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數(shù)學(xué)建模教學(xué)例談
數(shù)學(xué)建模教學(xué)例談1
新課程強調(diào)發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,要求高中數(shù)學(xué)課程應(yīng)提供基本內(nèi)容的實際背景,反映數(shù)學(xué)的`應(yīng)用價值,開展"數(shù)學(xué)建模"等學(xué)習(xí)活動,設(shè)計體現(xiàn)數(shù)學(xué)應(yīng)用的專題課程,力求使學(xué)生體驗數(shù)學(xué)在解決實際問題中的作用、數(shù)學(xué)與日常生活及其他學(xué)科的聯(lián)系,促使學(xué)生逐步形成和發(fā)展應(yīng)用意識,提高實踐能力.
數(shù)學(xué)建模教學(xué)例談2
[摘要]在高等教育事業(yè)改革不斷深化的背景下，為了提升教育教學(xué)質(zhì)量，新時期對大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)提出了更高的要求。大學(xué)數(shù)學(xué)作為課堂教學(xué)的主體，教師在傳授知識的同時，要注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力和解決問題能力的培養(yǎng)。
[關(guān)鍵詞]大學(xué)數(shù)學(xué)；數(shù)學(xué)建模；數(shù)學(xué)素養(yǎng)；學(xué)習(xí)能力；創(chuàng)新能力
一、大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)建模思想滲透的意義
數(shù)學(xué)知識來源于生活，應(yīng)用于生活，如微積分作為高等數(shù)學(xué)知識中的典型代表，在各個行業(yè)中具有不可或缺的作用。為此，任課教師在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力十分重要，在傳授知識的過程中幫助學(xué)生利用所學(xué)知識來解決實際問題。一般情況下，教師著重介紹相關(guān)數(shù)學(xué)概念和原理，推導(dǎo)常用公式，促使學(xué)生能夠記住公式，學(xué)會公式的應(yīng)用過程，逐漸掌握解題技巧。
因此，如何能夠在傳授知識的同時，促使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法，將所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中來解決數(shù)學(xué)問題是一個首要問題。從大量教學(xué)實踐中可以了解到，在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想十分重要，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極投入其中，切實提升學(xué)生的數(shù)學(xué)專業(yè)水平。
二、深入挖掘教學(xué)內(nèi)容，滲透數(shù)學(xué)建模思想
在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想，應(yīng)該結(jié)合實際情況，深入挖掘數(shù)學(xué)知識。在教學(xué)中，教師應(yīng)該充分發(fā)揮自身引導(dǎo)作用，聯(lián)系學(xué)生數(shù)學(xué)知識實際學(xué)習(xí)情況，有針對性地整合數(shù)學(xué)知識，了解相關(guān)數(shù)學(xué)內(nèi)容，這樣不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，還可以為課堂教學(xué)注入新的活力，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)成效。具體表現(xiàn)在以下方面：
（一）閉區(qū)間連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)
閉區(qū)間連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)內(nèi)容是大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，由于知識理論性較強，知識較為抽象，學(xué)習(xí)難度較大，在講解完相關(guān)理論知識后，可以引入椅子的.穩(wěn)定問題，創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，提問學(xué)生如何在不平穩(wěn)的地面上平穩(wěn)地放置椅子。學(xué)生可以了解到這一問題同所學(xué)知識相關(guān)聯(lián)，閉區(qū)間連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)可以解決這一問題。學(xué)生整合所學(xué)知識，通過對問題的分析，可以了解到利用介值定理來解決問題。通過建立數(shù)學(xué)模型，學(xué)生更加充分地掌握了閉區(qū)間連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)，提升了學(xué)習(xí)成效，為后續(xù)知識學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。
（二）定積分
定積分是高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要組成部分，在解決幾何問題時均有所應(yīng)用，并且被廣泛應(yīng)用在實際生活中。如，在一道全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽題目中，計算煤矸石的堆積，煤礦采煤時所產(chǎn)生的煤矸石，為了處理煤矸石就需要征用土地來堆放煤矸石，根據(jù)上級主管部門的年產(chǎn)量計劃和經(jīng)費如何堆放煤矸石？題目中的關(guān)鍵點在于堆放煤矸石的征地費用和電費的計算。征地費計算難度較小，但是煤矸石堆積的電費計算難度較高，但此項內(nèi)容涉及定積分中的變力做功知識點。學(xué)生掌握這些內(nèi)容后就可以建立數(shù)學(xué)模型，更加高效地了解如何根據(jù)預(yù)期開采量來堆放煤矸石。通過數(shù)學(xué)模型，學(xué)生也可以了解到定積分內(nèi)容同實際生活之間的聯(lián)系，學(xué)習(xí)積極性就會大大提升。
（三）最值問題
在高等數(shù)學(xué)中，最值問題占比比較大，同時在實際生活中應(yīng)用較為普遍，導(dǎo)數(shù)知識可以解決實際生活中的最值問題，這就需要提高對導(dǎo)數(shù)知識實際應(yīng)用的重視程度。教師在為學(xué)生講解完導(dǎo)數(shù)的相關(guān)概念知識后，通過建立關(guān)于天空的采空模型，提問學(xué)生為什么雨后太陽出來了，雨滴還在空中，那么將為人們呈現(xiàn)出什么樣的景色？學(xué)生回答彩虹。繼續(xù)提問彩虹為什么有顏色，是什么決定了天空中彩虹的高度？對此，學(xué)生的興趣較為濃厚，可以分為若干個小組進行討論。通過分析可以得出，雨滴可以反射太陽光，形成彩虹。結(jié)合光線的反射和折射定律，借助所學(xué)的導(dǎo)數(shù)知識來計算得出太陽光偏轉(zhuǎn)角度的最值，有效解決實際學(xué)習(xí)的問題，加深對知識的理解和記憶，提升數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)成效。
（四）微分方程
微分方程知識同實際生活之間息息相關(guān)，建立微分方程可以有效解決實際生活中的問題。這就需要學(xué)生在了解微分方程知識的基礎(chǔ)上，進一步建立數(shù)學(xué)模型來解決問題。如，在當前社會進步和發(fā)展下，人均物質(zhì)生活水平顯著提升，肥胖成為危害人們身體健康的主要問題之一，受到社會各界廣泛的關(guān)注和重視。通過問題精簡化和假設(shè)，可以得到微分方程模型，在分析方程中飲食控制和運動鍛煉兩個關(guān)鍵要素后，有助于避免人們走入減肥誤區(qū)，幫助他們樹立正確的減肥理念。
（五）矩陣
在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，矩陣的概念較為抽象和復(fù)雜，在講解問題之前，應(yīng)該根據(jù)知識點來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，輔助教學(xué)活動。通過引入企業(yè)工廠生產(chǎn)總成本模型，充分描述工廠生產(chǎn)中需要的原材料和勞動力，并且詳細記錄管理費用。這有助于加深人們對矩陣概念的認知和理解，提升學(xué)習(xí)成效，同時幫助學(xué)生深入理解和記憶，鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)解題思維，加深概念理解和記憶，掌握解題技巧和方法，從而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)建模意識。
綜上所述，在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，可以通過數(shù)學(xué)建模思想來引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)揮自身的主體能動性和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生解決問題的能力，將所學(xué)知識靈活運用到實際生活中，養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻：
[1]許小芳.對在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想的研究[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），20xx，25（S2）：33-36.
[2]袁月定.在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模思想的策略研究[J].考試周刊，20xx，21（69）：55-57.
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