摘要 數(shù)學建模是一種數(shù)學的思考方法,是運用數(shù)學語言通過抽象簡化解決實際問題的一種強有力的數(shù)學手段。在數(shù)學教學中,滲透建模思想對職業(yè)學校的素質(zhì)教育具有重要意義。
關鍵詞 數(shù)學建模 職業(yè)學校素質(zhì)教育
隨著改革開放的不斷深入,市場經(jīng)濟已有較大的發(fā)展空間,國家需要培養(yǎng)一大批能適應社會,服務社會的應用型人才;他們能提出問題、分析問題、并能解決問題。這些問題包括社會問題、生產(chǎn)經(jīng)營問題和日常生活問題等,這就給數(shù)學教學提供了一個有利的平臺。目前,職業(yè)學校又面臨一個這樣的學習弱勢群體一數(shù)學功底差,他們認為在職業(yè)學校只學一技之長,學數(shù)學是無用的。試想有這樣想法的職業(yè)學校學生對數(shù)學的學習又怎能談得上積極與主動呢?多數(shù)學生對數(shù)學學習不感興趣,面對所學專業(yè)實際問題往往不知從何著手,不知把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數(shù)學結(jié)構(gòu),并運用自己掌握的數(shù)學知識去分析求解,從而解決實際問題。所以在職業(yè)學校數(shù)學教學過程中應該培養(yǎng)學生的數(shù)學建模能力。
1 數(shù)學建模的定義、方法、過程步驟
1.1什么是數(shù)學建模?當人們面臨對一個實際問題時,不是直接就現(xiàn)實材料本身尋找解決問題的辦法,而是經(jīng)過一番必要而且合理的假設和簡化,恰當?shù)剡\用數(shù)學語言、方法去近似地刻劃實際問題得到一個數(shù)學結(jié)構(gòu)(數(shù)學模型),通過數(shù)學上的結(jié)構(gòu)揭示其實際問題中的含義,合理地返回到實際中去,這個過程就稱為數(shù)學建模。
數(shù)學建模就是建立數(shù)學模型。數(shù)學建模是一種數(shù)學的思考方法,是運用數(shù)學的語言和方法,通過抽象、簡化能近似解決實際問題的一種強有力的數(shù)學手段。
1.2數(shù)學建模的方法
數(shù)學建模的方法很多,但從理論上講,主要有以下兩種方法:(1)機理建模方法(2)系統(tǒng)辯識建模方法。直接利用觀察數(shù)據(jù),根據(jù)一定的優(yōu)良準則在模型中找出與數(shù)據(jù)擬合的最好模擬,這種方法在建立過程控制模型中是常用的。
1.3數(shù)學建模的過程步驟
1.3.1分析問題:了解問題的實際背景,掌握第一手資料。
1.3.2假設化簡:根據(jù)問題的特征和目的,對問題進行化簡,并用精確的數(shù)學語言來描述。
1.3.3建立模型:在假設的基礎上利用適當?shù)臄?shù)學工具、數(shù)學知識、來刻劃變量之間的數(shù)量關系,建立其相應的數(shù)學結(jié)構(gòu)。
1.3.4求解并檢驗模型:對模型的求解,并將求解結(jié)果與實際情況比較,以此來驗證模型的準確性。
1.3.5模型分析:如果模型與實際比較吻合,則要對計算的結(jié)果給出其實際含義,并進行解釋。
事實上,從方法論角度看,數(shù)學建模是一種數(shù)學思考方法,是解決實際問題的一種強有力的數(shù)學工具。從具體教學角度看,數(shù)學建模是一種數(shù)學活動。
2 職業(yè)學校素質(zhì)教育的含義
實施素質(zhì)教育就是以提高國民素質(zhì)為根本宗旨,以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點,造就有理想、有道德、有文化、有紀律的德、智、體全面發(fā)展的人才。2000年發(fā)表的《中國教育綠皮書》將素質(zhì)教育歸為五個方面:面向全體學生;促進學生全面發(fā)展;重視學生創(chuàng)新精神與實踐能力;發(fā)展學生主動精神,注重個性發(fā)展;著眼于學生終身可持續(xù)發(fā)展。因此,職業(yè)學校素質(zhì)教育是一種教育理念實踐,其核心是發(fā)揚學生的主動精神和注重學生的個性發(fā)展,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
3 數(shù)學建模在職業(yè)學校素質(zhì)教育中所起的作用
