陳戰(zhàn)勝

摘要：針對(duì)高等職業(yè)教育亟需培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能、高能力應(yīng)用型人才的需求，面對(duì)高職學(xué)生生源數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差、應(yīng)用能力欠缺的現(xiàn)狀，將數(shù)學(xué)建模的思想和方法融入高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)中，以案例激發(fā)學(xué)生求知欲，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用的意識(shí)，輔以數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和競(jìng)賽加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。多年的研究實(shí)踐證明，數(shù)學(xué)建模在高等職業(yè)教育數(shù)學(xué)課教學(xué)中的應(yīng)用不僅提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)水平和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，還進(jìn)一步提升了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：高等職業(yè)教育；數(shù)學(xué)建模；數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)；競(jìng)賽

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0213-02

隨著社會(huì)進(jìn)步、科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，我國(guó)對(duì)高素質(zhì)高技能應(yīng)用型人才的需求正在不斷擴(kuò)大，高等職業(yè)教育的高規(guī)格人才培養(yǎng)顯得尤其重要。社會(huì)上各行各業(yè)的工作人員，需要善于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)思維方法來解決實(shí)際問題，方能為公司贏得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。面臨新教育態(tài)勢(shì)的壓力，面對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，如何在有限教學(xué)期限內(nèi)快速提升高職數(shù)學(xué)課的教學(xué)品質(zhì)，成為高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革的焦點(diǎn)。

一、高等職業(yè)教育數(shù)學(xué)課教學(xué)現(xiàn)狀與分析

經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)資料、學(xué)生學(xué)情調(diào)研和教師座談研討，可以將目前高等職業(yè)教育數(shù)學(xué)課教學(xué)現(xiàn)狀歸因?yàn)檎n程特點(diǎn)、教師和學(xué)生三個(gè)方面。

1.數(shù)學(xué)課的特點(diǎn)。數(shù)學(xué)是一門與現(xiàn)實(shí)世界緊密聯(lián)系的科學(xué)語(yǔ)言和基礎(chǔ)的自然學(xué)科，其形式極為抽象。學(xué)生學(xué)到數(shù)學(xué)概念、方法和結(jié)論，并未掌握數(shù)學(xué)學(xué)科精髓，未使數(shù)學(xué)成為解決實(shí)際問題的利器。

2.教師方面。課堂上，教師賣力的教授“有用”的理論和方法，但學(xué)生學(xué)得吃力且效果不佳?，F(xiàn)在，部分教師將實(shí)際生活中的鮮活例子融入數(shù)學(xué)課的教授，打破了數(shù)學(xué)教學(xué)體系和內(nèi)容自我封閉的僵局，但有些教師將“數(shù)學(xué)教育是一種素質(zhì)教育”阻礙為抽象、深?yuàn)W的課程，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

3.學(xué)生方面。就高職生學(xué)情而言，生源大多來自高考第五批等錄取批次，普遍不曉得數(shù)學(xué)理性思維對(duì)人思維能力培養(yǎng)的重要性，高職生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，學(xué)習(xí)習(xí)慣尚未養(yǎng)成，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。此外，面對(duì)大量抽象符號(hào)和邏輯推理，形象思維強(qiáng)的高職生極易產(chǎn)生抵觸心理。上述分析表明，要想實(shí)現(xiàn)“數(shù)學(xué)教育本質(zhì)上是一種素質(zhì)教育，數(shù)學(xué)的教學(xué)不能完全和外部世界隔離開來”，就需要改變數(shù)學(xué)教育按部就班的靜態(tài)教學(xué)現(xiàn)狀，創(chuàng)新教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的主體參與意識(shí)，方能形成生動(dòng)、活潑、有趣的數(shù)學(xué)課堂。

二、數(shù)學(xué)建模在高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)過程中的意義和作用

從公元前3世紀(jì)的歐幾里得幾何，開普勒的行星運(yùn)動(dòng)三大規(guī)律到近代的流體力學(xué)等重要方程，數(shù)學(xué)建模的悠久歷史可見一斑。

1.數(shù)學(xué)建模的橋梁作用。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，大量數(shù)據(jù)爆炸性的涌入銀行、超市、賓館、機(jī)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，都需要進(jìn)行歸納整理、去偽存真、分析和匯總。因此，需要在實(shí)際問題和數(shù)學(xué)方法兩者之間架設(shè)一個(gè)橋梁，這個(gè)橋梁就是數(shù)學(xué)模型。實(shí)際問題與數(shù)學(xué)模型的關(guān)系，如圖1所示。

