论高职数学教学中渗透数学建模思想的必要性论文

2021-06-19 论文

  数学建模是联系数学理论和实际问题的桥梁和纽带,是数学学科与社会的交汇,是解决实际问题的一种方法。数学建模是从数学角度出发,对所需研究的问题作一个模拟,舍去无关因素,保留本质因素,把现实原型作抽象、简化后,使用数学符号、数学式子、数量关系简化而成某种数学结构。

  当前高职数学课程教学中,由于课时少,教师多采用填鸭式的教学法,过分注重训练学生的逻辑思维能力、解题技巧,过分强调教学要求、教学进度的统一,缺乏层次性多样化,不能适应不同专业的要求,考试形式也几乎是清一色的笔试,而没有着意讨论和训练如何从实际问题中提炼出数学问题,以及如何用数学来解决实际问题,从而造成不少学生认为“学高等数学没用”,大大影响了学生学习数学的积极性和数学素养的提高,以及后继专业课程的学习。而现行教材上又很少接触实际问题,如果教师照本宣科,学生就根本体会不到数学的广泛应用。因此,若教师能在实际教学中渗透一些数学建模思想,理论联系实际,不仅能激发学生学习数学的兴趣,帮助学生理解和掌握教材中的定义、定理,而且可以培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。

  一、重视数学概念背景模型的引入,启发学生对数学公式、定义的理解与认识

  一切数学概念和知识都是从现实世界的各种模型中抽象出来的,利用建模的思想进行教学是理论与应用相结合的重要手段。让学生从模型中切实体会到数学概念是因为有用而产生的,从而培养学生学习数学的兴趣。例如,在讲极限的定义时,如果把定义直接灌输给学生,学生会感到数学概念犹如空中楼阁,看不见,摸不着。如果我们换一种方式,从求圆周长讲起,向学生提出分析和解决这个问题所用到的数学思想方法,从而引出极限的概念。再如讲导数的概念,先从求变速直线运动的速度、产品成本的变化率、切线等问题为背景引入,再从这些应用入手,有意识地挖掘它们,进一步提出或构造一些比较浅的数学建模问题。这样借助于数学知识与实际问题的联系引入数学概念,加强“数学源于现实”的思想教育,容易牵动学生的数学思维,加深对概念的理解,从而提高学习数学的兴趣。

  二、在高职数学教学中渗透数学建模思想,有助于提高教学效果

  针对教材中实际应用问题较少的现状,教师在数学教学活动中,可以精选一些学生感兴趣的简单的实际应用问题,进行建模示范,帮助学生理论联系实际。比如有的学生数学基础可能不太好,但他爱好体育、经济、化学、计算机等,教师就可以从这些方面引入一些简单的相关题目,引起他们的兴趣。比如让有体育特长的学生分析“香港赛马比赛的奖金分配情况”,爱好化学的学生分析、抽象“化学方程式配平”的数学模型,爱好计算机的学生学会“编制解决数学模型的程序”等等。这样做可以激发其学习的积极性,发挥学生的个性,往往会收到意想不到的结果。在学生对数学建模感兴趣的基础上,能激发学生对数学学习的积极性,使得学生被动地“学”、老师被动地“教”,改变为学生主动地“学”、老师“灵活”主动地“教”。学生的学习主动性调动起来了,老师的工作热情就会高涨,就能达到提高高职数学教学效果的`目的。

  三、培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力

  在教学实践中,专业课教师认为学生的数学基础不扎实,不能灵活运用在具体问题上,而对于学生自己,则表现为不能通过自学来获取新知识,对教师过于依赖等。在学生毕业以后,不会或者意识不到可以应用数学工具去解决他们各自领域的问题。在数学教学中渗透数学建模思想,可以适当选编一些实际应用问题,引导学生进行分析,通过抽象、简化、假设、确定变量、参数、确立数学模型,解答数学问题,从而解决实际问题。这样既让学生掌握一些数学建模的方法,又有利于学生遇到实际问题时,在所学过的课程中找到适当的模型,依据模型的有关性质或解题思路去考查现有问题,使学生深刻体会到数学是解决实际问题的锐利武器,也有利于在教学中贯彻理论与实际相结合的原则,逐步提高学生分析、解决问题的能力。例如,向学生介绍函数模型、微分方程模型、优化模型、Malthus人口模型、Logist ic人口模型、跟踪问题模型等。微分方程来源于实际,微分方程模型是常用的数学模型,许多数学问题可通过建立微分方程,解微分方程来解决。比如传染病模型,人类虽已跨入21 世纪,但一些险恶的传染病,如淋病、艾滋病等在许多国家蔓延,通过分析受感染人数的变化规律可以预报传染病高潮的到达时间。在讲解导数、微分、积分及其应用时,可编制“商品存储费用优化问题、批量进货的周转周期、最大收益原理、磁盘最大存储量、交通管理中的黄灯、红灯、绿灯亮的时间”等问题,都可用导数或微积分的数学方法进行求解。在概率与统计的应用教学中,“医学检验的准确率问题”、“居民健康水平的调查与估测”、“临床诊断的准确性”、“不同的药物有效率的对比分析”等实际应用问题都可以用概率与统计的数学模型来解决。

  在线性代数的应用问题中,可以建立研究一个种群的基因变异,基因遗传等医学问题的模型,使数学知识直接应用于学生今后的专业中,有效地促进了学生学习高等数学的积极性,提高了数学的应用意识。总之,高等数学教学的目的是提高学生的数学素质,为进一步学习其专业课打下良好的数学基础。

  教学中渗透数学建模思想,不但促进高职数学学科建设,推动教学改革,更重要的是能激发学生学习数学的兴趣,帮助学生培养和提高想象力、洞察力和创造力。

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