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關(guān)鍵詞:大學(xué)生;數(shù)學(xué)建模;數(shù)學(xué)素質(zhì)
Abstract: Mathematics modeling is a mathematical tool for solving real world problems with focus on major and unique features of the system studied, which is the core of mathematics competence of undergraduates. In this paper, the significance of mathematics modeling is analyzed by presenting the relations between mathematics modeling and mathematics competence. Finally, it studies how to cultivate undergraduates′ comprehensive qualities by mathematics modeling study.
Key words: undergraduate; mathematics modeling; mathematics competence
數(shù)學(xué)模型作為對(duì)實(shí)際事物的一種數(shù)學(xué)抽象或數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化,其應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)使其影響正在向更廣闊的領(lǐng)域拓展、延伸。因適應(yīng)新時(shí)期應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要,數(shù)學(xué)建模受到了高等院校的重視,相應(yīng)的課程建設(shè)計(jì)劃得到了實(shí)施,競(jìng)賽活動(dòng)得到了開展?;跀?shù)學(xué)建模培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力的優(yōu)勢(shì),通過(guò)數(shù)學(xué)建模來(lái)提升大學(xué)生的綜合素質(zhì),已成為一個(gè)逐步引起關(guān)注的教育教學(xué)問題。
一、數(shù)學(xué)建模的內(nèi)涵及其應(yīng)用趨勢(shì)
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》中提出:“數(shù)學(xué)探究、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)文化是貫穿于整個(gè)高中數(shù)學(xué)課程的重要內(nèi)容……,高中階段至少應(yīng)安排一次較為完整的數(shù)學(xué)探究、數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)?!保?]對(duì)于數(shù)學(xué)建模的理解,可以說(shuō)它是一種數(shù)學(xué)技術(shù),一種數(shù)學(xué)的思考方法。它是“對(duì)實(shí)際的現(xiàn)象通過(guò)心智活動(dòng)構(gòu)造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符號(hào)的數(shù)學(xué)表示”[2]。從科學(xué)、工程、經(jīng)濟(jì)、管理等角度來(lái)看,數(shù)學(xué)建模就是用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言和方法,通過(guò)抽象、簡(jiǎn)化建立能近似刻畫并“解決”實(shí)際問題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具。
通俗地說(shuō),數(shù)學(xué)建模就是建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程。幾乎一切應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ)都是數(shù)學(xué)建模,凡是要用數(shù)學(xué)解決的實(shí)際問題也都是通過(guò)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。就其趨勢(shì)而言,其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,并在大學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中肩負(fù)著重要使命。尤其是 20 世紀(jì)中葉計(jì)算機(jī)和其他技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,給數(shù)學(xué)建模以極大的推動(dòng),數(shù)學(xué)建模也極大地拓展了數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍。曾經(jīng)有位外國(guó)學(xué)者說(shuō)過(guò):“一切科學(xué)和工程技術(shù)人員的教育必須包括數(shù)學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)的更多內(nèi)容。數(shù)學(xué)建模和與之相伴的計(jì)算正在成為工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵工具?!保?]正因?yàn)閿?shù)學(xué)通過(guò)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程能對(duì)事實(shí)上很混亂的東西形成概念的顯性化和理想化,數(shù)學(xué)建模和與之相伴的計(jì)算正在成為工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵工具。因而了解和一定程度掌握并應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的思想和方法應(yīng)當(dāng)成為當(dāng)代大學(xué)生必備的素質(zhì)。對(duì)絕大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō),這種素質(zhì)的初步形成與《高等數(shù)學(xué)》及其相關(guān)學(xué)科課程的學(xué)習(xí)有著十分密切的關(guān)系。
二、數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)提升
當(dāng)今的數(shù)學(xué)教育界,對(duì)什么是“數(shù)學(xué)素質(zhì)”,有過(guò)深入廣泛的討論。經(jīng)典的說(shuō)法認(rèn)為,數(shù)學(xué)是一門研究客觀世界中數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué),因而,人們認(rèn)識(shí)事物的“數(shù)”、“形”屬性及其處理相應(yīng)關(guān)系的悟性和潛能就是數(shù)學(xué)素質(zhì)。一是抽取事物“數(shù)”、“形”屬性的敏感性。即注意事物數(shù)量方面的特點(diǎn)及其變化,從數(shù)據(jù)的定性定量分析中梳理和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的意識(shí)和能力。二是數(shù)理邏輯推理的能力。即數(shù)學(xué)作為思維的體操、鍛煉理性思維的必由之路,可提高學(xué)生的邏輯思維能力和推理能力。三是數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)能力。 即通過(guò)數(shù)學(xué)訓(xùn)練所獲得的運(yùn)用數(shù)學(xué)符號(hào)進(jìn)行表達(dá)和思考、求助與追問的能力。四是數(shù)學(xué)建模的能力。即在掌握數(shù)學(xué)概念、方法、原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理復(fù)雜問題的能力。五是數(shù)學(xué)想像力。即在主動(dòng)探索的基礎(chǔ)上獲得的洞察力和聯(lián)想、類比能力。因此,數(shù)學(xué)建模能力已經(jīng)成為數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的重要內(nèi)容。那么,數(shù)學(xué)建模對(duì)于學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)的提升表現(xiàn)在哪些方面呢?
(一)拓展學(xué)生知識(shí)面,解決“為‘遷移’而教”的問題。數(shù)學(xué)建模是指針對(duì)所考察的實(shí)際問題構(gòu)造出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的求解,使問題得以解決的數(shù)學(xué)方法。數(shù)學(xué)建模教學(xué)與其他數(shù)學(xué)課程的教學(xué)相比,具有難度大、涉及面廣、形式靈活的特點(diǎn),對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)有較高的要求。因此,要使數(shù)學(xué)建模教學(xué)取得良好的效果,應(yīng)該給學(xué)生講授解決數(shù)學(xué)建模問題常用的知識(shí)和方法,在不打亂正常教學(xué)秩序的前提下,周密安排數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng),為將來(lái)知識(shí)的“遷移”打下基礎(chǔ)。具體可將活動(dòng)分為三個(gè)階段:第一階段是補(bǔ)充知識(shí),重點(diǎn)介紹實(shí)用的數(shù)學(xué)理論和數(shù)學(xué)方法,不講授抽象的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和繁復(fù)的數(shù)學(xué)計(jì)算,有些內(nèi)容還可以安排學(xué)生自學(xué),以此調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,發(fā)揮他們的潛能;第二階段是編程訓(xùn)練,強(qiáng)化數(shù)學(xué)軟件包MATLAB編程,突出重要數(shù)學(xué)算法的訓(xùn)練;第三階段是數(shù)學(xué)建模專題訓(xùn)練,從小問題入手,由淺入深地訓(xùn)練,使學(xué)生體會(huì)和學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)學(xué)的技巧,逐步訓(xùn)練學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,掌握數(shù)學(xué)建模的思想和方法。[4]
(二)發(fā)揮主觀能動(dòng)性,強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。數(shù)學(xué)建模是一種對(duì)實(shí)際的現(xiàn)象通過(guò)心智活動(dòng)構(gòu)造出能抓住其重要且有用的特征的表示,需要學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性,通過(guò)主體心智活動(dòng)的參與,實(shí)現(xiàn)問題的建構(gòu)和解決。在大學(xué),自主學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一種重要方式。大學(xué)生課外知識(shí)的獲得、參與科研活動(dòng)、撰寫畢業(yè)論文和進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)等等,都是在教師的指導(dǎo)下的自主學(xué)習(xí),因此,自主學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力培養(yǎng)成為提升大學(xué)生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵。數(shù)學(xué)建模對(duì)于強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)無(wú)疑具有典型意義。由于數(shù)學(xué)建模對(duì)知識(shí)掌握系統(tǒng)性的要求,而這些系統(tǒng)的知識(shí)又不可能系統(tǒng)地獲得,很多參與數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)和研究的學(xué)生,都深感其對(duì)提高自主學(xué)習(xí)能力的重要性,并從中汲取不竭的動(dòng)力,進(jìn)行后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究
