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数学建模规划问题范文1
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)19-0147-02
一、数学建模课程的意义与特点
所谓数学建模就是将特定现实问题,根据其内在规律,运用适当数学工具,来建立数学模型的过程。换言之,数学建模联系起现实问题和数学问题,在两者之间起到桥梁作用。因此,数学建模课程就是要教授学生如何搭建“桥梁”。作为工科院校,数学教师经常听到工科专业的同学抱怨数学课程难学,数学知识用处不大,进而致使学生对于数学课程的学习兴趣不高。然而,数学建模课程的学习,可以让工科专业学生看到数学是如何走向应用的,是如何应用数学知识来解决现实问题的,可以激发工科专业学生对于数学的学习兴趣。因此,对于工科专业,开设数学建模课程具有非常重要的实际意义。
对于工科数学建模课程而言,其教育教学过程相较于传统数学理论课程有着显著区别与不同,具有其独特的规律和特点。第一,数学建模课程涉及数学知识广泛,包括了初等问题、优化与规划、微分方程、离散以及随机等方面的问题。因此,课程对于教师和学生的数学知识储备都有一个较高的要求。第二,由于实际问题的多样性和复杂样,数学建模课程的学习不像其他数学课程一样教授给学生一些固定的方法和定律,更多的是通过“欣赏”别人如何搭建“桥梁”,从而不断培养自己数学建模的思维方式。因此,数学建模课程教学多以“案例教学”的方式展开。第三,工科专业数学建模课程大多以选修课形式开设。因此,在课程学习中容易出现选课的盲目性和随意性,以及学生的学习动力和压力不够等问题。
针对工科专业数学建模课程的上述特点,本文在专业特色与教学案例的融合、实验教学方法,以及依托学科竞赛等方面进行了改革与探索,能够较好增强学生学习的主动性,改善工科数学建模课程的教育教学效果。
二、强化教学案例的专业特色,增强学生学习主动性
传统数学建模的案例设置往往强调基础性,而缺乏工程性和实用性。因而,对于工科数学建模课程的教学,要注重强化教学案例的专业特色性,增强教学案例的工程性。此外,教学中还应努力突破传统“以教师为中心”的教学方式,避免对模型的直接讲解,而应该引导学生独立思考,培养学生的独立建模思维和创新能力,从而对教学计划和教学内容做出相应的调整。
例如,针对石油工程专业的数学建模课程,笔者将油气开发中的经典问题引入数学建模的课堂,结合油气多孔介质渗流问题,引导学生通过微元分析法和经典达西定律,讨论微元中油气质量的守恒和流动速度,从而建立描述“油气渗流过程的微分方程数学模型”,并讨论相应的求解方法。
通过选取这样一些贴近学生专业的数学模型,让学生看到如何应用数学知识来解决实际专业问题,可以极大激发学生学习热情。此外,通过分组大作业和讨论课的形式,增强学生之间和师生之间的知识互动,培养学生合作精神和创新意识。
三、关注数学实验训练与数学软件使用,强化学生实际动手能力
数学实验作为工科数学建模课程必不可少的组成部分,能够实现对模型快速有效的求解,并通过图形和列表的方式将结果直观展现给学生,能够强化学生对模型规律和基本数学原理的理解。因此,数学实验作为现代科学研究的一种重要手段,其相关实验课程的改革和建设越来越受到国内各高校的重视。
如前文所述,数学建模课程内容覆盖面广,模型多样,教师不仅要在课堂教学中注重培养学生分析问题、建立模型的能力,还要通过实验教学训练学生求解各种模型的能力。针对模型求解中常见的数学规划、概率统计、微分方程及数值计算等问题,若过多强调其算法原理与编程技巧,工科专业的学生在知识储备上就会稍显不足,从而感到枯燥和力不从心。因此,在模型求解过程中,更加实用且有效的方式是通过Matlab、Mathematica、Lingo和Spss等数学软件来完成。例如,对于数学规划模型,借助Lindo与Lingo只需要进行简单编程就可以实现方便而快捷的求解,而不需要对规划问题的数学原理做过多讨论。再如,对于微分方程模型,可以利用Matlab的PDE工具箱,进行可视化交互式求解,方便易用。因此,对于数学建模实验环节,要强化经典数学软件的训练,教师作为引导,更多地让学生自己动手去求解,在发现问题、解决问题的过程中,逐步提高和强化学生对经典数学软件的应用能力。
