)新實驗和科研未能普及都導致了數(shù)學建模對創(chuàng)新能力的促進較小。集中培訓和建模競賽的參與人數(shù)較多及其應用能力更強導致了更能提升學生的創(chuàng)新能力。因此,可以提出一些改進措施,大學數(shù)學主干課程和第二課堂對于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應該更深入一些,這樣可以在潛移默化中給學生帶來積極的影響。而校級選拔平臺則可以增添一定的趣味性或挑戰(zhàn)性以此吸引學生進行挑戰(zhàn)。創(chuàng)新實驗和科研平臺則可以增加其普及率來吸引學生,培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才。
【參考文獻】
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一、為在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境做準備工作
國務委員陳至立曾指出:“充分認識應用現(xiàn)代教育技術是現(xiàn)代科學技術和社會發(fā)展對教育的要求,是教育改革和發(fā)展的要求。”隨著國家新課程標準的實施,在現(xiàn)代教育理論的指導下,充分利用信息技術資源,優(yōu)化課堂形式勢在必行。
在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境必然會改變教學過程的模式,那如何優(yōu)化教學過程,較大地提高教學質(zhì)量,這就對教師提出了不同于以往的要求。
為了培養(yǎng)學生的獨立思考和獨立工作能力,教師在教學過程中需要加強引導和指導,因此教師本身素質(zhì)的高低就成為教育成敗的關鍵。教師需要正確認識和操作信息技術,這種認識和操作運用不只是簡單的技巧,而且包括教師的教學觀念的變化。
如果教師的教學觀念不轉(zhuǎn)化,即使有了出色的多媒體軟件教材,也只是一個簡單的教具,作為課堂教學的點綴而已。如有的教師雖然采用了多媒體教學,但教學方法是陳舊的,與普通的掛圖沒有什么兩樣,沒有真正發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢,無疑是一種浪費。
因此只有教師改變了教學觀念,從而改變了教學方法,創(chuàng)建一個真正的信息技術環(huán)境,并使其發(fā)揮作用。
二、在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境的教學工作
教學中我們應嘗試利用信息技術這片廣闊的天地來輔助教學,利用多媒體課件中的視頻和圖片、網(wǎng)絡的資源等形式讓學生提高學習興趣,增強了對知識接收能力,以及解決一些常規(guī)實驗不能解決的問題。
1、多媒體課件的運用
在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境的主要教學方式是運用多媒體課件。首先,多媒體上的學習材料融文字、圖片、影像、音樂等信息為一體,不僅豐富多彩,有“聲”有“色”,而且取之不盡,用之不渴。
其次,教學資源方面,突破了僅呈現(xiàn)教材內(nèi)容和情景畫面的單一模式,增加了學生自主選擇內(nèi)容,從而極大地豐富了學生探索學習的內(nèi)容,進一步培養(yǎng)了學生自主學習的能力與主動發(fā)展精神。
這樣的例子舉不勝舉,例如:教科版四年級下冊第三單元第4課《生的食物和熟的食物》,讓學生根據(jù)經(jīng)驗講述什么食物生吃、什么食物熟吃時,如果只讓學生舉例生、熟食肯定會顯得無聊無趣,而把食材全部帶來課堂也是不現(xiàn)實的,這時利用白板課件把食物圖片放在一頁上以閃光燈形式一一呈現(xiàn),就顯得十分生動有趣了。
2、網(wǎng)絡資源的運用