(三)把握數(shù)學(xué)建模的內(nèi)在特質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是指利用自己已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),在個(gè)性品質(zhì)支持下,新穎而獨(dú)特地提出問題、解決問題,并由此產(chǎn)生有價(jià)值的新思想、新方法、新成果。數(shù)學(xué)建模具有創(chuàng)新的內(nèi)在特質(zhì),其本身就是一個(gè)創(chuàng)新的過(guò)程。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活中,面臨的每一個(gè)實(shí)際問題往往都比較復(fù)雜,影響它的因素很多,從問題的提出、模型的建構(gòu)、結(jié)果的檢驗(yàn)等各個(gè)方面都需要?jiǎng)?chuàng)新活動(dòng)的參與,建立數(shù)學(xué)模型需以創(chuàng)新精神為動(dòng)力,不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想像力。因此,在數(shù)學(xué)建模活動(dòng)中,要鼓勵(lì)學(xué)生勤于思考、大膽實(shí)踐,嘗試運(yùn)用多種數(shù)學(xué)方法描述實(shí)際問題,不斷地修改和完善模型,不斷地積累經(jīng)驗(yàn),逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。持續(xù)創(chuàng)新是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的重要特征,高等院校應(yīng)堅(jiān)持把數(shù)學(xué)建模教育作為素質(zhì)培養(yǎng)的載體,大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新勇氣和創(chuàng)新能力,使其真正成為創(chuàng)新的生力軍。
(四)促進(jìn)合作意識(shí)養(yǎng)成,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。 適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,越來(lái)越多的高校將參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽作為高校教學(xué)改革和培養(yǎng)科技人才的重要途徑。數(shù)學(xué)建模比賽的過(guò)程就是培養(yǎng)學(xué)生全局意識(shí)、角色意識(shí)、合作意識(shí)的過(guò)程,也是一個(gè)塑造學(xué)生良好個(gè)性的過(guò)程。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽采取多人組隊(duì)、明確時(shí)間、完成規(guī)定任務(wù)的形式進(jìn)行。一個(gè)數(shù)學(xué)建模任務(wù)的完成,往往需要成員之間的討論、修改、綜合,既有分工、又有合作,是集體智慧的結(jié)晶。競(jìng)賽期間學(xué)生可以自由地查閱資料、調(diào)查研究,使用必要的計(jì)算機(jī)軟件和互聯(lián)網(wǎng)。作為對(duì)學(xué)生的一種綜合訓(xùn)練,學(xué)生要解決建模問題,必須有足夠的知識(shí),并有將其抽象成數(shù)學(xué)問題、有良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng),有熟練的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,還要有較好的寫作能力,這些知識(shí)和能力要素的取得,往往來(lái)自于一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。具有一定規(guī)模的建模問題一般都不能由個(gè)人獨(dú)立完成,只有通過(guò)合作才能順利完成,沒有全局觀念和協(xié)作精神作為支撐,要完成好建模任務(wù)是非常困難的。
三、在數(shù)學(xué)建模的教與學(xué)中提升學(xué)生數(shù)學(xué)素質(zhì)
數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)不是傳統(tǒng)意義上的數(shù)學(xué)課,它不是“學(xué)數(shù)學(xué)”,而是“學(xué)著用數(shù)學(xué)”。它是以現(xiàn)實(shí)世界為研究對(duì)象,教我們?cè)谀睦镉脭?shù)學(xué),怎樣用數(shù)學(xué)。對(duì)模型的探索,沒有現(xiàn)成的普遍適用的準(zhǔn)則和技巧,需要成熟的經(jīng)驗(yàn)見解和靈巧的簡(jiǎn)化手段,需要合理的假設(shè),豐富的想像力,敏銳的洞察力。直覺和靈感往往也起著不可忽視的作用。因此,在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中要把握“精髓”,側(cè)重于給予學(xué)生一種綜合素質(zhì)的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。
(一)將數(shù)學(xué)建模思想滲透到教學(xué)中去。把數(shù)學(xué)建模的思想和方法有機(jī)地融入“高等數(shù)學(xué)”等課程教學(xué)是一門“技術(shù)含量”很高的藝術(shù)。其困難之一就是數(shù)學(xué)建模往往與具體的數(shù)學(xué)問題和方法,可能是很深?yuàn)W的數(shù)學(xué)問題和方法緊密相連。因此,怎樣精選只涉及較為初等的數(shù)學(xué)理論和方法而又能體現(xiàn)數(shù)學(xué)建模精神,既能吸引學(xué)生而且學(xué)生又有可能遭遇的案例,并將其融入課程教學(xué)中十分重要。特別要重視在教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生的“雙向翻譯”的能力。這一能力的要求,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是把實(shí)際問題用數(shù)學(xué)語(yǔ)言翻譯為明確的數(shù)學(xué)問題,再把數(shù)學(xué)問題得到解決的結(jié)論或數(shù)學(xué)成果翻譯為通俗的大眾化的語(yǔ)言。“雙向翻譯”對(duì)于有效應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的思想和方法,是一個(gè)極為關(guān)鍵的步驟,權(quán)威的專家多次強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。建模的力量就在于“通過(guò)把物質(zhì)對(duì)象對(duì)應(yīng)到認(rèn)定到能‘表示’這些物質(zhì)對(duì)象的數(shù)學(xué)對(duì)象以及把控制前者的規(guī)律對(duì)應(yīng)到數(shù)學(xué)對(duì)象之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,就能構(gòu)造所研究的情形的數(shù)學(xué)建模;這樣,把原來(lái)的問題翻譯為數(shù)學(xué)問題,如果能以精確或近似方法求解此數(shù)學(xué)問題,就可以再把所得到的解翻譯回去,從而解出原先提出的問題?!?
(二)數(shù)學(xué)建模教學(xué)中重視各種技術(shù)手段的使用。在“高等數(shù)學(xué)”等課程的教和學(xué)中,使用技術(shù)手段,尤其是數(shù)學(xué)軟件,只是時(shí)間的問題,盡管關(guān)于技術(shù)手段的好與壞還仍有爭(zhēng)議。企圖用技術(shù)手段來(lái)替代個(gè)人刻苦努力的學(xué)習(xí)過(guò)程,只會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生。但決不能因此徹底地排斥技術(shù)手段, 這是一個(gè)“度”的問題。對(duì)于數(shù)學(xué)建模的教師來(lái)說(shuō),技術(shù)手段既可能成為科研和教學(xué)研究的有力工具, 也可以通過(guò)教學(xué)實(shí)踐來(lái)研究怎樣使用它們。數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)中涉及數(shù)理統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)工程、圖論、微分方程、計(jì)算方法、模糊數(shù)學(xué)等多科性內(nèi)容,這些作為背景性知識(shí)和能力的內(nèi)容,一個(gè)好的教師一定要在教學(xué)中把它作為啟發(fā)性的基本概念和方法介紹給學(xué)生。而這些內(nèi)容要取得基于良好引導(dǎo)效果的教學(xué)成效,就必須使用包括數(shù)學(xué)軟件在內(nèi)的多種技術(shù)手段,以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生興趣,引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能。
(三)確立“學(xué)生是中心,教師是關(guān)鍵”的原則。所有的教學(xué)活動(dòng)都是為了培養(yǎng)學(xué)生,都要以學(xué)生為中心來(lái)進(jìn)行, 這是理所當(dāng)然的。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)要改變以往教師為中心、知識(shí)傳授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式,確立實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、學(xué)生為中心、綜合素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)新模式。然而,教學(xué)活動(dòng)是在教師的領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)下進(jìn)行的, 因而,教師是關(guān)鍵。在教學(xué)過(guò)程中教師對(duì)問題設(shè)計(jì)、啟發(fā)提問、思路引導(dǎo)、能力培養(yǎng)方面承擔(dān)重要職責(zé),教師能否充滿感情地、循循善誘、深入淺出地開展數(shù)學(xué)建模的教學(xué)就成了學(xué)生學(xué)習(xí)成效的關(guān)鍵,教師的業(yè)務(wù)能力、敬業(yè)精神、個(gè)人風(fēng)格等發(fā)揮著非常重要的作用。因此,作為數(shù)學(xué)建模的教師,把數(shù)學(xué)建模思想運(yùn)用在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的意義,就在于在整個(gè)教學(xué)中給了學(xué)生一個(gè)完整的數(shù)學(xué),學(xué)生的思維和推理能力受到了一次全面的訓(xùn)練,使學(xué)生不僅增長(zhǎng)了數(shù)學(xué)知識(shí),而且學(xué)到了應(yīng)用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題的本領(lǐng)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】小學(xué)數(shù)學(xué);教學(xué)模式;自主互動(dòng)
近幾年來(lái),我國(guó)在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)方法上的改革,已取得了可喜的成績(jī),新的課堂教學(xué)模式也層出不窮。但符合素質(zhì)教育的時(shí)代要求,既能被廣大小學(xué)數(shù)學(xué)教師所接受,又可在實(shí)際教學(xué)中實(shí)施推行的常規(guī)性新模式,仍尚待創(chuàng)建。
一、建構(gòu)常規(guī)新模式的必要性
二十一世紀(jì),新技術(shù)已成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展主要的直接資源??萍贾R(shí)創(chuàng)新速度越快,就越需要有創(chuàng)新人才。創(chuàng)新人才的培養(yǎng)的關(guān)鍵在于教育。因此,學(xué)校教育就應(yīng)在教學(xué)中以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo),讓學(xué)生受到充分而全新的基礎(chǔ)能力的訓(xùn)練。時(shí)代呼喚著一種“以知識(shí)為載體,能力為內(nèi)容,創(chuàng)新為目的”新的課堂教學(xué)常規(guī)模式的創(chuàng)建。
二、創(chuàng)建常規(guī)新模式的現(xiàn)念
我國(guó)著名教育家葉圣陶先生早就指出“教是為了達(dá)到不需要教”,強(qiáng)調(diào)上課時(shí)要讓學(xué)生“主動(dòng)求知,主動(dòng)練習(xí)”,“自?shī)^其力,自致其知”。九年義務(wù)教育新大綱要求從小給學(xué)生打好數(shù)學(xué)的初步基礎(chǔ),發(fā)展思維能力,培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此,新模式的構(gòu)建理念必須是從兒童的好奇、好動(dòng)的心理特點(diǎn)出發(fā),充分尊重學(xué)生的自主性,培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí),使學(xué)生在積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)探究過(guò)程中,形成自主學(xué)習(xí)的良好行為習(xí)慣和創(chuàng)造意識(shí),形成運(yùn)用知識(shí)的自學(xué)能力、應(yīng)變能力、實(shí)踐能力,從而具備適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的基本素質(zhì)。
