面向非理科專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程改革探析
徐 徐
摘 要:數(shù)學(xué)建模促進(jìn)了“理論聯(lián)系實(shí)際”的教學(xué)模式的形成,然而理科專業(yè)與非理科專業(yè)在教學(xué)中被等同對待這一現(xiàn)實(shí)問題不容忽視,分析非理科專業(yè)數(shù)學(xué)建模課程建設(shè)的現(xiàn)狀和問題,在教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇上提出了相關(guān)建議。
關(guān)鍵詞:課程改革;數(shù)學(xué)建模;非理科專業(yè) 一、面向非理科專業(yè)數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)狀和問題 數(shù)學(xué)建模出現(xiàn)之后,教師開始以“用”為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,以“練”為手段選擇較為靈活多樣的教學(xué)方法,開始向?qū)W生展示“數(shù)學(xué)在哪里用?如何用?”。這促使數(shù)學(xué)教學(xué)逐步朝著“理論聯(lián)系實(shí)際”的方向發(fā)展。國內(nèi)外學(xué)者對數(shù)學(xué)建模的作用和學(xué)科特點(diǎn)做了一些有益的分析,但鮮有學(xué)者能結(jié)合非理科專業(yè)學(xué)科特點(diǎn),有針對性地開展數(shù)學(xué)建模研究工作。有別于以往研究,本文將從非理科專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)及其專業(yè)特征出發(fā),研究高校理科建模教學(xué)與實(shí)踐。 理科專業(yè)(主要指數(shù)、物、化等專業(yè))學(xué)生數(shù)學(xué)基本功扎實(shí),在數(shù)學(xué)理論研究上,造詣相對深厚。但非理科專業(yè)(主要指工、商、經(jīng)、管、農(nóng)、林等專業(yè))學(xué)生一般只有高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)的基礎(chǔ)(個別專業(yè)學(xué)習(xí)了概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方法、運(yùn)籌學(xué)和離散數(shù)學(xué)等課程),但他們在日常授課和賽前輔導(dǎo)等環(huán)節(jié),往往被等同對待,這無疑違背了“因材施教”的教學(xué)原則,沒有有效發(fā)揮各專業(yè)的特長。在實(shí)踐中,不難發(fā)現(xiàn),許多非理科專業(yè)學(xué)生開始時對數(shù)學(xué)建模充滿好奇與熱情,但沒上多少課,就打退堂鼓,理由很簡單:他們認(rèn)為這門課程太難了,教師好像在講天書,無法理解。數(shù)學(xué)建模課程果真如此深奧嗎?答案是否定的。任課教師在教學(xué)方法的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的安排上未能找到“切入點(diǎn)”是誘發(fā)問題的根本原因。根據(jù)對歷年非理科專業(yè)參賽學(xué)生的調(diào)查,只要采用合理的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,學(xué)生不僅會在競賽中取得優(yōu)異成績,而且他們的綜合能力提高很快,大大縮短了畢業(yè)后對實(shí)際工作環(huán)境的適應(yīng)期,提前了企業(yè)對他們的認(rèn)可期。 現(xiàn)有數(shù)學(xué)建模課程內(nèi)容的安排普遍適合于理科專業(yè)的學(xué)生,對于非理科專業(yè)學(xué)生,該課程教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法選擇存在如下諸多方面的問題:知識點(diǎn)難度偏深,系統(tǒng)性偏強(qiáng);注重教師對問題的講解,弱化學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性;偏手工計(jì)算,輕計(jì)算機(jī)編程;數(shù)學(xué)語言翻譯能力和論文書寫能力的培養(yǎng)受到輕視;學(xué)生缺少合作精神和聯(lián)合攻關(guān)的能力;專業(yè)特長未能充分挖掘。