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【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)于數(shù)學(xué)的要求變的越來(lái)越高,數(shù)學(xué)的應(yīng)用成為數(shù)學(xué)自身發(fā)展的一個(gè)共同目標(biāo)。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是數(shù)學(xué)教育實(shí)踐活動(dòng)的重要環(huán)節(jié),數(shù)學(xué)建模活動(dòng)反映了大學(xué)生數(shù)學(xué)的應(yīng)用水平、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神,數(shù)學(xué)建模對(duì)于提高當(dāng)代大學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)起著至關(guān)重要的作用,培養(yǎng)具有良好數(shù)學(xué)素質(zhì)的大學(xué)生是高等院校數(shù)學(xué)工作者正在努力的。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽;數(shù)學(xué)素質(zhì);數(shù)學(xué)建模教學(xué)
近年來(lái),國(guó)際和國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)界對(duì)于應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)給予了廣泛的關(guān)注和高度的重視,數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展以學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)用數(shù)學(xué)、獲取數(shù)學(xué)知識(shí)、體會(huì)數(shù)學(xué)文化之美為目的,極大的提高了我國(guó)高等教育的水平、課程體系和教學(xué)模式改革。我國(guó)每年9月份進(jìn)行的全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,由1994年的196所高等院校的867個(gè)參賽隊(duì)逐漸擴(kuò)大到超過(guò)1000支隊(duì)伍參加,并且以每年25%的平均增速快速發(fā)展,參賽隊(duì)員數(shù)以萬(wàn)計(jì)。然而,數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)是高等院校數(shù)學(xué)課堂所缺少的,提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力是開(kāi)展數(shù)學(xué)建模活動(dòng)的重點(diǎn)。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)不僅是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力和邏輯思維能力,更重要的是提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。20年來(lái),參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和開(kāi)展數(shù)學(xué)建模課程的高等院校越來(lái)越多,使得數(shù)學(xué)建模的影響力越來(lái)越大,優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才層出不窮。國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)質(zhì)上就是創(chuàng)新人才的競(jìng)爭(zhēng),因此培養(yǎng)創(chuàng)新人才是各個(gè)高等院校提高教育質(zhì)量的重要著力點(diǎn)。作為全國(guó)最大的課外科技活動(dòng),數(shù)學(xué)建模是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個(gè)有效途徑,可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。與此同時(shí),數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)形式、教學(xué)目的等都面臨著重要的改革。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,使得數(shù)學(xué)建模活動(dòng)能夠廣泛而深入的運(yùn)用到自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等越來(lái)越多的研究領(lǐng)域。數(shù)學(xué)建模能力的強(qiáng)弱是衡量一個(gè)現(xiàn)代數(shù)學(xué)科學(xué)工作者創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)。數(shù)學(xué)建模反映了學(xué)生數(shù)學(xué)的應(yīng)用水平,也是學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)。近20年來(lái),國(guó)際數(shù)學(xué)界對(duì)于數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)的關(guān)注愈發(fā)強(qiáng)烈。