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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)06-0103-02
随着计算机、数学软件的普及和大学生数学建模活动的广泛开展,越来越多的数学教育工作者认识到数学教学不仅要注重演绎思维、归纳思维和创造思维等基本能力的培养,而且更要注重于运用数学方法和计算机技术解决实际问题能力的培养。因此,将数学建模的思想和方法融入本科生培养的全过程是当前高等数学教育值得深入研究和大力实践的重要课题。
一、目前经管类本科专业的数学教育现状
近年来,我院先后对高等数学、线性代数等经济数学基础课程教学进行了一系列改革,在实践中取得了一定效果,但由于教学内容及传统的教学模式尚未有根本性的改变,制约了学生数学思维能力的养成和数学应用能力的提高。为了详细了解目前本科生数学学习的整体状况,以改进教学模式和促进学生数学素质的培养,我们参照文献[2]中的做法,于2013年底进行了问卷调查。调查涉及会计、金融、国际贸易、电子商务、工商管理等专业的500名学生。问卷设计了学生对数学课程的学习态度、对数学学习的根本目的、对现行数学教学的意见、对数学应用及数学建模的看法等4个方面的调查问题。回收后,对调查结果进行的统计分析如下表:
由上表分析:首先说明我校以文科生源为主,大多数同学对数学学习缺乏热情,学生数学素质普遍较差;同时对数学学习的根本目的也没有一个清醒的认识;相当一部分同学在中学形成的被动接受学习模式仍没有及时转变,缺乏主动学习的精神。当然,我们也看到大部分同学还是有着强烈的求知欲望,他们很愿意知道数学在专业课中的应用,希望学到有关这方面的相关知识,而经济数学基础课教学由于课时所限而很少涉及在这方面的内容,不能满足学生的需求;另外,有一半多的学生表示数学建模“太难”而不愿意参加数学建模活动,说明数学建模课程内容及辅导方式应该加以改进,按照因材施教的教学基本原则,适当降低建模所需要的数学方法的难度以适应不同专业学生的特点,努力提高学生参加数学建模活动的兴趣。
本文结合我院近几年来开展数学建模教育的实践和调查所得结果,较为系统地对经管类院校数学建模课程内容的结构体系进行了精心的设计,提出在本科阶段数学建模教育的六个板块及基本教学内容和实践环节,从而能使学生从低年级到高年级对数学建模的思想和方法有一个较为系统的认识,并运用建模的思想和方法去发现问题、分析问题,通过利用数学知识和使用计算软件解决实际问题。
二、经管类院校数学建模教育课程体系
通过教育教学实践,我们将数学建模课程内容的结构体系设计为六大板块,具体如下:在基础数学课程中融入数学建模思想:面向全校一、二年级学生;数学建模方法与案例:面向全校二年级学生;经济管理数学模型选讲:面向全校三年级学生;数学建模赛前培训:面向全体参赛学生;大学生科研指导:面向二年级或者二年级以上在校生;毕业论文指导:面向四年级毕业生。
1.在基础数学课程中融入数学建模思想。在必修的经济数学基础课程中加入有代表性的案例,向学生介绍数学建模的基本思想和方法,让学生尝试用数学的思维方式观察事物,用数学的方法分析和解决实际问题,培养学生应用数学的意识、兴趣和能力,激发学生学习数学知识并解决实际问题的激情,使学生从切身经历中体会到打好数学基础的重要性。比如,在介绍微积分中的“介值定理”时,可以用“椅子在不平的地面上能否放稳?”这一数学模型的讨论来举例;在讲解线性代数中的矩阵特征值、特征向量时,可介绍城乡人口的流动问题,等等。这些模型简单有趣,与数学基础课的知识联系密切,学生容易理解,可激发学生学习数学的兴趣和积极性。这样做的最大好处就是,数学建模的思想不但让少数参加数学建模的学生受益,而且使所有学习数学基础课的学生形成学数学、用数学的良好习惯。当然应该明确的是,将数学建模的思想要有机地而不是生硬地融入经济数学基础课教学中去。同时要注意建模思想的融入要以数学基础课教学为主,融入教学的数学建模内容应精心选择,简单有趣,与原有基础内容有机衔接,也不能占用过多学时。
