董國玉

[摘要] 本文從高職院校高等數(shù)學(xué)教育現(xiàn)存的問題出發(fā),闡述了數(shù)學(xué)建模的特點,從社會需求、高職院校的培養(yǎng)目標等方面論述了在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程的必要性。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)學(xué)建模 高職數(shù)學(xué) 教學(xué)改革

高職院校的教學(xué)目標是培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專業(yè)人才,因此,高職院校的高等數(shù)學(xué)課程設(shè)置應(yīng)當(dāng)突出數(shù)學(xué)應(yīng)用,體現(xiàn)高職特色,在教學(xué)中既要注重理論基礎(chǔ),也要強化數(shù)學(xué)方法的掌握和數(shù)學(xué)品質(zhì)的形成,使學(xué)生逐步具備應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力,而數(shù)學(xué)建模正是實現(xiàn)這一目標的有效途徑。

一、高職院校高等數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)狀

“大學(xué)數(shù)學(xué)教育的根本任務(wù)就是要通過教學(xué)活動讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握數(shù)學(xué)的思想、方法和技巧,并能學(xué)以致用,初步具備自學(xué)所需要的更深入的數(shù)學(xué)的能力”,但現(xiàn)行的高職數(shù)學(xué)教育離實現(xiàn)這一基本任務(wù)的目標還很遠。

在教學(xué)內(nèi)容和課程體系方面,目前,高職數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容基本沿襲了經(jīng)典數(shù)學(xué)的三大塊:微積分、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計。這樣的課程設(shè)置不能很好地服務(wù)于專業(yè)課,只強調(diào)單純的數(shù)學(xué)理論而缺乏與實際問題的結(jié)合,并且游離于專業(yè)課之外,學(xué)生很難把所學(xué)的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到實際的專業(yè)需求中,對本專業(yè)知識中涉及數(shù)學(xué)的內(nèi)容理解不透徹。這樣不僅不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還阻礙著學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的思想方法、數(shù)學(xué)知識從事本專業(yè)的研究和深造,也導(dǎo)致專業(yè)系部壓縮數(shù)學(xué)課時。

在教學(xué)方法方面,教師只是注重數(shù)學(xué)知識的灌輸,教師講解、教師設(shè)問、教師給出標準答案,只管教不管懂,這種常規(guī)的“填鴨”式教學(xué)方法很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情。

在教學(xué)手段方面,仍舊采用黑板、粉筆這種傳統(tǒng)的教學(xué)手段,而高等數(shù)學(xué)課程的邏輯性較強,對學(xué)生的抽象思維能力要求也較高,黑板和粉筆不能呈現(xiàn)事物的時間順序、空間結(jié)構(gòu)和運動過程的特點,不利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。

二、數(shù)學(xué)建模的特點

數(shù)學(xué)建模是在應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的過程中產(chǎn)生的。當(dāng)需要從定量的角度分析和研究一個實際問題時,人們就要在深入調(diào)查研究、了解對象信息、作出簡化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)的符號和語言,把它表述為數(shù)學(xué)式子,也就是數(shù)學(xué)模型,然后用通過計算得到的模型結(jié)果來解釋實際問題,并接受實際的檢驗。這個建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模。

數(shù)學(xué)建模是一種數(shù)學(xué)的思考方法,是運用數(shù)學(xué)的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫并"解決"實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)手段。數(shù)學(xué)建模的指導(dǎo)思想是:以實驗室為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標來組織教學(xué)工作。數(shù)學(xué)建模主要有以下幾個過程:模型準備、模型假設(shè)、模型建立、模型求解、模型分析、模型檢驗、模型應(yīng)用。

通過開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程,可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、想象力、抽象思維能力、創(chuàng)造力及團隊精神等。

三、高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程的必要性

1.在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程是社會的需求

近半個多世紀以來,隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)學(xué)的應(yīng)用不僅在工程技術(shù)、自然科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟、金融、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、地質(zhì)、人口、交通等新的領(lǐng)域滲透,所謂數(shù)學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分。

社會需要的是善于運用數(shù)學(xué)知識及數(shù)學(xué)思想方法來解決實際問題的實用型、應(yīng)用型人才,學(xué)生參加工作后經(jīng)常需要根據(jù)自己從事工作中的實際問題建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,所需的是綜合的知識和能力。在校參加數(shù)學(xué)建模課,可以充分模擬參加實際工作的情況,也是將所學(xué)理論知識應(yīng)用于實踐的鍛煉。