美國(guó)數(shù)學(xué)聯(lián)合會(huì)把數(shù)學(xué)應(yīng)用與建模的內(nèi)容結(jié)合進(jìn)中學(xué)教材作為1981年至1990年數(shù)學(xué)教育改革最需要的項(xiàng)目。在我國(guó),1992年張莫宙先生強(qiáng)烈呼吁數(shù)學(xué)的應(yīng)用在中學(xué)教學(xué)的重要性。為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的需要和高素質(zhì)科技人才的培養(yǎng)需要,數(shù)學(xué)建模正在高等院校中逐漸展開(kāi)。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的高等院校開(kāi)展了數(shù)學(xué)建模的課程和校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以及數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的培訓(xùn)工作,數(shù)學(xué)建模活動(dòng)逐漸成為高等院校教育教學(xué)改革和培養(yǎng)高質(zhì)量科技人才的重要方面。目前,部分高等院校正在將數(shù)學(xué)建模教學(xué)與競(jìng)賽活動(dòng)將教學(xué)改革結(jié)合到一起,力求探索出更有效的數(shù)學(xué)建模教學(xué)方法和培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新型人才的新思路。受應(yīng)試教育的影響,在我國(guó)有部分人認(rèn)為數(shù)學(xué)就是嚴(yán)密的計(jì)算和邏輯推理,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)目的就是為了考試獲得好的分?jǐn)?shù),或者知識(shí)和技能的培養(yǎng),對(duì)于實(shí)際應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力沒(méi)有得到足夠的重視,數(shù)學(xué)之美沒(méi)有通過(guò)解決實(shí)際生活中遇到的問(wèn)題得到體會(huì)。清華大學(xué)姜啟源教授認(rèn)為,數(shù)學(xué)教育的本質(zhì)就是素質(zhì)教育,數(shù)學(xué)教學(xué)工作不能完全和外界隔離開(kāi)來(lái)。把數(shù)學(xué)建模引入素質(zhì)教育過(guò)程就是將來(lái)的趨勢(shì)。在我國(guó),約有超過(guò)500所高等院校開(kāi)設(shè)了數(shù)學(xué)建模課程,越來(lái)越多的大學(xué)教師正在將數(shù)學(xué)建模的思想和方法融入數(shù)學(xué)的日常教學(xué)當(dāng)中,這無(wú)疑是對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)改革的有益嘗試。應(yīng)用能力和基礎(chǔ)知識(shí)缺一不可、同樣重要,通過(guò)數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)提高當(dāng)代大學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)具有重要的意義。
1數(shù)學(xué)素質(zhì)的重要性
素質(zhì)教育包含了基本品質(zhì)和素養(yǎng)等因素,數(shù)學(xué)素質(zhì)教育對(duì)于學(xué)生的素質(zhì)教育的總體提高具有至關(guān)重要的意義。數(shù)學(xué)是人類文明的重要組成部分,數(shù)學(xué)素質(zhì)教育對(duì)于提高全民素質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。作為一種先進(jìn)的文化,數(shù)學(xué)對(duì)于人類文明的發(fā)展進(jìn)步起著積極的推動(dòng)作用,是人類文明的重要支柱。數(shù)學(xué)素質(zhì)教育是時(shí)展的需要,尤其對(duì)于當(dāng)前環(huán)境變化、資源緊缺和疾病等越來(lái)越多的社會(huì)問(wèn)題突出顯現(xiàn),信息和知識(shí)快速發(fā)展、產(chǎn)品技術(shù)更新?lián)Q代周期越來(lái)越短。智力資源和創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)的出現(xiàn),正在逐步改變我們對(duì)于“應(yīng)試教育”的轉(zhuǎn)變,“素質(zhì)教育”將受到更高的重視。素質(zhì)教育對(duì)于教師提出了更高的要求,數(shù)學(xué)不再知識(shí)書(shū)本知識(shí)的傳授,而需要生動(dòng)活潑的邏輯思維觸動(dòng)學(xué)生的心理和智能,激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的潛能。大學(xué)課堂上,數(shù)學(xué)教學(xué)要利用數(shù)學(xué)的文化和美感導(dǎo)引學(xué)生。數(shù)學(xué)課堂要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情,不能夠培養(yǎng)只會(huì)做題的書(shū)呆子。數(shù)學(xué)素質(zhì)教育是學(xué)生在先天遺傳因素基礎(chǔ)之上,通過(guò)自身不斷實(shí)踐和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)過(guò)程中不斷體會(huì)數(shù)學(xué)文化知識(shí)和數(shù)學(xué)之美,利用逐漸建立起來(lái)自身的數(shù)學(xué)思維去觀察世界、認(rèn)識(shí)世界從而改變世界,在改變自身認(rèn)識(shí)的實(shí)踐中建立起來(lái)的人文精神。