高校数学建模存在问题与改革方向论述

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  摘要:数学建模课程的开设促进了数学与其他学科的有效融合,提升了学生运用理论知识来解决实际问题的能力。本文提出了高校数学建模存在问题并针对性地提出了改革方向。
  关键词:高校数学建模改革
  所谓数学建模就是指针对现实生活中所存在的实际问题进行必要的简化提炼假设下以抽象为数学模型,并运用各类数学方法(数学工具与计算机技术)验证该模型合理性并将该模型所提供的结论来解释现实所存在问题的过程。
  一、高校数学建模存在问题
  1.突击式教学
  国内外的建模竞赛引发高校数学建模的迅速发展,大量学校在数学建模教育没有得到全面普及的情况下开办了建模培训班以期在最短时间内培养学生的建模思维,这就导致了大量功底不扎实(建模需要学生具备专业数学的基本知识与计算机编程能力)的学生因备战而进行时间短、任务重的突击式学习,此外,学校为使学生在最短时间内掌握全面的知识每天都更换教学内容,学生的头脑一直处于被动的填充状态,很难吸收融汇所学知识并进行个人创新。
  2.理论式教学
  高校数学以“高等数学、线性代数、概率统计”为基础数学理论课程,教学过程中主要讲解“定义、定理、性质、计算”四大块,属于一个较为完善的理论教学体系。数学建模属于新型教学课程,是凌架于基础理论之上的“简化、抽象”具有自身独特思考方式能解决实际问题的数学手段,而目前高校数学建模课程被定位为“数值计算方法 方法简单应用” [12]课程,数学建模教学大多依据基础数学理论式教学模式进行教学安排着学生进行学习与训练,以载入书籍的定论进行教学极其容易让学生形成默认与接受式学习,建模教学是培养“数学思维、数学思想”开拓创新的数学精神而并非学习理论会写公式就能解决问题的,理论式教学不仅导致学生只能被动的学习与训练,也扼杀了建模本身的灵魂导致建模本身再无创新。
  3.两开式教学
  目前高校数学建模往往采用理论课与上机课分开的两开式教学,教授理论的教师有着清晰的思维、完备的理论、得体的教学,但对于学生所问及的复杂计算求解过程,教师往往会安排在上机课时为其演示解答,但理论教师与计算机教师并非一人担任,对于教授理论的教师所遗留的问题计算机教师并不了解,这较导致了学生的学习过程被分化为“纯理论 纯计算”的两开式学习,在进行数学建模时往往模型很好学生却不知如何去解这样的问题时有发生。
  二、高校数学建模改革方向
  1.转变教学指导思想,实现知识本位到能力本位的转变
  数学建模能够帮助学生将数学理论知识与实际问题有效结合增强学生解决实际问题的能力,包括學生感兴趣的“经济、控制、化学、物理、生态、航天、医学”等各学科的各类模型。这就需要高校数学教学转变以往“紧扣课本、围绕理论公式”的封闭式教学指导思想,通过提升学生的学习兴趣来培养学生创造性思维能力,教学中需要重视学生正确分析计算与推理的能力,让学生通过运用数学语言定理方法去找寻问题的内在规律,从而建立实际有效的模型。教师在教学过程中应注重培养学生的发散思维,鼓励与引导学生结合各门学科知识,通过多种途径方式寻找多个解决实际问题的答案,从而实现知识本位到能力本位的转变。
  2.打破传统单一教学方法,实现教学方法的全方位转变
  作为开拓性教育的数学建模要求学生具有“丰富的数学综合知识、高度的抽象概括能力、熟练应用各类应用软件的能力” [3]。对此,教师应该打破传统单一教学方法,实现教学方法的全方位转变,例如在教学中通过借鉴各类数学模型(穿插相关生动具备启迪性数学模型)来丰富教学内容。教师在教学中可以打破以往黑板加粉笔的模式,合理运用多媒体教学来提升学生的兴趣,通过为学生介绍演示相关数学软件的应用方法来实现教学与实验的合理结合,引导学生主动参与进行动手编制解决问题,并重视训练学生实际运用计算机与相关软件处理问题的能力。
  3.适当增删原本教学内容,增加数学实验内容教学
  伴随计算机技术的日益普及与发展,高性能的数学软件陆续问世(Matlab , Maple),数学建模对学生应用数学理论知识解决世界问题的能力有了新要求,也就不再需要原本教材中所讲述的需要依靠特殊技巧处理的的计算机教学内容[4];原本的概率论与数理统计课程中的重点内容为概率论部分,而数学建模因是从培养学生解决实际问题出发,因实际需求对概率论部分内容要求较少而对数理统计内容要求较多,同样在教学中需要重新对此进行合理的安排。此外,还应开设如运筹学等较为实用的课程。
  数学实验属于新型教学模式,它能够将“数学知识、数学建模、计算机应用”三者进行有效融合,学生通过数学实验能更深入的对数学基本理论知识进行了解并熟练运用相关数学软件,即学生以数学实验的具体问题为载体、以计算机软件为工具通过积极思考与主动参与建立数学模型解决实际问题。
  三、结束语
  数学建模具有“内容的高度抽象概括性、需求知识和能力的综合性、解决问题的广泛应用性” [5]等优势,作为一种重要的实验教学方式,数学建模不仅促进了数学与其他学科的有效融合,更是提升了学生运用理论知识来解决实际问题的能力。高校数学建模实施后大量的传统教学思想与方法面临了严峻的挑战,现行的教育理念、方法等已无法适应数学建模的要求,教学改革已势在必行。
  参考文献
  [1]周丽.略论数学建模教育与高校数学教学方式改革[J]. 南昌教育学院学报. 2011(03)
  [2]潘克家.高校数学建模课程改革的几点建议[J]. 科技资讯. 2011(24)
  [3]许迅雷.数学建模课程的推广对促进高校教育改革的研究[J]. 价值工程. 2011(32)
  [4]吴文娟.开展数学建模对高校素质教育的意义[J]. 黑龙江科技信息. 2012(01)
  [5]沈卉卉,徐建豪,杨珂玲.数学建模对高校数学教学与教学研究的思考[J]. 湖北经济学院学报(人文社会科学版). 2012(02)
  
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