2.经济管理中数学模型选讲。本课程主要内容来自经济、管理科学专著和各种专业教材中的典型数学建模案例,采取案例教学方法,使学生通过对问题的分析、作出合理假设、建立模型、分析结果、检验、总结等各个环节的学习和讨论,加深对专业知识的理解。该课程注重介绍数学模型以及建模的思想,弱化模型求解的数学推导过程,尽量采用各种软件求解模型,提高学生的计算机应用能力。在教学内容选择上,面向管理类学生,着重于管理决策分析中的数学模型方法,解决管理中的数学问题;面向经济类学生,则又着重于对经济问题的数学分析,强调将经济问题翻译成数学问题,学会建立经济数学模型的常用方法,能解释数学模型中的经济意义,使用数学软件对经济问题进行定量分析。
3.数学建模竞赛赛前培训。该课程的授课对象主要是有兴趣和意愿参加数模训练的同学。首先讲解常用的数学模型,指导学生掌握一定的建模理论;其次讲解一些综合应用多种知识建立模型的实际问题和部分全国竞赛试题,使学生的创新能力得到锻炼和提高。教学中采用教师讲授、学生讨论、实验室操作、小组活动等方式,强调学生的直接参与,强调动手能力的培养。在教师的引导下,组织学生对简化的实际问题进行讨论、经过查阅资料、收集数据、分析对比、形成解决问题的方案、建立数学模型、编程计算、撰写报告,体会解决实际问题的全过程。对经管类专业学生,在介绍基础数学知识的同时,侧重实际案例教学,着重分析如何从实际问题中提炼出数学问题。
4.大学生科研指导和毕业论文指导。通过数学建模课程的学习,不仅使学生所学的基础理论知识得到实际的应用,而且在分析问题、解决问题上受到很大启发,从而提高了学生解决实际问题的能力。通过“发现、探索、验证、交流”这一过程,培养和提高了学生查阅文献、收集资料及自学能力。对相关问题感兴趣的同学,老师将对其进一步地指导,帮助和指导学生撰写相关领域的论文,甚至将好的选题作为学生的毕业论文加以指导。
三、结语
数学模型在经济管理领域中越来越显示出巨大作用,如何在经管类院校开展有效的数学教育,这对培养当代经济管理类的大学生有着十分重要的意义。几年来的实践证明,经管类院校数学建模的教学与实践活动效果明显,对数学基础课教学已经产生了显著的影响。具体表现为:在学生方面,学生了解了数学鲜活的一面;在教师的教学方面,数学建模的教学改变了传统的教学方法。
今后,经管类院校数学建模活动的深化要将数学建模思想与数学基础课知识体系有机地结合起来,以数学基础课教学为主,数学建模思想融入经济数学基础课教学为方向,使数学课真正成为一门充满活力的课程,使每一个学生的数学素质和应用数学解决实际问题的能力得以切实提高。
参考文献:
[1]陈国华,黄勇,江慧民.数学建模与素质教育[J].数学的实践与认识,2003,(2).
[2]郑永冰,财经类院校的数学建模活动与学生数学素质培养[J].鞍山师范学院学报,2011,(2).
[3]李尚志.培养学生创新素质的探索[J].大学数学,2003,(1).
[4]徐徐.面向非理科专业的数学建模课程改革探析[J].云南财贸学院学报:社会科学版,2007,(4).
