數(shù)學使用意識及能力

時間:2022-08-18 05:40:00

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數(shù)學使用意識及能力

摘要:在現(xiàn)代經(jīng)濟社會里,數(shù)學應用幾乎滲透到社會的每一個領域和學科,并發(fā)揮著實質性的作用。高等職業(yè)教育培養(yǎng)的是與普通高校不同的應用型人才,因此更應注重培養(yǎng)學生應用數(shù)學的意識能力。

關鍵詞:數(shù)學應用;意識能;轉換能力;數(shù)學建模能力

我國在數(shù)學基礎教育方面具有優(yōu)良的教育傳統(tǒng)和豐富的經(jīng)驗。但是,我們也要看到長期以來存在的弊端,弊端的核心就是我們的數(shù)學教學總是多講理論證明而少講數(shù)學跟現(xiàn)實生活的聯(lián)系,多講該知識與其它數(shù)學知識的聯(lián)系而少講數(shù)學與其他學科的聯(lián)系,多講該知識求解問題的步驟而少講數(shù)學在社會生活中的應用價值。這種導向使整個數(shù)學教學變成了純粹的運算訓練,也使社會上的許多人講不清數(shù)學在日常生活中有什么作用,更不能自覺地用數(shù)學解決實際問題,以致出現(xiàn)如下類似之荒謬:聽到氣象臺廣播某地區(qū)“降水概率為50%”就認為有一半地區(qū)下雨;認為商家“買100送30抵用券”的促銷方法就是打7折等等。

在現(xiàn)代經(jīng)濟社會里,數(shù)學的應用幾乎滲透到社會的每一個領域和學科,并發(fā)揮著實質性的作用。中國科學院院士姜伯駒曾說:“數(shù)學在人們社會生活中的作用起了革命性的變化”,“數(shù)學能力成為人們取勝的法寶”。曾任美國總統(tǒng)顧問的戴維(David)也稱:“高科技本質上是數(shù)學技術”。就科學的發(fā)展而言,任何一門學科走向科學的過程都是形式化、符號化、建立數(shù)學模型、實驗模型的過程。高等職業(yè)教育培養(yǎng)的是與普通高校不同的應用型人才,因此更應注重培養(yǎng)學生應用數(shù)學的意識和能力,而如何去做則是擺在我們數(shù)學教學工作者面前的一個值得深入探討的課題。根據(jù)學生的實際情況,結合教學,本文認為培養(yǎng)高職學生應用數(shù)學的意識和能力應從以下三方面著手。

1在日常教學中有意識訓練學生非數(shù)學語言與數(shù)學語言的轉換能力

為了使學生能夠將實際問題的信息語言“翻譯”成數(shù)學語言,必須加強培養(yǎng)學生數(shù)學語言的閱讀理解能力,即能夠用數(shù)學語言把實際問題的內容清晰、簡潔地表達出來。這里涉及到幾種情況:一種是術語,如GDP、CPI、人口自然增長率、利息率等,它們既有專業(yè)意義,也有數(shù)學意義;再如儲蓄的本金、利率、本利和、存期、利息等,同樣既是術語又有特定的數(shù)量關系。另一種是體現(xiàn)數(shù)量關系的日常生活語言,如增加、減少、超過、不足、上升、下降、不低于等,可以將他們轉化為“+”、“-”、“>”、“<”、“≥”等數(shù)學語言。還有一種是比較隱蔽的表述,需要仔細分析和領會才能把它轉化為數(shù)學語言。

2鼓勵學生多參加社會實踐活動

許多數(shù)學應用問題都與日常生活、生產(chǎn)、社會、自然有著密切的聯(lián)系。試舉一例:某學校為了改善住宿學生的住宿條件,決定給每一個宿舍安裝一臺空調機?!坝幸环N空調機原價為每臺4800元,甲、乙兩家家電商場均有銷售。甲商場采用如下方式促銷:若買一臺單價為4750元,若買兩臺單價為4700元,依此類推,每多買一臺則所買各臺單價均減少50元,但每臺最低價不低于3400元;乙商場則一律都按原價的75%銷售。如某單位需要購買一批此類空調機,問去哪家家電商場購買花費較少?”