1.新模式構(gòu)建必須改變那種“你講我聽”、“你灌我受”的陳腐觀念,把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體,教師應(yīng)由“幕前”走到“幕后”,由“帶著教材走向?qū)W生”轉(zhuǎn)為“學(xué)生主動(dòng)走向教材成為教學(xué)過(guò)程的實(shí)際參與者”。課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),必須最大限度的讓學(xué)生參與到探求新知的活動(dòng)中去,把“學(xué)和練”的時(shí)間留給學(xué)生,把“問”的權(quán)力交給學(xué)生,把“講”的機(jī)會(huì)讓給學(xué)生,把“議、評(píng)”的自由還給學(xué)生。只有這樣,才能打破“教師中心”制,體現(xiàn)學(xué)生在課堂上的主體地位。
2.新模式構(gòu)建擬設(shè)的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須是學(xué)生活動(dòng)。心理學(xué)家皮亞杰指出,兒童學(xué)習(xí)的最根本的途徑應(yīng)該是活動(dòng),活動(dòng)是聯(lián)系主客體的橋梁,是認(rèn)知發(fā)展的直接源泉。因此,每個(gè)環(huán)節(jié)都要使學(xué)生在活動(dòng)中有參與學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)新大綱中強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生觀察、操作、猜測(cè)等都是以學(xué)生為主的活動(dòng)要求。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官的參與,就能達(dá)到探求知識(shí)、發(fā)展能力、提高興趣和形成良好的行為習(xí)慣的目的。
3.新模式的構(gòu)建既要注重以學(xué)生為主體,又要考慮教師的引導(dǎo)和點(diǎn)化作用。教師這種引導(dǎo)點(diǎn)化,不僅貫穿在課堂教學(xué)活動(dòng)中的每個(gè)環(huán)節(jié),還要貫穿在課前、課中、課后的各個(gè)方面。它的作用主要是幫助學(xué)生明確想要學(xué)什么,幫助學(xué)生懂得怎樣學(xué)、怎樣問、怎樣探求討論,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的意義;組織、創(chuàng)建、維持某種滋養(yǎng)學(xué)習(xí)過(guò)程的意境、氣氛及心理調(diào)節(jié)。師生之間應(yīng)是一種平等的合作伙伴關(guān)系,而不是控制者與被控制者的關(guān)系。
三、新模式構(gòu)建的基本框架
根據(jù)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的常規(guī)模式構(gòu)建的革新理念,新模式構(gòu)建的全稱是“自主互動(dòng)、五環(huán)節(jié)”數(shù)學(xué)課堂教學(xué)常規(guī)模式。所謂“自主互動(dòng)”就是以創(chuàng)新精神、能力培養(yǎng)為主要實(shí)施目標(biāo),以學(xué)生自主學(xué)習(xí)、生生合作、師生合作為組織形式的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng);“五環(huán)節(jié)”是課堂教學(xué)的基本結(jié)構(gòu),程序是:預(yù)習(xí)――質(zhì)疑――討論――調(diào)節(jié)――演練。
1.預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)是數(shù)學(xué)教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié),可在課前也可在課內(nèi),方法是以自讀教材為主。主要任務(wù)是了解內(nèi)容、掌握概念、記憶公式法則定理、理解例題等。主要目的是培養(yǎng)學(xué)生閱讀能力,包括提問、分析、解決的能力,整理歸納、總結(jié)知識(shí)的能力,培養(yǎng)學(xué)生的合理科學(xué)支配時(shí)間的能力和自我管理學(xué)習(xí)行為的能力。小學(xué)生由于所掌握的知識(shí)少,自學(xué)能力還不強(qiáng),因此預(yù)習(xí)時(shí)教師必須精心設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)提綱,或者運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境加以提示,讓學(xué)生帶著問題有針對(duì)性地去看教材,克服盲目或流于形式的壞習(xí)慣,低年級(jí)教師更要扶著學(xué)生去預(yù)習(xí)。
2.質(zhì)疑。質(zhì)疑應(yīng)該是學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中,從不同方面、不同角度去探索問題提出獨(dú)特見解的思維過(guò)程。因此,它是課堂教學(xué)過(guò)程不可缺少的環(huán)節(jié)。學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí),肯定會(huì)遇到這樣或那樣的問題。教師就要考慮學(xué)習(xí)者的需要,安排一定的時(shí)間,讓學(xué)生把預(yù)習(xí)中的疑點(diǎn)、難點(diǎn)提出來(lái),并加以解決。模式安排質(zhì)疑這一教學(xué)環(huán)節(jié)正是根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知需要而安排的,這是把“問”的權(quán)力還給學(xué)生的具體表現(xiàn)。教師要?jiǎng)?chuàng)造和諧、平等的課堂氛圍,鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出質(zhì)疑。對(duì)于好問、多問、深問、怪問、錯(cuò)問的學(xué)生,教師要持有正確的態(tài)度,予以保護(hù),從而增強(qiáng)學(xué)生自信心。
3.討論。談?wù)撆c預(yù)習(xí)、質(zhì)疑緊密相連、是前兩個(gè)環(huán)節(jié)的延伸。模式構(gòu)建擬設(shè)討論這個(gè)環(huán)節(jié),正是區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)模式的根本所在。它充分體現(xiàn)學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程、參與學(xué)習(xí)的原則,只有這種參與才是有效的參與,才有利于提高教學(xué)效率,提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。討論的方法是:依據(jù)老師整理歸納質(zhì)疑環(huán)節(jié)中提出的問題。按先后順序逐題討論,較容易的問題全班討論,較難的問題先小組討論,再全班談?wù)?。談?wù)摰脑瓌t是:師生共同討論,以學(xué)生為主,學(xué)生為先,學(xué)生能夠解決不了的問題老師可給予引導(dǎo)點(diǎn)化,或用現(xiàn)代教育技術(shù)媒體幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。
4.調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的一個(gè)調(diào)控環(huán)節(jié)。既有傳統(tǒng)教育模式中對(duì)知識(shí)歸納小結(jié)的意義,又有對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情緒和活動(dòng)參與過(guò)程的調(diào)節(jié)作用??梢允墙處熣{(diào)節(jié),也可引導(dǎo)學(xué)生開展自我評(píng)價(jià)、相互評(píng)價(jià)。目的是讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)獲得整體的認(rèn)識(shí),以提高分析、綜合能力,提高學(xué)生參與活動(dòng)的積極性和探究知識(shí)的興趣。
關(guān)鍵詞: 新課標(biāo) 初中數(shù)學(xué) 建模教學(xué)
全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)學(xué)建模提出了明確要求,其中強(qiáng)調(diào):從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解釋與應(yīng)用。在使學(xué)生獲得對(duì)數(shù)學(xué)理解的同時(shí),在思維能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面也得到發(fā)展。這給初中數(shù)學(xué)教學(xué)提供了一個(gè)很大的空間。同時(shí)建模對(duì)初中生來(lái)說(shuō)是難點(diǎn),強(qiáng)化數(shù)學(xué)建模的能力,不僅能使學(xué)生更好地掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),而且能使“數(shù)學(xué)生活化”,充分提高了學(xué)生的應(yīng)用數(shù)學(xué)意識(shí)能力和創(chuàng)新意識(shí)能力。近幾年,每年高考試題都有幾道應(yīng)用題,中考也加強(qiáng)了應(yīng)用題的考查,這些應(yīng)用題以數(shù)學(xué)建模為中心,考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力,而學(xué)生在應(yīng)用題中的得分率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他題,原因就是學(xué)生缺乏數(shù)學(xué)建模和應(yīng)用數(shù)學(xué)意識(shí)。因此初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模的教學(xué),以提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力,從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的創(chuàng)新意識(shí)。
一、數(shù)學(xué)建模的重要性
過(guò)去,不少學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)是繁、難,在生活中應(yīng)用太少,這是由于走入了純數(shù)學(xué)誤區(qū),未能真正把數(shù)學(xué)學(xué)活。其實(shí),數(shù)學(xué)發(fā)展本來(lái)就是與生產(chǎn)、生活發(fā)展同步的。隨著數(shù)學(xué)教育界中“數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)”教育的不斷深入,提高數(shù)學(xué)應(yīng)用性的教育迫在眉睫。數(shù)學(xué)應(yīng)用性包括兩個(gè)層次:一是數(shù)學(xué)的精神、思想和方法;二是數(shù)學(xué)建模。而通過(guò)數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng),學(xué)生可以從熟悉的環(huán)境中引入數(shù)學(xué)問題,增加與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系,培養(yǎng)數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),鞏固數(shù)學(xué)方法,培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí),以及分析和解決實(shí)際問題的能力,這正是素質(zhì)教育和數(shù)學(xué)教育的目的。從初中開始,學(xué)生已經(jīng)能夠很好地掌握他們所理解的一些抽象概念的本質(zhì)屬性,并能逐步地分出主次特征,只是對(duì)高度概括與抽象缺乏經(jīng)驗(yàn)。因此,在這個(gè)階段對(duì)學(xué)生有意識(shí)地進(jìn)行數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng),對(duì)提高他們對(duì)數(shù)學(xué)的興趣,以及能力的開發(fā)都有深遠(yuǎn)的影響。
二、建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程
1.審題建立數(shù)學(xué)模型,首先要認(rèn)真審題。實(shí)際問題的題目一般都比較長(zhǎng),涉及的名詞、概念較多,因此要耐心細(xì)致地讀題,深入分析實(shí)際問題的背景,明確建模的目的;弄清問題中的主要已知事項(xiàng),盡量掌握建模對(duì)象的各種信息;挖掘?qū)嶋H問題的內(nèi)在規(guī)律,明確所求結(jié)論和對(duì)所求結(jié)論的限制條件。
2. 簡(jiǎn)化根據(jù)實(shí)際問題的特征和建模的目的,對(duì)問題進(jìn)行必要簡(jiǎn)化。抓住主要因素,拋棄次要因素,根據(jù)數(shù)量關(guān)系,聯(lián)系數(shù)學(xué)知識(shí)和方法,用精確的語(yǔ)言作出假設(shè)。
3. 抽象將已知條件與所求問題聯(lián)系起來(lái),恰當(dāng)引入?yún)?shù)變量或適當(dāng)建立坐標(biāo)系,將文字語(yǔ)言翻譯成數(shù)學(xué)語(yǔ)言,將數(shù)量關(guān)系用數(shù)學(xué)式子、圖形或表格等形式表達(dá)出來(lái),從而建立數(shù)學(xué)模型。按上述方法建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型,還要看是不是符合實(shí)際,理論上、方法上是否達(dá)到了優(yōu)化,因此在對(duì)模型求解、分析之后通常還要用實(shí)際現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等檢驗(yàn)?zāi)P偷暮侠硇浴?/p>
