将数学建模思想融入高等数学教学的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇将数学建模思想融入高等数学教学的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】 高等数学作为高校理工科专业和经济类专业以及部分文科专业的 基础课程，在培养当代大学生创新能力和综合素质上都起着重要的作用.而当今高等数学的教学存在着很多弊端，已经不适应现代社会的需要，必须要进行改革.实践表明，数学建模能够提高学生的学习兴趣，可以培养学生主动探索的精神；也是把数学理论知识和学生的应用能力结合提高的有效措施；是培养具有创新思维和综合素质的高层次人才的重要途径.所以，将数学建模的思想融入到当今的高等数学教学中去，是高等数学教学的一种新的教学方式，也是一种非常有意义的素质教育方法.本文结合高等数学教学的现状，探讨了将数学建模思想融入高等数学教学的必要性以及如何来实现这种融入.

【关键词】 高等数学；数学建模；数学教学

【项目资助】 北京高等学校青年英才计划项目（Beijing Higher Education Young Elite Teacher Project）项目编号YETP1382

科学技术是人类社会进步的根本动力.现代社会科技迅猛发展，数学科学也随之有着巨大的发展和进步，尤其是数学科学与计算机技术的广泛结合，更加确立了数学作为基础性学科在整个科学技术中的地位.社会对数学的迫切需要，在未来的发展中无疑是与日俱增的.相应的，高等教育中的数学教育也是非常重要的，特别是高等数学这门课程，大多数的非数学专业中它都是必修课之一，它的应用也渗透到了其他各个学科里.而且，高等数学对培养学生的逻辑思维能力、分析问题以及解决问题的能力有很大的帮助.因此对于当代的大学生来讲，要学好高等数学这门课程是非常必要的.但从当今高等数学教学的现状来看，学生们对高等数学的认识和误解却令人担忧.面对数学抽象的符号，严密的逻辑，高深的理论，一般人只好望而却步.他们不理解数学，害怕数学.其实，造成这种局面的原因在很大程度上与我们的数学教育方式有关.

一、高等数学教学的现状

1.教学观念和教学内容过于陈旧

当前的高等数学教学过程中还在某种程度上沿袭着之前的教学观念，即大多数教师只重视数学的系统性、逻辑性以及严密性，所以在教学过程中过分的强调对学生的计算能力的训练和逻辑思维能力的培养，却忽略了对他们的应用能力和解决问题能力的提高.致使在高等数学的教学过程中，高数教材成为了一本关于抽象符号的语言集成，各种定理以及定义成为了课堂的主角，课堂教学也显得枯燥乏味.无法使学生轻松、主动的投入到高等数学的学习中去，也就不会收到好的教学效果.

2.课堂教学的教学语言过于数学化

高等数学课程本身就有着抽象、难懂的特点.所以，学生 学习起来相对有些困难和吃力，而教师在课堂教学的过程中也比较容易陷入照本宣科的误区中.在高等数学课堂上，部分教师在讲解的过程当中用到的讲述语言过度数学化， 并没有把讲解的过程变为自己的语言，或者转化成学生熟悉的通俗易懂的语言，这样就会导致学生在学习数学的过程中觉得枯燥无味，缺乏积极性，甚至出现抵触情绪.

二、数学建模思想融入到高等数学教学的必要性

针对当前高等数学教学中的问题，教师在教学过程中应注意加强相关学科知识的有机结合和渗透.也就是把数学建模思想融入到高等数学的教学中.这是解决目前高等数学教学弊端的最有效的选择.

所谓数学建模，指的就是通过数学符号和数学知识来近似地描述或解决实际当中的问题，是一种将实际现象抽象化的数学思维模式.所以数学建模是联系数学科学与实际问题的纽带，它能够沟通和联系不同学科的理论知识，是提高学生各学科知识水平、创新能力以及综合应用能力的重要途径.将数学建模的思想融入到高等数学的教学中，在课堂教学中介绍一些实际问题中有用的应用数学知识和方法，可以收到良好的教学效果.将数学建模思想引入到高等数学教学中的有利于培养和提高学生学习高等数学的兴趣以及学生的解决问题的能力和综合素质.