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程不只是解決一道題目、解決一個(gè)具體問(wèn)題,而是潛移默化的培養(yǎng)其一種審美的情操,一種理性的思維模式。在學(xué)生的素質(zhì)教育培養(yǎng)過(guò)程中,各方面的教育都很重要,而數(shù)學(xué)教育在這其中必定是重中之重。在自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的教學(xué)和研究中,人們會(huì)愈發(fā)認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)對(duì)于全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)是非常重要的。在當(dāng)前,對(duì)于青少年思想品質(zhì)的提高,人生觀、價(jià)值觀和世界觀的正確培養(yǎng)以及建立良好的學(xué)習(xí)態(tài)度尤其重要。中國(guó)數(shù)學(xué)的成就輝煌,在青少年的愛(ài)國(guó)主義教育過(guò)程中需要體現(xiàn)。數(shù)學(xué)之美需要在高等院校的課堂上呈現(xiàn)出來(lái),和學(xué)生之間要產(chǎn)生情感上的共鳴。法國(guó)數(shù)學(xué)家伽森狄曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“誰(shuí)能從小受數(shù)學(xué)熏陶到那樣一種程度,即已經(jīng)習(xí)慣于數(shù)學(xué)的那種不容置辯的證明,誰(shuí)就能養(yǎng)成認(rèn)識(shí)真理的能力,從而不會(huì)放過(guò)虛偽和假象”數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的根本就是教育學(xué)生要客觀的認(rèn)識(shí)世界、追求真理,培養(yǎng)誠(chéng)實(shí)守信的道德情操。德育教育是高等院校教育的首要任務(wù),“品質(zhì)”是做人的根本,知識(shí)少一些能力差一點(diǎn)可以逐漸學(xué)習(xí),作為一個(gè)人首先需要品質(zhì)達(dá)標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生理性的思維、獨(dú)立的思考能力、堅(jiān)忍不拔的性格和井然有序的生活規(guī)律是數(shù)學(xué)素質(zhì)教育的方向。數(shù)學(xué)素質(zhì)教育與人文教育并不沖突,而是相輔相成、不可分割、交相輝映的。我國(guó)數(shù)學(xué)家陳省身曾說(shuō):“數(shù)學(xué)是一種活的學(xué)問(wèn),它在不斷變化,不斷發(fā)展,不斷的提供新的概念和新的方法,它促使著人們理性思維的飛躍。”智育是高等院校教育的核心內(nèi)容,數(shù)學(xué)素質(zhì)教育是在鍛煉學(xué)生邏輯思維、形象思維、直覺(jué)思維和空間想象能力的過(guò)程中傳授數(shù)學(xué)之美,數(shù)學(xué)思維能力的培養(yǎng)是大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要一環(huán)。哲人云:“人之道,文化之道也”。數(shù)學(xué)是人類文化的重要組成部分,數(shù)學(xué)文化是一門(mén)充滿人文精神的重要學(xué)問(wèn),它不僅是關(guān)于數(shù)的世界和形的科學(xué),不只是數(shù)學(xué)自身。數(shù)學(xué)文化具備一切想象力、邏輯思維能力、美學(xué)和哲學(xué)的特點(diǎn)。高等院校需要重視數(shù)學(xué)文化氛圍的培養(yǎng),注重?cái)?shù)學(xué)思維體系的構(gòu)建、數(shù)學(xué)家創(chuàng)新精神的學(xué)習(xí),提高當(dāng)代大學(xué)生的數(shù)學(xué)文化素質(zhì)。數(shù)學(xué)來(lái)源于生活,應(yīng)用于生活,如何讓數(shù)學(xué)走進(jìn)生活、融入生活,我們需要從多方面進(jìn)行實(shí)踐探索。數(shù)學(xué)與生活的密切聯(lián)系,才是真正的數(shù)學(xué)文化價(jià)值,才是真正能夠提高當(dāng)代大學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)的關(guān)鍵。
2數(shù)學(xué)建模對(duì)提高學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)的作用
近年來(lái),數(shù)學(xué)建模工作對(duì)于全面提高高等院校學(xué)生的綜合素質(zhì),提高學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力,培養(yǎng)創(chuàng)新思維模式作用明顯。數(shù)學(xué)建模以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向,培養(yǎng)學(xué)生在分析和討論解決問(wèn)題過(guò)程中的獨(dú)立思考能力和解決問(wèn)題的能力。目前數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽類型越來(lái)越豐富,每年有全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、數(shù)學(xué)中國(guó)數(shù)學(xué)建模網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)賽、國(guó)際賽(小美賽)、全國(guó)統(tǒng)計(jì)建模大賽等類型,很多高等院校還自行組織校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽。在校與校和校內(nèi)競(jìng)賽的方法激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,全面提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)。在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和日常教學(xué)過(guò)程中,要結(jié)合數(shù)學(xué)科學(xué)與人類社會(huì)進(jìn)步的相互影響,探索數(shù)學(xué)文化的歷史,注重?cái)?shù)學(xué)文化的熏陶。利用數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng),將數(shù)學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合,令學(xué)生意識(shí)到生活中的數(shù)學(xué),體會(huì)數(shù)學(xué)在客觀世界的廣泛應(yīng)用,課堂上需要將數(shù)學(xué)知識(shí)生活化。學(xué)生在數(shù)學(xué)建模過(guò)程中通過(guò)觀察題目、了解問(wèn)題背景、團(tuán)隊(duì)協(xié)作并最終解決實(shí)際問(wèn)題,感受數(shù)學(xué)之美,體會(huì)數(shù)學(xué)的價(jià)值。素質(zhì)教育要符合社會(huì)發(fā)展的需要,以調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性為目標(biāo),開(kāi)發(fā)學(xué)生潛能、健全學(xué)生整體素質(zhì)。事實(shí)上,數(shù)學(xué)本身就是刻畫(huà)一切客觀事實(shí)的模型。在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中,物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科都和數(shù)學(xué)形影不離。數(shù)學(xué)建模的實(shí)踐性很強(qiáng),在建模競(jìng)賽和教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)作為背景,使用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析建模,充分利用了數(shù)學(xué)思想和計(jì)算機(jī)的技術(shù)手段。在建模過(guò)程中,充分尊重學(xué)生的個(gè)體特征,鼓勵(lì)學(xué)生自主思考、尋求適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法并嘗試建立不同的數(shù)學(xué)模型,使用不同的數(shù)學(xué)建模方法探索解決問(wèn)題的途徑。數(shù)學(xué)建模充分發(fā)揮了數(shù)學(xué)建模在多學(xué)科中的作用以及數(shù)學(xué)對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的一直存在的建模作用。總之,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們對(duì)于教育改革提出了更高的要求。探索數(shù)學(xué)建模對(duì)于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)是一種有效的途徑。數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)在解決實(shí)際問(wèn)題中行之有效的方法,通過(guò)組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)、積極開(kāi)展數(shù)學(xué)建模日常教學(xué)工作可以有效培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣、進(jìn)取精神、團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新精神。提升大學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)是高等院校數(shù)學(xué)工作者正在努力的。數(shù)學(xué)建模是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中既復(fù)雜有抽象的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、歸納、統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)。數(shù)學(xué)建模需要對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題進(jìn)行建立模型和驗(yàn)證模型,最后還需使用最優(yōu)模型進(jìn)行現(xiàn)實(shí)世界的解釋和預(yù)測(cè)。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模不僅要鍛煉大學(xué)生理解實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)精神,還要樹(shù)立正確的數(shù)學(xué)觀,即培養(yǎng)具有高數(shù)學(xué)素質(zhì)的人才。
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作者:張艷波 康順光 廖鵬泰 單位:新疆塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院
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