三、初中階段的幾種常見數(shù)學(xué)模型
1.構(gòu)建不等式(組)求解。
現(xiàn)實(shí)生活中同樣也廣泛存在著數(shù)量之間的不等關(guān)系。諸如市場(chǎng)營(yíng)銷、生產(chǎn)決策、統(tǒng)籌安排、核定價(jià)格范圍等問題,可以通過(guò)給出的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的不等式(組)問題,利用不等式的有關(guān)性質(zhì)加以解決。
2.構(gòu)建方程(組)求解。
現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在著數(shù)量之間的相等關(guān)系?!胺匠蹋ńM)”模型是研究現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系的最基本的數(shù)學(xué)模型,它可以幫助人們從數(shù)量關(guān)系的角度更準(zhǔn)確、清晰地認(rèn)識(shí)、描述和把握現(xiàn)實(shí)世界。如打折銷售、分期付款、增長(zhǎng)率、儲(chǔ)蓄利息、工程問題、行程問題、濃度配比等問題,常可以抽象成方程(組)模型,通過(guò)列方程(組)得以解決。
3.構(gòu)建函數(shù)關(guān)系求解。
函數(shù)的產(chǎn)生是人類對(duì)現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)知的一次重大飛躍,它反映著量與量之間的依賴關(guān)系,是辯證法思想在數(shù)學(xué)上的體現(xiàn)。函數(shù)反映了事物之間的廣泛聯(lián)系,它揭示了現(xiàn)實(shí)世界眾多的數(shù)量關(guān)系及運(yùn)動(dòng)規(guī)律?,F(xiàn)實(shí)生活中的許多問題,諸如計(jì)劃決策、用料造價(jià)、最佳投資、最小成本、方案最優(yōu)化等問題,??赏ㄟ^(guò)建立函數(shù)模型求解。
4.建立幾何模型求解。
幾何與人類生活緊密相關(guān),它以現(xiàn)實(shí)世界的空間形式作為主要的研究對(duì)象。如航海、建筑、測(cè)量、工程定位、裁剪方案、道路橋梁設(shè)計(jì)等,涉及一定圖形的性質(zhì)時(shí),常常建立幾何模型,把現(xiàn)實(shí)問題轉(zhuǎn)化為幾何模型加以解決。
四、數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)的體會(huì)
1.對(duì)初中數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀課例的開發(fā)有待加強(qiáng)。
高中研究型學(xué)習(xí)課上的課例較多,相比較而言,初中關(guān)于數(shù)學(xué)建模思想的經(jīng)典課例不足,課例設(shè)置要有趣味性、操作性、可研究?jī)r(jià)值,要體現(xiàn)建模的一般性過(guò)程,突出初中數(shù)學(xué)的思想方法。一節(jié)好的模型課例,能激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的興趣,易于學(xué)生感受建模的思想,讓學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光看待身邊的事物。
2.重視知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程的教學(xué)。
由于知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程本身就蘊(yùn)含著豐富的數(shù)學(xué)建模思想。因此,老師既要重視實(shí)際問題背景的分析、參數(shù)的簡(jiǎn)化、假設(shè)的約定,又要重視分析數(shù)學(xué)模型建立的原理、過(guò)程。數(shù)學(xué)知識(shí)、方法的轉(zhuǎn)化、應(yīng)用,不能僅僅講授數(shù)學(xué)建模結(jié)果,而忽略數(shù)學(xué)建模的建立過(guò)程。
3.注意結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平,分層次逐步地推進(jìn)數(shù)學(xué)建模。
教師在設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)時(shí),應(yīng)考慮學(xué)生的實(shí)際能力和水平。首先,結(jié)合教材,以應(yīng)用題為突破口,先培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法的意識(shí),用簡(jiǎn)單問題作為建?;A(chǔ)。其次,以稍有難度的問題為目標(biāo),用從易到難的方式來(lái)推進(jìn)教學(xué)。
4.鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)地參與,把教學(xué)過(guò)程更自覺地變成學(xué)生活動(dòng)的過(guò)程。
數(shù)學(xué)應(yīng)用與數(shù)學(xué)建模的目的并不是僅僅為了解決一些具體問題,而是要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)、數(shù)學(xué)能力和數(shù)學(xué)素質(zhì)。因此我們不應(yīng)該沿用老師講題、學(xué)生模仿練習(xí)的套路,而應(yīng)該重過(guò)程、重參與,更多地表現(xiàn)活動(dòng)的特性。
數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)不在于某堂課或某幾堂課,而應(yīng)貫穿于學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程,并激發(fā)學(xué)生的潛能,使他們能在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程中自覺地去尋找解決問題的一般方法,真正提高數(shù)學(xué)能力與學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力。數(shù)學(xué)應(yīng)用與數(shù)學(xué)建模,其目的不是為了擴(kuò)充學(xué)的課外知識(shí),也不是為解決幾個(gè)具體問題進(jìn)行操作,而是要通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生的意識(shí),教會(huì)學(xué)生方法,讓學(xué)生自己去探索、研究、創(chuàng)新,從而提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;創(chuàng)新能力;主成分分析法
一、上海工程技術(shù)大學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
數(shù)學(xué)建模是通過(guò)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行合理假設(shè),用數(shù)學(xué)語(yǔ)言、數(shù)學(xué)方法抽象出與實(shí)際問題近似的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型求解,解決實(shí)際生產(chǎn)、生活問題。數(shù)學(xué)建模對(duì)使用的方法、利用的工具都不加以限制,由于其創(chuàng)造性、趣味性、可參與性吸引了很多大學(xué)生參加,從建立模型到得出結(jié)果,學(xué)生分析問題的能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)踐能力都得到了提高,數(shù)學(xué)的思維也在無(wú)形中加深。院校對(duì)數(shù)學(xué)教育非常重視,數(shù)理與統(tǒng)計(jì)學(xué)院踐行了“數(shù)學(xué)建模為載體的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力‘六點(diǎn)一線’培養(yǎng)模式”,從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。以《高等數(shù)學(xué)》等課程的教學(xué)平臺(tái)為起步,利用第二課堂進(jìn)行普及,通過(guò)校級(jí)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽選拔人才,以集中培訓(xùn)為平臺(tái)提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力,參加國(guó)內(nèi)外數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽展示學(xué)生數(shù)學(xué)建模水平。以大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研作為拓展平臺(tái),培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用與創(chuàng)新能力。通過(guò)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)提高他們的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
二、數(shù)學(xué)建模對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力影響的理論分析
創(chuàng)新能力是指在創(chuàng)新意識(shí)的基礎(chǔ)上提升分析問題、解決問題的能力。從各個(gè)角度去看問題,全面地看問題抓住其關(guān)鍵,能夠用自己的觀點(diǎn)對(duì)問題進(jìn)行解釋,運(yùn)用各種方法解決問題,從中選取最優(yōu)解決方法。對(duì)于創(chuàng)新能力測(cè)評(píng)的方法有很多,如:主成分分析法、層次分析法、變異系數(shù)加權(quán)法、因子分子法等。層次分析法是根據(jù)各因素間的關(guān)系,通過(guò)各層特征向量構(gòu)造上層與下層的權(quán)重矩陣;變異系數(shù)加權(quán)法是計(jì)算各因素的變異系數(shù)且根據(jù)其相對(duì)大小確定指標(biāo)權(quán)重;主成分分析法是將多個(gè)相關(guān)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)綜合指標(biāo),將這些綜合指標(biāo)作為主成分,每個(gè)主成分都能反映問題的部分信息。本文采用主成分分析法對(duì)創(chuàng)新能力指標(biāo)進(jìn)行量化分析。
三、模型變量選取
通過(guò)對(duì)參加數(shù)學(xué)建模的師生進(jìn)行深度訪談以及查閱資料分析后得出,影響創(chuàng)新能力的因素主要為智力因素和非智力因素,其中以智力因素為主。智力因素指認(rèn)知活動(dòng)的操作系統(tǒng),智力因素中對(duì)創(chuàng)新能力產(chǎn)生的主要影響是注意能力、邏輯思維能力、形象思維能力;非智力因素主要是個(gè)性心理因素和思想因素。在此基礎(chǔ)上選定原因變量為:觀察能力、注意能力、想象能力、記憶能力、邏輯思維能力、形象思維能力、靈感、直覺、頓悟思維能力、個(gè)性心理因素和思想因素,以變量的提升程度作為指標(biāo),結(jié)果變量則選擇為創(chuàng)新能力的提升程度。數(shù)學(xué)建模的實(shí)際問題中往往存在一些小細(xì)節(jié),觀察能力決定了這些小細(xì)節(jié)是否能被找到;注意力集中才能專心于數(shù)學(xué)建模,不被外界打擾,這在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中尤為重要;合理的想象才能創(chuàng)造有價(jià)值的新思想;記憶能力指數(shù)學(xué)建模時(shí)在理解中提高記憶力;邏輯思維能力指利用概念、判斷、推理等思維形式通過(guò)一定的方式得出事物的本質(zhì)和規(guī)律,這無(wú)論在分析題目還是建模、編程中都非常重要;利用形象思維能力能把理論的題目結(jié)合自己的感觀通過(guò)語(yǔ)言、圖像等形式進(jìn)行描述;靈感、直覺、頓悟思維能力代表了創(chuàng)造性的突發(fā)思維和突如其來(lái)的領(lǐng)悟;而個(gè)性心理因素指人的求知欲、好奇心、興趣愛好等;思想道德能力則是指人的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。
四、模型的建立與求解