首先,把網(wǎng)絡材料應用于觀察教學,在豐富教學材料的同時,還可以借助其真實、及時、知識性來提高學生對觀察課的興趣,進而極大提高教學效率與效果。
其次,教師還可以按教學大綱要求,根據(jù)學生的實際情況制訂相應的教學計劃,提供網(wǎng)址或制作網(wǎng)頁,要求學生通過網(wǎng)絡自主進和學習,這種教學模式能很好地照顧學生的興趣與個性差異,最大限度地發(fā)揮了學生學習的自主性。
例如:我在教授《地球內(nèi)部的運動改變了地球的地形地貌》時,發(fā)現(xiàn)這些教學內(nèi)容比較宏觀、抽象,離學生的思維比較遠,因此我借助信息技術,解決無法跨越的時間和空間的限制,將宏觀的現(xiàn)象濃縮進教室。我?guī)ьI學生來到電腦教室,讓學生上網(wǎng)查詢資料、信息。
先從學生最關注地震和火災入手,了解現(xiàn)狀,并且注意從學生周圍熟悉的現(xiàn)實生活中尋找科學知識的“原型”和最新的信息,查詢有關圖片以及文字資料。由于本課的信息技術是作為一種“探索工具”與實驗教學整合,由此,使全班學生學習積極性與主動性空前高漲,在整堂課中,不僅大大發(fā)揮了學生的探索精神,而且使他們?nèi)巳朔e極動腦思考,小組間團結合作。
三、在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境的注意事項
1、不能隨意濫用多媒體
在課堂教學中,有的課件中穿插了大量圖像、藝術字、動畫、視頻、音樂等素材,令人眼花繚亂,分散了學生的注意力,使學生缺乏思維的空間和時間。例如:圖片、文字的出現(xiàn)加了旋轉(zhuǎn)、聲音等特效,學生只是注意了旋轉(zhuǎn)、聲音,卻忽視了最為重要的圖片和文字的內(nèi)容。視頻、動畫過長,浪費了時間,常常使課堂教學有始無終,學生無法對所學知識進行消化。
2、不能讓信息技術一攬包
信息技術的發(fā)展并不能替代教師的作用。有的教育家認為,為了培養(yǎng)學生的獨立思考、獨立工作能力,強調(diào)學生的自主性、主體性,就要淡化教師的作用。這顯然是不正確的。
同樣地,小學科學是以探究實驗為基礎,探究是研究科學最基本的一種手段,我們不能單純靠老師講解、演示,必須讓學生親自動手實驗,切身體驗。在自主觀察、探究中,在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結規(guī)律,掌握各種知識和技能。有的教師認為學生的動手探究實驗,浪費時間、并且實驗過程難組織,不如用多媒體課件模擬實驗進行演示,效果好。
那么可能導致的直接后果就是:整節(jié)課學生沒有做過一個實驗,沒有真正思考過一個問題,也沒有自主學習過什么內(nèi)容,只是欣賞了精彩的動畫模擬演示實驗,全無思索地回答了一些簡單的問題。這種過分依賴動感、直觀的學習材料的整合,必將形成思維上的惰性,降低了學生學習的質(zhì)量,教學的有效性將無從談起。
四、在科學課堂創(chuàng)建信息技術環(huán)境的展望
目前,我們已經(jīng)深深地感到在科學課堂創(chuàng)建信息技術環(huán)境對于改革自然教學的模式、策略等方面具有極強的生命力。在科學課堂創(chuàng)建信息技術環(huán)境需要我們廣大教師的不斷探索和艱苦努力。
相信隨著在科學課堂中創(chuàng)建信息技術環(huán)境深入發(fā)展,必將進入全方位的改革階段,實現(xiàn)課程改革的更高目標,科學教學也必將與其它學科一樣,會加速實現(xiàn)現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展。同時學生的學習內(nèi)容也更加具有時代性,既豐富多彩又充實完整。
而且,這種學習內(nèi)容直觀呈現(xiàn)的形式可以培養(yǎng)學生的探究學習、發(fā)現(xiàn)學習和主動學習的能力,在拓寬相關學科知識的同時,培養(yǎng)學生廣泛的學習興趣和良好的信息素養(yǎng),使之更好地應對信息化社會的各種挑戰(zhàn)。