【关键词】数学实验;数学建模;教学目标;教学内容;教学方法
1. 前言
“全国大学生数学建模竞赛”活动自1992年引入我国以来,经过20多年的发展,现已在大学生中取得了较高的知名度与广泛的参与度。很多高校为了更好地开展这项活动,开设了形式多样的数学实验与建模类课程。可以说数学实验与数学建模课程向广大大学生展示了数学应用的价值,提高了学生学习数学的积极性和主动性,对于高校数学教育工作有极大的促进作用。
2、合理设定教学目标
数学实验与建模课的核心定位是一门实践课程,最终目标当然还是落在实践应用上。在此过程中,知识目标是让学生掌握数学建模的基本概念、基本思想与方法;能力目标是使学生具有一定的将实际问题数学化、抽象化,进而建立数学模型,利用数学软件包对数学模型进行计算和求解的能力;素质目标是培养学生用数学思维看待实际问题的意识,培养学生的专业素养。
3. 精心选择教学内容
在专科数学教育专业开设数学实验与建模课程,是对原有课程体系的完善和创新,基于学生的知识水平和学情分析,选择合适的教学内容和教材,是顺利组织教学,实现教学目标的关键。具体而言:
3.1 数学实验与建模课程内容
结合参加全国大学生数学建模竞赛活动的经验,在考虑专业人才培养目标的前提下,阳江职业技术学院数学教育专业于2012年正式开设了数学实验与建模这门课程。根据专科数学建模所涉及的主要知识点,我们把这门课的主要内容设定为:优化模型、统计模型、评价模型、MATLAB基础知识、LILNGO基础知识、EXCEL基础应用等。考虑到这些知识是对原有课程体系的有益补充,我们将这门课设置为专业课,共72个学时,再考虑到学生的知识基础,我们将这门课设在大一第二学期。从近三年的实际教学情况来看,上述教学内容基本上符合学生的实际水平,达到了预期效果。
3.2 教材选择与教学方法
由于整体的参赛氛围没有本科院校热烈,各高职院校似乎对于编写适合于高职高专的数学实验与建模教材缺乏热情,导致目前市面上难以找到合适的教材。而绝大部分本科教材涵盖的知识点较多,而且大部分模型都晦涩难懂,甚至还包含了大量的非数学领域的知识和方法,这些对于专科数学教育专业的学生来说,一般都超出了他们的理解范畴。照搬这类教材给对专科数学教育专业的学生而言往往难以接受,教师也难以驾驭。
基于上述实际情况,我们在第一年开设这们课程的时候,主要采取了讲义的形式,辅以浙江大学出版社出版,宣明主编的《数学建模与数学实验》。讲义围绕“优化模型、统计模型、评价模型”三大主要模型类型展开,首先简单介绍问题背景和基本研究方法,然后通过大量实例进行讲解。宣明主编的辅助教材《数学建模与数学实验》则在MATLA应用、LINGO应用等方面提供了通俗易懂的案例演示。从实际教学情况来看,教材的把握上基本适应了学生的水平,取得了良好的效果。
4.积极创新教学方法
数学实验与建模课程是基于数学建模竞赛活动而开设的,其教学过程自然以数学建模活动为载体,具体的途径和教学方法可以描述如下:
4.1 用经典案例激发学生学习兴趣
专科数学建模内容的重点之一是优化模型,而优化模型有很多经典的案例,善于利用这些经典案例,往往能有效激发学生的学习兴趣。例如运输问题:从M个发点到N各收点运输货物,每条线路有一个给定的运费标准,求每个发点往收点的运量,使得总运费最小。又如指派问题:P个人Q种泳姿,要求每种泳姿选一个人,每个人用一种泳姿,指派去参加游泳比赛,以取得最好成绩(每个人使用某种泳姿时,都要耗费给定的时间)。这样的问题既有经典而又易于掌握的答案,而且很容易推广,学生学起来会觉得很有用,从而产生浓厚兴趣。
4.2用灵活多样的教学方法保证学生的学习效果
教师在讲授具体的建模案例时,既要从实际问题出发,讲清楚问题的背景、建模的要求、建模的过程、模型的解释和检验,又要明确问题的重点,留给学生进一步思考的空间。教师可以将集中讲授与分组讨论相结合,让学生各抒己见,进行讨论式教学。至于讲授和讨论的时机和时间分配,教师可以灵活掌握。这样灵活多样的教学方法,使传授知识变为学习知识、应用知识,充分发挥了学生学习的积极性和主动性,有效地提高了学生的学习效果。
4.3 用真正的竞赛题检验学生的学习成果
数学实验与建模课实质是一门实践课,因此,学以致用是这门课的核心要求。为了巩固和深化课堂教学的内容,真正提高学生的建模能力,就必须要进行实际的建模训练。历年数学建模竞赛试题是很好的训练材料,教师可以选择适当难度的往年试题,让学生按照竞赛的形式,分好组,在特定的时间内,在数学建模实验室进行建模强化训练。并组织全班成员对训练论文进行专题讨论,让同学们讲述论文构思、建模思想与方法。通过整体交流,让大家互相学习、取长补短,达到共同提高的目的。
5、总结
总之,数学实验与建模课程是一门实践性很强的课程,教师在教学过程中有很大的自由度和发挥的空间。教学相长,只要教师认真备课,认真组织教学,最后就一定能师生共同进步。讲授数学建模课教师不仅要求具备较高的专业水平,还必须具备丰富的实践经验和较强的解决实际问题的能力,因此作为教师,也需要不断提高教师自身的水平来促进数学建模教学。
参考文献:
[1]罗卫民.“数学实验”与“数学建模”课程改革[J].高等工程教育研究,2005-06.
