高校數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)策略研究

高曉娟

【摘要】數(shù)學(xué)建模方法是數(shù)學(xué)知識對實際問題發(fā)揮作用的媒介，開展數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)策略研究有利于增強大學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識，培養(yǎng)他們分析解決問題的能力.當前，國內(nèi)的高校在數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)方面存在過理論化、缺乏應(yīng)用學(xué)習(xí)等情況，本文通過分析現(xiàn)狀，尋找原因，從注重數(shù)學(xué)建模方法的多重聯(lián)合、階級遞進、交叉設(shè)計、應(yīng)用性教學(xué)四個方面提出新的教學(xué)策略.

【關(guān)鍵詞】高校；數(shù)學(xué)建模方法；教學(xué)策略；研究

數(shù)學(xué)建模是高校常見的一門課程，在新課改后，也漸漸引入中學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)當中.數(shù)學(xué)建模課程的開設(shè)在我國有一定的歷史，也逐漸形成了自己的一套教學(xué)研究模式.但是由于對有效的教學(xué)策略研究不夠深入，缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)，所以高校的數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)往往拘泥于理論，沒有達到應(yīng)用的效果，不利于提高大學(xué)生的應(yīng)用能力.因此，在高校開展數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)策略的研究，對高校數(shù)學(xué)建模的教學(xué)和學(xué)生能力的培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義，也是推動學(xué)科作用于社會發(fā)展的一個力量，應(yīng)該成為高校教學(xué)的一個研究重點.

一、數(shù)學(xué)建模及其方法的概述

數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)學(xué)科的一個分支，具體指的是利用數(shù)學(xué)計算的方法對生活中的實際問題進行前提假設(shè)、過程分析、建立模型并計算得出結(jié)論的解決問題過程.數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際生活的一個表現(xiàn)，是聯(lián)系數(shù)學(xué)學(xué)科和生活實際的一個橋梁.數(shù)學(xué)建模的方法很多，分類方式也多種多樣.常用的數(shù)學(xué)建模方法有：類比法、差分法、回歸分析法等等，每一種方法都有對應(yīng)解決的模型類型，在解決實際問題時，要根據(jù)問題的不同背景選擇適合的解決方法.

二、數(shù)學(xué)建模方法在高校教學(xué)中的重要性

由于數(shù)學(xué)建模是一門聯(lián)系數(shù)學(xué)與生活實際的學(xué)科，因此，對于高等教育而言，數(shù)學(xué)建模教學(xué)的重要性是不言而喻的.在初等教育中，我們接觸的數(shù)學(xué)在生活中的應(yīng)用并不明顯，即使有相關(guān)的應(yīng)用，也是一些淺顯、簡單的應(yīng)用，不能凸顯出數(shù)學(xué)對人類社會發(fā)展的重要性.新課改以后，中學(xué)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)也引入了數(shù)學(xué)建模的相關(guān)學(xué)習(xí)，但是這部分的學(xué)習(xí)還是停留在較為簡單的一些模型中，對數(shù)學(xué)建模的了解不夠透徹.在高等教育階段開展數(shù)學(xué)建模方法的學(xué)習(xí)是深化數(shù)學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的重要手段，通過建模方法的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在感知數(shù)學(xué)作用于生活和社會發(fā)展的同時掌握數(shù)學(xué)的具體方法，這有利于學(xué)習(xí)其他的數(shù)學(xué)學(xué)科知識.

三、高校數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）教師缺乏應(yīng)用經(jīng)驗，課堂過于理論化

開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程在高校當中已經(jīng)屬于普遍的現(xiàn)象，尤其是在“高教社杯”全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽逐漸普遍化的情況下，許多高校都將數(shù)學(xué)建模列為必修課程.但是，在實際的高校數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)來解決實際問題的能力并沒有明顯的提高，其中教師缺乏應(yīng)用經(jīng)驗是一個很大的原因.數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)是教學(xué)生用數(shù)學(xué)建模方法去解決實際問題，是應(yīng)用性的教學(xué)，要求以學(xué)生作為課堂的主體，讓學(xué)生能主動性地開展創(chuàng)造性、研究性的學(xué)習(xí).有些高校負責(zé)教授數(shù)學(xué)建模方法的教師本身的應(yīng)用知識和經(jīng)驗就有所欠缺，使得在教學(xué)的過程中課堂過于理論化，條條框框的步驟和方法讓學(xué)生對學(xué)習(xí)失去了興趣，難以將方法真正牢記于心并應(yīng)用起來.

