[数学建模,高职,能力]关于利用数学建模训练增强高职学生创新能力
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数学建模对高职学生学习能力的培养摘要:面对学生能力和就业需求不断变化的现状,高职院校的数学教学迎来了极大的挑战,如何将数学与实际问题相结合,培养学生的自主学习能力和分析处理实际问题能力是数学教学改革的方向。
本文探讨将数学建模与数学教学有机的结合,从而培养高素质实用型人才。
关键词:研究性学习;自主学习能力;数学建模;数学实验;应用能力中图分类号:o1-4 文献标识码:a 文章编号:1007-9599 (2013)04-0000-02当今科学技术的迅猛发展和计算机技术的日益普及,数学在实际中的应用越来越广泛和深入,很多看似和数学无关的问题都可以运用数学工具加以解决。
应用数学方法去解决各个领域的实际问题时,建立数学模型是非常关键的一步,同时也是困难的一步。
数学建模是联系数学与实际问题的桥梁,是数学在各个领域广泛应用的媒介,是数学科学技术转化的主要途径。
数学建模教学及其各种活动迅速活跃发展,成为当代大学数学教育改革的主要方向之一。
特别是高职院校,我们面对的是不同专业、不同的培养目标、不同的就业方向的学生,再沿用传统的一成不变的数学教学方法肯定是不符合时代要求,也一定无法培养出实用型技术人才。
我们经过数年的实践数学建模的作用已是深入人心,尤其在培养学生创新能力、个性发展方面起到了显著的效果。
1 数学建模的特点1.1 数学建模调动学生学习的主动性。
数学建模是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并解决实际问题的一种强有力的数学手段。
在数学教学活动中,教师要积极引入数学建模,通过数学模型的建立,激发学生们的学习热情,让学生主动参与研究和讨论,开发和培养学生的创新精神和创新意识,从而达到提高学生创新能力的目的。
学生的创新能力和主动学习的能力全面提升,将极大提高他们的社会竞争力。
1.2 数学建模的综合性与应用性。
大学生数学建模竞赛的题目都来自于工程技术与社会经济生活,数学建模从真正意义上体现了数学来源于实践又应用于实践,达到了理论与实践的有机结合,克服了以往数学教学的严重缺陷:学生学习数学概念不知道数学概念是怎样形成的,学完以后又不知道往哪用,怎样用,以至于有的学生认为学习数学没用。
数学建模对高职学生综合素质的提升作用【摘要】文章依据开展数学建模活动的实践经验,阐述了在数学建模培训中采取以学生为主体,教师引导的教学模式,提高学生的自信心;探讨了通过数学建模对学生综合素质多方面的提升作用;最后提出了高职院校开展数学建模丞需解决的问题。
【关键词】高职学生数学建模综合素质【中图分类号】o13 【文献标识码】a 【文章编号】2095-3089(2013)04-0134-02将实际问题通过抽象、简化、假设、引进变量提炼出数学模型的过程被称为数学建模,是数学知识和应用能力共同提高的最佳结合点,是启迪创新意识和创新思维、锻炼创新能力、培养高层次人才的一条重要途径;也是激发学生欲望,培养主动探索、努力进取学风和团结协作精神的有力措施。
高职教育培养的高端技能型人才,不应该只是一线的操作工,还是我国未来产业工人的中坚力量,是未来我国新技术、新发明和新工艺的应用者,能引领我国未来的技术革新。
为了达到这些目标,高职学生只具备专业素质是远远不够的,还应该具有可持续发展能力的综合素质。
在目前高职学制和教育模式下,数学建模可以作为提升高职学生综合素质和创新能力的抓手、重要手段和极好载体。
一、改变数学建模培训模式,提高学生的自信心笔者从2009年开始组织数学建模培训和参加数学建模竞赛,逐步摸索出了一些经验,通过以增加学生学习信心为主,以学生为主导,教师进行引导的教学模式,取得了很好的效果。
主要有下面三个方面:1.学生由绿叶变为鲜花,提高了自信心。
在目前的高招录取体制下,高职招生不能与本科招生同时进行,而是在普通本科录取之后,导致一些家长及学生产生只有“落榜生”才去读高职的感觉,这无形中加重了高职生的自卑心理。
在中学时,高职学生普遍得不到重视和关心,更不用提参加各种竞赛的机会,信心逐步丧失。
