【摘 要】文章通过探讨数学建模竞赛与高等数学教学的有效衔接,重点从教学理念、教学内容、教学方式及教学课程设置改革四个方面,研究了数学建模竞赛助推高等数学教学改革要点,并总结了竞赛、研究、改革三位一体高等数学教学运行模式。

【关键词】数学建模 竞赛 高职 高等数学 教学改革

数学教育本身是一种素质教育,数学建模教学与竞赛是实施素质教育的有效途径,不仅能够有效提升学生的数学应用能力,而且能够有效提升学生的创新能力。数学建模可看作是横跨在数学理论和实际问题间的一座桥梁,而数学建模竞赛又为我们提供更多培养学生创新能力的好经验、好方法,为高等数学教学改革提供思路,为学生更好地利用数学知识解决实际应用问题提供创新思路。

数学建模竞赛与数学教学的有效衔接

实践表明,数学建模竞赛与数学教学的有效衔接,对高等数学教学理念、教学内容、教学方式及课程设置等多方面的改进与完善都起着重要作用,并已经成为现代各高校培养高水平应用型人才的一种重要手段。传统教学模式下,我国高等数学教学过于注重各种数学概念、定理及求解方式的讲解,而忽视了数学知识的实际应用价值。这与当前的素质教育目标相违背,导致培养出的学生不能很好地应用所学数学知识解决实际问题,缺乏创新能力,最终成为无法适应现代社会需求的人。数学建模竞赛有助于帮助师生从传统教学模式的束缚中走出来,去主动探寻数学知识背后隐藏的规律,并指导其在实践中取得突破与创新,而这也正是当前高等数学教学改革的主要趋势。因此,数学建模竞赛与数学教学的有效衔接,对师生关于数学教与学理念的转变、课程的设置与认识等都起着重要作用,有利于激发学生的学习兴趣和创造力,提高学生应用数学知识分析与解决实际问题的能力。

数学建模竞赛助推高等数学教学改革要点

1.助推高等数学教学理念改革

传统高等数学教学以教师的讲授为主,学生被动接受各种数学定义、定理及其推导方式等,很多概念与求解方法都是靠学生死记硬背记住的,这就大大限制了学生的发散性思维。这种教学模式会让学生逐渐失去数学学习兴趣,不能将其所学知识与社会实践需求相结合。数学建模教学多以案例形式来开展,更加关注学生的主体性,引导学生灵活运用数学软件进行数学模型的求解与验证,该教学模式更利于学生形成应用数学知识解决实际问题的能力,充分提高学生的主观能动性。数学建模竞赛进一步加强了学生之间、师生之间的交流,以及对数学建模知识的深入探讨,实现了多学科之间的融通,更有利于高等数学教学理念的转变,转变传统教学模式下高等数学教学思想,始终保持教育理念的先进性,注重教学中学生的主体性,为提高学生的创新能力奠定基础,为素质教育环境下的高等数学教学改革创造条件。

2.助推高等数学教学课程改革

数学建模竞赛对于提升学生综合素质的作用十分明显,为更好地将这种培养学生综合素质的有效途径,在数学教育活动中进行充分体现,可借助于数学建模竞赛对数学教学中存在问题的总结,进行高等数学课程改革。一是合理调整数学专业课程设置,通常高校会将运筹学、数学实验、常微分方程、概率统计等与数学建模关系紧密的课程安排在大三学习,而学生参加数学建模竞赛时还未学习这些课程。尽管数学建模竞赛并非一定会用到这些知识,但是多积累、多学习,必然有利于学生主动将这些知识与所学的知识联系起来,对于他们分析解决竞赛中的问题更有利;二是各高校应积极开设数学建模系列课程,在正常教学中增加数学建模竞赛培训课时,重视数学建模竞赛。在培训过程中,注意逐步渗透数学建模思想,改变传统的“填鸭式”教学模式,培养学生提问题的习惯和能力,让学生逐渐接受用数学知识及数学思维解决实际问题的过程,激发学生学习数学的兴趣,提高学生的创新能力;三是有条件的高校,可增设数学建模与计算机实践选修课程,选拔对数学建模感兴趣的学生着重培养其数学应用与建模能力,突出应用计算机条件下算法的实现,以Matlab数学软件为主,结合具体案例,让学生之间在相互配合中实现建模与求解,提升学生应用计算机进行数学建模的能力。

