數(shù)學(xué)建模在高等數(shù)學(xué)教學(xué)的研究

時間:2022-09-25 03:32:44

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數(shù)學(xué)建模在高等數(shù)學(xué)教學(xué)的研究

一、經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)教學(xué)引入數(shù)據(jù)建模思想的意義

數(shù)學(xué)建模是對于現(xiàn)實世界的某個特定對象,為了特定目的,做出必要的簡化和假設(shè),運用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,從而構(gòu)建一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)建模的核心思想,是將數(shù)學(xué)置入現(xiàn)實世界的各種應(yīng)用場景之中,使之與各種實際應(yīng)用相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生靈活運用數(shù)學(xué)知識解決實際中的問題的能力。經(jīng)濟管理類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)學(xué)科,既需要數(shù)學(xué)為期提供研究工具,與此同時,也為數(shù)學(xué)提供了廣闊豐富的應(yīng)用場景。因此,將數(shù)學(xué)建模思想融入經(jīng)濟管理類專業(yè)的高等數(shù)學(xué)教學(xué),并以此為抓手提升經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)的教學(xué)效果,對于提高經(jīng)濟管理類學(xué)生解決實際問題的能力,提高學(xué)生的社會競爭力,提升高校的社會美譽度,具有現(xiàn)實而重要的影響。同時,良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)信心可以為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)深造,在未來道路中走得更高更遠以及產(chǎn)生杰出人才提供重要幫助,對學(xué)生和高校自身的發(fā)展,對經(jīng)濟學(xué)和數(shù)學(xué)的發(fā)展,都具有深遠的意義。

二、數(shù)學(xué)與經(jīng)濟管理科學(xué)相互需要

首先,經(jīng)濟管理科學(xué)需要數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)建模這個工具和方法。人類的經(jīng)濟活動,存在著普遍的復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系,因此,經(jīng)濟管理學(xué)從產(chǎn)生那一刻起,就注定了和數(shù)學(xué)的不解之緣。從配第、魁奈和斯密起,都一直將對數(shù)學(xué)的應(yīng)用做為其學(xué)說形成的基礎(chǔ)和必要條件。19世紀(jì)70年代以后,數(shù)學(xué)在經(jīng)濟學(xué)的作用的地位進一步增強,數(shù)學(xué)不僅成為經(jīng)濟學(xué)的表述工具,而且成為經(jīng)濟學(xué)中的分析工具。近幾十年來,數(shù)學(xué)在經(jīng)濟學(xué)中的地位呈現(xiàn)加速上升的趨勢。美國學(xué)術(shù)性經(jīng)濟期刊論文中,廣義數(shù)量經(jīng)濟學(xué)論文的比重,從上世紀(jì)70年代的50%左右,上升到本世紀(jì)的90%。自1969年到2003年獲得諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎的53位獲獎?wù)咧?,?shù)學(xué)能力特強和強的人,占84.7%,數(shù)學(xué)能力弱的人,只占6%。但是,在經(jīng)濟與管理實踐中,面對的經(jīng)濟管理問題,往往是復(fù)雜多變的,并不能利用數(shù)學(xué)直接處理經(jīng)濟管理中的這些問題。這就需要對實際問題進行抽象,提出合理的假設(shè),對問題進行簡化,運用數(shù)學(xué)確定的語言和方法,建立一個能近似地描述和解決經(jīng)濟活動中實際問題的模型,這就是數(shù)學(xué)建模在經(jīng)濟管理領(lǐng)域的應(yīng)用,也可稱為經(jīng)濟數(shù)學(xué)建模。從經(jīng)濟學(xué)發(fā)展趨勢來看,數(shù)學(xué)模型使這門學(xué)科的描述更加確定和精確,推理更加嚴(yán)密,結(jié)論更加系統(tǒng)性和一般化。其次,數(shù)學(xué)需要經(jīng)濟管理科學(xué)這個舞臺和背景。包括高等數(shù)學(xué)在內(nèi)的數(shù)學(xué)各領(lǐng)域各分支,不是人們異想天開胡思亂想得出來的,而是來自于生活和生產(chǎn)實踐,特別是物理學(xué)的發(fā)展和需要。但數(shù)學(xué)一旦從他的產(chǎn)生背景脫離出來成為一門獨立學(xué)科,就成為了一個強大而通用的表述工具、推理工具和分析工具,可以和各種學(xué)科結(jié)合,為其他學(xué)科的研究,提供研究手段。經(jīng)濟管理學(xué)科的特點,為數(shù)學(xué)提供了一個很好的應(yīng)用舞臺和背景,同時,還可能為數(shù)學(xué)提出一些新的課題,促進數(shù)學(xué)自身的發(fā)展,從而使數(shù)學(xué)的生命力更加強大。

三、經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)教學(xué)的特點

(一)學(xué)生特點

通過多年高等數(shù)學(xué)教學(xué),在與不同專業(yè)學(xué)生的接觸交流中,發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟管理類學(xué)生與其他專業(yè)學(xué)生有很大的不同。其中最為顯著的特點,是該類專業(yè)面向高中文科生和理科生同時招收。根據(jù)調(diào)查,該類專業(yè)學(xué)生大約有65%到70%高中時為文科生。這種生源結(jié)構(gòu),帶來了三個方面的問題。一是學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,理科生相對來說,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)更好,多數(shù)文科生則相對較差,總體來說,基礎(chǔ)較為薄弱。二是學(xué)生數(shù)學(xué)思維存在較大差異,理科生邏輯思維更強,而形象思維有所欠缺,文科生則相反。三是普遍對數(shù)學(xué)存在心理障礙,特別是多數(shù)文科生,他們中學(xué)時就是因為數(shù)學(xué)不好,甚至對數(shù)學(xué)懷有恐懼心理,當(dāng)年才選擇讀的文科,這種心理障礙,極大地打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)信心、學(xué)習(xí)興趣。