【關鍵詞】數(shù)學建模;創(chuàng)新教育;技術應用
全國大學生數(shù)學建模競賽經(jīng)過21年的發(fā)展,目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎性學科競賽,也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學建模競賽.此項競賽旨在培養(yǎng)應用書本知識解決實際問題的能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力、培養(yǎng)團隊合作意識和團隊合作精神、訓練邏輯思維和開放性思考方式.上海電機學院自2005年參加全國本科組比賽以來,在數(shù)學建模教育的改革與發(fā)展方面,做著不懈地努力,經(jīng)過多年的探索與研究,已經(jīng)形成了較為完整的數(shù)學建模教育體系。
為了以數(shù)學建模為平臺,增強大學生的素質(zhì)教育,豐富學生的第二課堂,我們采用了課堂教學、課外教學、學生教學的教學方式.課堂上,教師將數(shù)學相關的知識點進行展開,跳過理論推導與證明,重點講述其應用相關的事例,啟發(fā)學生對其應用性的思考,引出所要解決的實際問題,將學生分成若干組進行討論.課下,采用答疑、講授等其他第二課堂的方法將學生向正確的方向引導,并給出相關的指導意見.考核時,學生以小組為單位進行互講互評,最后每個班級給出一份包括問題分析、解決方案、可行性報告的建模論文,并作為公共資源存檔。
為了增強數(shù)學建模教學的實踐性與競賽性,我們投入資金進行相關軟硬件的購置,建成了一個集教學、實踐、培訓、競賽于一體的機房.并形成了一套相對承受的競賽機制,即校內(nèi)宣傳、基本培訓、校內(nèi)競賽、上機實踐、暑期培訓、全國比賽.上海電機學院從組織學生參加全國大學生數(shù)學建模競賽以來,從初期的每年3、4支隊伍到現(xiàn)在17支隊伍,從數(shù)量到質(zhì)量都得到了極大的提高.就數(shù)學建模的普及程度而言,數(shù)學建模協(xié)會、數(shù)學聯(lián)合學習社等社團已經(jīng)變成全校規(guī)模最大,涉及面最廣的社團,數(shù)學建模及建模競賽已經(jīng)深入學生中。
自2005年舉辦首屆上海電機學院校內(nèi)數(shù)學建模競賽以來,經(jīng)過8年的成長與發(fā)展.在硬件上,我們建立了數(shù)學建模實驗室;在軟件上,我們已經(jīng)形成了一套完整的機制,包括宣傳機制、競賽機制、評閱機制、選拔機制、培訓機制、后勤保障機制、獎勵機制等。
數(shù)學建模實驗室可以容納50名學生同時上機、查閱資料、參加競賽、創(chuàng)新實驗.內(nèi)部配備充足的數(shù)學建模資料、獨立的服務器并開設討論區(qū)和休息區(qū).修改和完善相關的規(guī)章制度確保數(shù)學建模基地安全平穩(wěn)運行.每年參加數(shù)學建模競賽指導的教師達到11人,具有碩士及以上學位的指導教師達百分之九十以上.這些條件為以數(shù)學建模實驗室為依托開展數(shù)學建模創(chuàng)新教育打下了堅實基礎.組織機制:成立了校數(shù)學建模競賽組委會,負責宣傳、后勤保障、征題命題及審核解答、評閱、賽后指導、數(shù)模課程建設、創(chuàng)新團隊建設等工作.宣傳機制:每年3月中旬開始,通過開展數(shù)學建模宣講會向?qū)W生系統(tǒng)地介紹什么是數(shù)學模型、數(shù)學建模競賽、數(shù)學建模的方法、步驟和一般過程、數(shù)學建模所能培養(yǎng)能力以及參加競賽對個人綜合能力的提升等.通過學校主頁、部門網(wǎng)站、散發(fā)傳單、張貼海報,教師輔導員到班級宣傳等形式信息.確保將建模和建模競賽推廣到每個學生.