郭健 郭建萍 賈進(jìn)濤

【摘 要】數(shù)學(xué)建模是以實際生活為背景的課程，將數(shù)學(xué)建模融入高等數(shù)學(xué)和專業(yè)課程的教學(xué)，對高校教師的教學(xué)水平和科研能力的提高有非常大的幫助，能很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終促進(jìn)教學(xué)改革和科研工作的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;教學(xué)改革;科研能力

Effect of Mathematical Modeling on University Teachers Teaching and Scientific Research Ability

GUO Jian ?GUO Jian-ping ?JIA Jin-tao

（Jiangsu Building Vocational and Technical College，Department of Basic Course Teaching，Xuzhou Jiangsu 221116， China）

【Abstract】Mathematical modeling is a course which takes real life as its reaching material. Connecting mathematical modeling course with high math and other core courses is of great help for teachers teaching and scientific research ability. Besides， it can stimulate and improve students learning interests. Then it promotes both teaching and research development at last.

【Key words】Mathematical modeling; Teaching reform; Scientific research ability

數(shù)學(xué)建模課程以實際生活和專業(yè)背景為題材的一門數(shù)學(xué)應(yīng)用課程，在理工科專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。將數(shù)學(xué)建模融入高等數(shù)學(xué)和專業(yè)課程的教學(xué)，使學(xué)生能看到數(shù)學(xué)的作用，學(xué)會將數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化應(yīng)用到專業(yè)領(lǐng)域的能力;對教師的教學(xué)和科研能力有很大促進(jìn)和提高作用。

1 傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)的弊端

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容大多以概念、性質(zhì)、公式、定理的形式給出，偏重于理論教學(xué)，對于數(shù)學(xué)的應(yīng)用在課堂上體現(xiàn)較少，使學(xué)生學(xué)起來興趣不高，也不易調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生參與問題的討論少，讓教師感覺如何教好學(xué)生來學(xué)好數(shù)學(xué)比較吃力。

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)方式大多以教師課堂講理論做例題示范為主，學(xué)生聽并模擬做習(xí)題為輔，學(xué)生被動地學(xué)習(xí)，缺乏興趣和積極性。

學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)課程時，沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)有趣，沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)有用。對于數(shù)學(xué)思想和方法對人的思維的影響，大部分學(xué)生幾乎不知。傳統(tǒng)數(shù)學(xué)主要是傳數(shù)學(xué)之道、授數(shù)學(xué)之業(yè)、解數(shù)學(xué)之惑，這是學(xué)生只學(xué)會了定義、公式、計算。而其實數(shù)學(xué)的本質(zhì)是來源于生活、應(yīng)用于生活的，我們應(yīng)該在數(shù)學(xué)的講授中融入生活，學(xué)生才能有切身體會數(shù)學(xué)的意義。

隨著社會的發(fā)展，數(shù)學(xué)教學(xué)弊端也慢慢暴露出來。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課程比較重視培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)、演繹推理、準(zhǔn)確計算的能力，而忽視了應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)，而數(shù)學(xué)建模是對傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課程的有效補(bǔ)充，提高學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用的素質(zhì)是數(shù)學(xué)教育的重要目標(biāo)之一?！皵?shù)學(xué)建模”作為數(shù)學(xué)應(yīng)用課程的典范，是實現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳途徑。

2 高校中數(shù)學(xué)教學(xué)的作用

高校中開設(shè)的高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)等課程是理工類專業(yè)的所必需的基礎(chǔ)課。

通過對大學(xué)數(shù)學(xué)嚴(yán)密的理論體系的學(xué)習(xí)，是大學(xué)生綜合素質(zhì)得以提升，具體有：（1）從學(xué)習(xí)規(guī)則問題轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則問題，提高了人對事物的認(rèn)識;（2）邏輯思維能力更強(qiáng);（3）有更好的思維和做事習(xí)慣，不丟三落四，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng);（4）數(shù)學(xué)上最優(yōu)化思想，使學(xué)生在今后的工作和生活中做事精煉，還能達(dá)到最優(yōu)的效果;（5）學(xué)會了應(yīng)用數(shù)序于工作和生活;（6）增強(qiáng)了人的刻苦鉆研的精神和頑強(qiáng)的意志力。

3 數(shù)學(xué)建模課程的特點

數(shù)學(xué)建模課程的內(nèi)容特點是以利用數(shù)學(xué)的方法解決生活中和專業(yè)上的問題。這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來感覺數(shù)學(xué)就在身邊，而且發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)在專業(yè)的作用，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，也使課堂氣氛活躍了，這對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)也將產(chǎn)生重要的影響。