四、紧密结合数学建模竞赛,真正培养学生综合素质
紧密结合各级各类数学建模竞赛,注重课堂教学的拓展性,针对数学建模竞赛的相关必备知识,如数据搜集、文献检索、论文的撰写与排版以及制表与绘图工具的使用,在课堂教学中进行适当的补充和讲解。此外,借助分组大作业和课堂答辩的方式,实现数学建模竞赛的模拟训练,能够使学生在课程学习过程中,感受建模竞赛的形式和乐趣。
通过不断推进建模竞赛与课堂教学的紧密结合,不仅能够实现课堂教学的有效拓展,扩大学生知识领域,促进学生课堂学习兴趣,改善课堂教学效果。同时,能够使学生感受数学建模竞赛的形式和乐趣,从而引导学生积极参加数学建模竞赛,并在建模竞赛过程中注重强化学生建模分析能力、创新意识和团队合作精神等,实现学生综合素质的培养。
五、结论
本文针对工科数学建模课程的规律和特点,在专业特色与教学案例的融合、实验教学方法,以及依托学科竞赛等方面进行了改革与探索:(1)强化教学案例的专业特色,增强学生学习主动性;(2)重视数学实验教学环节与软件实训,强化学生实际动手能力;(3)紧密结合数学建模竞赛,注重课程教学拓展性,增强学生综合素质。
⒖嘉南祝
[1]姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,2003.
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[3]原璐.对工科数学教学手段的几点思考[J].科技信息,2008,(28).
[4]杨蕾,陈华.工科专业数学选修课程的教学特点和方法[J].科技信息,2011,(5).
Reform and Practice of Mathematical Modeling Course for Engineering Majors
YANG Lei1,LIN Hong2,CHEN Hua1,SANG Zhao-yang1
(1. College of Science,China University of Petroleum,Qingdao,Shandong 266580,China;
2. College of Pipeline and Civil Engineering,China University of Petroleum,Qingdao,Shandong 266580,China)
数学建模规划问题范文2
关键词:数学建模定位实施
随着高中新课标对数学建模在高中课程设置中的要求的逐渐加强,如何更好地在高中实施数学建模成为很多一线老师面临的问题,部分老师积极地展开探索,对数学建模的教学原则,教学方式,数学建模活动的方式和模式等进行了探讨,但是大多数一线教师对培养学生的数学建模的重视不够,认为高中课本中适合与数学建模结合的内容现成的不多,缺少教材,而数学建模的问题常常是未经数学抽象和转化的非数学领域的问题,教师的背景知识储备不足,所以,有部分老师就照搬别人的案例,忽视自己学生的实际情况,数学建模的教学效果不佳。尤其是对于大多数的学生来说,他们的数学基础一般,怎么培养他们的数学建模意识和能力,更值得我们探讨。“高中数学建模”绝不是在“数学建模”前面加上“高中”二字,它与高中数学知识、高中生、高中数学教师、教学等有着密切的关系。准确地给高中数学建模教学定位,有利于指导数学教学以及更好地开展高中数学建模话动,而不至于陷入盲目及极端地处理数学应用。
1高中数学建模的特点分析
1.1问题具有一定的创新性