為了得到學(xué)生創(chuàng)新能力提升的情況,對(duì)參加過(guò)數(shù)學(xué)建模的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查問卷,問卷題目為參加數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)和競(jìng)賽后各個(gè)能力的提升程度,選項(xiàng)為提升很大、略有提升、沒什么變化和退步,將選項(xiàng)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),分別為1、0.66、0.33、0?;厥沼行д{(diào)查問卷共285份,對(duì)調(diào)查問卷利用SPSS22.0進(jìn)行分析,利用主成分法,得到主成分的系數(shù)矩陣,系數(shù)代表了原因變量的線性方程中不同成分的權(quán)重,數(shù)值越大,對(duì)這個(gè)指標(biāo)的影響越大。通過(guò)表1可以看出,第一個(gè)主成分反映的是思想能力、形象思維能力和邏輯思維能力,這個(gè)主成分的方差占總方差的比例最大,所以在數(shù)學(xué)建模影響創(chuàng)新能力的因素中思想能力、形象思維能力和邏輯思維能力是影響最大的,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S、良好的形象思維以及正面向上的觀念對(duì)于創(chuàng)新能力是不可或缺的。第二個(gè)主成分反映的是個(gè)性心理能力,分析其方差占總方差的比例得出,個(gè)性心理能力對(duì)創(chuàng)新能力影響較大,興趣愛好、好奇心等心理因素的培養(yǎng)對(duì)創(chuàng)新能力的提高能起到一定的作用。第三個(gè)主成分體現(xiàn)了想象力,由于第三個(gè)主成分所占比例較小,所以得出想象力對(duì)創(chuàng)新能力有一定影響,但是影響較小,合情合理的天馬行空能帶來(lái)不一樣的創(chuàng)新。通過(guò)分析問卷中創(chuàng)新能力提升程度的數(shù)據(jù),15.3%的學(xué)生覺得通過(guò)數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新能力得到了較大的提升,而65.9%的學(xué)生覺得通過(guò)數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新能力略有提升,18.8%的學(xué)生則認(rèn)為數(shù)學(xué)建模后創(chuàng)新能力沒有變化甚至略有退步??梢姡挥猩贁?shù)學(xué)生認(rèn)為通過(guò)數(shù)學(xué)建模能夠大幅度提升自己的創(chuàng)新能力,而大部分的學(xué)生都是認(rèn)為略有提高。數(shù)學(xué)建模對(duì)院校學(xué)生創(chuàng)新能力的確起到了一定的促進(jìn)作用。
五、結(jié)語(yǔ)
在調(diào)查問卷中發(fā)現(xiàn),大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程和第二課堂對(duì)于數(shù)學(xué)建模和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還不夠深入,而校級(jí)選拔平臺(tái)要求較低以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研未能普及都導(dǎo)致了數(shù)學(xué)建模對(duì)創(chuàng)新能力的促進(jìn)較小。集中培訓(xùn)和建模競(jìng)賽的參與人數(shù)較多及其應(yīng)用能力更強(qiáng)導(dǎo)致了更能提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此,可以提出一些改進(jìn)措施,大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程和第二課堂對(duì)于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)該更深入一些,這樣可以在潛移默化中給學(xué)生帶來(lái)積極的影響。而校級(jí)選拔平臺(tái)則可以增添一定的趣味性或挑戰(zhàn)性以此吸引學(xué)生進(jìn)行挑戰(zhàn)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和科研平臺(tái)則可以增加其普及率來(lái)吸引學(xué)生,培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才。
【參考文獻(xiàn)】
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一、為在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境做準(zhǔn)備工作
國(guó)務(wù)委員陳至立曾指出:“充分認(rèn)識(shí)應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展對(duì)教育的要求,是教育改革和發(fā)展的要求?!彪S著國(guó)家新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,在現(xiàn)代教育理論的指導(dǎo)下,充分利用信息技術(shù)資源,優(yōu)化課堂形式勢(shì)在必行。
在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境必然會(huì)改變教學(xué)過(guò)程的模式,那如何優(yōu)化教學(xué)過(guò)程,較大地提高教學(xué)質(zhì)量,這就對(duì)教師提出了不同于以往的要求。
為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和獨(dú)立工作能力,教師在教學(xué)過(guò)程中需要加強(qiáng)引導(dǎo)和指導(dǎo),因此教師本身素質(zhì)的高低就成為教育成敗的關(guān)鍵。教師需要正確認(rèn)識(shí)和操作信息技術(shù),這種認(rèn)識(shí)和操作運(yùn)用不只是簡(jiǎn)單的技巧,而且包括教師的教學(xué)觀念的變化。
如果教師的教學(xué)觀念不轉(zhuǎn)化,即使有了出色的多媒體軟件教材,也只是一個(gè)簡(jiǎn)單的教具,作為課堂教學(xué)的點(diǎn)綴而已。如有的教師雖然采用了多媒體教學(xué),但教學(xué)方法是陳舊的,與普通的掛圖沒有什么兩樣,沒有真正發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì),無(wú)疑是一種浪費(fèi)。
因此只有教師改變了教學(xué)觀念,從而改變了教學(xué)方法,創(chuàng)建一個(gè)真正的信息技術(shù)環(huán)境,并使其發(fā)揮作用。
二、在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境的教學(xué)工作
教學(xué)中我們應(yīng)嘗試?yán)眯畔⒓夹g(shù)這片廣闊的天地來(lái)輔助教學(xué),利用多媒體課件中的視頻和圖片、網(wǎng)絡(luò)的資源等形式讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)接收能力,以及解決一些常規(guī)實(shí)驗(yàn)不能解決的問題。
1、多媒體課件的運(yùn)用
在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境的主要教學(xué)方式是運(yùn)用多媒體課件。首先,多媒體上的學(xué)習(xí)材料融文字、圖片、影像、音樂等信息為一體,不僅豐富多彩,有“聲”有“色”,而且取之不盡,用之不渴。
其次,教學(xué)資源方面,突破了僅呈現(xiàn)教材內(nèi)容和情景畫面的單一模式,增加了學(xué)生自主選擇內(nèi)容,從而極大地豐富了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的內(nèi)容,進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力與主動(dòng)發(fā)展精神。
這樣的例子舉不勝舉,例如:教科版四年級(jí)下冊(cè)第三單元第4課《生的食物和熟的食物》,讓學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)講述什么食物生吃、什么食物熟吃時(shí),如果只讓學(xué)生舉例生、熟食肯定會(huì)顯得無(wú)聊無(wú)趣,而把食材全部帶來(lái)課堂也是不現(xiàn)實(shí)的,這時(shí)利用白板課件把食物圖片放在一頁(yè)上以閃光燈形式一一呈現(xiàn),就顯得十分生動(dòng)有趣了。
2、網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)用
首先,把網(wǎng)絡(luò)材料應(yīng)用于觀察教學(xué),在豐富教學(xué)材料的同時(shí),還可以借助其真實(shí)、及時(shí)、知識(shí)性來(lái)提高學(xué)生對(duì)觀察課的興趣,進(jìn)而極大提高教學(xué)效率與效果。
其次,教師還可以按教學(xué)大綱要求,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況制訂相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃,提供網(wǎng)址或制作網(wǎng)頁(yè),要求學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自主進(jìn)和學(xué)習(xí),這種教學(xué)模式能很好地照顧學(xué)生的興趣與個(gè)性差異,最大限度地發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。
例如:我在教授《地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)改變了地球的地形地貌》時(shí),發(fā)現(xiàn)這些教學(xué)內(nèi)容比較宏觀、抽象,離學(xué)生的思維比較遠(yuǎn),因此我借助信息技術(shù),解決無(wú)法跨越的時(shí)間和空間的限制,將宏觀的現(xiàn)象濃縮進(jìn)教室。我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生來(lái)到電腦教室,讓學(xué)生上網(wǎng)查詢資料、信息。
先從學(xué)生最關(guān)注地震和火災(zāi)入手,了解現(xiàn)狀,并且注意從學(xué)生周圍熟悉的現(xiàn)實(shí)生活中尋找科學(xué)知識(shí)的“原型”和最新的信息,查詢有關(guān)圖片以及文字資料。由于本課的信息技術(shù)是作為一種“探索工具”與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合,由此,使全班學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性空前高漲,在整堂課中,不僅大大發(fā)揮了學(xué)生的探索精神,而且使他們?nèi)巳朔e極動(dòng)腦思考,小組間團(tuán)結(jié)合作。
三、在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境的注意事項(xiàng)
1、不能隨意濫用多媒體
在課堂教學(xué)中,有的課件中穿插了大量圖像、藝術(shù)字、動(dòng)畫、視頻、音樂等素材,令人眼花繚亂,分散了學(xué)生的注意力,使學(xué)生缺乏思維的空間和時(shí)間。例如:圖片、文字的出現(xiàn)加了旋轉(zhuǎn)、聲音等特效,學(xué)生只是注意了旋轉(zhuǎn)、聲音,卻忽視了最為重要的圖片和文字的內(nèi)容。視頻、動(dòng)畫過(guò)長(zhǎng),浪費(fèi)了時(shí)間,常常使課堂教學(xué)有始無(wú)終,學(xué)生無(wú)法對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行消化。
2、不能讓信息技術(shù)一攬包
信息技術(shù)的發(fā)展并不能替代教師的作用。有的教育家認(rèn)為,為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性、主體性,就要淡化教師的作用。這顯然是不正確的。
同樣地,小學(xué)科學(xué)是以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),探究是研究科學(xué)最基本的一種手段,我們不能單純靠老師講解、演示,必須讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),切身體驗(yàn)。在自主觀察、探究中,在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律,掌握各種知識(shí)和技能。有的教師認(rèn)為學(xué)生的動(dòng)手探究實(shí)驗(yàn),浪費(fèi)時(shí)間、并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程難組織,不如用多媒體課件模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示,效果好。
那么可能導(dǎo)致的直接后果就是:整節(jié)課學(xué)生沒有做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn),沒有真正思考過(guò)一個(gè)問題,也沒有自主學(xué)習(xí)過(guò)什么內(nèi)容,只是欣賞了精彩的動(dòng)畫模擬演示實(shí)驗(yàn),全無(wú)思索地回答了一些簡(jiǎn)單的問題。這種過(guò)分依賴動(dòng)感、直觀的學(xué)習(xí)材料的整合,必將形成思維上的惰性,降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量,教學(xué)的有效性將無(wú)從談起。
四、在科學(xué)課堂創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境的展望
目前,我們已經(jīng)深深地感到在科學(xué)課堂創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境對(duì)于改革自然教學(xué)的模式、策略等方面具有極強(qiáng)的生命力。在科學(xué)課堂創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境需要我們廣大教師的不斷探索和艱苦努力。
相信隨著在科學(xué)課堂中創(chuàng)建信息技術(shù)環(huán)境深入發(fā)展,必將進(jìn)入全方位的改革階段,實(shí)現(xiàn)課程改革的更高目標(biāo),科學(xué)教學(xué)也必將與其它學(xué)科一樣,會(huì)加速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展。同時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容也更加具有時(shí)代性,既豐富多彩又充實(shí)完整。
