剖析數(shù)學建模在素質教育中的意義

1、1.數(shù)學的特點及數(shù)學素質教育中要求解決的問題隨著時代的發(fā)展,數(shù)學作為一門基礎學科得到迅猛的發(fā)展,不僅數(shù)學與生物學、計算機、物理、地理的界限越來越模糊化。甚至數(shù)學也有應用于語言學,數(shù)量分析應用于國際關系學,幾何回歸被應用于抽象藝術中,考古學也滲透了數(shù)學思想,數(shù)學與政治學研究的完美結合,微軟面試題還涉及數(shù)學歸納法。數(shù)學幾乎滲透到各個領域中。數(shù)學的重要性則是由數(shù)學的特點決定的。而數(shù)學特點也正是素質教育中要解決的問題:1.1數(shù)學是客觀物質世界的數(shù)量關系及空間形式的客觀規(guī)律的反映。因此數(shù)學教育的首要特點是客觀性教育。這對于培養(yǎng)學生形成辯證唯物主義的科學世界觀是非常必要的,數(shù)學中辯證法不但具體、生動,而且

2、具有潛移默化的作用,對一個大學生的成長是十分必要的。1.2數(shù)學本身具有結論確定的特點。因此,數(shù)學教育可以說是培養(yǎng)學生具有理性的教育,主觀隨意是數(shù)學的大敵。從數(shù)學問題的發(fā)現(xiàn)到問題的解決,都要經過理性思維,決不允許隨心所欲。因此,數(shù)學教育本身的特征可以讓受教育者克服任性、我行我素等心理上不健康的毛病,養(yǎng)成處理問題經過理智過濾的良好習慣。1.3數(shù)學是以其結構嚴謹、邏輯嚴密而著稱。這種精確性始于學校教育的準確性,只有經過持之以恒的、一絲不茍的數(shù)學教育訓練,才能使學生達到現(xiàn)代科技要求的精密程度,才能使學生樹立嚴謹求實、尊重客觀事實的良好科學態(tài)度。能夠對事物進行嚴格、準確的認識,客觀認真的分析是大學生應具

3、備的基本素質。1.4進取性永無休止的進取精神,是現(xiàn)代科學技術的基本特征,現(xiàn)代數(shù)學的發(fā)展也是這樣。概念在發(fā)展,結論在深入,任何時候的認識總有局限性,都要不斷進取,數(shù)學教育在培養(yǎng)學生繼承基礎知識的同時,也無形中培養(yǎng)了他們的進取心與創(chuàng)新精神。1.5數(shù)學教育的理智性是同它的實踐性緊密相聯(lián)的。學生可以從事物本身的矛盾提出問題,從事物演變的跡象創(chuàng)立假說,確定事物變化的必然聯(lián)系,驗證假說,得到規(guī)律。在這一過程中,運用觀察、實驗方法,培養(yǎng)觀察能力、創(chuàng)造能力及邏輯思維能力。學生掌握數(shù)學概念、規(guī)律的理性思維,歸根到底還是要回到實踐中去,解決實際問題。因此,數(shù)學教育的實踐性這一特點,能夠培養(yǎng)學生具有注重實踐、注重求

4、實的優(yōu)良品質。2.傳統(tǒng)數(shù)學課程中的缺陷但由于數(shù)學課程本身的特點:知識點太多、課時相對不足、條件的限制等的影響。長期以來,數(shù)學課程往往自成體系,處于自我封閉狀態(tài),而對于學數(shù)學的學生開設的物理、力學等課程,雖然十分必要,但效果并不理想,與數(shù)學遠未有機地結合起來,起到相互促進、相得益彰的作用,更談不上真正做到學用結合。往往和其他科學以及整個外部世界隔離開來,關起門來一個勁地在數(shù)學內部的概念、方法和理論中打圈子。這樣做,不利于學生了解數(shù)學的概念、方法和理論的來龍去脈,不利于啟發(fā)學生自覺地運用數(shù)學工具來解決各種各樣的現(xiàn)實問題,不利于提高學生的數(shù)學素養(yǎng)?？梢哉f,長期以來一直沒有找到一個有效的方式,將數(shù)學學

