以數(shù)學(xué)建模為切入點的高職數(shù)學(xué)教改研究與實踐.docVIP

以數(shù)學(xué)建模為切入點的高職數(shù)學(xué)教改研究與實踐 韓登利 （萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，山東萊蕪271100） 【摘要】在素質(zhì)教育的視野下對高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)改革問題進行了深入探究與思考，指出公共基礎(chǔ)課是高職院校素質(zhì)教育的主渠道，數(shù)學(xué)課程是提高高職學(xué)生全面素質(zhì)極好的載體，數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程是高職數(shù)學(xué)課改的有效切入點，并結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗和本單位改革成果進行了詳細(xì)論述。 關(guān)鍵詞數(shù)學(xué)建模；教改研究；素質(zhì)教育；高職院校 作者簡介：韓登利（1972.09），男，漢族，山東萊蕪人，理學(xué)碩士，萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，講師，應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)，主要從事高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模教學(xué)研究。 近年來，中國的職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，為國家建設(shè)培養(yǎng)了一大批高素質(zhì)技能型人才，在推進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)進程中具有不可替代的作用。當(dāng)前，高等職業(yè)教育成為社會關(guān)注的熱點，面臨大好的發(fā)展機遇。同時，經(jīng)濟、科技和社會的發(fā)展也對高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)工作提出了更高的要求，但在高職院校中，與取得豐碩改革成果的專業(yè)課程相比，公共基礎(chǔ)課尤其是數(shù)學(xué)課程的發(fā)展出現(xiàn)了相對滯后的現(xiàn)象。 1素質(zhì)教育與高職數(shù)學(xué)課程改革 在職業(yè)教育大發(fā)展的初期，在“工具論”和功利主義教育思潮影響之下，一度把為專業(yè)課服務(wù)作為數(shù)學(xué)課的唯一職能，甚至普遍弱化數(shù)學(xué)課的地位，一些學(xué)校的數(shù)學(xué)課程被大幅縮減甚至被取消。部分專家學(xué)者及時對唯技能、唯工具、忽視素質(zhì)教育等錯誤思潮進行了批判，xx年8月，教育部頒布文件教育部關(guān)于推進高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新，引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見，強調(diào)改革培養(yǎng)模式，增強學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力，重視學(xué)生全面發(fā)展，推進素質(zhì)教育，增強學(xué)生自信心，滿足學(xué)生成長需要，促進學(xué)生人人成才。 公共基礎(chǔ)課是高職院校素質(zhì)教育的主渠道，為素質(zhì)教育服務(wù)是高職院?；A(chǔ)課改革的方向。高職院?；A(chǔ)課的功能主要有為專業(yè)課服務(wù)和為素質(zhì)教育服務(wù)兩個方面。如果真正明確高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，真正重視學(xué)生的終身發(fā)展，而不是把高職院校視為技能培訓(xùn)機構(gòu)，就應(yīng)該高度重視基礎(chǔ)課的地位。 數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)性與廣泛的應(yīng)用性不僅使數(shù)學(xué)成為學(xué)習(xí)其他科學(xué)的基礎(chǔ)和工具，而且也使數(shù)學(xué)成為提高高職學(xué)生全面素質(zhì)極好的載體。高等數(shù)學(xué)不僅是一種工具，而且是一種思維模式；不僅是一種知識，而且是一種素養(yǎng)；不僅是一門科學(xué)，而且是一種文化。它內(nèi)容豐富，理論嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)用廣泛，影響深遠。 然而，當(dāng)前多數(shù)高職院校數(shù)學(xué)課堂仍是以傳授課本上的理論知識為主，課程內(nèi)容主要局限于數(shù)學(xué)的知識成分，很少涉及到數(shù)學(xué)思想、精神、學(xué)生情感、態(tài)度、價值觀等觀念成分，很少涉及到解決實際問題的能力，而較多地讓學(xué)生做習(xí)題，卻較少地讓學(xué)生想問題。在做習(xí)題中，又較多地在操作層面上訓(xùn)練解題方法，而較少地在思維層面上培養(yǎng)數(shù)學(xué)素養(yǎng)，重知識，輕思想；重技巧，輕能力。大多數(shù)學(xué)生對數(shù)學(xué)的思想、精神了解得較膚淺，甚至誤以為學(xué)數(shù)學(xué)就是為了會做題、能應(yīng)付考試，不知道數(shù)學(xué)方式的理性思維的重大價值，不了解數(shù)學(xué)在生產(chǎn)、生活實踐中的重要作用，不理解數(shù)學(xué)文化與諸多文化的交匯。所選用的教材由于過多考慮數(shù)學(xué)學(xué)科的知識本位，學(xué)生通過教材看到的是定義、公式、定理和性質(zhì)的堆積和羅列，看不到實際應(yīng)用的案例，因此學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好。況且高職學(xué)生基礎(chǔ)相對較差，教學(xué)效果更不如人意。 2數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程是高職數(shù)學(xué)課改的有效切入點 近年來，隨著全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的深入開展，數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競賽培訓(xùn)在全國高職院校如雨后春筍般蓬勃興起，并且有力的推動了高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革。