(二)教學(xué)內(nèi)容

高等數(shù)學(xué)是一門從科學(xué)和社會實踐中產(chǎn)生的學(xué)科,有其產(chǎn)生的背景和原因,有其自身完備的體系,也有其無可替代的應(yīng)用價值和應(yīng)用場景。但長期以來,面向經(jīng)濟管理類專業(yè)的高等數(shù)學(xué)教學(xué),為了適應(yīng)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱的情況,削減了大量內(nèi)容和教學(xué)時間,使原本成體系的學(xué)科,變得較為離散,并且大量地從其背景、應(yīng)用場景中抽離,使這些離散的內(nèi)容更多地成為抽象的知識。這帶來了兩方面的問題,一是使學(xué)生不知道如何應(yīng)用這些抽象的知識,二是使數(shù)學(xué)本身失去了其原本應(yīng)該有人文色彩和生活色彩,讓學(xué)生感到枯燥乏味。

(三)教學(xué)過程

在經(jīng)濟管理類高等數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,大多沿用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)方式,采用先概念,再定理,再講解例題,再課堂練習(xí)課后練習(xí)等。重點在基本概念和定理的掌握,傾向于數(shù)學(xué)知識的灌輸。最后,對學(xué)生的考核評價,也是對這些知識的再一次重現(xiàn)。這種教學(xué)方法,教師更多地處于機械傳播的地位,而學(xué)生更多地處于被動機械接受的地位。處于信息時代的今天,這種教學(xué)方式,已很難再引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,更無法幫助學(xué)生找到其數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的目的,更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力了。

四、將數(shù)學(xué)建模思想融入經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)教學(xué)

針對學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊,甚至存在心理障礙的問題。需要在教學(xué)中循序漸進,由淺入深,并舉一些生活中的簡單例子,打消高等數(shù)學(xué)的神秘感。用數(shù)學(xué)建模的思想和方法,提出模型假設(shè)、模型構(gòu)成,并利用所學(xué)知識對模型求解,一步一步引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題。針對教學(xué)內(nèi)容枯燥,缺乏應(yīng)用背景和人文色彩的問題。需要在教學(xué)中針對重要概念和理論的引入,要簡要地向?qū)W生介紹該問題產(chǎn)生的原因、歷史,創(chuàng)立者和重要貢獻者的對該問題的貢獻及其背景,增加人文色彩和學(xué)習(xí)興趣,同時從這些概念和理論產(chǎn)生的背后的故事,在使學(xué)生逐步建立數(shù)學(xué)思維的同時,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造精神,甚至對人生的思考。針對學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)缺失,喪失學(xué)習(xí)動力和激情的問題。在教學(xué)過程中,有意識地將知識點融入經(jīng)濟管理專業(yè)的背景中,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與其今后的生存與發(fā)展間密切關(guān)系。學(xué)生課后練習(xí),也要有意識地給學(xué)生布置一些有實際應(yīng)用背景的習(xí)題,特別是經(jīng)濟管理方面具體應(yīng)用的題型。針對學(xué)生感覺知識點離散,缺乏綜合應(yīng)用能力的問題。在教學(xué)中,可以適當(dāng)穿插一些綜合性應(yīng)用建模案例教學(xué)。在課程教學(xué)到一定階段,比如一學(xué)期或課程結(jié)束,可以給出一個更加開放的綜合性的實際問題,指導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識建立數(shù)學(xué)模型,使所學(xué)知識得到較為綜合的應(yīng)用,而且學(xué)生主動性、創(chuàng)造性。在課程完成后,鼓勵學(xué)生參加全國高校數(shù)學(xué)建模競賽,這是對數(shù)學(xué)更加綜合的應(yīng)用訓(xùn)練和考查。在考試與評價中,也可以嘗試將全國數(shù)學(xué)建模競賽成績,與數(shù)學(xué)學(xué)分相掛鉤,通過現(xiàn)實的激勵,引導(dǎo)學(xué)生客觀上良性發(fā)展。在高等數(shù)學(xué)教學(xué)授課完成之際,可以向?qū)W生拋出一些使用到優(yōu)化、概率、回歸等方面的實際應(yīng)用的數(shù)學(xué)建模案例,激發(fā)學(xué)生對后續(xù)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

五、結(jié)語

將數(shù)學(xué)建模思想融入經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)教學(xué),對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,數(shù)學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力,幫助其找到并理解數(shù)學(xué)知識與其專業(yè)的結(jié)合點有重要作用。同時,數(shù)學(xué)建模中重視思想方法論而非唯一正確的標(biāo)準(zhǔn)答案的導(dǎo)向,對培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考精神、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,對學(xué)生來講,更是超越了知識而終生受用的收獲。將數(shù)學(xué)建模思想融入經(jīng)管類高等數(shù)學(xué)教學(xué),還為數(shù)學(xué)教育,找到了很好的應(yīng)用背景的同時,還為經(jīng)濟管理學(xué)科的提供了很好的研究工具。

本文作者:王蕾工作單位:重慶科技學(xué)院