而且,這種學(xué)習(xí)內(nèi)容直觀呈現(xiàn)的形式可以培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力,在拓寬相關(guān)學(xué)科知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生廣泛的學(xué)習(xí)興趣和良好的信息素養(yǎng),使之更好地應(yīng)對(duì)信息化社會(huì)的各種挑戰(zhàn)。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;創(chuàng)新教育;技術(shù)應(yīng)用
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽經(jīng)過(guò)21年的發(fā)展,目前已成為全國(guó)高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競(jìng)賽,也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽.此項(xiàng)競(jìng)賽旨在培養(yǎng)應(yīng)用書本知識(shí)解決實(shí)際問題的能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神、訓(xùn)練邏輯思維和開放性思考方式.上海電機(jī)學(xué)院自2005年參加全國(guó)本科組比賽以來(lái),在數(shù)學(xué)建模教育的改革與發(fā)展方面,做著不懈地努力,經(jīng)過(guò)多年的探索與研究,已經(jīng)形成了較為完整的數(shù)學(xué)建模教育體系。
為了以數(shù)學(xué)建模為平臺(tái),增強(qiáng)大學(xué)生的素質(zhì)教育,豐富學(xué)生的第二課堂,我們采用了課堂教學(xué)、課外教學(xué)、學(xué)生教學(xué)的教學(xué)方式.課堂上,教師將數(shù)學(xué)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行展開,跳過(guò)理論推導(dǎo)與證明,重點(diǎn)講述其應(yīng)用相關(guān)的事例,啟發(fā)學(xué)生對(duì)其應(yīng)用性的思考,引出所要解決的實(shí)際問題,將學(xué)生分成若干組進(jìn)行討論.課下,采用答疑、講授等其他第二課堂的方法將學(xué)生向正確的方向引導(dǎo),并給出相關(guān)的指導(dǎo)意見.考核時(shí),學(xué)生以小組為單位進(jìn)行互講互評(píng),最后每個(gè)班級(jí)給出一份包括問題分析、解決方案、可行性報(bào)告的建模論文,并作為公共資源存檔。
為了增強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教學(xué)的實(shí)踐性與競(jìng)賽性,我們投入資金進(jìn)行相關(guān)軟硬件的購(gòu)置,建成了一個(gè)集教學(xué)、實(shí)踐、培訓(xùn)、競(jìng)賽于一體的機(jī)房.并形成了一套相對(duì)承受的競(jìng)賽機(jī)制,即校內(nèi)宣傳、基本培訓(xùn)、校內(nèi)競(jìng)賽、上機(jī)實(shí)踐、暑期培訓(xùn)、全國(guó)比賽.上海電機(jī)學(xué)院從組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以來(lái),從初期的每年3、4支隊(duì)伍到現(xiàn)在17支隊(duì)伍,從數(shù)量到質(zhì)量都得到了極大的提高.就數(shù)學(xué)建模的普及程度而言,數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)、數(shù)學(xué)聯(lián)合學(xué)習(xí)社等社團(tuán)已經(jīng)變成全校規(guī)模最大,涉及面最廣的社團(tuán),數(shù)學(xué)建模及建模競(jìng)賽已經(jīng)深入學(xué)生中。
自2005年舉辦首屆上海電機(jī)學(xué)院校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以來(lái),經(jīng)過(guò)8年的成長(zhǎng)與發(fā)展.在硬件上,我們建立了數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室;在軟件上,我們已經(jīng)形成了一套完整的機(jī)制,包括宣傳機(jī)制、競(jìng)賽機(jī)制、評(píng)閱機(jī)制、選拔機(jī)制、培訓(xùn)機(jī)制、后勤保障機(jī)制、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等。
數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室可以容納50名學(xué)生同時(shí)上機(jī)、查閱資料、參加競(jìng)賽、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn).內(nèi)部配備充足的數(shù)學(xué)建模資料、獨(dú)立的服務(wù)器并開設(shè)討論區(qū)和休息區(qū).修改和完善相關(guān)的規(guī)章制度確保數(shù)學(xué)建?;匕踩椒€(wěn)運(yùn)行.每年參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽指導(dǎo)的教師達(dá)到11人,具有碩士及以上學(xué)位的指導(dǎo)教師達(dá)百分之九十以上.這些條件為以數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室為依托開展數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新教育打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).組織機(jī)制:成立了校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組委會(huì),負(fù)責(zé)宣傳、后勤保障、征題命題及審核解答、評(píng)閱、賽后指導(dǎo)、數(shù)模課程建設(shè)、創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)等工作.宣傳機(jī)制:每年3月中旬開始,通過(guò)開展數(shù)學(xué)建模宣講會(huì)向?qū)W生系統(tǒng)地介紹什么是數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、數(shù)學(xué)建模的方法、步驟和一般過(guò)程、數(shù)學(xué)建模所能培養(yǎng)能力以及參加競(jìng)賽對(duì)個(gè)人綜合能力的提升等.通過(guò)學(xué)校主頁(yè)、部門網(wǎng)站、散發(fā)傳單、張貼海報(bào),教師輔導(dǎo)員到班級(jí)宣傳等形式信息.確保將建模和建模競(jìng)賽推廣到每個(gè)學(xué)生.競(jìng)賽機(jī)制:根據(jù)全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽上海賽區(qū)的相關(guān)要求制定了上海電機(jī)學(xué)院數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽章程.全校統(tǒng)一競(jìng)賽題目,將圖書館機(jī)房及數(shù)學(xué)建模專用機(jī)房開放,并開放通宵建模教室.評(píng)閱機(jī)制:由命題小組等相關(guān)教師成立評(píng)審專家組,堅(jiān)持公平、公正、的原則,在成績(jī)反饋監(jiān)督機(jī)制下,以上海賽區(qū)的閱卷流程為規(guī)范,制定了評(píng)卷方法與步驟,篩選出優(yōu)秀論文,并采用上機(jī)檢驗(yàn)及論文答辯的方式確定優(yōu)秀的參賽小組.培訓(xùn)機(jī)制:重在培訓(xùn),突出培訓(xùn),從而蘊(yùn)含競(jìng)賽期間參賽學(xué)生能夠獨(dú)立自主地完成競(jìng)賽.后勤保障機(jī)制:數(shù)學(xué)建模組委會(huì)競(jìng)賽前召開相關(guān)職能部門及各負(fù)責(zé)領(lǐng)隊(duì)會(huì)議,協(xié)調(diào)解決學(xué)生上機(jī)問題、競(jìng)賽場(chǎng)地問題、網(wǎng)絡(luò)連通問題、讀書館查閱資料問題、打印論文問題、伙食保障問題、安全問題、以及相關(guān)應(yīng)急預(yù)案。
數(shù)學(xué)建模能夠促進(jìn)大學(xué)生能力的培養(yǎng).數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)包括數(shù)學(xué)建模課程、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程等方面.建?;顒?dòng)本身就是一項(xiàng)創(chuàng)造性的思維活動(dòng),它既具有一定的理論性又具有較大的實(shí)踐性;既要求思維的數(shù)量,還要求思維的深刻性和靈活性.很多高校當(dāng)初為了競(jìng)賽的需要而開設(shè)了數(shù)學(xué)建模課程,但隨著對(duì)數(shù)學(xué)建模對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的認(rèn)識(shí),數(shù)學(xué)教學(xué)改革的深入發(fā)展,許多普通高校都在積極思考,大膽探索,數(shù)學(xué)建模教學(xué)取得了許多可喜的成果.特別是對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)改革以數(shù)學(xué)建模為突破口,在教學(xué)體系方法和內(nèi)容上都進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的改革,已取得了突破性的成果:改革教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)與計(jì)算機(jī)結(jié)合,實(shí)行研討式教學(xué)等,這也為數(shù)學(xué)建模網(wǎng)絡(luò)教學(xué)奠定了很好的基礎(chǔ)。
培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面:
1、發(fā)揮學(xué)生的想象能力,培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維.通過(guò)數(shù)學(xué)建模教學(xué),使學(xué)生有獨(dú)到的見解和與眾不同的思考方法,如善于發(fā)現(xiàn)問題,溝通各類知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系等。
2、構(gòu)建建模意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的轉(zhuǎn)換能力由于數(shù)學(xué)建模就是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題,因此我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該注重問題的轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性、創(chuàng)造性.鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)問題的深入研究,激發(fā)其學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主動(dòng)性,開拓學(xué)生創(chuàng)造性思維能力,促使其養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問題,獨(dú)立思考的習(xí)慣。
構(gòu)建數(shù)學(xué)建模教學(xué)模式方面:
1、平時(shí)按數(shù)學(xué)建模的觀點(diǎn)分析組織教學(xué)內(nèi)容.經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程中含有豐富的數(shù)學(xué)建模素材,其中許多概念本身就是從客觀事物的數(shù)量關(guān)系中抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)模型,它必對(duì)應(yīng)著某實(shí)際原型.因此,我們專門加以挖掘整理,從全新的角度重新組織經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)體系。
2、針對(duì)教材中實(shí)際應(yīng)用問題較少的現(xiàn)狀,在教學(xué)中盡量精選一些實(shí)際例題進(jìn)行建模示范,通過(guò)具體問題的建模范例,突出數(shù)學(xué)建模的思想方法,幫助學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際并在課后練習(xí)中也突出數(shù)學(xué)建模思想.通過(guò)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué), 可以落實(shí)日常語(yǔ)言變?yōu)閿?shù)學(xué)語(yǔ)言的訓(xùn)練,使每個(gè)學(xué)生受到將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)問題的訓(xùn)練,促使學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光透視問題,從數(shù)學(xué)的角度去思考周圍的實(shí)際問題,培養(yǎng)用數(shù)學(xué)的意識(shí),學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的理論、思想、方法分析處理問題,培養(yǎng)數(shù)學(xué)建模能力。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;多樣化;層次性