[2]翟小霞. 论数学建模课程改革及其教学方法的探讨[DB/OL].2009-03-04
【关键词】STEAM;数学建模;创新教育
不同于传统的教学活动设计,STEAM教育坚持以学习者为中心。教师不仅让学生学会怎么做,而且引导学习者体验解决实际问题的过程,在探索中开启学习者的创造力。为了更好地实现用数模思想解决实际问题和创新能力的培养,参考STEAM教育知名学者亚克门教授及其团队提出的STEAM教学过程卡,对数学建模创新教育教学实施环节,提出了数学建模创新教育教学模式:What-材料有什么、要素是什么、问题是什么;How-模型假设、模型准备(学科知识、约束条件、算法工具)、工艺完善;Model-建立模型、算法设计、编程求解;Test-模型检验、评价与推广、论文写作。在教学模式设计体系中,围绕着STEAM的核心理念,包涵了三个主要的特定内容,即利用数学建模思想,整合多学科知识,以综合创新的形式建立数学模型,解决实际生活中的问题,并加以推广和运用。
一、数学建模思想培养
将建模思想培养渗透到STEAM教育领域的“做什么”和“怎么做”(WhatandHow)中,从对题目材料的读取分析获得信息,材料有什么,要素是什么,问题是什么,通过对材料的解读将现实问题“翻译”成抽象的数学问题,即用数学方法和数学手段进行模型假设、准备、建立、求解,并最终加以解释和验证,直到探究出问题的解,其中所要用到的归纳和演绎等方法无不是围绕数学建模的方法论展开,因此建模思想培养是主线。
二、如何实现多学科整合
随着数学以空前的广度和深度向一切领域的渗透,数学建模的运用领域越来越广泛,比如在以声、光、热、力、电这些物理学科为基础的诸如机械、电机、土木、水利等工程技术领域中,数学建模的普遍性和重要性不言而喻;在发展通信、航天、微电子、自动化等高新技术领域,数学建模几乎是必不可少的工具;随着数学向诸如经济、人口、生态、地质等所谓非物理领域的渗透,一些交叉学科如计量经济学、人口控制论、数学生态学、数学地质学应运而生,当用数学方法研究这些领域的定量关系时,数学建模就成为首要的、关键的步骤和这些学科发展与应用的基础[1 ]。STEAM教育理念是:以数学为基础,通过工程和艺术来解读科学和技术。由此可见,数学建模创新教育的教学模式借鉴STEAM教育理念,融合学科的学习方式,跨学科思维解决实际问题,是非常必要的。在教学活动设计体系中,关于How、Model和Test三大模块中,多学科融合的解决方案便是实施校本课程。例如在建模准备阶段,涉及到的关于数学建模基本方法和各种模型、数学软件运用、计算机编程、普通物理、智能算法、图论、艺术设计概论、科技论文写作有关内容,都相应开展校本课程教学,由团队中不同的学科的教师针对学生的实际情况,提出相应的教学改革方案,设计出符合学生数学建模创新思维需要的校本课程内容(包含基本方法、主要模型、算法分析与设计、图论、软件和方法论等),提供学生所需的学习资源,建立一定的建模资源库,对学生进行一段时期的课程培训。不同阶段的完成项目过程中,例如建立模型和求解模型及检验,需要各学科教师引导学生对校本课程中知识的运用,通过解决问题来锻炼学生的STEAM素养和创新能力。
三、综合创新的形式