競賽機制:根據(jù)全國大學生數(shù)學建模競賽上海賽區(qū)的相關要求制定了上海電機學院數(shù)學建模競賽章程.全校統(tǒng)一競賽題目,將圖書館機房及數(shù)學建模專用機房開放,并開放通宵建模教室.評閱機制:由命題小組等相關教師成立評審專家組,堅持公平、公正、的原則,在成績反饋監(jiān)督機制下,以上海賽區(qū)的閱卷流程為規(guī)范,制定了評卷方法與步驟,篩選出優(yōu)秀論文,并采用上機檢驗及論文答辯的方式確定優(yōu)秀的參賽小組.培訓機制:重在培訓,突出培訓,從而蘊含競賽期間參賽學生能夠獨立自主地完成競賽.后勤保障機制:數(shù)學建模組委會競賽前召開相關職能部門及各負責領隊會議,協(xié)調(diào)解決學生上機問題、競賽場地問題、網(wǎng)絡連通問題、讀書館查閱資料問題、打印論文問題、伙食保障問題、安全問題、以及相關應急預案。
數(shù)學建模能夠促進大學生能力的培養(yǎng).數(shù)學建模活動包括數(shù)學建模課程、數(shù)學建模競賽和數(shù)學實驗課程等方面.建模活動本身就是一項創(chuàng)造性的思維活動,它既具有一定的理論性又具有較大的實踐性;既要求思維的數(shù)量,還要求思維的深刻性和靈活性.很多高校當初為了競賽的需要而開設了數(shù)學建模課程,但隨著對數(shù)學建模對學生能力培養(yǎng)的認識,數(shù)學教學改革的深入發(fā)展,許多普通高校都在積極思考,大膽探索,數(shù)學建模教學取得了許多可喜的成果.特別是對數(shù)學教學改革以數(shù)學建模為突破口,在教學體系方法和內(nèi)容上都進行了實質(zhì)性的改革,已取得了突破性的成果:改革教學內(nèi)容,教學與計算機結合,實行研討式教學等,這也為數(shù)學建模網(wǎng)絡教學奠定了很好的基礎。
培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面:
1、發(fā)揮學生的想象能力,培養(yǎng)學生的直覺思維.通過數(shù)學建模教學,使學生有獨到的見解和與眾不同的思考方法,如善于發(fā)現(xiàn)問題,溝通各類知識之間的內(nèi)在聯(lián)系等。
2、構建建模意識,培養(yǎng)學生的轉(zhuǎn)換能力由于數(shù)學建模就是把實際問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學問題,因此我們在教學中應該注重問題的轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學生思維的靈活性、創(chuàng)造性.鼓勵學生對問題的深入研究,激發(fā)其學習數(shù)學的主動性,開拓學生創(chuàng)造性思維能力,促使其養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問題,獨立思考的習慣。
構建數(shù)學建模教學模式方面:
1、平時按數(shù)學建模的觀點分析組織教學內(nèi)容.經(jīng)濟數(shù)學基礎課程中含有豐富的數(shù)學建模素材,其中許多概念本身就是從客觀事物的數(shù)量關系中抽象出來的數(shù)學模型,它必對應著某實際原型.因此,我們專門加以挖掘整理,從全新的角度重新組織經(jīng)濟數(shù)學基礎的教學體系。
2、針對教材中實際應用問題較少的現(xiàn)狀,在教學中盡量精選一些實際例題進行建模示范,通過具體問題的建模范例,突出數(shù)學建模的思想方法,幫助學生理論聯(lián)系實際并在課后練習中也突出數(shù)學建模思想.通過經(jīng)濟數(shù)學基礎的教學, 可以落實日常語言變?yōu)閿?shù)學語言的訓練,使每個學生受到將實際問題抽象成數(shù)學問題的訓練,促使學生學會用數(shù)學的眼光透視問題,從數(shù)學的角度去思考周圍的實際問題,培養(yǎng)用數(shù)學的意識,學會用數(shù)學的理論、思想、方法分析處理問題,培養(yǎng)數(shù)學建模能力。