在解答這樣問題時,學生首先遇到的一個障礙就是對題意不甚理解,原因就在于不熟悉問題的實際背景,不知道有關術語的含義。要解決這個問題,作為教師首先要鼓勵、引導學生經(jīng)常接觸社會實踐,使自己不僅有較扎實的書本知識,而且具有經(jīng)濟、金融、銀行、利息、證券、保險、稅收、商品價格、工農業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、土地、資源和人口等方面的常識性知識,只有這樣才能使學生了解應用問題的實際背景,進而解決問題。其次,教師本人更要努力學習國內外先進的數(shù)學教學理論,查找資料,積累信息,收集與設計符合學生水平的一些數(shù)學應用問題,將學生數(shù)學應用意識和能力的培養(yǎng)落實到平時教學過程中。

只有具備上述條件,通過對購買空調機問題的仔細分析才能領會出伴隨購買量變化,甲商場單價呈等差數(shù)列,首項是4750,公差是50,但后面一段又是常數(shù)列。這種語言轉換能力需要在日常數(shù)學學習中通過解一個個應用題逐步培養(yǎng)起來。

3努力提高學生的數(shù)學建模能力

我們把某種事物系統(tǒng)的主要特征、主要關系抽象出來,用數(shù)學語言概括地或近似地表述出來的一種數(shù)學結構,稱為數(shù)學模型。數(shù)學模型是對客觀事物的空間形式和數(shù)量關系的一個近似的反映。數(shù)學模型可以是方程、函數(shù)或其它數(shù)學式子,也可以是一個幾何圖形。

所謂數(shù)學建模(mathematicalmodelling),就是把現(xiàn)實世界中的實際問題加以提煉,抽象為數(shù)學模型,求出模型的解,驗證模型的合理性,并用該數(shù)學模型所提供的解答來解釋現(xiàn)實問題,我們把數(shù)學知識的這一應用過程稱為數(shù)學建模。數(shù)學建模思想的基本步驟:(1)模型準備:了解問題的實際背景,明確其實際意義,掌握對象的各種信息,用數(shù)學語言來描述問題。(2)模型假設:根據(jù)實際對象的特征和建模的目的,對問題進行必要的簡化,并用精確的語言提出一些恰當?shù)募僭O。(3)模型建立:在假設的基礎上,利用適當?shù)臄?shù)學工具來刻劃各變量之間的數(shù)學關系,建立相應的數(shù)學結構。(4)模型求解:利用獲取的數(shù)據(jù)資料,對模型的所有參數(shù)做出計算(估計)。(5)模型分析:對所得的結果進行數(shù)學上的分析。(6)模型檢驗:將模型分析結果與實際情形進行比較,以此來驗證模型的準確性、合理性和適用性。如果模型與實際較吻合,則要對計算結果給出其實際含義,并進行解釋。如果模型與實際吻合較差,則應該修改假設,再次重復建模過程。(7)模型應用:應用方式因問題的性質和建模的目的而異。

而建立數(shù)學模型是數(shù)學應用中十分關鍵的一步,也是十分困難的一步。要通過調查、收集數(shù)據(jù)資料、觀察和研究實際對象的固有特征和內在規(guī)律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實際問題的數(shù)量關系,然后再利用數(shù)學的理論和方法去分析。作為聯(lián)系數(shù)學與實際問題的橋梁,數(shù)學建模的重要作用越來越受到數(shù)學界和工程界普遍重視。教師可以通過一些事先設計好的問題,去啟發(fā)、引導學生查閱文獻資料,鼓勵學生積極開展討論和辯論。關鍵是要創(chuàng)造出一個環(huán)境去誘導學生的學習欲望,進而培養(yǎng)他們的自學能力、數(shù)學素質和創(chuàng)新能力。具體而言,首先要指導學生對背景材料進行觀察、比較、分析,確定數(shù)學模型的類別;其次針對所要解決問題的特點,選擇具有關鍵性意義的參變量,確定其相互關系及數(shù)學結構;最后用完全的數(shù)學概念、符號建立起變量與參數(shù)之間的明確關系,從而轉化成純粹數(shù)學問題。還以前面題目為例。如果設某單位需要購買x臺空調機,甲、乙兩家商場購貨款的差價為y元,那么要建立的數(shù)學模型應是函數(shù)y=f(x)由等差數(shù)列通項公式可知:去甲商場購買花費(4800-50x)x。但根據(jù)題意得4800-50x≥3400且x∈N,所以1≤x≤28且x∈N。去乙商場購買共花費4800×75%x,x∈N。由此,可以建立以下數(shù)學模型:

接著分析y何時取正取負,就可以求得問題的最后結果。

總之,數(shù)學教師要在教學過程中有意識地貫徹理論聯(lián)系實際的原則,精心編擬并引導學生解決實際問題,才能讓學生切實體會到“數(shù)學有用、要用數(shù)學”,從而逐步增強學生應用數(shù)學的意識和能力。