(一)解决方法的创新。解决方法的创新是指不拘泥于传统的只用数学的知识和方法解决问题。通过对近年全国大学生数学建模赛题研究发现,跨学科题型毫无疑问的,当学生拿到赛题的第一时间,关于What的问题,他们必然会展开思索、辨别和讨论,材料涉及哪些学科哪些知识,可以肯定的是它不仅仅是数学问题,不仅仅是对数学知识的运用,它一定会涉及诸如物理、工程、化工等多学科,因此,它必然不是简单的数学知识运用,它一定是多学科知识的融合与创新才能解决的问题,而跨学科的知识融合,必然要从科学与技术的角度去创新,从艺术的角度去完善,使得数学建模在现实生活中发挥更加重大的作用。(二)学习方式的创新。学习方式的创新可以从以下几个方面理解:一是学生需要运用跨学科的知识和技术来支持问题解决,当涉及内容时能够回顾所学知识并作更深入的理解。比如2018 年全国大学生数学建模A题《基于非稳态导热的高温作业专用服装设计》中,学生就要用到高温恒温热源向外不同介质发生热传导时的热学概念并进一步理解Fourier实验定律和温度场分布,来建立热传导偏微分方程组,当要考虑经济成本时必须进一步界定它的约束条件,同时确定最优的厚度组合就要从工艺角度考虑约束条件,很显然,解决这些问题的过程既是对所学热学知识更深入的理解,也是对热学知识最基本的创新。二是三人组成的团队成员能够承认和尊重自己与他人的不同特点,在融入团队的过程中学会怎样做好自身角色,分工与合作,如何共同努力完成项目,这是一种新型的自主学习方式,是适应个人与集体如何相处的最好方式,参与者能够感觉到更多的团队认同感和责任心及当项目完成后的自豪感。经跟踪调查发现,大部分经历过基于STEAM的数学建模创新教育训练后的学生,都将在以后其他的学习工作中不由自主地向着勇于钻研、求真务实、意志坚韧、团结协作的良性发展方向努力,这完全得益于在建模训练期间的团队合作学习方式,尤其是学生经历全国大学生数学建模竞赛的全过程后,他们都会有“一次参赛,终身受益”的切身体会。三是全国大学生数学建模竞赛自1992 年举办以来,赛题主要有工程技术、管理科学和社会热点问题简化而成,赛题也没有标准答案,评判以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性及表达的清晰性为标准,这些既充分开放、又有规则约束的竞赛方式,可以培养慎独、自律的良好道德品质,也充分体现了高校培养全面发展的人才方面的革新。
四、思考与完善
(一)完善课程体系。教学中提倡校本课程和建立资源库来整合多学科教学,以STEAM理念来促进数学建模创新教育,是在现有的课程和师资的条件下逐步摸索出来的改革举措,毕竟还在不断完善阶段,必然会有不小的困难,比如校本课程内容的选择范围、学科整合和界定模糊、校本课程的教学安排等问题都将要整体协调,目标就是:为学生提供多元课程选择,将学生置身于数学建模创新活动的中心,进而不断更新、完善基于STEAM的数学建模创新教育课程体系。(二)形成数学建模创新教育教师专业发展体系。STEAM教育理念的核心是各学科相互融通,学生要学会如何在解决问题时整合利用各种知识和技能。这一核心理念体现了STEAM教育的兼容性,决定了教师专业发展的延展和兼容性。因此,教师的可持续继续教育是开展数学建模创新教育的关键所在,如何对教师开展基于STEAM的建模系列学习活动、数学专业教师自身的专业拓展、数学专业教师与各其他学科教师的共同协作是目前亟需要解决的问题。
培养具有系统思维,创新精神和创新能力的复合型人才是非常必要的,如何更好地应用数学去解决问题,数学建模提供了很好的平台。通过它,有助于学生创新能力的培养,并为高等学校应该培养什么人,怎样培养人,做出了重要的探索,已成为高校培养创新人才的重要载体。简单的说,数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践。即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解。在这种情况下,要求学生必须灵活运用自己的知识,发挥自己的想像力、创造力,有助于培养学生的创新意识、主动发现问题、解决问题。通过开展数学建模教育及竞赛,有利于学生各项能力及素质的提高,主要体现在以下几方面:(1)提高学生分析、解决问题的能力(2)培养学生的创造性思维能力(3)培养学生的团队合作意识(4)培养学生的计算机应用能力(5)培养学生的论文写作能力(6)培养学生的自学能力和查阅资料的能力