高中数学建模好与劣的一个重要标准是问题选取的好与劣,或者说问题的选取是否具有创新之处。比如,问题的选取有较好的生产、生活背景,所得出的结论具有一定的应用参考价值或者具有一定的延拓性等。学生的生活环境不同,家庭背景不同,与社会的接触面不同,知识水平和对问题的洞察力也存在着很大的差异。只要学生特别感兴趣,即使是别人做过的题目,也可以让学生在了解别人工作的基础上继续做下去。高中数学建模解决的问题应该是学生身边的实际问题,所涉及的背景应该是学生所了解的,贴近学生的生活和学习。问题的选择应该避免涉及学生比较陌生的领域,或者学生平时无法接触的领域。
1.2问题解决用的主要是高中阶段的数学知识
高中数学建模是学生用所学过的数学知识来解决身边发生的各种事情,增强应用数学解决问题的意识和能力,但是,由于高中阶段所学习的知识的局限性与高中学生的认知水平等原因,决定了高中数学建模所涉及的实际背景不能太复杂,所用到的主要是高中阶段的数学知识。这些知识包括函数与数列、方程与不等式、线性规划、立体几何和解析几何、三角函数、线性方程组等比较初等的数学知识。但是,高中数学建模所用到的数学知识也不会呆板地局限在高中阶段。应该注意的是,高中数学建模所涉及的知识必须以高中阶段所学习的数学知识为主,不鼓励学生大量学习所谓的高等数学知识。
1.3“过程比结果更重要”
由于高中数学建模的目的是“为学生提供自主学习的空间,使学生体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,增强应用意识;激发学生学习数学的兴趣,发展学生的创新意识和实践能力”,因此,高中数学建模重在“建”,强调学生的参与和经历,强调使学生经历较为完整的数学建模。可以说,如果学生没有经历一个较为完整的数学建模过程,就不能算参加了数学建模活动。
2高中数学建模教学的三个层次
根据学生数学建模水平的不同,和教学目标的不同,在不同的阶段教学内容也有所不同。
2.1简单建模
这一阶段的目的是使同学们认识数学建模,会用简单的建模法解决简单的问题。故其主要内容包括:数学建模的含义;简单的建模法;相关的数学知识。学生们大部分是初次接触数学建模,问题不宜过于隐蔽,也不宜过于繁琐,最好是稍加分析就可以找到问题的数学背景,然后就能解决的问题。此时可以选择一些比较简单的问题,直接用数学知识就能解决,例如:函数、数列、线性规划、不等式、统计等内容中就可以根据应用题改编来进行简单建模的教学。
2.2典型案例建模
这一阶段的主要内容就是典型案例的建模方法和完整的建模程序。这时的问题需要比第一阶段更有深度,但是综合性不宜过强。这就是打基础的阶段,只有先把典型案例建模理解并掌握了,才能进行下一步的综合建模。如果现在就用综合性很强的案例,会使学生感觉接受很困难,从而影响学生学习数学建模的积极性,也不利于下一步综合建模活动的进行。此时的案例可以来源于大学数学建模中的初等模型,或者中学生数学建模竞赛,例如:四足动物身长与体重关系模型、建筑物的震动研究模型、新产品销售模型、土地承包问题、均衡价格与市场稳定模型、不允许缺货的存储问题、代表名额分配问题等。
2.3综合建模
数学建模规划问题范文3
在功能方面,数学建模实验室为《经济应用数学》、《概率与数理统计》、《数学建模》等课程提供辅助教学,学生通过计算机及其仿真软件加深对理论的理解,并培养实践动手能力。为数学建模竞赛、课外科技竞赛、程序设计竞赛等竞赛提供竞赛保障,并培养竞赛人才。建设数学建模与计算机仿真实验室的目的就是吸取借鉴其他经验,改善相关课程的教学环境,尽量与建模竞赛接轨,所以建立与之相匹配的实验室以适应新世纪人才培养需要。人才培养方面,实验室是学生实践活动以及社会能力培养的重要场所,作为高校来说实验室建设规模和各类管理的能力的高低,往往成为其人才培养水平的重要指标。学生通过实验自己实践可以提高自身的动手能力,通过模仿、观察、反复实验等过程渐渐构建自己对于数学模型的认知。教师能力提高方面,各类学科都以数学为基础,数学建模是将数学理论应用于实践的沟通桥梁,很多学科的教师都可以通过对数学建模能力的培养来提高教学科研水平。让数学建模实验室为教师拓展能力服务,让他们也提高动手能力,把数学理论应用演化成为科研手段,通过软硬件的结合,让数学更好服务于教学和科研,也是当下教师能力提高的需求。