由于数学建模竞赛不受参赛人数和专业限制,能使得更多学生参与其中,并能在建模过程中获得成功的机会,体会到成功的感觉,使其明白“世上无难事,只怕有心人”,从而帮助其树立自信心。
基于数学建模的学生创新能力培养实践与探讨摘要:考虑到数学建模开放性的特点,将以问题为基础的教学模式和合作学习理论整合在一起,提出一种新的教学模式,并进行了应用实践,新的教学模式加强了学生创新素质能力的培养。
关键词:合作学习教学模式三群体Research on Training Practic of Students‘Ability to Innovate Based on Mathematical Modeling ContestAbstract:Taking into account the characteristics of the mathematical modeling openness,we take the problem-based teaching mode and cooperative studying theory together, and introduce a new teaching model to apply in practice. The new mode of teaching to enhance the quality of students’innovative ability.Key words:cooperative studying teaching model three groups随着我国经济的快速发展对创新人才的要求提出了新的内容,大量的在一线的技术应用型创新人才和技能型创新人才已成为各类企业实现产业升级和服务升级的关键因素。
培养创新人才,既需要造就一批科技创新的领军人才,更需要培养大批在生产第一线,具有创新能力的技术人员[1]。
因此,高等职业教育在教育方法,探索知识,培养人才方面都需要不断地进行探索,创新的艰巨任务,特别是在高职教育中的特定人才培养模式下,基础课教学的改革与创新同样具有重要性和紧迫性[2]。
因此,高等数学的改革就应以实现数学的应用性作为切入口,而数学建模就是综合运用数学知识和计算机工具解决实际问题的过程,是联系数学和实际问题的桥梁。
巧用“数学建模”教学,培养学生创新能力摘要:培养学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。
巧用“数学建模”教学,加强数学与生活应用的结合,加强对学生创新意识、创新能力的培养已经摆在了每一位数学教育工作者面前。
这不仅是数学学科发展的需要,也是素质教育的需要。
关键词:数学模型应用构造创新能力一、引子随着科学技术日新月异的发展,数学在各个领域的作用越来越重要。
不管是不同于数学领域的其它自然科学领域,还是社会科学领域,都力图通过建立数学模型来分析、处理实际问题,以期使问题得到解决。
把应用还给数学,是近几年来我国数学教育界在分析总结国内外数学教育的经验教训后所取得的共识,应用问题进入中学数学的课堂教学已成为事实。
有资料统计表明,数学建模方法在全国通用九年义务制教材初中课本中出现的频数最高,达108。
由此可以看出,这一数学思想方法的重要性。
因此,开展“数学建模”教学,加强数学与生活应用的结合,加强对学生创新意识、创新能力的培养已经摆在了每一位数学教育工作者面前。
这不仅是数学学科发展的需要,也是素质教育的需要。
二、数学模型与数学模型方法1.数学模型所谓模型,是一种结构,这种结构是通过对原型的形式化或模拟与抽象得到的,是一种行为或过程的定量或定性的表示,通过它可以认识所代替的原型的性质和规律,模型的种类很多,可以是物质的,也可以是思想的。
思想模型又可分为不同的类,如形象模型和符号模型,数学模型是一种符号模型。
数学模型是现实原型的数学抽象化的产物,是“针对或参考某种事物系统的特征或数量相依关系,采用形式化数学语言,概括地或近似地表述的一种数量结构。
”对“数学建模”可以理解为“数学建模就是寻求建立数学模型的方法的过程。
”2.数学模型方法所谓数学模型方法是通过建立数学模型来解决实际问题的一种方法。