二、财经类高校开设数学建模课所面临的问题
目前,国内财经类高校开设数学建模课的很少,并且对公共数学基础课的重视程度明显不足,普遍存在着课程设置单一、压缩课时量、教学用数学教材陈旧等问题,影响学生数学思维的锻炼。另外,一个最主要的客观因素是财经类高校的生源多以文科占主体,理科为辅的格局,学生的数学基础水平普遍不高。
三、财经类高校开展数学建模课程建设的途径
高等数学(微积分)、线性代数、概率论与数理统计是财经类高校多数专业的公共基础课,如何能在这些课程中,突出数学建模的思想,提高学生的数学应用意识,显得很重要。高等数学作为一门大学一年级最先接触到的大学数学类课程,在它的教学过程中,如何更好地体现数学建模思想,是财经类高校开展数学建模课程建设的基础。在高等数学的课程内容中,很多地方体现了数学建模的思想,课程中涉及到的一些概念等一般都是经过研究实际问题得来的,体现了数学建模的思想。例如,在引入定积分定义时,我们是通过如何求曲边梯形面积的思想而引出的。在具体的求解过程中,我们对这一问题作了一定的假设,并用极限思想给出了曲边梯形的面积。事实上,这样一个过程,就是一个简单的建模过程。所以在教学过程中,特别是引入新概念、新定理等内容时,教师应努力选取一些实际例子,让学生去体会数学建模的思想,增强学生对数学建模的认识。另外,开展数学建模课程建设,除以上在数学基础课中融入数学建模思想外,高校还应开设数学建模的选修与必修课,方便学生深入了解数学建模。
四、财经类高校开展数学建模课程建设的意义
一、 数学建模课程现有的教学模式
数学建模课程是集数学、计算机和实际问题为一体的新型课程,是以提高学生应用数学知识解决实际问题的能力为目标的一门课程。建模是一种思维创造的过程,参与其中,学生能感受到数学的生机与活力,能体会到数学应用的深度与广度。
近年来,我国专门针对高校数学建模教学模式的研究比较少,该课程教学大多数仍采用“教师讲授为主”型的教学模式,这种教学模式在实施过程中存在很多不足:
1.教师采用模型的机械讲解,很少顾及问题形成的背景和建模过程中可能用的数学思想和方法。
2.课堂上学生对教师的依赖性很强,课堂参与度不高,压制学生质疑、批判、探究、创新能力的发展。
3.讲授时间偏度,内容偏多,易造成认知超负荷,影响学生学习的效果。
4.忽略教学对象的差异,漠视学生的个性化需求。
二、 翻转课堂教学模式概述
翻转课堂,是从英文“The Flipped Classroom”翻译过来的,也有学者称为“颠倒课堂”或“反转课堂”。起源于2007年美国科罗拉多州林地公园高中的两名化学老师乔纳森・伯尔曼和亚伦・萨姆斯在化学课上的尝试;轰动于2011年萨尔曼・可汗创建的基于视频的公开课,之后,翻转课堂作为一种新的教学方式,受到了教育研究者、一线教师和媒体的大量关注。翻转课堂的基本思路是:把传统学习过程翻转过来,让学习者在课外完成针对知识点和概念的自主学习,课堂则变成了教师与学生之间互动的场所,主要用于解答疑惑、汇报讨论,从而达到更好的教学效果[1]。
翻转课堂教学模式可以真正实现以学生为中心的自主化、个性化学习,让学生在学习过程中有更多自由。传统课堂中,教师是知识的传播者,学生是知识的接受者。翻转课堂中,教师在安排好教学整体进度的情况下,让学生根据自己的实际情况安排课程进度。翻转课堂最大的特点就是短小精悍的教学视频,每一个视频通常是为特定知识点制作的,时间在10分钟之内,集中学生注意力,播放过程中可以暂停、回放,有利于学生自主学习。