三、把数学建模思想融入到高等数学教学过程的建议

针对高等数学教学的现状，以下分别从概念、定理、习题这三个方面举例说明如何将数学建模思想有效的融入在高等数学教学中.

1.在数学概念中融入数学建模思想

数学概念是数学科学中的最基本的理论知识，也是进行数学推理和论证的前提和基础.数学概念的理解和掌握对数学学习起着决定性的作用.

众所周知，数学概念和知识一般都来源于现实当中的实际活动，是由于实际生产生活的需要而抽象出来的，都有其丰富的实际背景.为此，数学概念教学中就要注意结合其实际背景，既让学生看到数学概念的前身即对应的现实问题，又体验到数学概念的形成过程，更有助于理解数学概念中蕴含的数学思想.这个思想实际上就是数学建模的思想.

比如，我们在讲解数列极限概念之前，先给出例子.古代数学家刘徽的割圆术问题.即当时我们还没有圆面积的计算公式，是用圆内接正多边形面积来推算圆面积.最后当内接多边形边数趋向于无穷多时，该多边形面积近似的等于圆面积.这个问题我们抽象出来的话就是极限思想在几何上的体现.又如春秋战国时期哲学家庄子对“截丈问题”的一段名言：“一尺之捶，日取其半，万世不竭”，这短短的12个字，隐含说明的也是极限思想.这样再给出极限定义便会水到渠成了.通过这些实例，不仅使学生对导数的概念有一个清晰的直观认识，又让他们体验到全新的思维方式.既有助于让学生轻松深刻的理解和掌握新的概念，又能让学生体会到，数学中的抽象概念在实际生活中的意义和应用价值.

2.在数学定理中融入数学建模思想

数学知识的实质和精华部分主要体现在数学思想和数学方法上.数学定理是数学思想和数学方法的主要载体，因此，让学生学好高等数学，定理是非常重要的.而定理的掌握包括定理的证明和应用.教师在这部分的教学内容中也可以适当加入数学建模的思想.因为定理的证明应用过程，本身就是一个建模，求解，应用推广的过程.通过对各个已知条件的整理、分析，找出证明思路和方法，通过这些方法证明出结论就是建模解决问题的过程.然后在将得证的定理应用到其他的理论或实际问题中就是模型的应用和推广过程.这样，在定理的证明、应用过程中既培养和锻炼了学生的逻辑推理思维能力，同时又加强了他们的分析，解决问题的能力.

3.在课后习题中融入数学建模思想

通常在理论知识讲解结束后，教师都会留一些相关习题，以加深学生对内容的理解和掌握.在选择习题时，注意结合数学建模思想，适当选择一些实际应用问题让学生自己进行分析.比如，在讲授函数最值内容后，联系物理中的抛射体运动，要求学生用此内容建立模型来研究巴塞罗那奥运会开幕式上的奥运火炬被点燃发射时的发射角度和初速度问题.要求学生用数学建模的方法，小组讨论合作方式完成，最后作出总结.久而久之，就会使学生养成主动将所学的数学知识与实际问题联系起来的习惯.而在这个过程中不仅使学生的数学知识得到了丰富，又使他们的综合能力得到了提高.

四、结 语

数学建模思想是联系数学科学与实际问题的桥梁和纽带，也是培养高素质创新人才的一种重要的教学模式.将数学建模思想融入到高等数学教学是培养高素质创新人才的需要.实践表明，将数学建模思想融入到高等数学的教学中不仅能够有效转变学生对数学的偏见，激发学生的兴趣和积极性，而且能够使学生了解和体会数学理论知识的实用价值，开拓他们的思维，有助于培养学生的创新能力、应用能力以及综合能力.但是将数学建模思想融入高等数学教学的过程是复杂的，需要教师在实践中不断地进行摸索和研究，才能不断的提高高等数学的教学质量，培养出满足社会发展需求的人才.

【参考文献】

[1] 郭培俊.数学建模中创新能力培养三部曲[J] .数学教学研究，2007，（07）.

[2] 姜启源.数学实验与数学建模.数学的实践与认识[J] .第31卷第5期，2001年9月.

[3] 耿凤杰、朱学敬、金剑.数学建模与学生综合素质的提升[J] .中国地质教育，2009（3）.

[4] 吴赣昌.微积分[M].中国人民大学出版社.2011.