一般分三步进行:(1)对现实问题进行抽象分析,建立数学模型;(2)对建立的模型进行推理和演算,数学地求得模型的解;(3)把模型的解返回到现实问题中去,检验数学模型的符合程度或获得现实问题的解。
论数学建模在高职院校素质教育中的作用摘要本文讨论了数学建模在高职院校大学生素质教育中的作用,并指出数学建模的教学及竞赛是实施素质教育的有效途径。
关键词数学建模素质教育高职高专中图分类号:g710 文献标识码:a素质教育是指依据人的发展和社会发展的实际需要,以全面提高全体学生的基本素质为根本目的,以尊重学生主体性和主动精神,注重开发人的智慧潜能,注重形成人的健全个性为根本特征的教育。
实施素质教育的重点是培养学生具有创新精神和实践能力,造就合格的社会主义事业接班人。
为此,广大教育工作者就如何向学生传授知识的同时,全面提高学生的综合素质进行着不断地探索与研究,并提出了许多解决问题的方法和思路。
笔者结合多年的教学实践,认为数学建模是实施素质教育的一种有效途径。
1数学建模的内涵及数学建模竞赛的发展数学建模是通过对现实问题的抽象、简化,确定变量和参数,并应用某些“规律”建立起变量、参数间的关系,然后求解该数学问题,最后在现实问题中解释、验证所得到的解的创造性过程。
数学建模过程是应用数学的语言和方法解决实际问题的过程,是一个培养创新能力的过程。
而数学建模竞赛就是这样的一个设计数学模型的竞赛活动。
大学生数学建模竞赛最早于1985年在美国出现。
1989年我国学生开始参加美国的数学建模竞赛,1992年我国组织举办了10个城市的大学生数学建模联赛,1994年起开始主办全国大学生数学建模竞赛,每年一次。
十几年来,全国大学生数学建模竞赛规模飞速发展,参赛校数从1992年的79所增加到2012年的1284所院校,参赛队数从1992年的314队增加到2012年的21219个队(其中本科组17741队、专科组3478队),63600多名大学生报名参加本项竞赛。
数学建模竞赛已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。
从以上数据来看,参加数学建模活动的主要是本科学生,但是专科院校的学生近几年参加竞赛的增长速度还是很快的。
依托数学建模竞赛提升大学生的创新创业能力
数学建模竞赛是一项提升大学生创新创业能力的重要途径。
通过参加数学建模竞赛,
学生们能够培养创新思维、团队合作能力和问题解决能力,为未来的创新创业打下坚实的
基础。
数学建模竞赛要求参赛者在有限的时间内解决实际问题,这对于培养学生的创新思维
至关重要。
在竞赛中,学生们需要对问题进行全面的分析、综合使用各种数学方法与工具,寻找创新的解决方案。
这要求学生们具备灵活的思维方式和跨学科的能力,能够脱离传统
的思维模式,寻找新的解决路径。
通过这样的训练,学生们的创新思维能力将得到极大的
提升。
数学建模竞赛需要参赛者之间能够有效地合作,这对于培养团队合作能力非常重要。
在竞赛中,学生们需要分工合作,共同解决问题。
只有团队成员之间合作默契,相互协作,才能高效地解决问题,并取得优异的成绩。
通过参与竞赛,学生们将能够培养出良好的团
队合作意识和合作能力,这对于未来的创新创业道路十分重要,因为创业很少是一个人的事,需要团队的协作才能取得成功。
数学建模竞赛还能够培养学生的问题解决能力。
在竞赛中,学生们需要根据实际情况,提出合理的假设和假设验证方法,并以此作为解决问题的基础。
在这个过程中,学生们需
要运用他们的数学知识和分析能力来解决实际问题,同时也需要运用创新的思维方式和方法。
通过这样的训练,学生们不仅能够提高解决问题的能力,也能够培养出他们在未来创
业过程中所需要的敏锐的市场洞察力。
近几年来,随着高职教育改革的不断深入,职业技能竞赛越来越受到高职院校的青睐。
全国大学生数学建模竞赛作为国家教育部高等教育司和中国工业与应用数学学会组织的面向全国大学生举办的一项群众性课外科技活动,它旨在培养和提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,切实加强大学生科学文化素质教育,不断造就大批具有创新精神和创造能力的高素质人才。