5、習與豐富多彩、生動活潑的現(xiàn)實生活聯(lián)系起來,以致學生在學了許多據(jù)說是非常重要、十分有用的數(shù)學知識以后,卻不會應用或無法應用,有些甚至還會覺得毫無用處。數(shù)學教學過程仍然是停留在以簡練的方式合乎邏輯地推演出所要求的結論,固然可以使學生在較短的時間內按部就班地學到盡可能多的內容,并體會到一種絲絲入扣、天衣無縫的美感;但是,過分強調這一點,就可能使學生誤認為數(shù)學這樣完美無缺、無懈可擊是與生俱來、天經地義的,反而使思想處于一種僵化狀態(tài),在生動活潑的現(xiàn)實世界面前手足無措、一籌莫展。其實,現(xiàn)在看來美不勝收的一些重要的數(shù)學理論和方法,在一開始往往是混亂粗糙、難以理解甚至不可思議的,但由于蘊涵著創(chuàng)造性的思想,卻又

6、最富有生命力和發(fā)展前途,經過許多乃至幾代數(shù)學家的努力,有時甚至經過長期的激烈論爭,才逐步去粗取精、去偽存真,使局勢趨于明朗,最終出現(xiàn)了現(xiàn)在為大家公認、甚至寫進教科書里的系統(tǒng)的理論。要培養(yǎng)同學的創(chuàng)新精神,提高同學的數(shù)學修養(yǎng)及素質,固然要灌輸給他們以知識,但更要緊的是使他們了解數(shù)學的創(chuàng)造過程。這不僅要有機地結合數(shù)學內容的講授,介紹數(shù)學的思想方法和發(fā)展歷史,而且要創(chuàng)造一種環(huán)境,使同學身臨其境地介入數(shù)學的發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造過程,否則,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,加強素質教育,仍不免是一句空話。3.數(shù)學建模課程的特點及其意義促進素質教育的發(fā)展,克服數(shù)學本身的特點所決定的數(shù)學教學過程中的缺點。建模課程的題型是以工程技術,管理科

7、學中的實際問題簡化加工而成,一般預先沒設定的標準答案。建立的數(shù)學模型是實際問題的抽象與模擬,建立數(shù)學模型需要對問題作歸納和抽象,需要充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性思維,建立模型的過程也是創(chuàng)造的過程。由于數(shù)學建模過程幾乎模擬了科學研究的全過程,因而對于培養(yǎng)大學生的科研能力與創(chuàng)新意識和應用數(shù)學能力具有特殊的作用。數(shù)學模型的建立、求解、驗證都離不開計算機,所以熟練使用計算機,掌握數(shù)值計算方法對數(shù)學素質的培養(yǎng)也是至關重要的。而在建模的全過程中給學生真正有利于探求學問和激發(fā)靈感的環(huán)境。濃厚的學術氛圍,自由思維與爭鳴的空間,獨到而有所啟發(fā)的心理感受場所等,正是有利于學生探求學問和激發(fā)靈感的環(huán)境。數(shù)學建模起作促進素質教

8、育的發(fā)展,彌補傳統(tǒng)數(shù)學教育中的缺點的作用。而最終的受益人是學生,通過適當?shù)挠柧?可以使學生具備一些特有的素質,而這些是其他課程的學習和其他方面的實踐所無法代替或難以達到的。這些素質初步歸納一下,可以有:3.1可以使學生樹立明確的數(shù)量觀念,“胸中有數(shù)”,認真地注意事物的數(shù)量方面及其變化通規(guī)律。3.2提高學生的邏輯思維能力,使他們思路清晰,條理分明,有條不紊地處理頭緒紛繁的各項工作。3.3在數(shù)學建模的過程中涉及數(shù)學關系數(shù)學計算更多更復雜更接近實際,因此在推導中要求每一個正負號、每一個小數(shù)點都不能含糊敷衍,有助于培養(yǎng)學生認真細致、一絲不茍的作風和習慣。3.4一篇好的數(shù)學模型追求的是最有用的結論、最低

