[摘要]數(shù)學(xué)建模育是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論同實(shí)際應(yīng)用能力以及計(jì)算機(jī)能力相結(jié)合的重要教育方式,數(shù)學(xué)建模自在我國開展以后,就在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,理論聯(lián)系實(shí)際能力等諸多方面能力的培養(yǎng)上起著重要作用,在這里對數(shù)學(xué)建模的原則及意義做了仔細(xì)分析。
[關(guān)鍵詞]數(shù)學(xué)建模;能力培養(yǎng);創(chuàng)造性
一、數(shù)學(xué)建模的產(chǎn)生
早在1938年,美國數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)主持了一種在每年12月第一個(gè)星期六舉行的大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽,簡稱PIItllam(普特南)數(shù)學(xué)競賽,主要考核基礎(chǔ)知識和訓(xùn)練邏輯推理及證明、思維、計(jì)算能力等,后成為歷史悠久、影響很大的全美大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽。該競賽因缺乏實(shí)際應(yīng)用能力和計(jì)算機(jī)能力的考核,逐漸影響了大學(xué)生們參賽的積極性,經(jīng)過論證、討論和爭取資助,終于在1985年開始了第一屆美國大學(xué)生數(shù)學(xué)模型競賽(MCM)。
1992年由中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)(CSIAM)舉辦后改由國家教委高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)共同主辦的,面向全國大學(xué)生的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽CUMCM也逐漸開展了。其目的在于激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。提高學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題的綜合能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及合作意識,現(xiàn)已成為全國大學(xué)生每年一屆的四大科技賽事之一。數(shù)學(xué)模型就是對于一個(gè)特定的對象為了一個(gè)特定目標(biāo),根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律,做出一些必要的簡化假設(shè),運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,得到的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),這結(jié)構(gòu)可以是數(shù)學(xué)公式、算法、表格、圖示等,然后求解數(shù)學(xué)問題,對此結(jié)果進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。通過則可使用,否則將返回,重新對問題的假設(shè)進(jìn)行改進(jìn)。數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)可以是數(shù)學(xué)公式、算法、格、圖示等。
二、數(shù)學(xué)建模教育應(yīng)遵循的原則
1.目的性原則。數(shù)學(xué)建模教育要有明確的目的性:一是要為促進(jìn)學(xué)生的知識、技能和能力的全面發(fā)展以及為學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)服務(wù);二是要培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力,使學(xué)生能善于將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,通過建立模型、解數(shù)學(xué)模型、分析數(shù)學(xué)模型,反過來提高數(shù)學(xué)意識,為社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)實(shí)用人才奠定基礎(chǔ),達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
2.啟發(fā)性原則。開展數(shù)學(xué)建模活動(dòng)要堅(jiān)持啟發(fā)性原則,要求教師堅(jiān)持以啟發(fā)性的教學(xué)為主體開展教學(xué)活動(dòng),教學(xué)中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手,進(jìn)行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí),反對以單邊的傳授教學(xué)形式進(jìn)行數(shù)學(xué)建模教學(xué),數(shù)學(xué)建模教學(xué)問題也要具有啟發(fā)性,給學(xué)生一定的思維空間,使其思維有一定的自由度,注重學(xué)生的獨(dú)立性和自主性,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、調(diào)查、探究,在實(shí)踐中學(xué)習(xí),促進(jìn)學(xué)生在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下主動(dòng)地和富有個(gè)性地解決問題。
3.創(chuàng)造性原則。數(shù)學(xué)建模教育要堅(jiān)持以提高學(xué)生創(chuàng)造性思維水平為原則。如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)是當(dāng)前教學(xué)研究的重要課題。創(chuàng)新素質(zhì)的基本內(nèi)涵是新意識、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造能力等,數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)對提高學(xué)生的創(chuàng)新性有較大的作用。數(shù)學(xué)建模教育也要以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為重要目標(biāo),堅(jiān)持發(fā)展和促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識,也指教師在教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),使得整個(gè)建模教學(xué)更具創(chuàng)新性。
三、數(shù)學(xué)建模在數(shù)學(xué)教育中的作用
1.有助于提高大學(xué)生相互協(xié)作能力。在數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)過程中,有大量的數(shù)學(xué)模型不是單靠數(shù)學(xué)知識就能解決的,它需要跨學(xué)科、跨專業(yè)的知識綜合在一起才能解決,這就需要具有不同知識結(jié)構(gòu)的人經(jīng)常在一起相互討論,從中受到啟發(fā)。數(shù)學(xué)建模集訓(xùn)、競賽提供了這一場所。同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中彼此磋商、團(tuán)結(jié)合作、互相交流思想、共同解決問題,使得知識結(jié)構(gòu)互為補(bǔ)充,取長補(bǔ)短?,F(xiàn)代的科學(xué)事業(yè)沒有團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神,沒有思想碰撞,沒有互相切磋是解決不了大問題的。這種能力、素質(zhì)的培養(yǎng)為他們的科學(xué)研究打下了良好的基礎(chǔ)。
2.能培養(yǎng)大學(xué)生分析、綜合和解決實(shí)際問題能力。這是由數(shù)學(xué)建模的任務(wù)、目的所決定的。建立數(shù)學(xué)模型是一種積極的思維活動(dòng),從認(rèn)識論角度看,是一種極為復(fù)雜且應(yīng)變能力很強(qiáng)的心理現(xiàn)象,因此沒有統(tǒng)一的模式,沒有固定的方法,其中既有邏輯思維,又有非邏輯思維,建模過程大體都要經(jīng)過分析與綜合、抽象與概括、比較與類比、系統(tǒng)化與具體化的階段,分析與綜合是基礎(chǔ),抽象與概括是關(guān)鍵。從數(shù)學(xué)解答與模型檢驗(yàn)而言,要求大學(xué)生所學(xué)的數(shù)學(xué)知識與計(jì)算機(jī)知識還有其它方面知識綜合起來,動(dòng)手去解決,根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出合理的解釋。通過實(shí)踐,學(xué)以致用,提高了分析、綜合與解決實(shí)際問題的能力。
3.數(shù)學(xué)建模教育為培養(yǎng)“雙師型”的教師隊(duì)伍打下了基礎(chǔ)?,F(xiàn)代教育對教師隊(duì)伍提出了特殊的要求,業(yè)務(wù)素質(zhì)上,教師除了有較高的理論水平外,還要有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力,要教師成為理論型與實(shí)踐型相結(jié)合的人才。成功地建立實(shí)際問題的數(shù)學(xué)模型并教給學(xué)生思路和方法,不僅要求教師具有深厚的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、理性的思維訓(xùn)練,還要求教師有分析歸納能力以及對實(shí)際問題的深入理解和廣博的知識面,從事數(shù)學(xué)建模教學(xué)的教師必須不斷地拓展自己的知識面,深入實(shí)際,才能有所作為。這無疑為“雙師型”教師隊(duì)伍的建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。