關(guān)于數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動的研究

【摘 要】基于數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動的實踐，本文分析了目前學(xué)校數(shù)學(xué)建?；顒蝇F(xiàn)狀以及建模課程設(shè)計存在的問題。以數(shù)學(xué)建模小組活動形式，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的知識體系進行調(diào)整，研究數(shù)學(xué)建?；顒优c高校數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容設(shè)計之間的關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容和授課方式的改進，將對提高數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量和建模參賽學(xué)生的成績起關(guān)鍵性的作用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模；基礎(chǔ)課程

一、現(xiàn)狀及存在的問題

最近一些年來，數(shù)學(xué)建模活動日益受到國家和教育部的重視。教育部連續(xù)多年委托全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽組委會組織全國性的數(shù)學(xué)建模競賽活動。可以說，參與數(shù)學(xué)建模的積極性和所取得的成績，越來越成為評價一所高校數(shù)學(xué)教學(xué)和科研水平的重要指標(biāo)；數(shù)學(xué)建模活動本身也已經(jīng)成為高校展現(xiàn)自我風(fēng)采，樹立學(xué)校形象的重要舞臺。除了社會層面的積極影響外，數(shù)學(xué)建?；顒訉τ谕苿痈咝?nèi)部的教學(xué)改革也起到了至關(guān)重要的作用。數(shù)學(xué)建模將抽象理論與社會實踐相結(jié)合，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性、主動性，而且調(diào)動了教師不斷提高自身業(yè)務(wù)水平，積極參與教學(xué)改革的動力。

目前數(shù)學(xué)建?；顒釉诟鞲咝Ｓ兄鴱V泛而良好的師生基礎(chǔ)。學(xué)校老師參與的積極性也很高。每年都有參賽隊伍獲得國家和地區(qū)的數(shù)學(xué)建模競賽大獎，為學(xué)校贏得了榮譽。然而，在取得巨大成績的同時，我們也應(yīng)該看到，數(shù)學(xué)建模活動還存在一定的改進和提升空間。這主要體現(xiàn)在以下三個方面。

第一，目前數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程設(shè)置存在一定的局限，主要表現(xiàn)在課程數(shù)量較少，并且大部分是以大班選修課的形式授課，因此難以挖掘優(yōu)秀的數(shù)學(xué)建模人才，難以做到有針對性的教育和對優(yōu)秀學(xué)生的重點培養(yǎng)。第二，既有的建模課程一般采用單獨講授建模相關(guān)知識的方式，而與現(xiàn)有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論等內(nèi)容分離。第三，關(guān)于數(shù)學(xué)建模的課外活動匱乏，致使參加全國數(shù)學(xué)建模大賽的參賽隊伍都是賽前集中培訓(xùn)，缺乏系統(tǒng)連貫的日常積累。

基于數(shù)學(xué)建?；顒拥膶嶋H情況，通過組建數(shù)學(xué)建模課外活動小組的方式，達(dá)到以下目的：第一，將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)從課堂延伸到課外，幫助同學(xué)將課堂所學(xué)的抽象數(shù)學(xué)知識，在課下得以應(yīng)用。從社會實際問題出發(fā)，讓學(xué)生親自參與到問題解決的過程中。第二，在活動中，教師研究課外活動組織形式的有效性，增強學(xué)生間、師生間的有效互動，進而提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力。第三，研究數(shù)學(xué)建?；顒訉A(chǔ)課程體系改革的輔助作用，使之成為數(shù)理知識體系改革的有利工具。

二、數(shù)學(xué)建模活動與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容關(guān)系的研究

數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程和數(shù)學(xué)建?；顒又g存在著密不可分的關(guān)系，課堂上教師講授的知識是數(shù)學(xué)建?；顒拥靡皂樌M行的保障。將數(shù)學(xué)建模小組的相關(guān)活動內(nèi)容與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系起來，通過數(shù)學(xué)建模活動去展現(xiàn)理論教學(xué)內(nèi)容的實際應(yīng)用，可以起到既提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的興趣又提高他們的建模能力的雙重作用。