二、数学建模实验室的要求以及软硬件建设
1、数学建模实验室建设要求
为了满足日常教学和建模等竞赛的需求,数学建模实验室的规模应该较大,有充足的教学设备和充足的实验空间。一般规模应有100台以上的计算机120平米以上的面积,才能够满足实验课程及培训竞赛的需求。尤其是针对建模竞赛集中培训效果会更好更优,所以实验室的规模尤为重要,也是保证实验教学的第一要素。
2、数学建模实验室硬件建设
数学建模实验室最重要的实验设备就是计算机,在进行数学建模时要进行大量的数学计算以及大规模的计算仿真,先进的计算机硬件环境是必不可少的。最好是选用当下性能较高的计算机配置,并且能够做到两至三年就更换更先进的设备。在承担竞赛时尤其需要高配置计算机,否则会影响竞赛成绩。实验室还需要配备投影仪,有条件的还可以配备实物投影仪方便数学老师手写授课,各种投影设备可以方便教师与学生互动,不仅有利于教师授课也让学生在课堂上更加主动起来。从这些年我们学院参加数学建模的实际情况来看,高性能的设备和先进的投影仪配套实物投影仪在紧张的72小时比赛中起到了很好的作用,为竞赛取得好成绩提供了有力的保障。如果现有的条件达不到设备性能高等要求,还可以在原有实验室的基础上增加一部分高配置计算机,也可预留网络接口让参赛队员在竞赛培训期间和竞赛期间自带计算机,通过局域网实现资源共享。这样性能高的计算机来承担数值计算仿真计算等大数据处理,性能低的计算机承担数据打印和资料查询等工作。这样既能解决部分学校经费不足,也能在现有资源基础上快速的搭建好数学建模实验室,不造成资源浪费。
3、数学建模实验室软件建设
数学建模实验室的硬件条件具备后,就要配置先进的软件系统。除了系统常用软件办公软件的等一些专业软件是必不可少的。例如美国TheMathWorks公司出品的商业数学软件MATLAB(矩阵实验室),就是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析、数值计算的高级计算语言,目前的最高版本是MATLAB7.0。还有WarerlooMaple公司开发的Maple,它系统内置高级技术解决建模和仿真中的数学问题,包括世界上最强大的符号计算、无限精度数值计算等。Spss公司推出的SPSS软件是一款统计产品与服务解决方案软件,目前已升级至Spss19.0。关于线性规划的软件有LINGO,用于求解非线性规划和线性和非线性方程组的求解等。有了这些专业的数学软件就可以实现大量的数学计算以及大规模的计算仿真,软硬件结合,才能满足数学建模课程和建模竞赛的需求。当然大量的与建模相关的电子资料也是必不可少的,对于学生课外学习和拓展知识面很有帮助。
三、基于数学建模实验室的教学改革及实践创新活动
1、优化数学课程教学过程
推进实践课程体系改革可以在高等数学中渗透数学建模的方法和中心思想,高校学生本身具备运用所学知识解决实际问题的能力,数学建模知识的渗透可以与现实生活结合起来,激发学生学习兴趣,把实际问题数学模型化,可以提高学生的理论知识水平和实践能力。增加数学建模软件的教学课程,让计算机计算与仿真融入课程教学使之成为学生学习数学的有力武器。在一些数学专业课上加入数学建模竞赛的内容,可以让学生接触到竞赛的试题和一些获奖论文,这样更有利于学生对建模竞赛产生兴趣,便于今后更快的融入竞赛。
2、构建以学生为中心的实验教学模式
