數學建模中的數學思維方法

數學建模中的數學思維方法

數學建模是數學學習的一種新方式,它為學生提供了自主學習的空間,有助於學生體驗數學在實際問題中的價值和作用,體驗數學與日常生活和其他學科的緊密聯繫,體驗綜合運用數學知識和方法解決實際問題的全過程,增強應用意識,有助於激發學生學習數學的興趣,培養學生的創新意識和實踐能力。

一.數學建模中的數學思維方式

用數學去解決實際問題就必須要用數學的語言,方法去近似地刻畫實際問題,而這種刻畫的數學表述就是一個數學模型,其過程也就是數學建模的過程。數學建模與數學思維方式是互相聯繫和互相促進的。一方面,數學建模要以學生的思維方式為前提;另一方面,數學建模又能大力促進數學思維方式的形成。

數學思維方式是學習者在數學建模中學習數學知識和掌握數學思維方法結合起來的多級系統,是數學建模與主體認識長期相互作用的結果,是隨著數學建模的學習在頭腦中逐步建立,並在建模過程中不斷形成和發展的。從數學思維的層面分析,數學建模的數學思維及數學思維方法突出了兩個方面的特徵:其一,對原有數學知識,方法和理論的運用;其二,對數學思維方法中某些特殊方面的應用。

1. 關於對學習者已有數學知識,方法和理論及應用的數學思維

對於已有數學知識,方法和理論在數學建模中的應用,實際上強調了數學思維的方向,過程及試錯的特點。因為把一個實際問題轉化為一個數學模型,實際上是數學理論,方法與現實問題的對接。這種對接既要求對已有數學知識,方法和理論的理解,又要求對現實問題有深入的分析。此時只記憶,運用數學知識,方法和理論是不行的,一定要把數學中的思維過程與現實問題的本質特徵對接起來。

因此,可以認為數學建模一個重要的特點是對原有數學知識,方法和理論中數學思維的理解和運用。

2. 對某些數學方法的應用

在數學建模過程中,在分析實際問題的數學內在特徵和數學規律時,要運用數學思維中的某些方法,尤其是前面所介紹的不同的數學思維方法會在數學建模過程中起到不同的作用。對於沿著某一特徵,某一現象的數學思維要突出邏輯思維,收斂思維,即按照一個既有的方向,路徑深入地分析思考。同時對建立數學模型地某一個形式,規律的選擇和試錯過程,會不斷地運用發散思維,逆向思維,靈感思維,直覺思維和創造性思維。

二.數學建模對創新能力的培養

數學知識地真正掌握不單純是從書本中學來的,還要通過解決實際問題的實踐來實現。因而,數學建模是一個學數學,做數學和用數學的過程,它體現了學於用的統一。一個號的數學模型,它不僅是對實際問題的簡單抽象和經過多次地實踐檢驗並被證明是正確和可用的,而且也是用數學語言描述實際問題的本質特徵的一種昇華。一個實際問題所涉及的數學知識往往不一定只是數學的某一分支的內容,而常常是數學知識的綜合運用。

從數學方法論的角度看,數學建模是一種模型方法,具有聯繫實際,鄰域寬廣,案例豐富的特點,是數學知識與應用能力共同提高的最佳結合點,是培養學生創新能力的有效途徑。

從數學教育哲學的角度看,數學建模是數學教育社會目標與數學教育自身目標的完美結合,同時數學建模所表現的數學理論與社會實踐問題的結合恰恰是一種表現創新能力的社會活動。

從數學教學的角度來看,運用數學知識建立數學模型是一種新的學習方式,它使學生體驗綜合運用相關知識和數學方法解決實際問題的全過程,有助於發展學生的創新能力。科學技術需要創新,數學教育也需要創新,而數學建模正是為學生創新能力的培養提供了環境和條件。事實上,數學建模的過程也是培養數學實踐能力的過程,而所謂數學實踐能力指的是觀察能力,分析能力,推理能力,抽象能力及應用知識能力的綜合表達。

未來已來,我們的數學傳統應試教育方式亟需改革,數學教學應主要圍繞如何培養學生適應社會需要這個根本性的問題而進行。

因此,在數學建模中滲透數學思維方式對學生掌握現代數學思想方法具有及其重要的意義。

數學建模應主要使學生認識數學(知道數學有用),理解數學(明白數學可用),掌握數學(實踐中會用)和應用數學(解決實際問題)。讓學生真正體會到數學就在我們身邊,體驗到生活中處處有數學。

萬物皆數。


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