如圖1所示，對(duì)于生產(chǎn)和科研中的實(shí)際問題，如果需要給出定量分析和解答，就可確立為數(shù)學(xué)建模的范疇。針對(duì)實(shí)際問題，需要深入了解問題背景、目的以及問題對(duì)象的特征信息等，這一步稱為建模準(zhǔn)備。數(shù)學(xué)建模過程中，首先對(duì)反映問題本質(zhì)屬性的形態(tài)、量和關(guān)系抽象簡(jiǎn)化，找出變量和參數(shù)進(jìn)行建模假設(shè)；然后，根據(jù)建模假設(shè)區(qū)分變量和參數(shù)間的關(guān)系，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具和模型方法進(jìn)行模型構(gòu)建；接著，結(jié)合模型特點(diǎn)和已知條件，選擇相應(yīng)數(shù)學(xué)方法和算法，借助計(jì)算機(jī)程序完成模型求解，模型求解之后對(duì)模型進(jìn)行穩(wěn)定性、誤差和靈敏度等分析，若分析結(jié)果不合格，返回至模型假設(shè)重新建模直至符合要求；最后，需要以實(shí)際數(shù)據(jù)和現(xiàn)象對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，若不符合客觀實(shí)際需重新建模，直至模型可以投入運(yùn)用。

2.數(shù)學(xué)建模思想融入高職數(shù)學(xué)課堂的意義。鑒于高等職業(yè)教育數(shù)學(xué)課教學(xué)現(xiàn)狀與分析，結(jié)合數(shù)學(xué)建模進(jìn)入高等院校數(shù)學(xué)課堂時(shí)機(jī)的日漸成熟，以及高等職業(yè)教育旨在培養(yǎng)高職生如何“用數(shù)學(xué)[1]”而非“算數(shù)學(xué)[1]”的目標(biāo)，將數(shù)學(xué)建模思想融入高職數(shù)學(xué)課堂有著積極肯定的意義。（1）時(shí)機(jī)成熟。隨著大型快速計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)學(xué)軟件的快速發(fā)展，早期大型水壩的應(yīng)力計(jì)算、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片設(shè)計(jì)等數(shù)學(xué)模型中的數(shù)學(xué)問題迎刃而解，數(shù)學(xué)建模與科學(xué)計(jì)算的完美結(jié)合成為數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑。計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、人口控制論等新興的交叉學(xué)科為數(shù)學(xué)建模提供了廣闊的應(yīng)用新天地。（2）目標(biāo)明確。數(shù)學(xué)建模的切入搭建了數(shù)學(xué)和外部世界的橋梁，解開了數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的困境，讓高職生以數(shù)學(xué)為工具去分析、解決現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際問題的目標(biāo)切實(shí)可行。面對(duì)工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理和社會(huì)生活等領(lǐng)域中的實(shí)際問題，擁有敏銳洞察力的高職生面對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的挑戰(zhàn)，主動(dòng)好奇的參與到資料收集、調(diào)查研究過程中來，能夠擺脫慣性思維模式，敢于向傳統(tǒng)知識(shí)挑戰(zhàn)，嘗試多樣解題方式，不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升了數(shù)學(xué)知識(shí)水平，更有助于學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)，讓其在體會(huì)數(shù)學(xué)建模魅力和實(shí)用性的同時(shí)，滲透數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