參考文獻
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關鍵詞:民間美術;教學創(chuàng)新;策略
民間美術是民間優(yōu)秀文化的重要組成部分,隨著社會的快速發(fā)展,怎樣繼承與發(fā)展民間美術已經(jīng)成為了美術教育者急需解決的問題。在美術教學中貫穿于民間美術的教學,不僅能培養(yǎng)學生的民間美術藝術素養(yǎng)、增強學生的美術技能,而且還能促使學生形成良好的品質(zhì)與習慣,有利于全面調(diào)動學生學習民間美術的積極性和主動性。由此可見,民間美術的創(chuàng)新性教學在美術教育中的重要意義。所以,民間美術的創(chuàng)新教育,應被充分的理解,廣大的美術教育工作者,要運用好這一學科知識,把握好這一學科特點,為我們培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才而努力。在此,筆者結合自己的實踐教學經(jīng)驗,提出了幾點創(chuàng)新民間美術教學的策略,望與廣大同仁一起分享。
一、與其他學科融匯貫通
在藝術領域中,民間美術不僅和繪畫、設計有著密切的聯(lián)系,而且和音樂、舞蹈也有著互通的關系,它們都是人們對生活的再現(xiàn)。把范圍再擴大一點來說,民間美術還和歷史、文學、地理、物理等多個學科間有著一定的結合點。比如,民間美術史主要是在大的歷史背景下發(fā)展起來的,民間美術的表達方法有不少都與文學中的“賦、比、興”的表達方式相近,民間美術所呈現(xiàn)出的地域性與其存在的地理條件及環(huán)境是密切相關的,民間美術的造型方法也有不少都和物理學的內(nèi)容緊密相關……所以,在創(chuàng)新民間美術教學時,應和多門學科融會貫通,這樣才能收到顯著的教學效率。
二、運用現(xiàn)代化教學手段
在民間美術教學中運用現(xiàn)代化的教學手段能夠獲取事半功倍的成效。比如,通過幻燈片放映民間美術作品圖片,它的真實感和藝術感染力是課本圖例永遠實現(xiàn)不了的。再如,通過錄像的方式播放民間美術的制作過程,它的生動性、準確性是教育者講授中難以實現(xiàn)的。通過多媒體教學,教育者親自制作課件,學生主動參與教學過程,不僅能創(chuàng)新民間美術教學模式,使教學更具直觀性、條理性、客觀性,激發(fā)學生學習熱情,而且還能顯著提高課堂教學效率。
三、運用情境教學方法
實際上,民間美術教學還是一種情感教育,在教學過程中,教育者應全面調(diào)動所有能夠培養(yǎng)學生情感的因素。創(chuàng)設良好的課堂情境是創(chuàng)新民間美術教學的關鍵外在因素,其涵蓋了課堂的環(huán)境創(chuàng)設、結構設計、音響設計等,不同的民間美術種類均具備著不同的地域性,風格、主題思想以及情緒情感,而課堂情境的每個環(huán)節(jié)對學生來說都是不同的信息反映,只有當這些信息反映相一致時,才能夠刺激到學生,進而提升課堂功效。比如,讓學生對民間蠟染進行欣賞,在學生觀察作品的同時教育者通過適當?shù)恼Z言講授,并向?qū)W生們播放一些少數(shù)民族(如貴州)中民間日常生活的畫面,并將少數(shù)民族(如貴州)音樂為該課堂的背景音樂。學生在該種創(chuàng)新的教學情境下得到的感受是全面的,是傳統(tǒng)教學永遠達不到的。
四、重組有關教材
在新課程標準的基礎上,充分挖掘當?shù)孛耖g美術資源,對原有教材予以調(diào)整。增設一些學生喜聞樂見的和教育者擅長的內(nèi)容,教育者應緊跟現(xiàn)代社會的需求,有創(chuàng)造性地對民間美術教學內(nèi)容進行重組。
