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摘 要:培养学生的创新思维能力是提高学生素质、推进新课程改革、进行素质教育的重要任务之一。本文从理论上及实践上阐述:构建数学建模意识的基本方法;通过建模教学培养学生的创新思维。
关键词:数学建模;模型方法;创新思维
中国分类号:G420 文献标识码:A文章编号:1992-7711(2010)4-014 -01
一、在数学教学中培养学生的创造性思维的意义
思维活动是人类一种复杂的心理活动形式,而创造性思维又是人类思维活动中的高级过程,它比一般思维活动更复杂、更困难,因而也就更具有社会价值。数学作为一门基础学科,其创造性思维能力的培养尤其重要。培养学生的创造性思维能力是提高学生素质、推进新课程改革、进行素质教育的重要任务之一。
加强中学数学建模教学正是在新课程背景下提出来的。“无论从教育本身、还是从社会发展的观点来看,这些方面(数学应用、模型和建模)都已被广泛地认为是决定性的、重要的。”数学建模的教学实践在我国己有十多年的探索了,新的国家课程标准和新的教材都将数学建模内容列入学生必修内容。在探究性学习的探索中,一些学校选择了数学建模做为突破口。在进行数学课题学习的教学实践中,数学建模是其中的一种重要形式。
二、数学建模与数学建模意识
广义地说,一切数学概念、数学理论体系、数学公式、方程式和算法系统都可以称为数学模形。如“椭圆的方程及图象”就是一个数学模型,“用‘二分法’求方程的一个近似解”也是一个数学模型。各种数学公式、方程式、定理、理论体系等等都是一些具体的数学模型。而通过对问题数学化,模型构建,求解检验使问题获得解决的方法称之为数学模型方法。我们的数学教学说到底实际上就是教给学生前人给我们构建的一个个数学模型和怎样构建模型的思想方法,以使学生能运用数学模型解决数学问题和实际问题。
具体的讲数学模型方法的操作程序大致上为:
由此,我们可以看到,培养学生运用数学建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为数学问题,必须首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。学生这种能力的获得不是一朝一夕的事情,需要把数学建模意识贯穿于教学的始终,也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息,从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,进而用数学模型来解决实际问题,使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。
三、构建数学建模意识的基本途径
1.为了培养学生的建模意识,中学数学教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。中学数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把中学数学知识应用于现实生活。
2.数学建模教学还应与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型,把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解几中讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题,而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列教学中。要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
3.注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具,而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。例如教了正弦型函数后,可引导学生用模型函数y=Asin(wx Φ)写出物理中振动图象或交流图象的数学表达式。这样的模型意识不仅仅是抽象的数学知识,而且将对他们学习其它学科的知识以及将来用数学建模知识探讨各种边缘学科产生深远的影响。
四、把构建数学建模意识与培养学生创造性思维过程统一起来
在诸多的思维活动中,创新思维是最高层次的思维活动,是开拓性、创造性人才所必须具备的能力。麻省理工大学创新中心提出的培养创造性思维能力,主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力。由此,我认为培养学生创造性思维的过程有三点基本要求。第一,对周围的事物要有积极的态度;第二,要敢于提出问题;第三,善于联想,善于理论联系实际。因此在数学教学中构建学生的建模意识实质上是培养学生的创造性思维能力,因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,还要求思维的深刻性和灵活性。而且在建模活动过程中,能培养学生独立,自觉地运用所给问题的条件,寻求解决问题的最佳方法和途径,可以培养学生的想象能力,直觉思维、猜测、转换、构造等能力。而这些数学能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。
综上所述,在数学教学中构建学生的数学建模意识与素质教学所要求的培养学生的创造性思维能力是相辅相成,密不可分的。要真正培养学生的创新能力,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不能脱离学生搞一些不切实际的建模教学。我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性,培养学生的创新思维为出发点,引导学生自主活动,自觉的在学习过程中构建数学建模意识,只有这样才能使学生分析和解决问题的能力得到长足的进步,也只有这样才能真正提高学生的创新能力,使学生学到有用的数学。