數(shù)學(xué)建模涉及到數(shù)學(xué)上的多個領(lǐng)域和幾乎所有的專業(yè)領(lǐng)域，如用excel處理數(shù)據(jù)、計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算、作圖或計算機(jī)模擬、matlab軟件應(yīng)用、物理學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)等眾多技能和領(lǐng)域，這樣要求學(xué)生和教師要自學(xué)很多其他領(lǐng)域的知識，養(yǎng)成不斷學(xué)習(xí)不斷創(chuàng)新的好習(xí)慣。

4 數(shù)學(xué)建模對數(shù)學(xué)教師特別是專業(yè)教師教學(xué)的促進(jìn)作用

4.1 數(shù)學(xué)建模對數(shù)學(xué)教師教學(xué)的促進(jìn)作用

將數(shù)學(xué)建模內(nèi)容和思想引入數(shù)學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生不僅學(xué)會了數(shù)學(xué)理論方法，還能看到數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用價值，讓教師感覺教起來更容易，使學(xué)生感覺學(xué)起來有意思，這樣教與學(xué)就完美結(jié)合為一了。

教師通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)，理論聯(lián)系了實際，豐富了教師在高等數(shù)學(xué)等課程教學(xué)中素材，拉近了數(shù)學(xué)與生活和專業(yè)之間的距離，更拉近了數(shù)學(xué)和學(xué)生間的距離，是學(xué)生感覺數(shù)學(xué)不再枯燥，而是發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)有用數(shù)學(xué)好玩，數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作解決問題的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，能發(fā)現(xiàn)自己專業(yè)上有更多數(shù)學(xué)知識應(yīng)用的實例，這樣學(xué)生不僅對數(shù)學(xué)知識有深刻的理解，也對整個數(shù)學(xué)的文化有一個初步的了解，更讓他們學(xué)會應(yīng)用數(shù)學(xué)于專業(yè)知識。

4.2 數(shù)學(xué)建模對專業(yè)教師教學(xué)的促進(jìn)作用

高校教師應(yīng)將數(shù)學(xué)教學(xué)和專業(yè)教學(xué)結(jié)合起來，這樣數(shù)學(xué)才能更好的為專業(yè)服務(wù)，專業(yè)教師在教學(xué)中才能更加輕松自如。隨著高職教育的發(fā)展，各個專業(yè)都對數(shù)學(xué)教學(xué)提出了更高的要求，數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)結(jié)合的也越來越密切。

專業(yè)教師在教學(xué)過程中，既要將專業(yè)知識講解透徹，也應(yīng)使學(xué)生最大限度的了解數(shù)學(xué)在專業(yè)上的應(yīng)用。例如，針對建筑施工專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容上可以引入最優(yōu)土石方的運輸問題、抗彎梁的最大承受力模型，針對供暖與通風(fēng)專業(yè)可以引入雙層玻璃保溫功效模型，針對經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)可以引入利潤最大化模型，針對礦建專業(yè)可以引入煤層瓦斯?jié)舛瓤刂颇Ｐ偷鹊?，這樣以實例為載體，將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)思想方法與專業(yè)問題相結(jié)合，專業(yè)與數(shù)學(xué)相互借力，就能達(dá)到最好的教學(xué)效果。高職數(shù)學(xué)與專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容不僅要吐故納新，而且應(yīng)課程間有機(jī)結(jié)合、相互滲透，將數(shù)學(xué)思想方法整合到相關(guān)專業(yè)的實際問題解決中，使專業(yè)能更廣泛的利用數(shù)學(xué)工具，這樣更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用數(shù)學(xué)與專業(yè)知識的欲望和激情，使數(shù)學(xué)和專業(yè)溶入人的整體素質(zhì)，成為世界觀的一部分。

5 數(shù)學(xué)建模對高校學(xué)生、教師科研能力的促進(jìn)作用

5.1 數(shù)學(xué)建模促進(jìn)了科研能力的提高

數(shù)學(xué)建模教學(xué)主要有數(shù)學(xué)方法講解、數(shù)學(xué)軟件的使用、專業(yè)資料的搜索和自學(xué)討論、利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、組織學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽等環(huán)節(jié)。通過數(shù)學(xué)建模的教學(xué)，使教師和學(xué)生解決實際問題的能力有較大提升，也拓寬了教師的科研領(lǐng)域，特別是專業(yè)教師利用數(shù)學(xué)建模的方法在自己的專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行研究，形成的科研成果都是比較先進(jìn)的?？梢姡瑪?shù)學(xué)建模對高?？蒲泄ぷ鞯奶嵘笥幸嫣帯?/p>