綜合新舊課本,把相同年級的新舊課本中相同的內(nèi)容有機的融合起來,以擴大知識量,教育者不應將眼光放在一個版本的美術教材上,因為各版本的民間美術教材均具備獨有的特色與可取的地方,教學中應提煉相類似的內(nèi)容,取長補短,在教學內(nèi)容上應找到結合點,充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。另外,變換制作材料,拓展內(nèi)容交叉點同樣是一項比較好的教學方法,在民間美術的一些制作工藝復雜、工具材料要求嚴格的內(nèi)容中比較適用。在創(chuàng)新型課堂教學過程中,除了要欣賞與了解民間美術外,還可采用其他形式進行相關制作與學習,比如,將木雕、根雕改成橡皮泥、陶泥或者蘿卜進行雕刻制作;將服裝、刺繡等通過繪畫、設計形式加以體現(xiàn)……
五、講練相結合,全面發(fā)揮學生主體性與能動性
我們所看到的所有民間美術作品都是經(jīng)過一定的工藝手段后而最終形成的視覺藝術品,其雖然也要具備相應的技術技法,但相對于專業(yè)美術作品而言,其對技法水平要求不高,這主要是因為民間美術的創(chuàng)造者是生活在基層中的老百姓。便捷、樸質(zhì)是很多民間美術作品的特征,學生在大部分情況下是具備一定的能力進行實踐操作的。實踐過程其實就是強化學生的理解程度,創(chuàng)新教學模式,滿足教學最終目的的過程,雖然會占用一部分課堂時間,但是教學功效顯著。所以在創(chuàng)新民間美術課堂教學中,教師要注意講練結合,全面發(fā)揮學生的主體性與能動性。
六、結語
綜上所述可知,創(chuàng)新民間美術課堂教學,可以使美術教育者的教學空間更加的靈活與廣闊,使美術課堂教學更加的生動和有效。其充分體現(xiàn)了新教材的理念,學生在該創(chuàng)新模式下可以得到不斷的提高和升華。
參考文獻:
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【關鍵詞】新型教學模式小學數(shù)學教學實踐
一、小學數(shù)學課堂中運用新型教學模式的意義
1.營造開放的教學環(huán)境,培養(yǎng)學生學習興趣
新型教學模式的應用并不代表需要改變數(shù)學學科的教學基礎,而是運用多媒體技術等工具輔助教學,改變傳統(tǒng)呆板的教學氛圍,營造開放式、游戲式的教學環(huán)境。這種開放的教學環(huán)境,更有利于調(diào)動學生學習的主動性和能力性,打破傳統(tǒng)教學模式的局限,讓學生真正成為課堂的主人。傳統(tǒng)教學模式下,學生只能被動接受教師講解的知識,缺乏自己獨立思考的空間,導致無法產(chǎn)生學習數(shù)學的興趣。而新型教學模式下,師生之間處于一種平等的溝通交流關系,學生能夠在課堂中直抒己見,學習興趣和主動性大大提高。
2.挖掘數(shù)學學習興趣,培養(yǎng)學生思維習慣
數(shù)學學科的最終目的是通過學習數(shù)學知識,引導學生知道如何運用數(shù)學知識解決實際問題,這也是素質(zhì)教育下對于數(shù)學學科的基本要求。不同于傳統(tǒng)教學模式下,教師重視如何引導學生進行知識遷移,運用所學過的知識解決問題;新型教學模式下更多的是培養(yǎng)學生的思維方式和思維習慣,由于學生發(fā)展存在個體差異性,因此每個學生都有著自己的思維習慣,數(shù)學學科并不僅僅是簡單的數(shù)學知識和數(shù)學原理的講解,更多的是從中培養(yǎng)學生的邏輯思維。而運用新型數(shù)學模式記性教學,學生不僅會加深自己對于數(shù)學學科的理解,養(yǎng)成自己的思維和思考習慣,而且能夠通過教師創(chuàng)設的教學情境,挖掘到數(shù)學學習的樂趣。
二、新型教學模式在小學數(shù)學教學中的運用
1.開放式教學模式在小學數(shù)學教學中的運用