3.助推高等数学教学内容改革

数学是一门演算的科学,主要研究理想化的量化模式,高校学生在学习数学的过程中就应该培养其建模能力。所谓数学教学,从其本质上来讲就是让学生在头脑中输入或建构各种数学模式,数学建模竞赛为高等数学教学内容改革提供了突破口。在高等数学教学内容改革中,一是应以一元微积分为基础,不同专业选择线性代数、积分变换、概率论与数理统计、逻辑代数等内容,使高等数学教学与专业密切联系;二是在高等数学课堂教学中引入数学软件的应用,提高课堂教学的时效性,这既是未来高等数学的教学与应用趋势,也有利于让学生从繁重的计算中得到解放,让学生不再感到高等数学的枯燥与繁琐。

4.助推高等数学教学方式改革

当前,各高校基本上都已经形成了较为完善的校园网,配备了相应的多媒体教室与微机室,硬件建设基本到位,这就为高等数学教学方式改革进一步创造了条件。在高等数学教学方式改革中,一是可结合专业需求,采用多模块、多层次的教学设计,利用多媒体教学。通过这种生动灵活的教学方式吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,利用现代化信息资源和计算机,提升学生创造性思维和综合素质;二是可成立数学建模协会,举办校园级数学建模比赛与培训等活动,形成高等数学教学合理的教学阶梯。通过课堂内和课堂外相结合的教育方式,打破师生界限,互换师生角色,让学生能够在一种轻松愉悦的氛围中,掌握数学知识,并能够主动将其应用到实践中去;三是在高等数学考核上,改变传统考试模式,为学生安排数学建模任务,综合考核学生的思考能力及创新能力。总之,这种教学方式的改革,不仅有利于学生知识、能力和素质的全面培养,还有利于丰富大学生的课外生活,为数学建模竞赛培养更多优秀人才。

构建竞赛、研究、改革三位一体高等数学教学运行模式

1.形成能力培养目标

高等数学教学目标应注重学生能力的培养,联系实际,深化概念,注重知识的创新与实际应用。教学重点应摆脱普通高等教育中传统数学学科认识,不仅要考虑学科自身系统性的需要,更要考虑学生应用数学方法解决实际问题的能力。此外,还应结合数学建模竞赛特点与过程,培养学生团结合作、共同奋斗、相互协调的能力。

2.创新教学模式

传统落后的教学模式不仅与数学建模竞赛理念不一致,与当前高等数学教学的素质教育要求也相违背。为更好地发挥数学建模竞赛在高等数学教学改革中的作用,创新高等数学教学模式,应总结竞赛中的经验与问题,改进课堂教学,将竞赛与教学改革进行结合,积极改革以教师、课堂、教材为中心的传统的灌输式教学方法。在教学中,坚持以学生为中心,形成学生主体性最大程度发挥的教学模式,充分调动学生学习数学的积极性,让学生掌握运用所学数学知识解决生产和生活中实际问题的能力。

3.建设优质教师队伍

教师队伍是支撑数学建模竞赛活动得以成功开展的基础,建设一支优质的教师队伍对于更充分科学地应用数学建模竞赛成果,提高高等数学教学改革成效具有重要意义。应在提高数学教师基础知识储量的基础上,提高教师的综合素质与实践能力,以此来言传身教,用教师的实际行动为学生做出榜样,鼓励学生主动将所学数学知识与生活实际相结合,不断创新,严格按照数学建模竞赛的标准要求自己,最终为社会的发展与进步输入更多优秀人才。

综上所述,数学建模竞赛对高等数学教学改革的启迪涉及内容广泛,它改变了应试教育环境中墨守成规、机械照搬书本的传统,在开拓学生思维方式、提高学生创新意识等方面发挥了重要作用,尤其是对高等数学教学理念、教学内容、教学方式及课程设置等多方面的改革具有重要的指导价值。

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