建设开放型实验室数学建模主要是激发学生的创造力,所以以学生为主体的实验教学模式才是最有效的。通常我们采用“分析问题—利用软件分析—引入数学概念—建立数学模型—解决实际问题”这种模式教学,从实际问题到抽象模型,让学生主导实验,主动解决问题,从而体会到数学思想的精髓,主动地把数学思想应用的实际生活中。我们的数学建模实验室应课后对学生开放,鼓励学生积极主动地学习,不管是竞赛时还是竞赛后都欢迎学生利用实验室进行学习,一些参加过竞赛的老生还能利用这里与新同学交流经验。开放性的实验室在不断地建设和完善中将更好地为高校教学、科学研究服务,也进一步提高资源的利用率。
3、组建完善的建模竞赛体系
提高学生的创新实践能力在建设好数学建模实验室的基础上,组织学生参加每年的全国大学生数学建模竞赛,利用好这个实战检测平台。还可以成立数学建模兴趣社团,在平时就可以为竞赛选拔有兴趣有成绩好的学生参加竞赛,也便于有相同兴趣的学生交流学习。这不仅为学生之间提供了提高交流的平台,同时也为师生搭建了课后沟通渠道。培养一支优秀的教师队伍带领学生,这只教师队伍不仅科研教学能力要强,还要经验丰富,解决实际问题的能力强。这些教师可以在竞赛前组织培训,让一些有基础的学生更有针对性的强化训练,争取好得成绩。
4、培养社会型创新实践人才
数学建模规划问题范文4
关键词: 高职数学教学 数学建模 数学应用
随着教育改革的深入进行和“数学应用意识”的加强,知识经济社会对高职数学提出了新的要求。高职数学教学应以运用数学解决实际问题为目标,以数学建模作为改革的切入点,让学生在建模过程中学会用数学思维去认识和思考自己所生活的环境与社会[1],培养学生的创新思维能力和综合素质。
一、数学模型、数学建模和数学建模发展沿革[2]
数学模型还没有统一准确的定义,一般来说,“数学模型是关于部分现实世界和为一种特殊目的而作的一个抽象的、简化的结构。”具体来说,对于一个现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据其特有的内在规律,作出必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。涉及实际问题的数学模型,还具有抽象性、准确性、非预制性和演绎性等特性。数学模型按模型的表现特性和所描述的不同的现象和过程,大致有四种:确定性数学模型、随机性数学模型、变突性数学模型和模糊性数学模型。当然,由于现实世界关系的复杂性和多样性,有些数学模型也可能是兼有几类特性的混合型数学模型。
数学建模即为建立数学模型的过程。建模即是对研究对象进行科学的分析、简化、抽象的过程。运用数学建模解决实际问题的一般步骤是:模型准备—模型假设—模型构成—模型求解—模型分析—模型检验—模型应用。
早在上世纪70年代,国外不少发达国家的有识之士已经开始研究开展数学建模活动,各种建模案例相继出现。大约在上世纪70年代末80年代初,英国著名的剑桥大学专门为研究生开设了数学建模,并创建了牛津大学与工业界研究合作的“OSGI”。与此同时,在欧洲、在美国等工业发达国家开始把数学建模的内容正式列入研究生、大学生乃至中学生的教学计划中,并于1983年开始举行两年一次的“数学建模和应用的教学国际会议”进行定期交流。80年代以后,数学建模已成为国际数学教育改革的主旋律,世界各国的课程标准也都要求在各年级或多或少地含有数学建模内容。我国工业与应用数学学会从1992年开始举办了“全国大学生数学模型联赛”,并发展成为现在的“全国大学生数学建模竞赛”。以数学建模竞赛为契机,国内很多大学将数学建模融入数学课程教学中,并将数学建模和数学实验等相关课程设置为基础课、必修课,培养学生的数学综合能力。数学教学必须适应社会实际需要,数学建模进入高职院校的课堂,既符合数学教改需求,又顺应社会发展大潮。对于高职数学教育教学而言,不仅需要让学生掌握数学计算方法和逻辑思维,更需要培养学生用数学工具和数学软件分析和解决实际问题的意识和能力。传统的高职数学课程教学体系无疑偏重于前者,引入数学建模则是加强后者的一种有益尝试。
二、高职数学建模活动设计
1.高职数学建模的活动设计目标