與其他學科相比,數(shù)學學科具有極強的抽象性和邏輯性,而對于小學階段的學生而言,由于其抽象邏輯思維尚未建立,在學習數(shù)學過程中存在一些問題。這就需要教師化難為易、化抽象為生動,結合日常生活的實例開展教學,拉近學生與數(shù)學學科之間的距離,從而降低學生學習數(shù)學的抵觸情緒,更好的讓學生接受和理解數(shù)學知識。小學階段是學生打好數(shù)學基礎的關鍵階段,部分數(shù)學教學和家長認為小學數(shù)學就是會認、會算各種數(shù)字,實際上這種想法過于片面。在開放式的教學氛圍中,運用多媒體技術進行輔助教學,引導學生了解數(shù)學的涵義和重要性,能夠提高學生學習數(shù)學的興趣。同時教師可以借助小木棒、珠算器等工具,創(chuàng)設生活化的情境,讓學生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗明白學習數(shù)學的意義和重要性。此外,開放式的教學環(huán)境還需要教師與學生之間建立平等良好和諧的溝通關系,學生在課堂上能夠?qū)⒆约簩W習過程中的困惑與教師交流,從而促進學生成長和進步。
2.游戲化教學模式在小學數(shù)學教學中的運用
小學生正處于好奇心比較強的階段,這就導致其在學習的過程中注意力比較容易分散,難以長時間集中注意力。而數(shù)學學科與其他學科相比,抽象性和邏輯性比較強,學生在學習過程中容易感到乏味和厭倦。這就需要教師采用游戲化教學模式吸引學生的注意力,引導學生參與到教學活動中去,從而提高課堂教學效果和質(zhì)量。但是需要注意的是,游戲化教學的主要目的是引導學生參與教學活動,重點在于教學,因此小學數(shù)學教師要根據(jù)學生的個性化特點和教學目標,選擇合適的教學內(nèi)容開展游戲活動,一方面提高學生的學習興趣,另一方面也能夠讓學生在游戲中有所收獲。如在學習“奇數(shù)和偶數(shù)”的相關內(nèi)容時,教師可以提前準備好一個黑盒子和一個白盒子以及許多玻璃球,并且在玻璃球上用馬克筆寫上數(shù)字。在開始“奇數(shù)和偶數(shù)”之前用“摸球游戲”導入,并且告訴學生游戲規(guī)則為從兩個盒子里面各摸一個球,只要相加為偶數(shù)就可以獲得獎勵,學生參與游戲的積極性大大提高。經(jīng)過游戲?qū)牒螅處熢偬釂枴皶粫霈F(xiàn)摸出兩個球是奇數(shù)的情況”,學生分組進行討論,教師再進行總結,加深學生的印象。
在我國中學數(shù)學教學的實踐環(huán)節(jié),教學工作者通常會對教材內(nèi)容進行深入剖析,在為學生解讀數(shù)學問題內(nèi)容的過程中培養(yǎng)學生的解題能力與數(shù)學思維. 但是,受學生個體差異因素的影響,這種傳統(tǒng)的教學模式在實踐環(huán)節(jié)往往難以有效發(fā)揮出實際效果,致使中學數(shù)學教學的有效性大大降低.
1. 新課改下中學數(shù)學教學中存在的問題
1.1 中學數(shù)學教學觀念落后
目前依然有很多教學工作者認為書本教材就是課堂教學的唯一依據(jù),在開展數(shù)學教學的過程中對教材中概念的正確使用產(chǎn)生了曲解,致使實踐教學與新課程標準發(fā)生偏離,逐步導致中學數(shù)學教學的質(zhì)量嚴重下滑;學生在這種較為落后的教育觀念影響下更加難以有效提升自身的學習成績,長此以往造成嚴重的惡性循環(huán).
1.2 中學數(shù)學教學方法落后
在我國中學數(shù)學的課堂教學過程中,填鴨式的教學方法已經(jīng)根深蒂固,傳統(tǒng)教學模式極大的降低了課堂教學的科學性,致使學生在課堂上受到極大的限制;教學工作者在授課過程中將自己看作是課堂教學的主體,致使學生的主體地位逐漸被忽視,嚴重削弱了學生參與課堂學習的有效性,降低了學生在中學數(shù)學課堂上的學習積極性;傳統(tǒng)教學模式嚴重削弱了中學數(shù)學課堂教學的有效性,已經(jīng)逐漸成為我國中學教育領域急需探究與解決的重點問題.
