浅析数学建模中培养学生的创新思维能力

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  摘要:作者针对数学建模中培养学生的创新思维能力做了一些理论和实践的探讨,内容主要包括数学建模与创新思维和构建数学建模意识的基本途径,并对数学建模教学中如何构建数学建模意识进行了全面的介绍。
  关键词:数学建模 培养 创新思维能力
  传统的注入式大学数学教学已无法适应现代社会的发展,培养学生创造性思维的能力,建立全新的大学数学教学模式已成为大学数学教学的首要任务。知识经济时代的到来不仅对现行教育提出了更加严峻的挑战,同时也预示着未来教育将发生深刻的变革。如何摆脱传统的教学模式的束缚,提倡开放的创造性思维模式教学,激发学生的发散性思维、培养创造能力已经成为现行教育的必然趋势。数学建模课程不仅要使学生获得新的知识,而且要提高学生的思维能力,培养学生自觉地运用数学知识去考虑和处理日常生活中遇到的问题,从而形成良好的数学思维品质[1]。
  1、数学建模与创新思维
  数学建模,就是对现象和过程进行合理的抽象以及量化,然后利用数学公式进行模拟和验证的一种数学方法。在建模的过程中也包括应用计算机进行数值模拟。这也是人类探索自然和社会的运行机理中所运用的有效方法,同时是数学应用于科学和社会最基本的途径之一。
  创造性,即具有不断追求新知识以及研究新问题的精神。同时创造性思维是人类文明的催化剂,是开创新局面的推动机,也是未来人才应必备的重要品质。大学生的数学素质主要通过数学知识和数学学习能力来体现。数学的三项基本能力主要包括运算能力、思维能力以及空间学习想象能力。这三种能力的培养是数学科学所特有的功能。这三种能力的培养和训练不仅可以使学生严谨地进行数学逻辑思维,而且也能够更深刻地激发学生直觉思维,使学生对实际问题的领悟更加细致和敏锐,从而进一步增强学生的创新能力。创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力!数学建模的创新能力就是运用数学知识、数学思想、数学方法及计算机等当代高科技手段去解决各种实际问题的能力。培养学生应用数学的意识,增强学生的创新能力是一项长期的任务。在数学建模的教学过程中,需要把数学建模的意识贯穿在教学的始终,要不断的引导学生应用数学的思维去观察、分析建模的对象的各种信息,从复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,使大学生的建模意识和数学创新思维意识成为学生的好习惯[2]。
  2、构建数学建模意识的基本途径
  2.1为了培养学生的建模意识,数学教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把数学知识应用于现实生活。
  2.2数学建模教学还应与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解几中讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题,而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列教学中。要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
  2.3注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。
  3、数学建模教学中如何构建数学建模意识
  3.1为了培养学生的建模意识,教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新鲜的数学建模理论,并且努力钻研,首先弄清楚如何把中学数学知识应用于现实生活。北京大学附中張思明老师对此提供了非常典型的事例:他在大街上看到一则广告:“本店承接A1型号影印。”什么是A1型号?在弄清了各种型号的比例关系后,他便把这一材料引入到初中“相似形”部分的教学中。这是一般人所忽略的事,却是数学教师运用数学建模进行教学的良好机会。
  3.2数学建模教学还应该与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解析几何中在讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题;而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列、函数在教学中的学习。在日常的教学中要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力,进而对学习数学产生浓厚的兴趣,认为数学不是枯燥无用的一门学科,而是在我们的日常生活中无处不在的一门相当有用的学科。
  3.3要注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其他学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。
  4、结论
  总之,要真正培养学生的创新能力,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不能脱离学生搞一些不切实际的建模教学,我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性、培养学生的创新思维为出发点,引导学生自主活动,自觉地在学习过程中构建数学建模意识,只有这样才能使学生分析和解决问题的能力得到长足的进步,也只有这样才能真正提高学生的创新能力,使学生学到有用的数学。
  参考文献:
  [1]周义仓,郝孝良.数学建模与创新人才培养[J].西安交通大学学报(社会科学版).2000,20(10):12-15.
  [2]王英霞.在教学中培养大学生数学建模意识[J].沈阳师范大学学报.2011,29(1):121-124.
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