作者:北京师范大学 曾文艺
在已经过去的二十世纪,科学技术已取得巨大的发展,数学这门学科在人们社会生活中的作用也发生了很多变化,数学的应用特征日益突出并且越来越受到社会的重视。在“科教兴国”的方针指引下,我国的教育改革面临着机遇与挑战,实施素质教育,培养创新能力已经成为越来越多教育工作者特别是社会各界人士的共识。从二十世纪八十年代以来,在国家教委和一些重点院校的倡导和推动下,数学模型课程和全国大学生数学建模竞赛在全国高校蓬勃开展起来,产生了深远的影响。这一活动的开展极大地刺激了基础教育的教学改革,推动了基础教育的素质教育开展的步伐。目前,北京、上海两地举办的中学数学知识应用竞赛活动带动了辽宁、四川、浙江、湖北、江苏等地省市地区的一些学校积极参与,形成了以竞赛为中心的多形式的数学知识应用的科技活动,这些活动目前正围绕着一个宗旨,即“呼唤应用意识,宣传数学建模,影响社会舆论,组织改革队伍,积累教改资料,推动教育改革”而进行。
众所周知,数学作为一门重要的基础学科和一种精确的科学语言,是人类文明的一个重要组成部分。从历史的角度来看,数学学科的发展总是伴随着生产力发展的要求而进行的。从现实来看,我们的社会已进入到了知识经济的时代,数学学科在工程技术、管理科学等领域中发挥着越来越重要的作用,并在很多情况下起着举足轻重甚至是决定性的影响,数学的应用正在向一切领域逐步渗透,产生了一系列与数学相关联的新学科或边缘学科。当今的社会日益数学化、数字化、智能化和信息化。由于计算机的飞速发展,数学技术已成为高新技术的一个极为重要的组成部分和思想库,“高新技术本质上是一种数学技术”的观点以为越来越多的人们所认同。在这样的形势下,如何加强数学教育,搞好数学教学的改革就成为人们普遍关心的问题。
长期以来,在传统的数学教学过程过分强调从概念或定义出发,以简练的方式进行合理的逻辑推理,从而得到所要求的结论,这种教学模式使得理论与实际脱节,因而导致学生们在解决各种复杂的实际问题时往往感到束手无策。而安排数学模型课程的教学活动,并组织学生参加数学建模竞赛正是适应当前培养创新精神,尤其是教育创新精神;加强素质教育和推动素质教育的客观形势发展的需要。数学建模就是利用数学知识来解决各种实际问题的过程和方法。参加数学建模竞赛是提高分析问题、解决问题能力的一种非常好的方式和途径,在培养学生的创新意识和创新思维、开拓进取与团结协作精神、初步的科学研究能力等方面显示了它独到的特色。
数学模型与数学建模的最终目的是为了解决实际问题,而实际问题对于数学的需求是没有学科的界限和知识层次的高低之分,解决问题的水平将依赖于应用者的数学功底和解决实际问题的能力,一些人反映,“学了不少数学,但不会用它去解决实际问题”,这表明“学数学”与“用数学”是不同的。
数学建模竞赛及其活动为数学的教学改革带来了活力,它充分激发了学生学习的主动性、参与性、实践性和创新性,有利于学生综合素质和能力的培养,有利于人才的发现和脱颖而出。这种打破专业限制,全方位的综合训练模式引起了数学教育思想的深刻变革,使之进入到一个崭新的阶段。数学建模教育的重要意义在于它适应了培养具有竞争力的优秀人才的战略需要,反映了数学回归实际,从“学数学”到“用数学”转变的必然趋势。同时,在实施数学建模的教学及其竞赛活动中,我们可以采取一些可行措施,例如:请学生上讲台,学生是演员,教师是裁判,既活跃了课堂气氛,又锻炼了学生,使其理解能力和表达能力有了较大的提高,并使学生易于发现自己的不足;还可以进行报告交流,提高学生的写作能力,使学生体会到数学建模的全过程;改革传统的竞赛模式,根据课程和竞赛的开放性,采取“讲课+作业+模拟”的综合考核方式更为合理,这将更有助于调动学生的主观能动性和实际动手的的能力。
数学建模竞赛的特点是,题目由工程技术、管理科学中的实际问题简化加工而成,对数学知识的要求并不是十分深奥,一般没有事先设定的标准答案,为参赛者发挥其聪明才智和创造精神留有充分余地。并且论文的写作可以多名同学协作完成,因而也培养了学生的合作精神。需要特别指出的是,小论文的撰写对学生的应用意识和应用能力可以得到极大的加强,能够激发他们的创新精神和创新能力,从而使得学生的综合素质得到了全面的提高。试想一下,为了准备撰写论文,学生首先需要学会看,学会观察身边的事情,同时还要学会在寻找问题的过程中,想办法寻找它们与数学之间的联系,这些将锻炼学生的观察能力;其次,学会思考,把观察到的事情进行归纳、整理,从而去发现它们之间的内在规律,建立数学模型;再次,需要学会去做。把一个具体问题从头脑中转化到电脑中,并且用数学理论来分析解决问题的过程。这些看似简单,但实际做到可并不容易。如果能熟练掌握它,将使同学们受益无穷。它将表明学生们这方面所蕴藏着极大的潜力有待发掘和激发。加之竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表的清晰程度为主要标准,因此,这项活动的开展有利于对学生的知识、能力和素质的全面培养,可以丰富、活跃广大同学的课外科技活动,也为优秀学生脱颖而出创造了很好的条件。正确的组织和实施这项活动,将真正使广大学生能够做到“一次参赛,终身受益”。
竞赛活动可以使学生真正体会到数学的用途和怎样用数学,认识到今后要继续数学的再学习和提高,并找到了自身的差距,明确了努力的方向,开始成熟起来,并具有了强烈的自信心、拚搏意识和团队精神。竞赛冲破了传统的观念,使学生自觉地成为学习的主人,迸发出潜在的能量,从而使优秀人才得到了脱颖而出的机会,这有利于优秀人才的发现和成长。
目前,对21世纪经济特点的描述,主要有:“知识经济时代”、“信息经济时代”、“数字化经济时代”、“学习型经济时代”等,其实质为,新时代的经济直接依赖知识和信息的产生、传播和应用,其关键在于知识的创新,而知识创新的关键在于具有知识更新和应变能力的人,因而,“创新教育体系”、“终身学习教育体系”是当前教育改革的核心问题,数学建模的教学与竞赛活动正是对这一教育思想的实践和探讨。可以预见,它将在培养学生的创新精神方面,尤其是在人格素质的培养方面起到积极的作用,是教育教学改革的切入点和生长点。
