數學建模思想和方法在農科數學教學中的運用問題探析

【摘要】農科院校專業特性決定了數學教學必需結合實際生活，強化學生運用所學知識解決實際問題的能力，因此，將數學建模思想和方法運用于農科數學教學是新時代下農科院校教學改革的重心。本文從數學建模教學理論切入，探討了當前數學建模思想和方法在各農科院校數學教學中的運用現狀，并針對相關問題提出有效建議。

【關鍵詞】建模思想和方法農科院校數學教學運用現狀

一、將數學建模思想貫徹于農科數學教學的重要性

傳統的農科院校數學教育與其他院校一樣重點關注學生數理邏輯思維的培養，數學課程內容的設置偏重于高深的理論知識，沒有凸顯農科高等數學農林特色，忽視了知識的運用環節在教學方面，多注重課堂上理論知識的講解、公式推導、定理證明和習題演練。在考評方式上，以書本知識為考試內容對教學效果進行檢驗。在傳統的教學模式之下，學生的應試能力得到了極大提高，而知識的創新和運用能力卻沒有得到同步提升。數學是一門學以致用的學科，隨著學科交叉融會面逐步擴大，專業聯系逐漸加深，各學科都需要借助于數學知識解決相關實際問題，尤其對于專業實踐性強的農科院校來說，高等數學是農科專業的基礎課程，開設的對象主要為實踐性非常強的植物科學、動物科學和生物科學專業的學生，這些專業和社會實踐緊密相連，因此，加強農科院校學生的數學知識應用能力非常重要?？梢哉f，將建模思想貫徹于數學教學中，提高學生發現問題、分析問題、建立數學模型解決問題的數學知識運用能力關系到農科院校學生培養目標的有效達成。

數學建模是指將現實世界中的實際問題用數學語言表達出來，即建立數學模型，然后求解，以此解決現實問題的數學知識應用過程。具體說來，數學建模分為模型準備、假設、構成、求解、驗證和應用六個環節，是20世紀90年代中期伴隨著大學數學教學改革興起的新的數學教學模式。強調運用數學知識解決各個領域的實際問題。將數學建模運用于數學教學有利于培養學生的洞察能力、聯想能力、數學語言翻譯能力、綜合應用分析能力和創新能力，此教學模式的運用切合新時代培養通專并用，全面發展的高素質人才的需要。數學建模過程如圖所示。

二、數學建模思想和方法在農科數學教學中的運用現狀及產生的問題

目前農科院校已采用各種方式將建模思想廣泛運用于數學教學中，如：通過導入與學生專業相關的數學問題，建立模型，進而引入數學概念，深化學生對理論知識的理解；開設實驗課，針對生活中的數學問題展開研究，通過建立數學模型，解決應用問題，激發學生的學習興趣。在實驗課上，強化學生利用Mathematica軟件繪制函數圖形并完成數學運算的能力和獨立思考能力；開展數學建模競賽，磨煉學生意志，提升數學軟件操作能力和團隊合作能力；豐富教學手段，采用多媒體教學，如使用投影儀，結合數學軟件，進行計算機網絡化案例教學，使原本抽象而深奧的理論知識的講解更加直觀和具體，學生理解起來更加容易，教學效果明顯提升；開展數學模型討論課，劃分學習小組，督促學生主動學習，提升學生的自我表達能力和邏輯思維能力；定期開展內容豐富、貼近生活實際的數學知識講座，展示各個領域的實際問題，向學生灌輸通過建立數學模型解決專業性問題的思想，激勵學生將建模思想作為研究手段，提升專業水準，等等。

采用建模方法極大地推動了農科院校數學教學改革，學生的學習積極性和知識運用能力都得到了顯著提升。但是在這個過程中，也反映出一些問題，為了更加深入地貫徹數學建模思想，有必要圍繞這些問題進行探討，找出問題產生的原因，尋求鰓決的方案，推動農科院校數學教學改革不斷前進。

具體說來，各個農科院校在將建模思想運用于數學教學過程中時均不同程度地遭遇到以下問題：

1 數學建模思想對教師的要求較高，相關師資資源短缺-要在高校數學課堂上運用建模思想，教師的作用非常重要。只有既具有高水準的數學理論知識，又通曉建模思想，同時還必須具有其他學科知識融會貫通能力的教師才能勝任建模教學工作。這樣才能成功引導學生在理論知識的基礎上，建立數學模型解決其他學科的實際問題。

2 在貫徹建模思想的過程中，只注重數學知識的學習。忽視了與專業學科的有效銜接，導致建模方法在運用層面上與專業脫節。

3 許多農科院校為了強化建模教學的效果，大力開展討論課、組織建模比賽等，占用了太多的基礎理論課時，如果教學進度沒有合理安排將極大地削弱學生的高等數學知識體系的完整性和連貫性。

4 建模思想的推廣和貫徹需要學校提供充足的硬件資源，如實驗室的建設、電腦等設備的配置，等等，均會增加學校的經濟負擔。隨著大學的擴招進一步加劇，實驗室僧多粥少的問題越來越突出，而數學建模教學手段的有效利用需要電腦、實驗室等一系列硬件資源的協助，而目前許多農科院校的實驗室建設相對滯后于擴招和教學改革的步伐，資源吃緊限制了教學活動的開展。

針對上述問題，結合多年的教學經驗，我認為在將建模思想融入農科院校數學教學活動中時，要注意以下幾點：

1 針對師資短缺這一問題，一方面要加強教師隊伍的業務訓練，提高教師的綜合素質；另一方面為各個學科教師提供互相交流的機會，學校可以建立以各科教師組成的咨詢小組。為數學建模獻計獻策，以實現有限師資資源的無限利用。

2 要加強學生專業知識素養和數學理論知識的提升，理順各門功課的縱向與橫向關系，強化學生的知識遷移能力，這樣才能切實有效實現貫徹建模思想的目的。

3 合理安排教學進度，強化數學建模方法的輔助教學地位。數學建模對農科院校的學生非常重要，但是，在數學教學過程中，要注意分清主次，如果學生的數學知識體系都是殘缺的，建模競賽即使再成功也無助于數學知識在實際生活中的縱深運用。

4 農科院校一方面應大力推動學校相關硬件設施的建設，另一方面應合理排課，將計算機課程和建模課程分散開設，避免時間集中導致資源使用沖突。

綜上，數學建模思想能夠有效推動當前的農科院校數學教學改革，但是在運用的過程中，要注意分清主次，理順各門課程的關系，化解相關矛盾，推動教學改革成功向縱深發展，實現農科院校培養理論與實踐并重的高素質人才的目標。