筆者認(rèn)為,面向非理科專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程應(yīng)該有自己的特色,對其改革勢在必行。 二、面向非理科專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程改革方向 結(jié)合本人多年來的教學(xué)和競賽輔導(dǎo)經(jīng)歷,歸納出在非理科專業(yè)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型課程建設(shè)的42字方針:“重?cái)?shù)學(xué)應(yīng)用,輕理論推導(dǎo);重計(jì)算機(jī)求解,輕手工運(yùn)算;重應(yīng)用背景,輕泛泛而談;重能力互補(bǔ),輕全才優(yōu)勢”。非理科專業(yè)學(xué)生照樣能學(xué)好數(shù)學(xué)建模,甚至在許多方面比數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生更有優(yōu)勢,只有教師能夠真正做到“著眼于學(xué)生實(shí)際”,使得每堂課均能見效果,充分調(diào)動學(xué)生對建模的興趣,才能使這門“理論聯(lián)系實(shí)際”的課程更加趨于成熟。課程建設(shè)的思路和建議如下: 第一,廣泛采用 “案例教學(xué)”法,輔以“研討式”教學(xué)方式,結(jié)合各專業(yè)特點(diǎn)尋找合適案 例。 傳統(tǒng)的“灌輸式”、“注入式”教學(xué)法收效甚微,讓學(xué)生被迫地接納知識,對學(xué)生的創(chuàng)新意識培養(yǎng)于事無補(bǔ)。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)可以廣泛采用“案例教學(xué)”,并輔以“研討式”和“啟發(fā)式”教學(xué)方式,其中教學(xué)案例的選擇和設(shè)置既要創(chuàng)新,又要求具有一定的趣味性、目的性、代表性。顯然這要求案例須精心設(shè)計(jì),從各個學(xué)科中尋找,從前沿性知識中尋找,并且針對不同專業(yè)的學(xué)生,嘗試尋找適合他們專業(yè)的建模例子,做到“有的放矢”。如經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)學(xué)生可以側(cè)重講解概率統(tǒng)計(jì)、決策和預(yù)測方面的建模例子。 第二,遵循因材施教、授之以漁的教學(xué)原則。徐 徐:面向非理科專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程改革探析由于非理科專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱,難以在數(shù)學(xué)功底要求很高的題目上取得優(yōu)勢。所以,在教學(xué)過程中,必須在學(xué)生能理解的基礎(chǔ)上,介紹數(shù)學(xué)方法,讓他們了解數(shù)學(xué)的各個學(xué)科分支的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,宜“廣”不宜“專”,過“專”對于非理科專業(yè)學(xué)生顯然是不現(xiàn)實(shí)的。精心挑選教學(xué)內(nèi)容,介紹某些學(xué)科領(lǐng)域較為前沿且數(shù)學(xué)理論要求不宜太高的應(yīng)用案例及方法。在實(shí)踐中,筆者發(fā)現(xiàn)運(yùn)籌學(xué)作為數(shù)學(xué)的一個重要分支,實(shí)際應(yīng)用相當(dāng)廣泛,許多開放式的競賽題都可采用運(yùn)籌學(xué)的方法求解,同時,此課程學(xué)生感興趣、容易學(xué),相應(yīng)計(jì)算軟件包上手快,因此,教師可以適當(dāng)增加運(yùn)籌學(xué)在建模課程中的授課學(xué)時。 在教學(xué)中,教師應(yīng)“授之以漁”,而非“授之以魚”,教師要 “拋磚引玉”,用引路石激發(fā)學(xué)生的建模興趣和熱情。切記不可為“解題而解題”,我們的“解題”是傳授一類方法,今后,學(xué)生遇到類似問題,對知識點(diǎn)會有一種“印象”,知道哪類書、哪個知識點(diǎn)對他們的建模會有幫助,從而幫助他們找到開啟大門的“金鑰匙”,至于具體如何求解,便要求他們在大門內(nèi)進(jìn)一步探索。讓他們自己查找資料,發(fā)現(xiàn)問題,最終解決問題,培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣和創(chuàng)新能力。