淺議數(shù)學建模對大學生能力的培養(yǎng)
文冀中
(免費論文下載中心) 摘要:本文主要分析了數(shù)學建模對學生各方面能力的培養(yǎng)所起到的作用,并提出了對數(shù)學建模教學的幾點建議。
關(guān)鍵詞:CUMCM;數(shù)學模型;能力培養(yǎng)
一、引言
從實際錯綜復雜的關(guān)系中通過合理的抽象與簡化,找出其內(nèi)在的規(guī)律,然后用數(shù)學的語言———即數(shù)字、公式、圖表、符號等描述出來,經(jīng)過數(shù)學與計算機的處理得到定量的結(jié)果,并解釋、檢驗、評價所得結(jié)論,供人們進行分析、預報、決策和控制,這種把實際問題進行合理的簡化假設、歸結(jié)為數(shù)學問題并求解的過程就是建立數(shù)學模型,簡稱數(shù)學建模。較好的完成一道數(shù)學模型題目,需要學生具備扎實的數(shù)學基礎,更要求學生具有知識拓展、綜合運用、自學、創(chuàng)新、團隊協(xié)作等能力,而數(shù)學建模的過程也正是對這些能力的培養(yǎng)與提高的過程。
目前越來越多的高等院校開設了數(shù)學建模課程,并選拔優(yōu)秀學生參加CUMCM(全國大學生數(shù)學建模競賽)。
二、數(shù)學建模過程對大學生能力培養(yǎng)的幾個方面
1. 數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生的知識擴展能力和綜合運用的能力。數(shù)學建模問題多來源于實際,其背景可能涉及天文、地理、醫(yī)學、經(jīng)濟、管理等領(lǐng)域,CUMCM的比賽時間僅有三天,這就要求學生能在較短時間內(nèi)通過自學和討論來掌握相關(guān)的知識,并且要把各領(lǐng)域知識與數(shù)學方法、計算機應用有效的結(jié)合起來。
2.數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生文獻檢索和信息收集的能力。建模涉及到的學生未知領(lǐng)域很多,這就要求學生應圍繞需要解決的實際問題到圖書館、書店、網(wǎng)絡中收集大量相關(guān)的信息,才能對問題有全面、深入的了解。學生在有限且短暫的時間里搜集、瀏覽、去偽存真,迅速捕捉真正有用信息,這就大大鍛煉和提高了學生文獻檢索和信息收集的能力。
3.數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。按照對模型機理的了解程度不同,數(shù)學模型可分為白箱模型、灰箱模型、黑箱模型。對于灰箱、黑箱模型,需要學生大膽假設、合理推證,能創(chuàng)造性地給出解題方法。傳統(tǒng)的數(shù)學課程所涉及的問題,一般有精確的答案,而數(shù)學建模中的問題沒有標準答案,給學生留有充分的余地,鼓勵學生創(chuàng)新,讓學生充分發(fā)揮想象力,不拘于一種方法來解決。
4.數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、攻關(guān)能力。三名學生為一小組參加CUMCM,在三天時間內(nèi)對所給問題給出一個較為完整的解決方案,這就需要三人在競賽中合理分工,充分發(fā)揮個人的才智,集思廣益,密切協(xié)作,使個人智慧與團隊精神有機地結(jié)合在一起。當隊員之間有分歧時,三人需要經(jīng)過討論尋求最優(yōu)方案,必要時個人要做出妥協(xié),這也是團隊精神中不可或缺的精神品質(zhì)。
5.數(shù)學建模有利于提高學生的計算機應用能力。利用計算機上網(wǎng)查找資料,處理大量繁雜的數(shù)據(jù),熟練應用Mathlab、Maple、SAS 等數(shù)學軟件完成復雜的數(shù)學運算,這是參加數(shù)學建模的學生必須具備的技能。此外,數(shù)學建模中較多問題可以在計算機上進行更為逼真的模擬實驗與檢驗,鍛煉了學生的計算機應用能力。 6.數(shù)學建模有利于培養(yǎng)學生堅韌的意志品質(zhì)。CUMCM 比賽時間共72 小時,在這段時間內(nèi)學生要選題、查資料、組織相關(guān)知識及思路、團隊間討論、編寫論文,可以說三天的比賽時間對學生的體力、腦力都是極大的考驗,經(jīng)常會有參賽學生最后關(guān)頭亂了陣腳,草草交卷了事。因此,數(shù)學建模競賽能夠鍛煉和培養(yǎng)學生樹立頑強自信、不屈不撓的意志品質(zhì)。
三、對數(shù)學建模教學過程中的幾點建議
1.鼓勵學生積極參與,把教學過程轉(zhuǎn)變?yōu)榻處煘檩o學生為主的探究過程。數(shù)學建模課程不同于傳統(tǒng)的高等數(shù)學教學,教師應是提問者,學生是思考者,教師要引導學生主動地分析問題、尋求解決問題的方法,評判學生工作成果的價值、意義、優(yōu)劣,鼓勵學生有創(chuàng)造性的想法和作法。
2.建模課程的講授要由淺入深、逐步推進。開始時講授一些簡單有趣的例題,激發(fā)學生興趣,充分調(diào)動學生的積極性。在基本建模方法學習完畢之后,可以組織模擬競賽,讓學生在模擬競賽中得到磨練。
3.重視知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程教學。課程講授的目的不是讓學生死記書本中的固定方法、技巧,而是要培養(yǎng)學生知識轉(zhuǎn)化、應用的能力。因此,教師不要急于給出案例答案,要引導學生積極思考,重要的是體會其中蘊含的分析方法。
4.競賽前一定要做好思想工作。建模競賽對學生是一次鍛煉也是考驗,要讓學生卸下包袱,不要過多考慮成績好壞以及個人得失,只有以平和心態(tài)、團隊為先的精神狀態(tài)投入比賽,才能取得好成績。
數(shù)學建模讓學生真實感受到了數(shù)學的樂趣,它不僅有利于學生更好地掌握知識、運用知識,而且對學生能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)起到了巨大作用。
作者簡介:文冀中(1981- ),男,保定電力職業(yè)技術(shù)學院基礎教學部助教。