數(shù)學建模與創(chuàng)新能力

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)


  “應(yīng)用與建模”是當代數(shù)學教育改革的主要方向之一,是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力的重要舉措.數(shù)學建模,專家給它下的定義是“通過對實際問題的抽象、簡化,確定變量和參數(shù),并應(yīng)用某些規(guī)律建立起變量、參數(shù)間的確定的數(shù)學問題,求解該數(shù)學問題,解釋、驗證所得到的解,從而確定能否用于解決問題的多次循環(huán)、不斷深化的過程!焙喍灾褪墙(shù)學模型來解決各種實際問題的過程。

  一、數(shù)學建模過程是創(chuàng)造性過程

  1.數(shù)學模型的問題是開放的、直覺的,對數(shù)學能力的要求是全面的。傳統(tǒng)的數(shù)學問題是封閉的,數(shù)學化(或人為加工過)的“已知”、“求證”或“求解”的模式,其敘述嚴謹明確,答案唯一,其分析求解過程更主要地依賴邏輯推理、恰當?shù)臄?shù)學工具及技巧的使用,其目的是鞏固數(shù)學知識訓練數(shù)技能,其弊端在于割裂了數(shù)學與外部世界的聯(lián)系,導致數(shù)學在培養(yǎng)人的數(shù)學能力方面的偏失,形成數(shù)學是一門較為機械的、處理規(guī)則的技巧性的學科形象,使學生學了數(shù)學卻感受不到數(shù)學在真實環(huán)境下的應(yīng)用。數(shù)學模型的問題不同于傳統(tǒng)的數(shù)學問題,它所描述的問題是開放的、非數(shù)學化的(直覺的)現(xiàn)實的實際問題,問題的條件既可能不足又可以冗余,問題不一定有解,答案不必惟一,其組建過程更多地依賴于對實際問題的洞察,其目的是培養(yǎng)學生運用數(shù)學具體解決實際問題的能力,發(fā)展學生獲取數(shù)學的態(tài)度,即數(shù)學地從現(xiàn)實中提出問題、分析問題、解決問題,認識到數(shù)學的價值及意義,其最大的優(yōu)點是學生在建模的過程中全面提高數(shù)學能力,是人類的創(chuàng)造性活動。

  2.數(shù)學建模與傳統(tǒng)數(shù)學中的“做”。數(shù)學建模是學生經(jīng)歷“做”數(shù)學的過程,傳統(tǒng)意義上的“做”,數(shù)學一般指做生搬硬套的常規(guī)練習,做教科書或教師給出的數(shù)學問題,主要數(shù)學工具是計算和演繹。然而數(shù)學的本質(zhì)在于思考的自由,在于善于提出問題。傳統(tǒng)的“做法”將學生限制在被動地做別人提出的問題,而不是主動地形成學生自己的題!白觥睌(shù)學實際上是“提出問題、探索思考和實踐應(yīng)用”的過程,方法也遠非只是計算和演繹,還包括抽象化、觀察模式,驗證猜想和估計結(jié)果。

  數(shù)學建模正是讓學生經(jīng)歷做數(shù)學的整個過程。建模時,學生面對—個實際問題必須從數(shù)學角度提出問題,必須對實際問題進行“去粗取精、去偽存真”,這個過程的主要手段是假設(shè);用假設(shè)來明確和簡化實際問題,實質(zhì)上是理想化或抽象化的過程。然而,究竟哪些因素保留,對哪些因素舍棄,并沒有一定的范式,因而是一個猜想與創(chuàng)造的過程.猜想對不對,舍棄是否合理,又必須通過估計結(jié)果來驗證。因此,數(shù)學建模是學生親身經(jīng)歷將實際問題抽象成數(shù)學建模并進行解釋和應(yīng)用的過程,是學生在真實的環(huán)境中體驗“做”數(shù)學。其意義超出了解決實際問題本身,更為重要的是學生在建模過程中學會了如何探索數(shù)學,即抽象和符號表示,運用數(shù)學表達式及應(yīng)用。

  3.數(shù)學建模與傳統(tǒng)數(shù)學中的數(shù)學意識。數(shù)學建模是學生養(yǎng)成動腦習慣和形成數(shù)學意識的過程。何謂數(shù)學意識?數(shù)學意識是自覺地對宏觀事物中蘊涵的—些數(shù)學模式作出思考和判斷。數(shù)學意識主要是應(yīng)用意識,表現(xiàn)在兩方面:①面對實際問題,能主動嘗試著從數(shù)學的角度運用所學的知識和方法尋求解決問題的策略;②認識到現(xiàn)實生活中蘊涵著大量的數(shù)學信息,數(shù)學在現(xiàn)實世界中有著廣泛的應(yīng)用,而傳統(tǒng)數(shù)學的應(yīng)用是簡單的浮淺的套用范例型的。

  二、數(shù)學建模是創(chuàng)造性的應(yīng)用活動

  1.創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力主要是指利用已有的知識和經(jīng)驗,在個性品質(zhì)的支持下,新穎而獨特地提出問題、解決問題,并由此產(chǎn)生有價值的新思想、新方法、新成果。那么數(shù)學創(chuàng)新有什么特點?在《高中數(shù)學課程標準》的框架設(shè)想中,對高中學生應(yīng)具備的數(shù)學能力作了較全面的闡述:提高學生空間想象、直覺猜想、歸納抽象、符號表示、運算求解、演繹證明、體系構(gòu)建等諸多方面的能力;并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學生學習新的數(shù)學知識的能力,數(shù)學地提出、分析和解決問題的能力,數(shù)學表達和交流的能力;發(fā)展學生的數(shù)學應(yīng)用意識和創(chuàng)新意識;并希望能夠上升為一種數(shù)學意識。

  由此可以看出,數(shù)學創(chuàng)新能力是數(shù)學地觀察、處理、解決問題的能力,是靈活運用各種數(shù)學方法的能力,是各種數(shù)學能力綜合作用的結(jié)果。

  2.數(shù)學建模能力。數(shù)學建模能力泛指設(shè)計、創(chuàng)造、或建立數(shù)學模型的能力。具體地說,數(shù)學建;顒芋w現(xiàn)出全面的數(shù)學能力:(1)“翻譯”能力。能將日常語言表述的實際問題用數(shù)學語言表達成數(shù)學問題,建立數(shù)學模型,并能把數(shù)學問題的解用一般人所能理解的非數(shù)學語言表達出來,以便用于實際。(2)運用數(shù)學工具的能力。表現(xiàn)在能用數(shù)學工具對所建立的數(shù)學模型進行處理,因為成功的建模離不開靈活的數(shù)學分析、推理及計算能力。(3)創(chuàng)造能力。數(shù)學建模涉及的問題往往是復雜的、不規(guī)范的實際問題,建立模型就不能靠簡單地套公式或按照一定的程式去解決,主要靠學生創(chuàng)造性的發(fā)揮,這就需要豐富的想象能力、聯(lián)想能力以及洞察力。

  創(chuàng)新能力不是抽象的,必須通過具體的、生動的數(shù)學活動去培養(yǎng)。我們從數(shù)學創(chuàng)新能力與數(shù)學建模能力的對比中不難得出結(jié)論:數(shù)學建模能力是創(chuàng)新能力的具體體現(xiàn)。

  來源:233網(wǎng)校論文中心,作者:郭俊懿


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