一、模竞赛及其发展现状1.数学建模简介。
数学建模就是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程。
具体而言,就是将实际问题中的各种关系进行抽象简化、设定变量和参数,并依据变量间的规律确定它们之间的数学关系,从而建立其数学模型,然后分析求解该数学模型,并对此结果进行解释和验证,若通过,则可投入使用,否则将返回去,重新修改模型或对问题的假设进行改进。
2.数学建模竞赛的由来及现状。
数学建模竞赛最早起源于美国,我国大学生数学建模竞赛起步于1989年。
1994年被国家教育部正式规定为全国大学生四大竞赛之一。
数学建模竞赛的题目没有固定的范围和模式,往往是由实际问题稍加修改和简化而成,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造性,竞赛的题目没有标准答案。
随着参赛院校和组队数的逐年增加,全国大学生数学建模竞赛的影响越来越大,目前已成为全国高校中规模最大的校外科技活动之一。
截止到2011年来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、美国的1251所院校、19490个队(其中本科组16008队、专科组3482队)、58000多名大学生报名参加本项竞赛。
可以说数学建模及数学建模竞赛已深入大学生的学习生活,成为大学校园内的一个亮点。
二、数学建模竞赛在高职教学中开展的必要性1.高职教育的需要。
高职院校培养的是适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高素质技能型人才,为了适应这个培养目标,要求我们教师在传授知识与理论的同时,应更加重视学生职业技能素质的训练与培养。
关于利用数学建模训练增强高职学生创新能力
当前,随着我国现代化教育技术的逐步发展,为了确保人才质量,高校数学教学必须注重联系实际生活与生产实践,强调创新意识的培养.数学建模为数学学科同其他学科之间的联结提供了桥梁和枢纽,采用数学建模不仅可以对实际问题加以数学形式的描述,还为实际问题的理论分析及科学解决提供了强有力的工具.由于数学建模均来源于生活实践,并非固定、唯一的答案,其目的在于激发学生的思维,提高学生的动手能力,能够深入生产及生活实践,去寻找并解决问题,因此,提高学生的数学建模能力,有助于培养学生的创新意识及实践能力.
1、数学建模的内涵及其重要性分析
数学建模,即采用数学思想及方法解决实际生活及生产实践中所遇到的各种问题,是将数学理论知识同实际问题进行有效联系的枢纽,并直接展现了数学教育对于大学生创新意识及能力培养方面的重要作用.如今,数学建模的重要性已经受到了社会各界的广泛认同,并在多个领域得到了广泛的应用.因此,各高校纷纷开设了数学建模课程,并积极组织大学生参与数学建模竞赛,将数学教育有效地融入社会生活实践中,转变了传统数学教学过程中的自我封闭、自成体系的局面,为数学同现实世界之间的联接提供了可行之道.
在如今这个注重素质教育,强调个性化发展的新时代,提高大学生的数学建模能力显得尤为重要.我国著名数学家丁石孙先生曾经说过:数学公式更为重要的作用,在于培养大学生树立科学的思想方法,同时,根据自身所学知识,不断创新,寻求更多新的途径,这远非在课堂中死啃定理即可实现的.我们采用何种方法,才能使更多学生意识到这个问题?我认为,建模竞赛就是一种很可行的方法.数学建模使学生应用所学数学知识解决问题,并通过实践进一步创新,寻求更多解决途径,在此过程中,不仅游戏提高了学生的动手能力,还培养了其创新意识,提高了自身的综合素质,推动了应用型人才的成长与发展.这不仅是数学教学改革的结果,也是我国经济社会发展对于数学教育所提出的要求.数学建模为大学生有效运用数学思想、理论知识及方法体系提供了途径.在数学建模教学过程中,应将重点放在基础理论知识,如微分方程、概率统计、优化方法、拟合等理论知识方面,同时,还应加强前沿理论成果的介绍,注重提高学生常用数学软件的使用等等,以逐步积累建模知识,开拓思路,提高寻找问题、分析问题及解决问题等能力,使大学生逐步养成创新意识及创新能力,推动其综合素质的全面提高.