隨著數(shù)學教育界中“數(shù)學應用意識”教育的不斷深入,提高數(shù)學應用性的教育迫在眉睫。數(shù)學應用性包括兩個層次:一是數(shù)學的精神、思想和方法;二是數(shù)學建模。通過數(shù)學建模,使學生可以從熟悉的環(huán)境中引入數(shù)學問題,增加與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系,培養(yǎng)學生的數(shù)學應用意識,鞏固學生的數(shù)學方法,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識以及分析和解決實際問題的能力,這正是素質(zhì)教育和數(shù)學教育相結(jié)合的目的。
根據(jù)數(shù)學建模的特點,在數(shù)學教學中滲透建模思想,開展建模活動,對職業(yè)學校的素質(zhì)教育具有重要的意義。
3.1數(shù)學建模能夠促進理論與實踐相結(jié)合,有利于培養(yǎng)學生應用數(shù)學的意識和解決問題的能力
數(shù)學建模的過程,是實踐一理論一實踐的過程,是理論與實踐的有機結(jié)合。強化數(shù)學建模的教學,不僅能使學生更好地掌握數(shù)學基礎知識,學會數(shù)學的思想、方法、語言,也是為了學生樹立正確的數(shù)學觀,增強應用數(shù)學的意識,全面認識數(shù)學與科學、技術、社會的關系,提高分析問題和解決問題的能力。
3.2數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力
數(shù)學建模問題具有一定的開放性,沒有一定的規(guī)矩可循,沒有事先設定的標準答案或答案不是惟一的,具有較大的靈活性。因此需要突破傳統(tǒng)的思維模式,面對復雜問題發(fā)揮學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力、想象力、洞察力以及解決問題的邏輯推理和量化分析能力,善于從實際問題提供的原形中抓住其數(shù)學本質(zhì),建立新穎的數(shù)學模型。
3.3數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生的雙向翻譯能力
數(shù)學建模它要求學生運用學過的數(shù)學知識,把實際問題翻譯成數(shù)學模型,又將數(shù)學模型的結(jié)果用淺顯易懂的語言翻譯出來,以此來培養(yǎng)學生的雙向翻譯能力。
3.4數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生獲取文獻資料信息的能力
在信息社會中,大量信息和知識以前所未有的速度傳播和擴散,這就要求學生有良好的獲取文獻資料信息的能力,以便適應現(xiàn)代社會技術創(chuàng)新和知識更新的需要。數(shù)學建模問題有強烈的實際背景,涉及到不同的學科領域,問題錯綜復雜。這就促使學生圍繞實際問題廣泛查閱資料,獲取自己有用的材料,從而提高了學生自覺使用資料的能力。
3.5數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生利用計算機及相應軟件的能力
數(shù)學建模需要對復雜的實際問題和煩瑣的數(shù)據(jù)進行處理。目前計算機和相應的各種軟件包,不僅能夠節(jié)省時間,得到直觀形象的結(jié)果,有利于深入討論,而且能夠促使學生養(yǎng)成自覺應用最新科技成果的良好習慣。許多良好的計算機軟件為求解模型或仿真模型提供了便利的平臺。數(shù)學建模對培養(yǎng)學生使用計算機的能力是極其重要的。
3.6數(shù)學建模有利于鍛煉學生的毅力、意志,還有利于培養(yǎng)學生的合作能力
數(shù)學建?;顒幽茉鰪妼W生克服困難的信心、決心和勇氣,同時還能培養(yǎng)學生的團結(jié)合作精神和交流、表達的能力;提高組織協(xié)調(diào)能力,培養(yǎng)其人文素質(zhì),豐富學生的知識結(jié)構(gòu)。
此外,數(shù)學建模還可以發(fā)揮德育教育作用。數(shù)學建模問題中有的涉及政治、經(jīng)濟、人口社會等國情內(nèi)容,還有的涉及一些愛國主義題材,這些給學生的成長提供了良好的素材,起到積極的教育作用。
知識應用素質(zhì)的教育是全面素質(zhì)教育中一個不可缺少的部分,數(shù)學建模問題有著豐富的社會信息、多視角的橫向聯(lián)系,多層次的能力要求,其多功能的教育價值早已是眾所公認的事實,它已成為職業(yè)學校學生觀察了解社會、認識評價社會的一個窗口。能夠運用所學數(shù)學知識去解決一些專業(yè)上的實際問題,這對職業(yè)學校學生素質(zhì)訓練有著極重要的意義。由此說明數(shù)學建模是職業(yè)學校素質(zhì)教育的必然要求。