同時，許多院校的實踐經(jīng)驗證明，在學(xué)時有限的情況下把數(shù)學(xué)建模的思想方法滲透到高等數(shù)學(xué)課程中來是高職數(shù)學(xué)課改的有效途徑。 2.1數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 學(xué)習(xí)興趣對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有著決定性的作用，只有讓學(xué)生培養(yǎng)對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，才能從根本上解決高職數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問題。數(shù)學(xué)建模是一個將實際問題用數(shù)學(xué)的語言、方法，去近似刻畫、建立相應(yīng)模型并加以解決的過程。數(shù)學(xué)建模的過程符合學(xué)生認(rèn)知問題、處理問題、反思問題的全過程，能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和數(shù)學(xué)的趣味性，學(xué)生能夠從實踐中體會到數(shù)學(xué)的作用，從而增加對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。 2.2數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠加快高職學(xué)校素質(zhì)教育的步伐 高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。要求既要能動腦又要能動手。因此高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)決定了數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)技能型人才為目的，理論知識服務(wù)于實際應(yīng)用。高職學(xué)生畢業(yè)后將成為國家各行業(yè)的生力軍，如果他們能夠運用已有的數(shù)學(xué)知識與方法不斷革新工藝、改進方法、提高效率、增強產(chǎn)品競爭力，必將會為我國的建設(shè)與發(fā)展做出巨大貢獻。清華大學(xué)姜啟源教授曾說：相對于本科院校而言，以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才為目標(biāo)的高職院校，將數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)教學(xué)的重要組成部分，更有其必要性和可行性。 2.3數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠提升學(xué)生各方面的能力 學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，通過對數(shù)學(xué)建模這種科學(xué)的前沿的教學(xué)方式的反復(fù)實踐，能夠有效地提高自己的各方面能力。由于建模對計算機的應(yīng)用較多，所以能夠加強學(xué)生對計算機功能的掌握，數(shù)學(xué)建模需要將數(shù)學(xué)與其他知識相結(jié)合，需要極大的信息量和知識面，計算機能有效的擴大學(xué)生的知識面，使得學(xué)生能夠更全面科學(xué)的進行數(shù)學(xué)建模；同時，數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和協(xié)作能力，學(xué)生也能通過建模來找到自己在團隊的合適位置。 3數(shù)學(xué)建模教學(xué)實踐及學(xué)生創(chuàng)新能力的提高 近年來，我院在把數(shù)學(xué)建模的思想方法融入高等數(shù)學(xué)課程方面進行了深入的探索與實踐，許多教學(xué)與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法與手段以及新穎的教學(xué)內(nèi)容正逐步進入高等數(shù)學(xué)課堂，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的積極性，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力起到了非常大的作用。 3.1融入數(shù)學(xué)建模思想精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容 按照“知識導(dǎo)入、案例展開、由淺入深、拓展思考”的思路精心設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容。由貼近生活與實際聯(lián)系密切的趣味問題導(dǎo)入，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境，發(fā)散學(xué)生的思維，吸引學(xué)生積極動腦，主動地參與學(xué)習(xí)。同時鼓勵學(xué)生用已有的知識和經(jīng)驗去推理、觀察、比較、分析、綜合、概括、歸納等尋求解決問題的方法，實現(xiàn)快樂學(xué)習(xí)的理念。在建模案例的挑選上，盡量從問題背景簡單，容易入手的題目開始，讓學(xué)生了解建模的一般過程，然后再由淺入深。每個案例之后設(shè)置拓展思考，培養(yǎng)探索精神，通過典型案例分析基本知識講解觸類旁通舉一反三，歸納總結(jié)掌握一類問題的處理方法的過程，達到應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的全面提升。實施情景案例、項目驅(qū)動、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)，在建立實際問題的模型過程中，穿插介紹必要的理論知識點，讓學(xué)生帶著問題學(xué)知識，并在實踐中運用知識、提升能力，理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互滲透。 