①系统地获得数学建模的基本知识、基本理论和方法。②培养数学应用意识,体现数学的实际应用价值。③提高学生学习数学的兴趣,培养学生学会团结合作,提高分析和解决实际问题的能力。④了解数学建模过程,培养数学创新能力和数学建模综合素质。
2.高职数学建模的活动设计原则
数学建模的教学设计应反映数学教育发展和改革的方向,具体说来它更应强调发展学生的数学应用能力、逻辑推理能力、软件使用能力和自主学习能力。
3.高职数学建模的活动设计内容
①理论知识方面:根据理论结合实际的原则,要求学生重点掌握数学模型的建立和求解方法。基本掌握的内容:初等模型、数学规划模型、微分方程模型、图论与网络模型、概率统计模型等。②实践技能方面:要求学生重点掌握数据处理的基本方法,能够使用Lindo、Lingo求解各种规划问题,使用Matlab求解微积分和微分方程,进行数据拟合,参数估计、假设检验、回归分析等概率问题。
三、我院高职数学建模活动实践
1.将数学建模融入高职数学主干课程
数学教学中引入数学建模,关键是要以生活实际应用来导入案例,从金融、工程、美学、经济等方面创设真实学习情境。近几年来我们一直把数学建模和数学课程有机结合起来,从学习情况来看,已初见成效。通过数学教学中数学建模的应用,学生更加体会到数学知识的重要性,更加重视数学的学习。将数学建模融入高职数学主干课程,在教学中积极推进教学改革,各模块综合复习中加入数学建模和数学上机实验知识,较好地调动了学生的学习积极性。
2.积极开设数学建模相关选修课
在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》和《教育信息化十年发展规划》的指引下,为了进一步促进信息化教学,我们摒弃了传统的数学教育方法,教学中多次尝试数学建模和数学试验。自2005年以来,我们一直对大一大二的学生开设了《数学模型》、《数学实验》、《数学建模与数学实验》等选修课,受到学生的热烈欢迎。课程的开设对全面培养大学生数学素质和有关专业所需要的数学知识起到了很大的促进作用。通过多位老师的实践和探索,由谢珊主编,刘志峰主审,吕靖、覃东君和陶盈老师参编的《数学建模与数学实验》校本教材已正式投入使用,这本书得到了师生普遍好评。
3.认真组织数学建模活动
学院数学教研室教师每年认真组织学院的高等数学竞赛和数学建模活动,丰富了学生的课余生活,在数学建模竞赛中也取得了一定的成绩:获得国家二等奖一次,获得省二等奖两次,获得省三等奖两次。实践证明,积极参与数学建模知识学习的学生在毕业之后发展潜力更大,无论是从学生受益面,还是在提高大学生综合素质方面,数学建模教学改革模式都取得了很好的成效[3]。
高职数学中融入数学建模对学生综合素质的培养是一项长期艰巨而有意义的工作。教师要根据学生的实际水平,进行准确的定位,寻找数学建模教学的起始点和切入点,提高学生的应用和建模能力,使他们能够自觉地应用数学的思想和方法去分析观察理解和解决问题,增强迎接未来社会竞争的能力,将数学建模思想融入教学中,使抽象的教学内容具体化、清晰化,使学生主动学习,积极思考,重视数学应用,从而提高了教学质量[4]。学无止境,数学建模融入高职数学教学改革应随着数学实践和教学经验的积累,及时补充新鲜血液。数学建模在我院的推广普及,培养了学生的综合素质和实践能力,对数学教学改革起到了推动作用。
参考文献:
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关键词:高中数学;建模教学;设计策略
纵观人类发展史,数学建模知识的身影存在于日常生活的各个地方.特别是在新课程下,传统授课模式已经无法满足教学的要求,所以加快授课方法变革和创新刻不容缓.而通过在高中数学教学中传授建模思想,那么可以使学生综合运用已学的数学思想和方法来解决现实生活实践问题,从而可以进一步实现数学学科教学难点的突破.因此,对于建模教学的运用进行研究具有重要的意义.
