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一、數(shù)學建模及其運用
數(shù)學建模的定義就是通過建立數(shù)學模型對遇到的實際問題進行近似轉化,將抽象、難以理解的數(shù)學問題直觀地表達出來,更有利于數(shù)學難題的解決.
數(shù)學建模是一種科學的思維方式,主要的表現(xiàn)形式是象形符號與數(shù)學結構,數(shù)學模型的運用對學生智力與興趣的發(fā)開具有深遠意義,為解決大量復雜的數(shù)學難題提供了很好的研究方法與手段,我國教育部門對高中數(shù)學教材中的數(shù)學建模做出了具體規(guī)定與要求,通過對高中知識理論與數(shù)學模型的結合,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與解決問題的能力.
二、數(shù)學建模的地位和作用
1.促進教學理念與知識結構的轉變
為了適應高中教育的科學發(fā)展,數(shù)學建模作為新的數(shù)學思維引入教學中,具有指導意義與現(xiàn)實意義.利用現(xiàn)代教學理念實現(xiàn)教學創(chuàng)新方式的轉變,引導學生主動學習并積極解決實際問題,改變了以往高中教學中學生單一型的知識結構,
讓學生在掌握理念與公式的同時,拓展與專業(yè)相關知識與技能的學習,培養(yǎng)學生科學的思維方式,對知識進行有邏輯的歸納、總結與運用.
2.促進教師教學水平和學生興趣培養(yǎng)
計算機輔助教學的發(fā)展有效地促進了教學的效果,達到課堂教學的豐富化、直觀化.為了適應多媒體與信息化的發(fā)展,教師務必豐富自己的知識領域與結構,運用科學的思維方式對科學知識進行重新認識,利用建模引導學生進行研究實踐,發(fā)揮學生的創(chuàng)造性與發(fā)散性思維,引導學生對抽象問題的模型化思考,促進學生知識技能、興趣、素質的全面發(fā)展.
三、建模教學對學生素質的培養(yǎng)
建模教學是通過教學活動讓學生學習、掌握數(shù)學的思想、方法和技巧,培養(yǎng)學生論證運算能力、邏輯思維能力,特別是運用數(shù)學的立場、觀點和方法分析、解決實際問題的能力.在建模教學過程中應注重培養(yǎng)以下幾方面的素質.
1.思維能力的培養(yǎng)
數(shù)學模型在高中教育中的應用可以轉變學生對數(shù)學的認識,以往的高中教學方式比較死板,主要以傳授理論知識為主,長期以來導致學生喪失了對數(shù)學的興趣.而通過建立模型、進行實驗、小組合作等模式進行數(shù)學問題的解決,重新激發(fā)了學生對數(shù)學學習的熱情.在數(shù)學建模的過程中,鍛煉了學生的思維創(chuàng)新與創(chuàng)造力,在思維邏輯上得到了強化.
通過數(shù)學建模,學生會改變以往對數(shù)學錯誤的認知,將數(shù)學問題與社會生活、生產(chǎn)很好的聯(lián)系起來,意識到數(shù)學學習的重要性.以往具有挑戰(zhàn)的數(shù)學抽象問題對于大部分學生來說是很困難的,而數(shù)學模型可以引起學生普遍的探究,因為數(shù)學模型的建立中強調(diào)的是過程,大部分學生都可以進行參與,利用不同的想法與方法自己動手解決問題,強化了邏輯思維能力,養(yǎng)成了獨立思維與探索的精神.
2.解決實際問題能力的培養(yǎng)
高中數(shù)學在二次函數(shù)最值的教程中,涉及一道相關的應用題,要求學生使用數(shù)學建模來解決實際問題.題目如下:一個星級旅館有150個客房,經(jīng)過一段時間的經(jīng)營實踐,旅館經(jīng)理得到了一些數(shù)據(jù):每間客房定價為160元時,住房率為55%,每間客房定價為140元時,住房率為65%,每間客房定價為120元時,住房率為75%,每間客房定價為100元時,住房率為85%.欲使旅館每天收入最高,每間客房應如何定價?