（二）忽略了教學(xué)策略的個性化選擇

數(shù)學(xué)建模的方法很多，每一種方法都有不同的適用背景和對應(yīng)的能解決的問題模型，因此，對于不同的數(shù)學(xué)建模方法，采用的教學(xué)策略也應(yīng)該有所區(qū)別.簡而言之，因材施教的材不僅僅局限于教學(xué)的對象，也應(yīng)該考慮到教學(xué)的原材料.例如，在數(shù)學(xué)建模方法中，聚類分析對于集散類型的模型是比較有利的，排隊論對于研究排隊或者類排隊問題就是一個有力的工具.有的教師在教學(xué)中沒有意識到這一點，對于不同的數(shù)學(xué)建模方法，習(xí)慣性地采用基本方法步驟講解加對應(yīng)模型練習(xí)的方式，使得學(xué)生不能很好地掌握每一個方法的特點，對于方法和模型之間的聯(lián)系性沒有很好地摸透，達不到真正應(yīng)用的目的，從而不利于數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)和良好解決問題習(xí)慣的養(yǎng)成.

四、高校數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)策略研究

（一）注重數(shù)學(xué)建模方法的多重聯(lián)合

多重聯(lián)合的教學(xué)策略就是要求對數(shù)學(xué)建模方法進行有機組成，使其能在解決問題中發(fā)揮最大的作用.要做到方法的聯(lián)合，就要求學(xué)生對每一種數(shù)學(xué)建模方法的含義、特點、步驟、作用了如指掌，這樣才能更好地完成方法之間的選擇、搭配.因此，加強基本方法的學(xué)習(xí)是多重聯(lián)合教學(xué)策略的基礎(chǔ).其次，教師在教學(xué)的過程中要掌握不同數(shù)學(xué)建模方法之間的聯(lián)系性和統(tǒng)攝性，教會學(xué)生在具體的問題情境中懂得用不同的方法進行組合和聯(lián)合，更好地來解決問題.數(shù)學(xué)建模方法的多重聯(lián)合其實是對數(shù)學(xué)知識本身的一個高層次應(yīng)用，因為只有對方法了如指掌，才能更好地進行聯(lián)合運用.

（二）注重數(shù)學(xué)建模方法的階級遞進

數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)是對數(shù)學(xué)的應(yīng)用學(xué)習(xí)的一個工具，但是不同的學(xué)生的接受能力、基礎(chǔ)知識水平、智力水平都是有差異的，因此數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)要遵循階級遞進的原則，因材施教，由簡到難.對于剛接觸數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)的學(xué)生來說，在建模方法的教學(xué)上要以學(xué)生對建模的意義、過程、步驟的掌握為主，后續(xù)再引進對方法的深刻領(lǐng)悟和意義分析，這樣才能讓學(xué)生真正掌握數(shù)學(xué)建模的方法，明白建模教學(xué)的意義.如果在教學(xué)的環(huán)節(jié)打破了學(xué)生認知能力梯隊，就會造成學(xué)習(xí)效果下降，打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，甚至使得學(xué)生對學(xué)習(xí)失去興趣，產(chǎn)生抵觸情緒.