9、的條件以及最簡明的證明,可以使學生形成精益求精的風格,凡事力求盡善盡美。3.5由于數(shù)學建模是對科研全過程的模擬,因此可以使學生了解數(shù)學概念、方法和理論的產生和發(fā)展的淵源和過程,了解和領會由實際需要出發(fā)、到建立數(shù)學模型、再到解決實際問題的全過程,提高他們運用數(shù)學知識處理現(xiàn)實世界中各種復雜問題的意識、信念和能力。3.6可以使學生增強拼搏精神和應變能力,能通過不斷分析矛盾,從表面上一團亂麻的困難局面中理出頭緒,最終解決問題。3.7可以調動學生的探索精神和創(chuàng)造力,使他們更加靈活和主動,在改善所學的數(shù)學結論、改進證明的思路和方法、發(fā)現(xiàn)不同的數(shù)學領域或結論之間的內在聯(lián)系、拓展數(shù)學知識的應用范圍以及解決現(xiàn)實

10、問題等方面,逐步顯露出自己的聰明才智。(下轉第939頁剖析數(shù)學建模在素質教育中的意義張明波王婭紛(荊楚理工學院湖北荊門448000【摘要】數(shù)學由于自身的特點所決定的傳統(tǒng)的數(shù)學教學存在兩大缺點:課程的相對封閉性,以簡練的方式合乎邏輯地推演出所要求的結論。而這兩大缺點難以解決數(shù)學素質教育中的相應問題。七、八十年代以后在國內外理工科大學開設數(shù)學建模課程,是一門重要的數(shù)學課程。數(shù)學建模過程幾乎模擬了科學研究的全過程,因而對于培養(yǎng)大學生的科研能力與創(chuàng)新意識和應用數(shù)學能力具有特殊的作用。同時數(shù)學建模起作促進素質教育的發(fā)展,彌補傳統(tǒng)數(shù)學教育中的缺點的作用。【關鍵詞】數(shù)學建模;素質教育;數(shù)學能力(上接第907

11、頁3.8使學生具有某種數(shù)學上的直覺和想象力,包括幾何直觀能力,能夠根據(jù)所面對的問題的本質或特點,八九不離十地估計到可能的結論,為實際的需要提供借鑒?！緟⒖嘉墨I】1朱道元.從數(shù)學建?？葱率兰o的數(shù)學教改/新世紀數(shù)學學科發(fā)展與教學改革研討會論文集,2000.4月.2孫名符,等.數(shù)學·邏輯與教育.高等教育出版社,1994.3李士奇HT5"SS,李俊.數(shù)學教育個案學習M.上海:華東師范大學出版社, 2001.4鄭正亞,石循忠.數(shù)學素質教育是提高學生考試水平的關鍵J.數(shù)學教育學報,2001.責任編輯:田方義科科目前,計算機已成為現(xiàn)代社會中人們不可缺少的必備工具,因此,高職院校計算機基礎

12、教育在高職教育中占有比較重要的地位。自我院開展計算機基礎公共課以來,經歷了不斷改革教學方法,不斷創(chuàng)新教學管理理念的過程。當前,我們的工作重點應轉向深化教學改革、完善教學體系,從而進一步提高計算機學科的教學質量。1.目前高職院校計算機基礎教學中存在的問題1.1最新的科學技術成就不能反映在教學中,由于計算機技術的高速發(fā)展,教育所具有的相對穩(wěn)定的特點,再加上傳統(tǒng)觀念、社會經濟等原因,造成了高職院校計算機教育滯后于經濟發(fā)展的現(xiàn)狀。從計算機基礎教學本身來講,教學內容不能適時更新,從業(yè)教師的知識增長緩慢,是引起這種滯后的另一原因。計算機科學技術的飛速發(fā)展,要求從事計算機基礎教學的教師要不斷地更新知識,才能

13、使教學水平跟上科學技術與社會的發(fā)展水平。1.2教學手段和設備還滿足不了教學的要求。若要培養(yǎng)出來的高職院校學生能夠很快適應社會需求,直接上崗工作,就要求學生要多上機多實踐,但目前公共課實驗室的機器比較落后,很難滿足飛速發(fā)展的計算機技術的需要。2.計算機基礎教學的目標國家教育部根據(jù)非計算機專業(yè)大學生應掌握的計算機軟、硬件技術的基礎知識,培養(yǎng)學生在本專業(yè)與相關領域的計算機開發(fā)能力,培養(yǎng)學生利用計算機分析問題解決問題的意識,提高學生的計算機文化素質的基本目標,提出了計算機文化基礎教育、計算機技術基礎教育和計算機應用基礎三個層次教育的課程體系。以能力素質為核心,以知識素質為主體,應該是職業(yè)學院學生綜合素