1.3 中學數(shù)學教學設施落后
在我國中學數(shù)學的課堂教學環(huán)節(jié),普遍存在教學設施落后的問題,這一問題導致學生在參與數(shù)學知識探究的過程中缺乏有效的引導與幫助,數(shù)學課堂教學的科學性與有效性難以在課堂上充分發(fā)揮,這極大地降低了學生參與數(shù)學課堂學習的實際效果;很多中學在數(shù)學課堂授課環(huán)節(jié),仍采用傳統(tǒng)的黑板、粉筆及常規(guī)數(shù)學教學用具,這些較為落后的教學用具很容易導致學生對數(shù)學學習逐漸失去興趣,嚴重削弱了數(shù)學課堂教學的有效性;部分院校對于中學數(shù)學課堂教學的重要性并未有一個明確的認識,致使校內(nèi)諸多設施及教學用具都處于損壞與老化的狀態(tài),嚴重降低了中學數(shù)學教學的有效性.
2. 新課改下中學數(shù)學教學有效模式構建的方法
2.1 結合數(shù)學教材開展創(chuàng)新性教學
在構建中學數(shù)學教學有效模式的過程中,教學工作者應充分提升自身對數(shù)學教材的運用能力,根據(jù)我國新課程改革中的實際要求,對中學階段的數(shù)學教學大綱進行分析與探究,分析學生在課堂學習過程中容易產(chǎn)生的問題因素,對教材內(nèi)容進行相應的增、改、換、刪. 例如,教學工作者在數(shù)學授課過程中,應在備課階段對教材內(nèi)容有一個明確的認識與把握,結合本堂課程的重點與班級學生的數(shù)學思維進行分析,對教材中超出學生理解水平的部分進行適當刪減,對教學內(nèi)容中存在的不足與缺陷進行完善,結合自身的豐富教學經(jīng)驗,選擇性地將教材當中的經(jīng)典數(shù)學教學內(nèi)容加以重點描述和補充.
2.2 營造良好的數(shù)學教學氛圍
教學工作者應當積極構建輕松愉悅的課堂學習氛圍,為學生營造更好的學習環(huán)境,充分調(diào)動學生的學習積極性,使學生能夠更好的參與到中學數(shù)學教學實踐活動當中. 例如,教學工作者在新課改下的中學數(shù)學授課環(huán)節(jié),可以充分利用多媒體教學形式,通過創(chuàng)設數(shù)學情景劇的方式,將傳統(tǒng)的數(shù)學知識講授模式轉(zhuǎn)變?yōu)槁暻椴⒚恼n堂教學形式,運用分組討論的方式使班級學生能夠在課堂上以小組的形式對數(shù)學情景劇當中的內(nèi)容與重點因素進行研究,以此加深學生對所學數(shù)學知識的理解與記憶,充分提升中學數(shù)學課堂教學的整體質(zhì)量.
2.3 優(yōu)化作業(yè)布置及教學評價
中學數(shù)學教學的有效模式能夠充分符合我國新課程改革的相關要求,在構建中學數(shù)學教學有效模式的過程中,教學工作者應當積極優(yōu)化課堂教學環(huán)節(jié)的作業(yè)布置及教學評價工作,教學模式中應體現(xiàn)出對學生綜合素質(zhì)水平與知識運用能力的培養(yǎng),還應按照教學內(nèi)容中的公式與解題思維方式進行針對性設計,以此提升作業(yè)布置與教學評價工作的科學性與有效性. 通過優(yōu)化作業(yè)布置與教學評價工作,教學工作者在數(shù)學授課過程中能夠極大的提高學生在課堂上的學習積極性;在實踐教學過程中,教學工作者可以通過優(yōu)化教學評價的方式,使學生能夠更加直觀的理解數(shù)學定律的運用方式;教學工作者在課后作業(yè)布置的過程中,應當挑出課程例題中的重點,運用最簡單直接的方式,使學生能夠?qū)栴}內(nèi)容有一個深刻的認識,避免學生被繁雜的課后作業(yè)內(nèi)容弄昏頭腦,以此達到高效且優(yōu)質(zhì)化的教學效果.