2、数学建模与创新之间的关系
数学建模采用了计算机、信息查询等数学工具,针对实际生活及生产过程中所遇到的各种问题,将数学研究同工业、农业、经济管理等多个领域进行交叉组合所产生的一门新兴学科.数学建模是针对所研究事物的实际特征及数量关系,借助于形式化数学语言进行近似性表达所形成的数学结构,具体而言,常常表现为一套具体算法,或一系列数学关系式.在构建数学模型时,不仅要全面反映出问题的实质,还要将问题予以适当简化,以方便进行分析和推导,回到实际研究对象中将问题予以顺利解决,此外,合适的数学模型还应能够对误差范围进行科学估计.图1为数学建模的基本流程,是由简单问题出发,通过师生共同努力,进行数学模型的构建,从而初步理解数学模型构建的思路及方法,培养自身的创新意识及能力,利用活动小组或实习作业等多种形式进行讨论和分析,对不同模型的利弊进行分析,提出相
应的修改方法,并对是否有必要进行深入扩展进行讨论.这样一个循序渐进的过程,有效提高了大学生的积极性、团队合作性,还锻炼了学生的人际交往能力与创新能力.
随着新世纪的到来以及科学技术的迅猛发展,数学不仅得到了空前的发展,其在各个领域所发挥的作用也越来越大.计算机的广泛普及极大地提高了数学在实际问题解决方面的能力.实践表明,数学在经济建设、社会进步、科学发展、商贸及日常生活中发挥的作用越来越显著,数学建模为数学的广泛应用提供了途径,而建模过程实际上也是一个创新过程.利用建模将数学思想、理论及方法融入实践问题中,经分析和推导,再返回实践中进行验证,从而不断促进数学新方法、新理论的形成与完善.数学建模不仅是适应了当前数学教育改革的需求,更强调了学生创新意识及实践能力的培养,满足了素质教育全面开展的要求.由此可见,数学建模的本质,即培养学生的创新意识及实践能力,这也是创新的精髓所在.
但是,目前高校数学建模面临着创新挑战:(1)大学生对于数学建模的重要性认识不足,不少学生往往不知道如何运用数学建模,甚至不知何谓建模,有些学生不善于或不敢提问题,一旦碰到问题往往无从下手.也有些学生对于数学毫无兴趣,更别提利用数学建模解决问题了;(2)数学建模自身存在着内容过于复杂或简单等问题,因而导致不少参赛学生感到茫然无措.有些学生认为只要学了数学,就会有效地运用数学,缺乏应有的创新意识及能力,在应试教育的长期影响之下,数学教育重理论轻应用等问题普遍存在,导致理论与实际相脱离,知识同能力相脱节,将绝大多数的教育时间放在了最低层,很少将时间放在高层次智力活动方面,使学生充分地发挥自身的创造性思维;(3)当前,多数高校学生所使用的教材均以应试为目的进行设计的,因而严重忽视了其实际应用性.将数学视为继续学习的工具,过分强调理由习题训练来培养学生的推理及判断能力,使数学学习的重点放在了锻炼学生的解题能力,再加上多数习题多年不变,很难跟得上时代的发展步伐,导致学生混淆了数学学习与应用之间的关系,造成会学数学的人不一定能够有效运用数学,掌握数学知识的人不一定能够在数学建模方面无师自通.数学概念高度性的抽象与概括,导致数学学习与运用间形成了一道鸿沟,使得数学这一演绎体系本末倒置,这恰恰成为数学教学要求同学生发展要求之间的主要矛盾.如何处理此矛盾,实现二者的统一,是培养学生数学建模能力的关键所在.