三、數(shù)學(xué)建模在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

學(xué)生走上工作崗位后，無(wú)形中會(huì)利用數(shù)學(xué)建模思想來解決實(shí)際問題。那么，如何有效的將數(shù)學(xué)建模“植入”高數(shù)課程教學(xué)，則需要一系列科學(xué)合理有序的教學(xué)改革方可取得成效。（1）融入數(shù)學(xué)建模思想的高職特色教材[2]。作為教學(xué)載體，高職數(shù)學(xué)教材應(yīng)從應(yīng)用性職業(yè)崗位需求出發(fā)，以專業(yè)為服務(wù)對(duì)象，以實(shí)踐操作為重點(diǎn)，以能力培養(yǎng)為本位，以素質(zhì)培養(yǎng)為目的撰寫情境式案例驅(qū)動(dòng)的高職特色教材。（2）構(gòu)建服務(wù)專業(yè)的高職數(shù)學(xué)教學(xué)模式。以學(xué)校專業(yè)需求為服務(wù)出發(fā)點(diǎn)，制定專業(yè)特色鮮明的數(shù)學(xué)課程教學(xué)新體系，搭建課程的“公有”模塊和“選學(xué)”模塊，加強(qiáng)專業(yè)針對(duì)性。與服務(wù)專業(yè)類似，對(duì)于不同年級(jí)、不同數(shù)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)生的需求，提供個(gè)性化、分層化、系列化的教學(xué)內(nèi)容，顯得尤為關(guān)鍵。（3）培養(yǎng)數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)的案例教學(xué)方法。歷屆全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽參賽數(shù)量和規(guī)模的擴(kuò)張使我們懂得：以熱點(diǎn)案例出發(fā)，能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲，在求解過程中自然引出系列數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)，通過數(shù)學(xué)建模，讓學(xué)生體會(huì)數(shù)學(xué)是刻畫現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)學(xué)模型，品味數(shù)學(xué)樂趣，趣化學(xué)習(xí)過程，強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用意識(shí)，樹立學(xué)生主體意識(shí)并培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。（4）營(yíng)造數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)氛圍。利用數(shù)學(xué)軟件，通過寥寥數(shù)行代碼解決曾經(jīng)無(wú)從下手的復(fù)雜問題，必會(huì)吸引學(xué)生從耗費(fèi)時(shí)間的復(fù)雜計(jì)算轉(zhuǎn)移到數(shù)學(xué)建模思想、數(shù)學(xué)方法的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)以數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)分析和解決實(shí)際問題的能力，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)。（5）指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽。歷屆數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽從內(nèi)容到形式，都是一場(chǎng)與真實(shí)工作環(huán)境接近的真刀真槍的歷練，要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)及其他學(xué)科知識(shí)、使用計(jì)算機(jī)技術(shù)通過數(shù)學(xué)建模來分析、解決現(xiàn)實(shí)問題。從“乘公交，看奧運(yùn)”、“世博會(huì)影響力的定量評(píng)估”到“SARS的傳播”、“飲酒駕車”，這些開放、挑戰(zhàn)性問題，必然會(huì)提高學(xué)生的洞察力、想象力、創(chuàng)造力和協(xié)作精神。

四、數(shù)學(xué)建模在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐效果

自2010伊始，將數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)引入高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)中以來，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意愿增強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果顯著提升。效果主要表現(xiàn)實(shí)際問題求解的多樣性和開放性使得學(xué)生思維得以激活和解放，解題的自由使得互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用達(dá)到最優(yōu)化。學(xué)院連續(xù)多年組織學(xué)生參加北京市高職高專大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽多次獲得一、二、三等獎(jiǎng)，在全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中獲得多項(xiàng)北京市一等獎(jiǎng)，近兩年獲得國(guó)家二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)的佳績(jī)。經(jīng)過共同努力，應(yīng)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)獲批為國(guó)家精品資源共享課。需要強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)：首先，案例教學(xué)中要科學(xué)合理的訓(xùn)練學(xué)生的“雙向翻譯[3]”能力，要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言把實(shí)際問題翻譯為明確的數(shù)學(xué)問題，再把數(shù)學(xué)問題的解翻譯成常人能理解的語(yǔ)言。其次，所有教學(xué)活動(dòng)要以學(xué)生為中心，并且離不開教師煞費(fèi)苦心精心設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)，因?yàn)閿?shù)學(xué)建模、指導(dǎo)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和輔導(dǎo)學(xué)生參加競(jìng)賽需要教師掌握算法、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)軟件、計(jì)算機(jī)編程等綜合能力，因而教師尤為關(guān)鍵。再者，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)在人才培養(yǎng)過程中的重要性要有清晰充分的認(rèn)識(shí)，才會(huì)有力度的支持?jǐn)?shù)學(xué)教學(xué)改革。

五、結(jié)語(yǔ)

將數(shù)學(xué)建模思想和方法融入高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)是一種先進(jìn)的教育教學(xué)改革理念，是提升高職數(shù)學(xué)教學(xué)品質(zhì)的關(guān)鍵，需要廣大教師踏踏實(shí)實(shí)的鉆研和工作，真正講好每一個(gè)案例，為培養(yǎng)具備數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)的高規(guī)格人才而努力。

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