【中圖分類號(hào)】G633.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1009-5071(2012)06-0069-01
1 高中數(shù)學(xué)建模的教學(xué)現(xiàn)狀
美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都普遍重視數(shù)學(xué)建模教學(xué),把數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)從大學(xué)生向中學(xué)生轉(zhuǎn)移已成為國(guó)際數(shù)學(xué)教育發(fā)展的一種趨勢(shì)。
數(shù)學(xué)建模既是數(shù)學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容和一種重要的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式,同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)意識(shí)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的一種形式。在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,積極有效地、科學(xué)地開展數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),對(duì)高中學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識(shí),形成應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí),提高應(yīng)用數(shù)學(xué)能力有很好的作用。然而傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)還缺乏對(duì)數(shù)學(xué)建模的課時(shí)和內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的安排,也缺乏有效的教材和規(guī)定,這讓許多一線教師在具體教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù),從而影響規(guī)范化的教學(xué)過(guò)程。因此如何進(jìn)行建模教學(xué)就成為了高中數(shù)學(xué)教學(xué)研究引以關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。
2 數(shù)學(xué)建模的基本含義
數(shù)學(xué)建模是從實(shí)際情境中抽象出數(shù)學(xué)問題,求解數(shù)學(xué)模型,再回到現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行檢驗(yàn),必要時(shí)修改模型使之更切合實(shí)際的過(guò)程。數(shù)學(xué)建模是運(yùn)用數(shù)學(xué)思想、方法和知識(shí)解決實(shí)際問題的過(guò)程,強(qiáng)調(diào)與社會(huì)、自然和實(shí)際生活的聯(lián)系,推動(dòng)學(xué)生關(guān)心現(xiàn)實(shí)、了解社會(huì)、解讀自然、體驗(yàn)人生。數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用數(shù)學(xué)的分析、推理、證明和計(jì)算的能力;用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)實(shí)際問題及用普通人能理解的語(yǔ)言表達(dá)數(shù)學(xué)結(jié)果的能力;應(yīng)用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)數(shù)學(xué)軟件的能力;獨(dú)立查找文獻(xiàn)及自學(xué)的能力,組織、協(xié)調(diào)、管理的能力;創(chuàng)造、想象、聯(lián)想和洞察的能力。
3 關(guān)于高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)的幾點(diǎn)建議
數(shù)學(xué)建模作為新課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一種數(shù)學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)方式,它的有效實(shí)施和應(yīng)用,有賴于學(xué)校、數(shù)學(xué)教師和其他有識(shí)之士的共同努力。筆者結(jié)合自己在高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)中的實(shí)踐,從建模教學(xué)的形式、內(nèi)容、層次和學(xué)生的合作能力培養(yǎng)四個(gè)方面提出如下建議:
3.1 數(shù)學(xué)建模的教學(xué)形式要多樣化。目前比較常見的形式主要有三種:一是結(jié)合正常的課堂教學(xué),在部分環(huán)節(jié)上切入數(shù)學(xué)模型的內(nèi)容。例如在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中講解關(guān)于橢圓的內(nèi)容時(shí),教師就可以在這個(gè)部分切入數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容,在太陽(yáng)系中有的行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道就是一個(gè)橢圓,并且太陽(yáng)恰好在其中的一個(gè)焦點(diǎn)的位置上,引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料,并建立行星軌道的橢圓方程。二是開展以數(shù)學(xué)建模為主題的單獨(dú)的教學(xué)環(huán)節(jié),可以引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題,并通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型,解決問題。三是在有條件的情況下開設(shè)數(shù)學(xué)建模的選修課。這三種形式在實(shí)際數(shù)學(xué)教學(xué)中都可結(jié)合實(shí)際有效使用。
3.2 數(shù)學(xué)建模的教學(xué)要選擇合適的建模問題。進(jìn)行建模教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容和方法要符合學(xué)生的年齡特征、智力發(fā)展水平和心理特征,適合學(xué)生的認(rèn)知水平,既要讓學(xué)生理解內(nèi)容、接受方法,又要使學(xué)生通過(guò)參加活動(dòng)后,認(rèn)知水平達(dá)到一定程度的新的飛躍。不切實(shí)際的問題,不適合學(xué)生的認(rèn)知水平的建模活動(dòng),不但達(dá)不到目的,而且也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的興趣和愛好受到很大挫傷。
【關(guān)鍵詞】新型教學(xué)模式小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐
一、小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中運(yùn)用新型教學(xué)模式的意義
1.營(yíng)造開放的教學(xué)環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
新型教學(xué)模式的應(yīng)用并不代表需要改變數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)基礎(chǔ),而是運(yùn)用多媒體技術(shù)等工具輔助教學(xué),改變傳統(tǒng)呆板的教學(xué)氛圍,營(yíng)造開放式、游戲式的教學(xué)環(huán)境。這種開放的教學(xué)環(huán)境,更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能力性,打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限,讓學(xué)生真正成為課堂的主人。傳統(tǒng)教學(xué)模式下,學(xué)生只能被動(dòng)接受教師講解的知識(shí),缺乏自己獨(dú)立思考的空間,導(dǎo)致無(wú)法產(chǎn)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。而新型教學(xué)模式下,師生之間處于一種平等的溝通交流關(guān)系,學(xué)生能夠在課堂中直抒己見,學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性大大提高。
2.挖掘數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生思維習(xí)慣
數(shù)學(xué)學(xué)科的最終目的是通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生知道如何運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題,這也是素質(zhì)教育下對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)科的基本要求。不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式下,教師重視如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移,運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)解決問題;新型教學(xué)模式下更多的是培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和思維習(xí)慣,由于學(xué)生發(fā)展存在個(gè)體差異性,因此每個(gè)學(xué)生都有著自己的思維習(xí)慣,數(shù)學(xué)學(xué)科并不僅僅是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)原理的講解,更多的是從中培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。而運(yùn)用新型數(shù)學(xué)模式記性教學(xué),學(xué)生不僅會(huì)加深自己對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)科的理解,養(yǎng)成自己的思維和思考習(xí)慣,而且能夠通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境,挖掘到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣。
二、新型教學(xué)模式在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用
1.開放式教學(xué)模式在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用
與其他學(xué)科相比,數(shù)學(xué)學(xué)科具有極強(qiáng)的抽象性和邏輯性,而對(duì)于小學(xué)階段的學(xué)生而言,由于其抽象邏輯思維尚未建立,在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)過(guò)程中存在一些問題。這就需要教師化難為易、化抽象為生動(dòng),結(jié)合日常生活的實(shí)例開展教學(xué),拉近學(xué)生與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的距離,從而降低學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的抵觸情緒,更好的讓學(xué)生接受和理解數(shù)學(xué)知識(shí)。小學(xué)階段是學(xué)生打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的關(guān)鍵階段,部分?jǐn)?shù)學(xué)教學(xué)和家長(zhǎng)認(rèn)為小學(xué)數(shù)學(xué)就是會(huì)認(rèn)、會(huì)算各種數(shù)字,實(shí)際上這種想法過(guò)于片面。在開放式的教學(xué)氛圍中,運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)學(xué)的涵義和重要性,能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。同時(shí)教師可以借助小木棒、珠算器等工具,創(chuàng)設(shè)生活化的情境,讓學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)明白學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的意義和重要性。此外,開放式的教學(xué)環(huán)境還需要教師與學(xué)生之間建立平等良好和諧的溝通關(guān)系,學(xué)生在課堂上能夠?qū)⒆约簩W(xué)習(xí)過(guò)程中的困惑與教師交流,從而促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)和進(jìn)步。