3、提高学生数学建模能力,培养创新意识的途径
3.1在数学教学中有效融入数学建模思想
在高校传统数学教学中,教师往往依据教科书各章节的顺序对数学理论及数学证明进行讲解,这其中不乏逻辑性与思维性,但切忌忽略讲解重要概念及公示的数学原型,虽然无需每个概念和定理都讲清楚其来龙去脉,但应注重主次分明,突出重点和难点.对于数学建模教学而言,其主要包括如下方面:一是适当对实际问题进行简化,寻求变量间的相互关系;二是采用数学工具科学地处理此模型,进行正确求解和验证,只需抓好这两方面即可.因此,在数学教学中融入数学建模思想时,应注意如下方面:(1)充分发挥建模思想的引导作用,力求同原教学内容进行有机结合,如利用变速直线运动速度模型将导数的概念引出,利用经济增长模型对微分方程的求解进行分析;(2)数学教学方法应注重模块式地嵌入建模内容,以防干扰数学理论及方法体系,以便对教学计划进行有序安排,确保学生可以抓住建模思想中的精髓,防止因教学内容相互交叉而带来混乱之感;(3)恰当地安排课堂角色,为了有效地将建模思想融入数学教学过程中,必须切合实际地为学生营造一个思维空间,使他们能够运用自身所需数学知识,解决不同领域的实践问题,鼓励他们大胆进行猜想和创新,教师发挥好组织和引
导作用;(4)强调主次分明,将建模思想融入数学教学中,并非是指将数学建模内容取代原有教学内容.不少高校已经专门开设了数学建模这一课程,则数学教学中无需冗长地对建模过程进行介绍,应做到简明、扼要,巧妙点到即可.
3.2在教材改革中融入数学建模思想
虽然,我们了解数学在各领域的重要性,但如何在教材中将数学和不同的学科专业予以有些结合仍十分困难.这一方面造成学生数学学习的盲目性,另一方面,也导致数学被视为难应用的一门学科.因此,当前高校应加快编写专业数学教材,注重培养学生的联想能力,使他们体会到数学模型解决各种专业问题的奇妙之处,如在存贮模型中有效引入二元函数极值,在人口预测模型中引入微分方程等.此外,教材某些章节应增加一些开放性习题,力求充分体现教材的时代感及应用价值,提高学生的建模能力,培养其创新意识.
3.3在实践应用中体现数学建模思想
一方面,在实践应用中应加强学生自学能力的培养,围绕实际问题鼓励学生自主查阅资料,寻求所需知识点,并加以理解和掌握,找到解决途径;另一方面,应注重培养学生的团队合作能力,建模需要多个专业及不同年级的学生共同讨论,各自发挥自身专长,这种团队意识对于充分发掘学生的创造潜力具有十分重要的作用.此外,还应注重提高学生的计算机应用及实战参与能力,充分发挥建模的价值,提高学生的创新意识.
3.4在数学建模中发掘学生的创造力,培养其创新意识
创新意识同数学建模思想相辅相成、联系紧密,由于建模过程本身就是一种创新活动,因此,构建数学模型的过程中无疑也是训练学生创新思维的过程.学生建模时需要全面考虑各个条件,充分发挥自身的想像、直觉、猜测、推导、转换、构造等多项能力,寻求最佳解决途径,而这种能力恰恰是创新意识的最基本特征.具体而言,应从如下方式入手,培养学生的创新意识:(1)鼓励学生充分发挥想像力,培养其直觉思维.作为灵感的其中一种,直觉思维需要经过长期的实践进行经验及知识的积累,实现质的飞跃.灵感的产生往往伴随着创新与突破.因此,教学过程中,教师应对注意捕捉学生的灵感,鼓励学生突破常规,标新立异,并给予充分肯定;(2)培养学生的构造思维,提高其创新能力.建模过程就是模型的构造过程,但构造并非易事,需要强大的构造能力,提高学生的构造能力是培养其创新意识的基础.因此,教学中应鼓励学生充分利用已知条件,加以创造性地构造,提高数学知识应用能力;(3)引导并培养学生的创新思维能力.在例题设计及选择中必须注重其针对性,加强一题多解等方法的训练,引导学生变换各种原理,并延伸出更多新问题,从而发展其创新性思维.
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