（三）注重數(shù)學(xué)建模方法的交叉設(shè)計

數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)還要注意與現(xiàn)實情境的交叉，數(shù)學(xué)建模方法本來就是用于解決生活中的實際問題的，因此，離開了生活實際的建模方法教學(xué)就會是紙上談兵.在具體的教學(xué)過程中，教師要注重方法和情境的交叉融合，通過創(chuàng)設(shè)具體的問題情境讓學(xué)生感受到方法的特點和適用情形.以2014年全國高教社杯大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽B題為例，這道題目是數(shù)學(xué)作用于生活的一個直接體現(xiàn)，與學(xué)生的生活實際也比較貼切.這個問題情境要求學(xué)生通過數(shù)學(xué)建模的方法對被碎紙機碎掉之后的紙片進行還原.這個問題情境放在當下，可以與人民幣拼接復(fù)原的新聞相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)灰度矩陣建模方法的時候更有興趣和親身體驗.

（四）注重開展應(yīng)用性教學(xué)

學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模方法的最終目的就是能夠使得學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識能夠有所依、有所用，因此數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)的最終歸途應(yīng)該放置于應(yīng)用型教學(xué)當中.應(yīng)用性教學(xué)的開展方式是豐富多樣的，除了課堂上實際問題模型的演練之外，還可以通過全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽來作為學(xué)習(xí)、感受的平臺.大多數(shù)高校都會要求學(xué)生在寒暑假開展相關(guān)的社會實踐調(diào)研，這也可以作為開展應(yīng)用性教學(xué)的平臺.教師可以指導(dǎo)學(xué)生將調(diào)研的問題通過數(shù)學(xué)建模方法來進行分析和調(diào)研，形成結(jié)果，做到一舉兩得，讓學(xué)生真切感受數(shù)學(xué)建模方法的應(yīng)用.某高校的學(xué)生在暑期對兩個校區(qū)之間的校車設(shè)置進行了調(diào)查，通過數(shù)學(xué)建模的方法得出了一個最佳的設(shè)置模型，一方面為學(xué)校的辦學(xué)提供了參考，另一方面也完成了社會實踐的任務(wù).數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)如果無法做到與應(yīng)用性教學(xué)相結(jié)合，那么就無法達到教學(xué)的根本目的，對于學(xué)生自身的成長和能力的培養(yǎng)來說也是不利的.

能有效地使用數(shù)學(xué)建模方法建立數(shù)學(xué)模型并處理生活中的現(xiàn)實問題是凸顯數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際、服務(wù)于社會的重要途徑，也是當代大學(xué)生順應(yīng)社會發(fā)展需求應(yīng)當具有的能力.數(shù)學(xué)建模方法的學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生良好地分析、解決問題能力的重要課程，有助于讓學(xué)生真正將數(shù)學(xué)與生活實際相聯(lián)系，同時也能為其他數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)打下方法基礎(chǔ).因此，開展高校數(shù)學(xué)建模方法的教學(xué)策略研究無論是對學(xué)生的發(fā)展來說，還是對社會的發(fā)展來說都是具有十分重要的意義的.在未來，還需要在數(shù)學(xué)建模方法教學(xué)策略研究的基礎(chǔ)上，進一步把握學(xué)科的特點，從學(xué)生的學(xué)情和課程建設(shè)的目標著手，對教學(xué)策略進行調(diào)整和完善，提高高校數(shù)學(xué)建模的教學(xué)成效.

【參考文獻】

[1]王丹.基于建模方法的高校數(shù)學(xué)教學(xué)策略研究[J].開封教育學(xué)院學(xué)報，2015（10）：164-165.

[2]劉巍，薛冬梅.基于多媒體教學(xué)的大學(xué)《數(shù)學(xué)建?！氛n程教法研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2014（12）：39-42.

[3]宋巖，王道波，黃遠林.應(yīng)用型高校大學(xué)生數(shù)學(xué)建?；顒拥奶剿髋c實踐[J].中國市場，2015（10）：180-181.

[4]肖楠.淺談高校數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)建模思想方法的研究[J].赤子（上中旬），2015（13）：113.

[5]董君.數(shù)學(xué)建模的教學(xué)方法與策略研究[J].河南科技，2015（22）：279-280.