14、質結構的主體。“能力本位”教育是高職教育的體現(xiàn),主要培養(yǎng)學生的實際動手操作能力。所以計算機基礎課的教學改革主要是建立既能發(fā)揮教師的主導作用,又能充分體現(xiàn)學生是認知主體的新型教學模式,并在此基礎上逐步實現(xiàn)教學內容、教學手段和教學方法的改革。3.重新構建課程體系,制定科學的教學大綱目前,計算機基礎教育的課程設置,存在著一些不合理性,例如,開設的課程較單一,大多數(shù)學生已經在初、高中學習過,學生對現(xiàn)在開設的課程缺乏興趣。這種計算機課程的設置,學生不能及時地掌握計算機新知識、新技術,缺乏計算機能力培養(yǎng)的連續(xù)性,不利于提高學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。課程建設是學校提高教學質量的一項重大舉措。學校能提供的產品

15、是專業(yè)和課程,是課程以及圍繞著課程所提供的服務。對于計算機基礎教育這類應用型課程而言,學習的方向應瞄準應用,學習的目的是學會做事,這既是課程改革的關鍵,也是評價課程最重要的客觀標準。教學大綱反映時代特點,反映最新內容,提供較寬的知識面,有很強的實用性?？筛鶕?jù)對學生計算機知識的要求,制定科學的教學大綱,在教學大綱中不要指明具體的應用軟件,應根據(jù)社會需要來確定教學內容。學生的大部分時間應在機房或多媒體教室上課。教師也可以編制多媒體課件,制作多媒體教材。4.改進教學方法,加強學術交流要逐步深化教學改革,以能力培養(yǎng)為中心,改革考核形式,注重實際操作能力,把考核分為筆試和機試,編制完善的測試軟件。教學內

16、容也要做相應的變化,去掉那些可講可不講的內容,堅決不講已落后的內容,及時增加新內容。應盡可能地開選修課,擴大學生的知識面,提高學生應用計算機的能力。打破傳統(tǒng)的、保守的、閉塞的教學方式,按需要定課程、定內容、定學時?？梢园逊怯嬎銠C專業(yè)的學生需掌握的知識分成幾大模塊,每一模塊具體講什么內容可根據(jù)社會的需要來確定?？梢园褜W生上機的時間分為三部分,即課內學時、學校規(guī)定的晚自習機時、學生花錢買機票的自由上機機時。大力推廣新的教學手段和教學方法。多媒體教學是國內外普遍采用的一種計算機輔助教學方式,它能有效地激發(fā)學生的學習興趣,產生強烈的學習欲望基于Internet的網絡教學模式是今后計算機基礎教育的發(fā)展趨

17、勢,應充分利用。進一步加強學術交流。通過與兄弟院校的相互交流,吸取他們在計算機基礎教學中形成的先進教學經驗,不斷提高計算機基礎教學水平。尤其是青年教師要多參加教學改革學術交流會議,捕捉最新信息,不斷改革教學內容和方法?？偠灾?高職教育未來發(fā)展的重點是質量和特色隨著高等職業(yè)教育從觀念更新與模式轉換向教學過程深入,這樣的改革方向是種必然。計算機科學技術的發(fā)展和計算機應用水平的提高,對計算機基礎教育也提出了更高要求。計算機技術正在以飛快的速度發(fā)展,我們的計算機基礎教學要與當前計算機科學技術以及經濟發(fā)展相結合,尤其是計算機基礎教學,更應與當前計算機應用技術的發(fā)展相適應。隨著計算機應用技術的不斷發(fā)展,今后在教學中將面臨更多的新問題,我們要為計算機基教育的發(fā)展繼續(xù)研究和探索?！緟⒖嘉墨I】1牟連佳,梁皎,等.高校非計算機專業(yè)計算機基礎教學改革的研究與實踐團.高教論壇,2005,(1:94-