5.2 數(shù)學(xué)建模也提高了大學(xué)生研究問題的能力。大學(xué)生在數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)過程中，不僅需要自己專業(yè)的知識，涉及更多的往往是其他學(xué)科的專業(yè)知識，這就大大提升了學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源查找資料的能力，更鍛煉了學(xué)生將實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型的能力，另外在建模過程中經(jīng)常需要利用計算機(jī)和軟件進(jìn)行編程，這對學(xué)生的計算機(jī)水平也有很大提高。學(xué)生通過數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)，受益匪淺，特別是學(xué)生在做畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計時往往能有特別突出的表現(xiàn)，也對今后走上工作崗位進(jìn)行科學(xué)研究打下扎實的基礎(chǔ)。

5.3 數(shù)學(xué)建模對高校教師特別是專業(yè)教師科研能力的促進(jìn)作用

數(shù)學(xué)建模與科研之間是相輔相成的，科研利用數(shù)學(xué)建模，數(shù)學(xué)建模對教師的科研工作有很好的促進(jìn)作用。

數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容均來自于實際問題，往往會涉及到各個學(xué)科的知識，這就要求教師具備一定的知識面或者具體查閱掌握較多其他學(xué)科知識的能力。通過掌握最新的科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新成果，才能更好的應(yīng)用于高校的教學(xué)和科研。數(shù)學(xué)建模的過程中，教師間、學(xué)生間的相互討論，對彼此都是一個很好的激發(fā)靈感的機(jī)會，也是相互學(xué)習(xí)先進(jìn)思想和新鮮事物的過程，這對鞏固教師的知識水平和科研能力有重要意義。

數(shù)學(xué)建模極大地推動了高校的教學(xué)改革和科研的質(zhì)量。數(shù)學(xué)建模是不斷摸索新的教學(xué)方法和思路的過程，在這個過程中，產(chǎn)生了對高等數(shù)學(xué)教學(xué)的改革，也對各專業(yè)與數(shù)學(xué)的結(jié)合體現(xiàn)的淋漓盡致。在高校中各專業(yè)的科研和教研項目中，有相當(dāng)大的比重都是直接或間接的用到數(shù)學(xué)建模的方法去進(jìn)行研究。

數(shù)學(xué)建模將綜合應(yīng)用多個學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的知識來研究一個新問題，在多門學(xué)科之間進(jìn)行交叉探索研究，構(gòu)建新的知識架構(gòu)聯(lián)系，形成新的研究方法;數(shù)學(xué)建模能揭示各學(xué)科之間的辯證關(guān)系，有利于促進(jìn)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展或創(chuàng)建新學(xué)科等，對科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生重大意義。

6 結(jié)束語

數(shù)學(xué)建模已是當(dāng)今科技高速發(fā)展時代的所需，隨著數(shù)學(xué)建模內(nèi)容和教育理念的不斷完善，在高職數(shù)學(xué)教學(xué)和專業(yè)教學(xué)中發(fā)揮的作用也將越來越重要，可以提高數(shù)學(xué)課程的教學(xué)效果和質(zhì)量，更能豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和生活，促進(jìn)高職數(shù)學(xué)教學(xué)的改革，同時也能夠更好的為專業(yè)建設(shè)服務(wù)。隨著高校教學(xué)改革的不斷深入，將數(shù)學(xué)建模的思想和方法融入高等數(shù)學(xué)和專業(yè)課程的教學(xué)與改革，是必由之路。

數(shù)學(xué)建模有利于教師提升自身能力、提高教學(xué)水平，更好地完成教學(xué)目標(biāo)，同時又能更好的促進(jìn)高校教師在交叉學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究，開拓出新課題新項目，讓專業(yè)學(xué)科更豐富完善，學(xué)科更有生命力。這樣才能培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的高技能型人才，做出高校應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李大潛.數(shù)學(xué)建模與素質(zhì)教育[R].2002.

[2]劉賢軍.將數(shù)學(xué)建模思想融入高職數(shù)學(xué)教學(xué)的研究[J].中外企業(yè)文化，2014（21）：379-380.

[3]葉其孝.數(shù)學(xué)建模教育與國際數(shù)學(xué)建模競賽[J].工科數(shù)學(xué)，1995.

[4]黃偉祥 劉雄.數(shù)學(xué)建模對數(shù)學(xué)教學(xué)的促進(jìn)作用[J].廣州水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，5（03）：21-22.

[5]楊德志，王海霞.數(shù)學(xué)建模對線性代數(shù)教學(xué)的促進(jìn)作用[J].新課程（中旬），2013（02）：116.

[6]袁紅.試析影響學(xué)生數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)化過程的若干因素[J].上海師范大學(xué)學(xué)報：基礎(chǔ)教育版，2009（01）：113-119.

[責(zé)任編輯：張濤]