三、 数学建模课程实施翻转课堂教学的可行性
翻转课堂这一全新教学组织模式在数学建模教学中是否适用,下面从教学内容、授课特点、学生情况、师资能力四个方面进行分析:
1.教学内容
从课程内容上看,数学建模课程主要内容包含MATLAB数学工具介绍和不同数学模型:几何模型、轮廓模型、数据处理模型、回归模型、优化模型、规划模型、评价模型、微分方程模型等。MATLAB数学工具介绍部分主要教会学生软件的应用,具有较强的操作性,方便学生观看视频自学;数学模型部分的各知识点相对独立,重难点内容可采用微视频呈现,学生能反复观看,自己安排学习进度。
2.授课特点
大部分高校数学建模课程作为选修课开设,课程规模不大,班级人数控制在30人左右,便于开展课堂讨论与管理。另外,数学模型的求解要借助MATLAB数学工具,数学建模中每一个模型的讲解均采用授课+实验的方式在机房内完成,便于翻转课堂教学实施。
3.学生情况
选修数学建模课程的学生一般都是对数学比较感兴趣且数学基础好的,这些学生具备一定的信息技术能力和对学习的自我约束和自我管理能力,对各种网络平台的操作和多媒体资源的、获取等没有太大问题,并且基本上能按照教师的要求开展自主学习活动。
4.师资能力
从事数学建模教学的教师在信息技术领域都具备一定的研究能力,能够制作、管理和各种学习资源,构建课程网络学习平台等。
四、 数学建模课程实施翻转课堂教学的意义
数学建模课程实施翻转课堂教学,对于学生而言,是学习的一种转变;对于教师而言,则是教学的一种转变,故对于学生、教师来说都存在巨大意义。
1.对于学生
首先,促进学生自主学习。翻转课堂倡导先学后教的学生自主学习,学生从知识的被动接受者转变为知识建构的主动参与者,可根据自身情况安排和控制自己的学习。
其次,加强学习互动。翻转课堂最大的好处就是全面增强课堂互动性,课堂中,学生将自学过程中遇到的问题与教师和同学进行有针对流讨论,学生之间互为指导者,学生学习积极性提高,同时学生的语言表达、合作能力得到提高,个性到发展,创新精神得到培养。
再次,为学生营造轻松的学习环境。翻转课堂使得学生不再拘泥于只在教室学习,可使用电脑、手机、平板等电子学习工具随时随地学习,学习时间地点自由化,摆脱传统课堂一些硬性要求带来的束缚和紧绷感。
2.对于教师
首先,便于开展个性化教学。翻转课堂使教师从传统课堂中的知识传授者变成了学习的促进者和指导者,这种身份的转变促使教师根据自身特点寻找合适的教学思路,打造本人的教学风格,最大限度地发挥个人魅力。
其次,减轻课堂管理负重。传统教学课堂上,教师授课的同时还要管理课堂纪律,在一定程度上会降低教学效率。翻转课堂需要学生的高度参与,故在翻转课堂中学生都会集中精力于小组活动或与教师讨论中,无暇捣蛋或调皮。
再次,更加深入地了解学生。翻转课堂意味着学生是带着已知知识和一定问题上课的,教师可针对学生学习情况和反馈给予具体指导和帮助,因此学生与教师之间的交流变得更密切频繁,教师可以更深入学生的内心,更加容易判断学生对知识的掌握情况,了解学生的需求和存在的困难,及时提供帮助。
五、 结语
数学建模教学本身是一个不断探索、不断完善、不断提高和不断创新的过程,需要改变由教师进行课堂讲授、学生练习的单一方式,先让学生自主完成知识学习,在课堂上与教师进行互动交流,提高教学实效,进而激发学生学习数学的兴趣,调动应用数学知识的积极性。
参考文献:
[1]马秀麟,赵国庆,邬彤.大学信息技术公共课翻转课堂教学的实证研究.远程教育杂志,2013(1):79-85.