數(shù)學(xué)建模思想融入高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)的探索與實(shí)踐

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1、數(shù)學(xué)建模思想融入高職高等數(shù)學(xué)教學(xué)的探索與實(shí)踐　　摘要：本文針對(duì)目前高職院校高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)模塊教學(xué)的現(xiàn)狀，探討了在線性代數(shù)教學(xué)中從概念、例題和課后習(xí)題三方面融入數(shù)學(xué)建模思想和方法的嘗試，并舉例說明結(jié)合數(shù)學(xué)建模的思想方法使其抽象的理論形象化，提高教學(xué)效果及應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)?！　￡P(guān)鍵詞：線性代數(shù);數(shù)學(xué)建模思想;教學(xué);案例　　中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324（2015）21-0146-03　　引言　　當(dāng)前，高考第五批和中專對(duì)口升學(xué)學(xué)生成為高職院校的主要生源，高等數(shù)學(xué)在高職院校不僅是工科學(xué)生公共必修課，同時(shí)也為經(jīng)濟(jì)類的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)后

2、續(xù)專業(yè)課程非常重要。但學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，對(duì)學(xué)習(xí)不感興趣，自制力差。而學(xué)生對(duì)線性代數(shù)抽象的概念定理及其冗繁的計(jì)算難以接受成為線性代數(shù)教學(xué)的突出表現(xiàn)，因此，在線性代數(shù)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想方法是解決學(xué)生理解困難和實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。　　一、高職院校線性代數(shù)教學(xué)情況與建模發(fā)展概況7　　1.線性代數(shù)教學(xué)情況。行列式、矩陣和線性方程組是目前高職院校線性代數(shù)部分教學(xué)的主要內(nèi)容，所用的教材是以理論計(jì)算為主體，教學(xué)偏重其基本定義和定理，過分強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，忽視其方法和應(yīng)用，有關(guān)線性代數(shù)應(yīng)用實(shí)例幾乎不涉及。再者高職院校高等數(shù)學(xué)總體課時(shí)少，因此線性代數(shù)部分課時(shí)也非常有限，但其理論

3、抽象，內(nèi)容較多，教師在課堂上大多采用填鴨式的教學(xué)方式，導(dǎo)致該課程與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫離，造成了學(xué)生感覺線性代數(shù)知識(shí)枯燥，計(jì)算繁雜，學(xué)習(xí)它無用處，大大降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情?！　?.數(shù)學(xué)建模及其發(fā)展概況。數(shù)學(xué)建模的基本思想是利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，是對(duì)問題進(jìn)行調(diào)查、觀察和分析，提出假設(shè)，經(jīng)過抽象簡(jiǎn)化，建立反映實(shí)際問題的數(shù)量關(guān)系;并利用數(shù)學(xué)知識(shí)和Matlab、Lingo、Mathematics等數(shù)學(xué)軟件求解所得到的模型;再用所得結(jié)論解釋實(shí)際問題，結(jié)合實(shí)際信息來檢驗(yàn)結(jié)果，最后根據(jù)驗(yàn)證情況來對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)和應(yīng)用[1]，它使學(xué)數(shù)學(xué)與用數(shù)學(xué)得到統(tǒng)一?！　?shù)學(xué)建模大專組競(jìng)賽開展已有1

4、5年，參賽的高職院校逐年增加，我院在多年的參賽中取得了一定的成果，但因數(shù)學(xué)建模難度大和學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱以及高職院校學(xué)制的原因，參加數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)的學(xué)生基本為大一新生，而且只有小部分，明顯受益面小。　　二、數(shù)學(xué)建模思想融人線性代數(shù)教學(xué)中的具體實(shí)施　　線性代數(shù)因其理論抽象，邏輯嚴(yán)密，計(jì)算繁瑣，讓人對(duì)其現(xiàn)實(shí)意義感受不到，使高職學(xué)生學(xué)習(xí)起來有困難，也就很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此，線性代數(shù)教學(xué)過程中就要求教師介紹應(yīng)用案例應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)性、通俗性和實(shí)用性。7　　1.數(shù)學(xué)建模思想融入線性代數(shù)理論教學(xué)中。線性代數(shù)中的行列式、矩陣、矩陣乘法、線性方程組等復(fù)雜抽象的概念都可以通過實(shí)際問題經(jīng)

5、過抽象和概括得到，故而可以恰當(dāng)選取一些生動(dòng)的實(shí)例來吸引學(xué)生的注意力，通過對(duì)實(shí)際背景問題的提出、分析、歸納和總結(jié)過程的引入線性代數(shù)定義，同時(shí)自然地建立起概念模型，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)的過程，逐步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思想。比如講授行列式定義之前，可以引入一個(gè)貨物交換模型，并介紹模型是由諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者列昂杰夫（Leontief）提出，讓學(xué)生拓展視野。引導(dǎo)學(xué)生分析問題，建立一個(gè)三元線性方程組來求解該問題，再以此問題引出行列式，使學(xué)生了解行列式應(yīng)用背景是為求解線性方程組而定義的。從簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)問題入手，讓學(xué)生了解知識(shí)的應(yīng)用背景，使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)行列式是為生產(chǎn)實(shí)

6、踐服務(wù)的，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[2]，明確學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性。　　2.數(shù)學(xué)建模思想融入線性代數(shù)案例教學(xué)中。選擇簡(jiǎn)單的實(shí)際案例作為線性代數(shù)例題，給學(xué)生講授理論知識(shí)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析，對(duì)案例進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化并做出合理假設(shè)，再建立數(shù)學(xué)模型并求解，進(jìn)而用結(jié)果解釋實(shí)際案例，學(xué)生通過這樣的學(xué)習(xí)過程容易理解掌握理論知識(shí)，同時(shí)也體會(huì)了數(shù)學(xué)建模的基本思想，更讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到線性代數(shù)的實(shí)用價(jià)值，而且有利于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力[3]。對(duì)于不同的專業(yè)，可以根據(jù)專業(yè)需要引入相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，但專業(yè)性不能太強(qiáng)，由于大一學(xué)生還暫時(shí)沒有學(xué)，因課時(shí)限制，在線性代數(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)該采用簡(jiǎn)單的例

7、子。比如經(jīng)管類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)矩陣和線性方程組的相關(guān)例題時(shí)，可以分別選擇簡(jiǎn)單的投入產(chǎn)出問題和互付工資問題的數(shù)學(xué)模型;而電子通信類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)矩陣和線性方程組的相關(guān)例題時(shí)，可以加入簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)問題和電路網(wǎng)絡(luò)問題的數(shù)學(xué)模型。7　　3.數(shù)學(xué)建模思想融入線性代數(shù)課后練習(xí)中。高職院校線性代數(shù)教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于理論，課后習(xí)題的配置大多數(shù)只是為學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)和運(yùn)算技巧的，對(duì)線性代數(shù)的定義、定理的實(shí)際應(yīng)用問題基本沒有涉及，學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用訓(xùn)練不夠，因此適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充一些簡(jiǎn)單的線性代數(shù)建模習(xí)題，讓學(xué)生通過對(duì)所學(xué)的知識(shí)與數(shù)學(xué)建模思想方法相結(jié)合來解決。我們從兩個(gè)方面具體實(shí)施：（1）在線性代