2.游戲化教學(xué)模式在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用
小學(xué)生正處于好奇心比較強(qiáng)的階段,這就導(dǎo)致其在學(xué)習(xí)的過(guò)程中注意力比較容易分散,難以長(zhǎng)時(shí)間集中注意力。而數(shù)學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科相比,抽象性和邏輯性比較強(qiáng),學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易感到乏味和厭倦。這就需要教師采用游戲化教學(xué)模式吸引學(xué)生的注意力,引導(dǎo)學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中去,從而提高課堂教學(xué)效果和質(zhì)量。但是需要注意的是,游戲化教學(xué)的主要目的是引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng),重點(diǎn)在于教學(xué),因此小學(xué)數(shù)學(xué)教師要根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo),選擇合適的教學(xué)內(nèi)容開展游戲活動(dòng),一方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,另一方面也能夠讓學(xué)生在游戲中有所收獲。如在學(xué)習(xí)“奇數(shù)和偶數(shù)”的相關(guān)內(nèi)容時(shí),教師可以提前準(zhǔn)備好一個(gè)黑盒子和一個(gè)白盒子以及許多玻璃球,并且在玻璃球上用馬克筆寫上數(shù)字。在開始“奇數(shù)和偶數(shù)”之前用“摸球游戲”導(dǎo)入,并且告訴學(xué)生游戲規(guī)則為從兩個(gè)盒子里面各摸一個(gè)球,只要相加為偶數(shù)就可以獲得獎(jiǎng)勵(lì),學(xué)生參與游戲的積極性大大提高。經(jīng)過(guò)游戲?qū)牒?,教師再提問“?huì)不會(huì)出現(xiàn)摸出兩個(gè)球是奇數(shù)的情況”,學(xué)生分組進(jìn)行討論,教師再進(jìn)行總結(jié),加深學(xué)生的印象。
在我國(guó)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié),教學(xué)工作者通常會(huì)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行深入剖析,在為學(xué)生解讀數(shù)學(xué)問題內(nèi)容的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的解題能力與數(shù)學(xué)思維. 但是,受學(xué)生個(gè)體差異因素的影響,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式在實(shí)踐環(huán)節(jié)往往難以有效發(fā)揮出實(shí)際效果,致使中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效性大大降低.
1. 新課改下中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問題
1.1 中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)觀念落后
目前依然有很多教學(xué)工作者認(rèn)為書本教材就是課堂教學(xué)的唯一依據(jù),在開展數(shù)學(xué)教學(xué)的過(guò)程中對(duì)教材中概念的正確使用產(chǎn)生了曲解,致使實(shí)踐教學(xué)與新課程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生偏離,逐步導(dǎo)致中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量嚴(yán)重下滑;學(xué)生在這種較為落后的教育觀念影響下更加難以有效提升自身的學(xué)習(xí)成績(jī),長(zhǎng)此以往造成嚴(yán)重的惡性循環(huán).
1.2 中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)方法落后
在我國(guó)中學(xué)數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)過(guò)程中,填鴨式的教學(xué)方法已經(jīng)根深蒂固,傳統(tǒng)教學(xué)模式極大的降低了課堂教學(xué)的科學(xué)性,致使學(xué)生在課堂上受到極大的限制;教學(xué)工作者在授課過(guò)程中將自己看作是課堂教學(xué)的主體,致使學(xué)生的主體地位逐漸被忽視,嚴(yán)重削弱了學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的有效性,降低了學(xué)生在中學(xué)數(shù)學(xué)課堂上的學(xué)習(xí)積極性;傳統(tǒng)教學(xué)模式嚴(yán)重削弱了中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的有效性,已經(jīng)逐漸成為我國(guó)中學(xué)教育領(lǐng)域急需探究與解決的重點(diǎn)問題.
1.3 中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)施落后
在我國(guó)中學(xué)數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)環(huán)節(jié),普遍存在教學(xué)設(shè)施落后的問題,這一問題導(dǎo)致學(xué)生在參與數(shù)學(xué)知識(shí)探究的過(guò)程中缺乏有效的引導(dǎo)與幫助,數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的科學(xué)性與有效性難以在課堂上充分發(fā)揮,這極大地降低了學(xué)生參與數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)的實(shí)際效果;很多中學(xué)在數(shù)學(xué)課堂授課環(huán)節(jié),仍采用傳統(tǒng)的黑板、粉筆及常規(guī)數(shù)學(xué)教學(xué)用具,這些較為落后的教學(xué)用具很容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)逐漸失去興趣,嚴(yán)重削弱了數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的有效性;部分院校對(duì)于中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的重要性并未有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí),致使校內(nèi)諸多設(shè)施及教學(xué)用具都處于損壞與老化的狀態(tài),嚴(yán)重降低了中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效性.
2. 新課改下中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)有效模式構(gòu)建的方法
2.1 結(jié)合數(shù)學(xué)教材開展創(chuàng)新性教學(xué)
在構(gòu)建中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)有效模式的過(guò)程中,教學(xué)工作者應(yīng)充分提升自身對(duì)數(shù)學(xué)教材的運(yùn)用能力,根據(jù)我國(guó)新課程改革中的實(shí)際要求,對(duì)中學(xué)階段的數(shù)學(xué)教學(xué)大綱進(jìn)行分析與探究,分析學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生的問題因素,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的增、改、換、刪. 例如,教學(xué)工作者在數(shù)學(xué)授課過(guò)程中,應(yīng)在備課階段對(duì)教材內(nèi)容有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)與把握,結(jié)合本堂課程的重點(diǎn)與班級(jí)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維進(jìn)行分析,對(duì)教材中超出學(xué)生理解水平的部分進(jìn)行適當(dāng)刪減,對(duì)教學(xué)內(nèi)容中存在的不足與缺陷進(jìn)行完善,結(jié)合自身的豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn),選擇性地將教材當(dāng)中的經(jīng)典數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容加以重點(diǎn)描述和補(bǔ)充.
2.2 營(yíng)造良好的數(shù)學(xué)教學(xué)氛圍
教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)積極構(gòu)建輕松愉悅的課堂學(xué)習(xí)氛圍,為學(xué)生營(yíng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生能夠更好的參與到中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中. 例如,教學(xué)工作者在新課改下的中學(xué)數(shù)學(xué)授課環(huán)節(jié),可以充分利用多媒體教學(xué)形式,通過(guò)創(chuàng)設(shè)數(shù)學(xué)情景劇的方式,將傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)知識(shí)講授模式轉(zhuǎn)變?yōu)槁暻椴⒚恼n堂教學(xué)形式,運(yùn)用分組討論的方式使班級(jí)學(xué)生能夠在課堂上以小組的形式對(duì)數(shù)學(xué)情景劇當(dāng)中的內(nèi)容與重點(diǎn)因素進(jìn)行研究,以此加深學(xué)生對(duì)所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解與記憶,充分提升中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的整體質(zhì)量.
2.3 優(yōu)化作業(yè)布置及教學(xué)評(píng)價(jià)
中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效模式能夠充分符合我國(guó)新課程改革的相關(guān)要求,在構(gòu)建中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)有效模式的過(guò)程中,教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)積極優(yōu)化課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的作業(yè)布置及教學(xué)評(píng)價(jià)工作,教學(xué)模式中應(yīng)體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)水平與知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng),還應(yīng)按照教學(xué)內(nèi)容中的公式與解題思維方式進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì),以此提升作業(yè)布置與教學(xué)評(píng)價(jià)工作的科學(xué)性與有效性. 通過(guò)優(yōu)化作業(yè)布置與教學(xué)評(píng)價(jià)工作,教學(xué)工作者在數(shù)學(xué)授課過(guò)程中能夠極大的提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)積極性;在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,教學(xué)工作者可以通過(guò)優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)的方式,使學(xué)生能夠更加直觀的理解數(shù)學(xué)定律的運(yùn)用方式;教學(xué)工作者在課后作業(yè)布置的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)挑出課程例題中的重點(diǎn),運(yùn)用最簡(jiǎn)單直接的方式,使學(xué)生能夠?qū)栴}內(nèi)容有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí),避免學(xué)生被繁雜的課后作業(yè)內(nèi)容弄昏頭腦,以此達(dá)到高效且優(yōu)質(zhì)化的教學(xué)效果.
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)