数学建模中提升数学应用能力 董诗睿

发表时间:2021/8/27   来源:《论证与研究》2021年7期   作者:董诗睿
[导读] 摘要:数学建模是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程,现已成为不同层次数学教育重要和基本的内容。数学建模是从现实问题中建立数学模型的过程,也可以可以看成是问题解决的一部分,它的作用对象非常广泛,已应用到社会生活的各个方面。数学建模已不仅仅是知识的讲授,更重要的是训练学生的思维,使之形成良好的数学观念和意识,具备使用计算机进行数学信息加工和处理的能力和习惯。从而提升数学应用能力。
                                                              董诗睿
                                            (西安电子科技大学 710071)
        摘要:数学建模是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程,现已成为不同层次数学教育重要和基本的内容。数学建模是从现实问题中建立数学模型的过程,也可以可以看成是问题解决的一部分,它的作用对象非常广泛,已应用到社会生活的各个方面。数学建模已不仅仅是知识的讲授,更重要的是训练学生的思维,使之形成良好的数学观念和意识,具备使用计算机进行数学信息加工和处理的能力和习惯。从而提升数学应用能力。
        关键词:数学建模;数学思维;应用能力
        近半个多世纪以来,随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、管理、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分,数学建模也应运而生,受到越来越多的人关注和参与。
        数学建模属于一种独特的问题分析方式,其可以将复杂的数学问题形象化,令研究高难度数学的学生能够更加清晰地理清解题思路。数学模型是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻画,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。也就是说根据实际问题来建立数学模型,对数学模型来进行求解,然后根据结果去解决实际问题。也就是说数学建模是为了解决实际问题,那么在建模过程中会提升学生的数学应用能力。
        一、数学建模有利于提升学生的数学素养
        数学素养的基本内涵是:懂得数学的价值,对自己的数学能力有信心,有解决数学问题的能力,学会数学交流,掌握数学的思想方法。通过数学建模,可以在多方面提升学生的能力。比如翻译能力、数学思想和方法的综合运用与分析能力、想象力和联想力、各种当代科技最新成果的适用能力、团队合作的团队精神和交流表达能力、创造能力、处理信息能力、良好的心理素质以及论文的写作能力。可见,数学建模可以培养学生各项数学能力。
        二、数学建模中可以提高分析、推理、计算能力
        数学建模要解决的问题一般都是由工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题简化加工而成,比如输油管的布置、学生宿舍设计方案、某一城区垃圾收放点设置等问题,要解决这些实际问题,必须要进行分析和简化假设,转换成数学问题,通过数学的推理计算,求解数学模型,到实际中验证,如果验证合格,则解决实际问题,如果结果不符合实际情况,则需重复上述过程。在这整个过程中,就培养了学生应用数学进行分析、推理、计算的能力。


        三、数学建模可以提高学生处理问题的应变能力
        数学建模的问题出来后,需要学生独立查找文献,在短时间内阅读、消化,特别是有些学生不熟悉领域的问题,必须要查找资料,学习相关领域相关的基础知识,及时辨别文献中哪些是对于解决问题有用的,值得借鉴的知识和建模方法,并能将其用来解决提出的问题。论文的写作和复杂数学模型的求解都离不开计算机和数学软件,有可能建模时需要用到学生没有接触过的数学知识,这也要求学生能够在极短的时间里快速的学习并能够运用,在这个过程中可以提高学生的自学能力和应变能力。
        四、数学建模可以拓宽视野,提升解决问题的能力
        目前,应用数学已经渗透到各个学科的很多领域。运用数学模型来解决实际问题的方法已经在普遍运用,小到储蓄时采用哪种方式获利最多,大到发射人造卫星时发射轨道的计算等。数学建模问题的最大特点就是联系实际。一方面可以选用数学与物理、化学、生物、美学等其它学科知识相联系的问题,另一方面可以选用与日常生活相联系的问题,让学生有身临其境的感觉,置身其中,感觉不仅仅是在做数学题,而是在玩,从而提高学生的兴趣。通过数学建模的研究,可以真正地在教学中拓宽学生的视野,培养学生的学习自主性,探索精神以及解决实际问题的能力。
        五、数学建模中提升发散性思维能力
        受思维定式或学习方法的制约,很多学生在具体问题的处理过程中,往往采用一种固化的模式分析和解决问题。事实上,灵活性和全面性才是数学思维最本质的特点. 学生在进行建模训练时,往往需要将一定的条件和要研究的目标联系起来,事实上这种联系并不唯一,很多时候是综合且多向的。为此,在数学建模中可以锻炼学生的发散性思维,由此来帮助学生挣脱单一思维的约束,以更加开阔的视角研究和分析问题,进而拓展自己的建模思路,让自己的思维更加灵活,更好的提升数学的应用能力。
        六、数学建模可以调整学生的解题习惯
        因数学学科难度较高,因此多数学生在培养数学解题能力时都会使用钻研的形式。这种学习方式过于稳定,即学生拿到题目后便会在脑中搜索对应的解题方式,而后便会按照脑内记忆的解题方式逐一试验,直至能够找到对应的方式解题。这种解题习惯不但会令大学生的数学思维固化,还会导致其他的一些问题。例如当学生脑中并无与题目对应的解题思路时,他们便无法顺利解题,反而会长时间围绕在一个题目范围内,耽误过多的考试时间。而数学建模思想能够促进学生以另一种偏创新的思维进行解题,学生首先需要使用演绎法来调动数学原理,而后则需要将题目拆分解答。这种解题思路更加清晰和活跃,能够为学生提供更加多样化的解题步骤。同时建模思想也不会抑制学生的自主性思维,能够有效提升学生在数学方面的创新与创造能力。
        七、数学建模思想可以升级学生数学知识应用能力
        现在大学中的数学学科内容难度较高,因此教材中的知识点以及例子都很难直接贴近于生活。传统教学模式下,即使教师能够利用多媒体设备为学生展示如何利用数学建模思想来完成题目,学生也很难以主观性思维真正掌握应用方式。但当教师突出学生的核心地位,在课堂中渗透数学建模思想的应用模式后,学生们便能够高效利用建模思想来进行解题。不仅如此,学生要应用建模思想,便会掌握相对成熟的计算机与建模软件应用能力。学生的数学知识应用能力便能够被完善培养,他们便可以利用建模思想将所学数学知识进行有效运用。
        数学建模已经存在于我国社会的各个领域,它是对现实某一对象做出一些简化的假设,并且运用适当的数学工具求出一个数学结构,用它解释特定的对象。目前很多高校都已经开设了数学建模课程,很多学生对这门课程有很深厚的兴趣。还有很多学生积极参加数学建模大赛,在课程的学习与参赛的过程中数学应用能力有了很大的提升,使学生们受益很大。
        参考文献:
        [1]邵晓锋.数学建模对学生可持续发展能力培养作用探析[J].黄 冈 职 业 技 术 学 院 学 报2012(12)
        [2]陈灵芝.培养建模意识,提升学生数学知识的应用能力[J]. 教育纵横2019(3)
        [3]张兰云.持续渗透建模思想以提升独立学院大学生数学应用能力[J].课程教育研究2019(10)
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