关键词:数学建模;模型方法;创新思维
中国分类号:G420 文献标识码:A文章编号:1992-7711(2010)4-014 -01
一、在数学教学中培养学生的创造性思维的意义
思维活动是人类一种复杂的心理活动形式,而创造性思维又是人类思维活动中的高级过程,它比一般思维活动更复杂、更困难,因而也就更具有社会价值。数学作为一门基础学科,其创造性思维能力的培养尤其重要。培养学生的创造性思维能力是提高学生素质、推进新课程改革、进行素质教育的重要任务之一。
加强中学数学建模教学正是在新课程背景下提出来的。“无论从教育本身、还是从社会发展的观点来看,这些方面(数学应用、模型和建模)都已被广泛地认为是决定性的、重要的。”数学建模的教学实践在我国己有十多年的探索了,新的国家课程标准和新的教材都将数学建模内容列入学生必修内容。在探究性学习的探索中,一些学校选择了数学建模做为突破口。在进行数学课题学习的教学实践中,数学建模是其中的一种重要形式。
二、数学建模与数学建模意识
广义地说,一切数学概念、数学理论体系、数学公式、方程式和算法系统都可以称为数学模形。如“椭圆的方程及图象”就是一个数学模型,“用‘二分法’求方程的一个近似解”也是一个数学模型。各种数学公式、方程式、定理、理论体系等等都是一些具体的数学模型。而通过对问题数学化,模型构建,求解检验使问题获得解决的方法称之为数学模型方法。我们的数学教学说到底实际上就是教给学生前人给我们构建的一个个数学模型和怎样构建模型的思想方法,以使学生能运用数学模型解决数学问题和实际问题。
具体的讲数学模型方法的操作程序大致上为:
由此,我们可以看到,培养学生运用数学建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为数学问题,必须首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型,然后再把数学模型纳入某知识系统去处理,这不但要求学生有一定的抽象能力,而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。学生这种能力的获得不是一朝一夕的事情,需要把数学建模意识贯穿于教学的始终,也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息,从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型,进而用数学模型来解决实际问题,使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。
三、构建数学建模意识的基本途径
1.为了培养学生的建模意识,中学数学教师应首先需要提高自己的建模意识。这不仅意味着我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。中学数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把中学数学知识应用于现实生活。
2.数学建模教学还应与现行教材结合起来研究。教师应研究在各个教学章节中可引入哪些模型问题,如讲立体几何时可引入正方体模型或长方体模型,把相关问题放入到这些模型中来解决;又如在解几中讲了两点间的距离公式后,可引入两点间的距离模型解决一些具体问题,而储蓄问题、信用贷款问题则可结合在数列教学中。要经常渗透建模意识,这样通过教师的潜移默化,学生可以从各类大量的建模问题中逐步领悟到数学建模的广泛应用,从而激发学生去研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
3.注意与其它相关学科的关系。由于数学是学生学习其它自然科学以至社会科学的工具,而且其它学科与数学的联系是相当密切的。因此我们在教学中应注意与其它学科的呼应,这不但可以帮助学生加深对其它学科的理解,也是培养学生建模意识的一个不可忽视的途径。例如教了正弦型函数后,可引导学生用模型函数y=Asin(wx Φ)写出物理中振动图象或交流图象的数学表达式。这样的模型意识不仅仅是抽象的数学知识,而且将对他们学习其它学科的知识以及将来用数学建模知识探讨各种边缘学科产生深远的影响。
四、把构建数学建模意识与培养学生创造性思维过程统一起来
在诸多的思维活动中,创新思维是最高层次的思维活动,是开拓性、创造性人才所必须具备的能力。麻省理工大学创新中心提出的培养创造性思维能力,主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力。由此,我认为培养学生创造性思维的过程有三点基本要求。第一,对周围的事物要有积极的态度;第二,要敢于提出问题;第三,善于联想,善于理论联系实际。因此在数学教学中构建学生的建模意识实质上是培养学生的创造性思维能力,因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,还要求思维的深刻性和灵活性。而且在建模活动过程中,能培养学生独立,自觉地运用所给问题的条件,寻求解决问题的最佳方法和途径,可以培养学生的想象能力,直觉思维、猜测、转换、构造等能力。而这些数学能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。
综上所述,在数学教学中构建学生的数学建模意识与素质教学所要求的培养学生的创造性思维能力是相辅相成,密不可分的。要真正培养学生的创新能力,光凭传授知识是远远不够的,重要的是在教学中必须坚持以学生为主体,不能脱离学生搞一些不切实际的建模教学。我们的一切教学活动必须以调动学生的主观能动性,培养学生的创新思维为出发点,引导学生自主活动,自觉的在学习过程中构建数学建模意识,只有这样才能使学生分析和解决问题的能力得到长足的进步,也只有这样才能真正提高学生的创新能力,使学生学到有用的数学。