3.2靈活多樣的教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合 在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中主要采用案例驅(qū)動教學(xué)法，以基礎(chǔ)案例引入相關(guān)知識，解決問題過程中介紹相應(yīng)建模方法及軟件使用技能，有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，在案例分析時教師與學(xué)生互換角色交流分析思路，角色互換法使學(xué)生在角色體驗中既能加深對建模方法的理解，又能提高相應(yīng)的邏輯思維與表達能力。另外，采用項目研究過程法，學(xué)生自行組隊，通過項目申報、研究、解題匯報并提交論文等環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與動手能力。在教學(xué)手段方面，充分運用多媒體教學(xué)設(shè)備，如電子課件、數(shù)學(xué)軟件演示、計算機輔助教學(xué)、案例視頻材料等，充分展示豐富的教學(xué)內(nèi)容，化抽象為直觀，化復(fù)雜計算為簡單程序求解。有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立師生之間密切聯(lián)系，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供便利條件，提高學(xué)習(xí)效率。 3.3形成“課內(nèi)、課外”互動的良好氛圍，“教學(xué)、實踐、競賽”一體化的有效機制 根據(jù)高職院校數(shù)學(xué)課時較少學(xué)生基礎(chǔ)較差的特點，設(shè)計課內(nèi)課外互動的教學(xué)模式，課內(nèi)教學(xué)環(huán)節(jié)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生建模思想方法，課外環(huán)節(jié)為學(xué)生創(chuàng)建進行建模實踐的平臺，兩種教學(xué)模式結(jié)合實現(xiàn)綜合能力的提高。融“教、學(xué)、做”為一體，理論與實踐教學(xué)相互滲透。以建模課程推動建模競賽，以建模競賽帶動校園數(shù)學(xué)文化，實現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高。xx年以來，數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)試驗作為公共選修課程，面向全院所有專業(yè)學(xué)生開設(shè)，每學(xué)期的選修人數(shù)均在200人以上，大大拓寬了學(xué)生的知識面，提高了學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。 由數(shù)學(xué)建模愛好者組成的院數(shù)學(xué)建模協(xié)會，以“基于學(xué)術(shù)、用于生活”為主要目標(biāo)，以“導(dǎo)師指點、同學(xué)互促”為活動形式，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力?；钴S校園文化氣息，促進學(xué)生全面發(fā)展。 3.4數(shù)學(xué)實驗室初具規(guī)模，數(shù)學(xué)問題軟件解決 為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加強實踐性教學(xué)，學(xué)院創(chuàng)建了數(shù)學(xué)建模實驗室。數(shù)學(xué)建模實驗室有32臺計算機，實驗室面積100余平方米，投入經(jīng)費約20余萬元。每臺機器都安裝了與數(shù)學(xué)建模有關(guān)的Matlab、Lingo、SPSS等軟件，供學(xué)生上機實踐。另外，學(xué)院創(chuàng)新實驗室和大型多媒體教室可供數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和選修課上課使用。高等數(shù)學(xué)課程中每學(xué)期專門拿出18個實驗學(xué)時，學(xué)習(xí)利用Matlab等數(shù)學(xué)軟件解決數(shù)學(xué)問題，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)積極性大大提高。 3.5數(shù)學(xué)建模成績與學(xué)生創(chuàng)新能力穩(wěn)步提高 數(shù)學(xué)建模教學(xué)方面的探索反過來又推動數(shù)學(xué)課程內(nèi)容和課程體系改革，為培養(yǎng)動手能力強、創(chuàng)新型人才做出貢獻。高職數(shù)學(xué)課程改革，使學(xué)生掌握課程的基本概念、基本理論和基本方法，并能夠逐步運用所學(xué)知識去分析和解決實際問題，并結(jié)合上機試驗等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生用計算機軟件解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)建模的興趣，近年來與數(shù)學(xué)課程相關(guān)的多項教改項目得以立項，高職數(shù)學(xué)系列課程被評為為學(xué)院精品課程群。 近三年，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣逐漸高漲，課堂教學(xué)效率提高，選修課人數(shù)多，效果好，建模協(xié)會活動豐富多彩，學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)明顯提高，成功申請十余項專利。xx年4月萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)學(xué)建模協(xié)會被評為山東省優(yōu)秀大學(xué)生科技社團。xx年10月由部分老師和學(xué)生共同參與制作多媒體課件基于數(shù)學(xué)建模的MATLAB入門及在四桿機構(gòu)中的應(yīng)用，在教育部課件大賽中獲全國二等獎。 雖然起步較晚，自從xx年我院首次參加全國大學(xué)生數(shù)模競賽以來，累計培訓(xùn)數(shù)模愛好者在800人以上，組織校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競賽4次，經(jīng)過校內(nèi)選拔，每年派出4至5隊參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，累計報名21隊，共獲得國家二等獎1項，山東賽區(qū)一等獎10項，二等獎5項，三等獎2項，成功參賽獎3項，