2.在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程是高職院校培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的需要

數(shù)學(xué)建模注重實踐性和應(yīng)用性,數(shù)學(xué)建模競賽的題目內(nèi)容涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程、管理、金融等各個方面,不要求求解結(jié)果的唯一性和完美性,而是重點考查學(xué)生怎樣根據(jù)實際問題建立數(shù)學(xué)關(guān)系,并給出符合條件的結(jié)果和實施方案。在數(shù)學(xué)建?；顒又?學(xué)生要經(jīng)歷分析問題、搜集資料、調(diào)查研究、建立模型、求解、完成論文的過程,整個建模過程沒有固定的模式可循,也沒有現(xiàn)成的方法可套用,這就給了學(xué)生充分的空間,發(fā)揮自身的創(chuàng)造性思維,同時提高學(xué)生把數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際問題的能力。

3.在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的需要

從近幾年人才市場和就業(yè)形勢反饋的信息看,許多用人單位要求應(yīng)聘人員具備較高的綜合素質(zhì),如較高的思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì),較好的身體、心理素質(zhì)等,一個人綜合素質(zhì)的高低,將決定他求職擇業(yè)的層次與自由度。這就要求高等院校要全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),主要可以從以下幾個方面入手:表達能力(包括口頭表達能力、文字表達能力等)、社會交往能力(正確、有效地處理協(xié)調(diào)好工作中人與人的各種關(guān)系)、組織管理能力(能從全局的角度加以協(xié)調(diào)處理好工作中的各個環(huán)節(jié))、做出正確決斷的能力(良好的決斷能力可以實現(xiàn)對目標及其實現(xiàn)手段的最佳選擇)、沉著解決問題的能力(包括應(yīng)變能力和適應(yīng)能力、操作能力及策劃能力)。

數(shù)學(xué)建模事實上就是一項小的科研過程,數(shù)學(xué)建模競賽要求學(xué)生以團隊形式參加,在建模過程中,學(xué)生需要把所學(xué)知識集中反映到腦海中,再從中找出自己所需的內(nèi)容,與實際問題聯(lián)系起來,建立數(shù)學(xué)模型,給出合乎實際要求的結(jié)果和方案,并進行檢驗、應(yīng)用,其最終成果體現(xiàn)為一篇完整的論文。參加數(shù)學(xué)建模,可以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識進行分析、推理和計算的能力,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機、數(shù)學(xué)軟件及網(wǎng)絡(luò)的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力和洞察力,培養(yǎng)學(xué)生組織、管理、協(xié)調(diào)、合作能力,提高學(xué)生的語言交流、文字表達和論文寫作能力等,學(xué)生的綜合素質(zhì)能夠全面提高。

4.在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程是高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革的需要

高職數(shù)學(xué)教育面臨著許多重大改革課題,其中之一就是教學(xué)內(nèi)容與實用性有機結(jié)合的問題,即如何讓學(xué)生將所學(xué)的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用于實際生活的問題。高職教育的培養(yǎng)目標是為生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)等第一線培養(yǎng)實用型人才,因此,高職數(shù)學(xué)課程的教學(xué)改革應(yīng)以突出數(shù)學(xué)的應(yīng)用性為主要特點,數(shù)學(xué)建模可作為解決以上問題的突破點。

數(shù)學(xué)建模可以推動教學(xué)內(nèi)容的改革,將建模的思想方法融入高等數(shù)學(xué)課程中;可以推動教學(xué)方法的改革,如在授課過程中采用啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法,讓學(xué)生積極參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中,發(fā)揮學(xué)生的主體作用;可以推動教學(xué)手段的改革,如加強計算機技術(shù)的應(yīng)用、開展數(shù)學(xué)實驗課等。

總之,由于數(shù)學(xué)建模自身的特點和優(yōu)勢,結(jié)合高職院校高等數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)狀,在高職院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程可以讓高等數(shù)學(xué)更好地服務(wù)于專業(yè)課,培養(yǎng)出更多的高技能型優(yōu)秀人才,推進高職數(shù)學(xué)的教學(xué)改革,在高職院校開展數(shù)學(xué)建模課程是必要的。

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