試議高等數(shù)學教育中的建模

時間:2022-01-06 09:27:07

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試議高等數(shù)學教育中的建模

一、數(shù)學建模在高等數(shù)學教學中的應用

1.在高等數(shù)學概念講授中的應用。在高等數(shù)學的教學過程中,經(jīng)常會碰到極限、積分、函數(shù)以及級數(shù)等專業(yè)的概念,這些專業(yè)的數(shù)學概念從本質(zhì)上來說都是從客觀事物中抽象出來的一種數(shù)學模型。因此在數(shù)學教師進行類似概念教學的過程中,要引入生活中的一些事物,以此加強學生對抽象數(shù)學概念與客觀物質(zhì)的聯(lián)系。教授高等數(shù)學的教師盡可能地結(jié)合實際生活,在對實際生活進行深入觀察、操作以及猜想的基礎上,給學生提供一個直觀豐富的生活材料,讓學生自覺或者不自覺地參加到教學中來。比如高等數(shù)學的課本上用“ε-N”、“ε-δ”等語言給極限的概念進行了精確的定義,如此具有高度概括性的總結(jié),使得初學高等數(shù)學的人很難明白其中的意義。高等數(shù)學教師在實際的教學過程中,就可以根據(jù)實際化解這樣的困境,比如說用劉徽的割圓術、曲線上點的變化、實驗數(shù)值的演變等直觀的方法和背景材料來向?qū)W生展示極限定義的形成過程。如此以來比教授枯燥難懂的抽象含義來的直觀生動一些,而且很容易調(diào)動學生的主觀能動性,課堂效果增加了許多倍。

2.在定理證明中的應用。在高等數(shù)學教學的過程中,除了定義多之外,還會碰到很多的定理,這些定理都是抽象化的結(jié)果。抽象后的定理中原始的想法已經(jīng)被深深地隱藏在縝密的邏輯推理中了,這樣抽象化的結(jié)果是學生學起來困難,教師教起來費勁,因為學生利用自身知識很難理解。但是如果在這個過程中運用數(shù)學建模思想的話,高等數(shù)學教師首先將這些定理的推導、證明的過程的背景知識進行介紹,引導學生從問題產(chǎn)生走向問題的結(jié)論,這樣一步步地走向定理的過程遠遠比直接理解起來要鮮明許多,而且很容易理解。讓學生很輕松地就學到了數(shù)學知識。而且與此同時讓學生加入到問題的發(fā)現(xiàn)、探索過程中,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。

3.在習題課中的應用。數(shù)學建模在習題課中的應用,是培養(yǎng)學生應用能力的關鍵。一般在傳統(tǒng)的高等數(shù)學習題課的教學過程中,通常情況下,數(shù)學教師只是簡單地講解一些教材上有著準確答案的練習題,這些有著準確答案的習題,幾乎不會涉及到學生的應用方面,如此一來就非常不利于培養(yǎng)鍛煉學生的創(chuàng)新能力與應用能力。因此高等數(shù)學教師利用數(shù)學建模將一些世界問題變成數(shù)學案例,引導學生自己去發(fā)現(xiàn)問題,并且利用已有的數(shù)學知識去解決問題。這樣雖然有些許的麻煩,但是效果更具有實用性與啟發(fā)性,有利于強化學生的應用意識,更具教育價值。

二、數(shù)學建模在高等數(shù)學教學中的作用

1.有利于激發(fā)學生學習數(shù)學和應用數(shù)學的積極性。數(shù)學建模在高等數(shù)學教學中的應用有利于激發(fā)學生學習數(shù)學與應用數(shù)學的積極性。要知道數(shù)學建模是在解決經(jīng)濟、社會生產(chǎn)等方面問題的基礎上,經(jīng)過簡化與抽象數(shù)學公式與方程式、幾何問題以解決實際問題。透過數(shù)學建模我們也可以看出數(shù)學知識應用的廣泛性。因此在實際的教學過程中,利用建模讓學生體會到數(shù)學的魅力,增強其學習興趣,與此同時還能讓其感受到數(shù)學學習的重要價值。此外,數(shù)學建模要求在學生應用所學的數(shù)學知識分析、解決實際問題的主動性和積極性。改變傳統(tǒng)教學中的學習方式,從被動學到主動學,激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣。興趣才是最好的老師!

2.有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和應用能力。21世紀是創(chuàng)新的世紀,創(chuàng)新也是一個民族興旺發(fā)達的不竭動力與源泉。在高等數(shù)學教學的過程中應用數(shù)學建模思想有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。首先有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、洞察、聯(lián)想能力與用數(shù)學語言表達實際問題的能力。因此數(shù)學建模沒有固定的一成不變的答案,這樣的話就可以引導學生從不同的側(cè)面進行思考問題,解決問題。其次數(shù)學建模的應用還有利于培養(yǎng)學生分析、推理和計算等數(shù)學知識綜合應用的能力。建立數(shù)學模型需要綜合運用各個方面的知識與方法,要分析數(shù)學中的實際問題、合理推理與科學計算,在進行反復地推敲之后才能建立最佳的模型,最佳的數(shù)學模型才能得到最優(yōu)解。因此這個過程有利于培養(yǎng)學生分析、計算與推理的能力??偠灾?,數(shù)學建模在高等數(shù)學教學中的應用具有重要的意義,而且將其引入到高等數(shù)學教學中,對提高學生運用數(shù)學思想分析,解決問題,鍛煉學生的抽象思維等方面都具有重要的意義。

作者:張平單位:長春大學