初級建模教學(xué)活動主要選用高等數(shù)學(xué)中定積分、定積分應(yīng)用，線性代數(shù)中矩陣、線性方程組四大知識模塊去解決現(xiàn)實生活中的相關(guān)問題。如“怎樣合理負(fù)擔(dān)出租車費”、“紅綠燈管制的設(shè)計”、“住房問題”等。研究和探索與日常教學(xué)相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)建模知識，能夠讓學(xué)生體會到“學(xué)以致用”的樂趣，進一步可以提高基礎(chǔ)課程知識的理解，提高課程成績。

此外在初級建?；顒又校貜娀瘜W(xué)生對數(shù)學(xué)軟件的學(xué)習(xí)和使用。數(shù)學(xué)軟件是數(shù)學(xué)建?；顒拥挠辛ぞ撸瑥姶蟮臄?shù)據(jù)、圖像處理功能可以讓學(xué)生比較直觀地感受數(shù)學(xué)的應(yīng)用。在常用的數(shù)學(xué)軟件中，Matlab是應(yīng)用廣泛、功能強大、容易掌握的一個數(shù)學(xué)軟件。它不但可以進行數(shù)值計算，還具有良好的圖形功能，可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要數(shù)學(xué)軟件。

三、初級建模知識基礎(chǔ)上培養(yǎng)解決綜合建模問題的能力

在基本數(shù)學(xué)建模知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生解答綜合性的社會問題，具體研究的對象可以是一些非數(shù)學(xué)領(lǐng)域的問題，如存儲問題、經(jīng)濟問題、傳染病問題、交通問題等。具體案例如“公交車調(diào)度”、“交通堵塞疏導(dǎo)”、“艾滋病療法的評價”等。這類問題是多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用，因此需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識向?qū)I(yè)知識的擴展。

基于這一思路，以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)兩門課程為知識中心向其他相關(guān)學(xué)科擴展，如計算方法、化學(xué)工程、經(jīng)濟管理學(xué)等等。其他學(xué)科內(nèi)容教師可以做選擇性介紹，根據(jù)所解決的實際問題，介紹重要的知識要點，拋磚引玉，讓學(xué)生在知識要點的基礎(chǔ)上自主學(xué)習(xí)其他所用知識，尋求解決方案。

四、數(shù)學(xué)建模活動組織形式研究

除明確的教學(xué)活動內(nèi)容外，數(shù)學(xué)建?；顒拥慕M織方式也非常重要。課堂學(xué)習(xí)主要由教師傳授知識，而課外建?；顒觿t更強調(diào)學(xué)生的自主參與性?；谶@一認(rèn)識，除傳統(tǒng)的教師講授學(xué)習(xí)外，學(xué)習(xí)方式還應(yīng)該包括以下幾個方面：

第一，邀請其他專業(yè)的老師進行數(shù)學(xué)建模知識講座，增強不同學(xué)科之間的融合。第二，邀請有數(shù)學(xué)建模競賽經(jīng)驗的同學(xué)開展數(shù)學(xué)建模知識交流會，增強學(xué)生之間的交流、合作。第三，邀請學(xué)校老師作評委，在學(xué)校內(nèi)部開展數(shù)學(xué)建模競賽，作為高教社杯數(shù)學(xué)建模競賽的選拔賽。第四，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的使用。如今很多高校已經(jīng)推出網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，如網(wǎng)上答疑系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)等。借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為學(xué)生數(shù)學(xué)建模知識的自學(xué)、相互交流搭建平臺。同時還為課外老師與學(xué)生之間交流提供了便利。

通過積極探索數(shù)學(xué)建?；顒咏M織方式，將常規(guī)的課堂講學(xué)延伸到課外活動，為數(shù)學(xué)建?；顒犹峁┮粋€良好的組織、學(xué)習(xí)、發(fā)掘和培養(yǎng)建模人才的平臺。

五、結(jié)束語

數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動的研究，對于推動大學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)改革，加強數(shù)學(xué)建模課程建設(shè)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的綜合型人才具有重要的意義。教師可以通過數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)活動的高質(zhì)量結(jié)合，研究提高學(xué)生處理綜合問題能力的有效方法，進而不斷提升自身的教學(xué)研究能力。同時研究數(shù)學(xué)建?；顒优c數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程體系之間的關(guān)系，使數(shù)學(xué)建模成為基礎(chǔ)課程體系改革的有利輔助工具。

【參考文獻(xiàn)】

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