1.明确建模步骤,奠定扎实基础
建模教学是一项系统性的教学活动,其实施步骤的合理性直接关乎建模教学的效率,所以为了提升建模教学的质量,就必须要合理确定建模步骤.而就建模教学的具体实施步骤而言,其过程可以分成三个主要阶段,即:简单建模阶段、典型案例阶段和综合建模阶段.其中的简单建模阶段实际上就是结合数学授课内容,在必要的教学环节中导入建模教学,并且需要选择一些简单的数学实例来引导学生进行合理建模,以便使学生初步体会数学建模的具体运用方法,使学生逐步养成正确的建模意识;典型案例建模则是要求数学教师为学生创设合理的问题情境,接着引导学生进行分析,以使学生切身经历和体验建模的具体过程,以使学生初步掌握建模的基本方法;而综合建模阶段则是以学习小组为单位来完成数学教师所指定的建模任务,具体包括学生自身来搜集教学资料,提出建模假设,解决实际问题等环节,以借此来使学生形成良好的思维方法,提高学生的创新能力.如此一来,通过循序渐进的建模学习步骤,有助于逐步提升学生的解题能力和创新能力.例如,针对简单建模阶段的教学内容而言,其主要是引导学生初步理解和认识建模方法,并且懂得运用五步建模法来解决一些简单的数学问题,所以相应的教学内容主要包括:数学建模的基本含义、基本方法及其相关的数学知识.比如,数列、函数、不等式、线性规划和统计等方面的高中数学内容均可以将其改编为一些比较简单的建模题目.针对典型案例建模阶段的教学内容而言,可以以建筑物的振动模型、土地承包、产品销售、市场物品交易以及动物身长同体重之间的关系等等,以便使学生逐步接触和了解建模的具体运用策略.而针对综合建模阶段的教学内容而言,可以选用图形剪裁、酒店清洁、图书馆添书和酒店清洁等方面的知识为平台,融汇各种必要的高中数学知识点,从而不断提升学生解决生活中实际问题的能力.
2.精选建模内容,加强知识整合
正如上文所述,针对不同建模学习阶段的建模教学而言,教师必须要合理选择一些合理的建模问题,以确保建模教学的整体质量,促使学生尽快实现数学教学知识的整合.而就具体的建模内容而言,其需要在充分考虑授课内容和目标的基础上,根据学生的学习特色、兴趣爱好和认知能力等来综合选择,以便充分促使学生自主投入到建模内容的学习中来.而就建模内容的选择原则而言,其主要注意以下几个方面:其一,建模内容要尽量贴合学生的生活实际,尤其是学生已经非常熟悉或者感兴趣的内容,以便借此背景来使学生充分体验数学建模的乐趣.其二,要确保内容选择难度的适宜性,采用层次化的学习模式来引导学生运用所学知识来解决一些必要的数学知识.其三,要尽量确保建模内容的趣味性,比如当前社会生活中的经典内容和热点话题等,以便激发学生学习建模知识的兴趣,促使学生运用建模思想来解决有关的数学问题.例如,在讲解“函数模型与应用”这部分授课内容的时候,为了可以借此教学过程来培养学生的建模思想和意识,相应的数学授课教师可以为学生设置以“收集数据并建立函数模型”等为建模主题的建模任务,学生可以结合“工资奖励”和“投资回报”等实际问题来构建不同奖励方案或者回报下的函数模型,从而使学生通过建模的过程中将那些已经掌握的基本函数知识有效地整合起来,以借助学生对于相关建模知识进行分析和归纳,从而不断提升学生的建模能力.
3.创新教学方法,践行实践探究