第一步進行簡化假設:
(1)設旅館每間客房定價相等;
(2)每間客房最高定價為160元;
(3) 隨著房價的下降,住房率呈線性增長.
第二步建立模型:
設y表示旅館一天的總收入,每間客房降低的房價為x元(與160元相比);每降價1元,住房率就增加.因此問題轉化為:y的最大值是多少?
第三步建立求解模型:
利用二次函數(shù)求最值可得到當x=25即住房定價為135元時,y取最大值13668.75(元).
第四步得出結論:
(1)可得住房定價為135元時,收入最高;也可定價為140元,便于管理,這時與最高收入只差18.75元.
(2)如果定價為180元,住房率為45%,因此假設(2)是合理的.
日常生活中的問題與數(shù)學建模息息相關,通過建模的培養(yǎng),可以讓學生養(yǎng)成積極主動發(fā)掘生活中的問題并從不同角度解決的能力,有利于學生積極的思考,加深學生對數(shù)學知識點的鞏固,養(yǎng)成嚴謹創(chuàng)新的數(shù)學思維,也鍛煉了團隊合作能力,因此在數(shù)學建模過程中,學生可以提高對于生活中問題的分析與解決的綜合能力.
3.綜合能力的培養(yǎng)
很多高中為了培養(yǎng)學生全面的能力和素質,積極的進行相關活動的組織.如:組織數(shù)學建模競賽活動,以競賽的方式促進學生對數(shù)學模式的認識與運用,鍛煉了學生對數(shù)學進行分析、推理的能力,數(shù)學建模過程中也會涉及計算機的使用,提高了學生們軟件自學的能力,通過查找文獻、建立模型構建充分鍛煉了學生的創(chuàng)新意識、洞察力與解決問題的綜合能力.
在數(shù)學建模的競賽與教學中,學生的挑戰(zhàn)與吃苦的競賽也得到了鍛煉,促進了學生團結合作、互相幫助的集體精神與品質.學生們在數(shù)學建?;顒又惺斋@了合作與交流的愉快體驗,在模型的建立中不斷進行問題的思考與方法的挑戰(zhàn),達到方案的優(yōu)化與調(diào)整,對綜合能力的提升有很大幫助.
關鍵詞:數(shù)學建模;理工科學生;就業(yè)優(yōu)勢;綜合能力
中圖分類號:G710 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)20-0170-02
隨著高等職業(yè)教育的擴招和就業(yè)形勢的日趨嚴峻,高職畢業(yè)生在就業(yè)方面愈發(fā)困難。但是,高職畢業(yè)生在就業(yè)愈發(fā)困難的大背景下,仍有部分專業(yè)基礎扎實、思維開闊的學生,能找到合適的工作崗位,并在工作中通過各種方法科學而高效解決實際問題,快速地成長為業(yè)務骨干。由此可見,在改善高職畢業(yè)生就業(yè)外部環(huán)境的同時,提高內(nèi)在綜合能力也是極其必要的,這是在根本上提升其就業(yè)的有力措施。筆者通過多年的研究,發(fā)現(xiàn)數(shù)學建模對高職生的各項能力有顯著的效果,積極參與數(shù)學建模并取得一定名次的高職畢業(yè)生初次就業(yè)時具有明顯優(yōu)勢,在后續(xù)工作中往往也能發(fā)揮出更大的潛力,獲得更大的提升空間。
一、數(shù)學建模增強了學生的組織協(xié)調(diào)能力
數(shù)學建模是一項以參與學生為主體,帶隊教師協(xié)助的全國性科學創(chuàng)新活動,學生是參與科學創(chuàng)新的主體,也是管理、協(xié)調(diào)自身團隊各種關系、資源的主體。因此,在考查學生科學創(chuàng)新能力的同時,學生如何處理好正常學習與參賽工作,如何獲取學校行政部門在場地、財力、高水平指導教師的支援,如何協(xié)調(diào)好團隊內(nèi)部的分工和協(xié)作,如何深入了解每個隊員的優(yōu)勢并為其分配最擅長的任務,如何在遇到困難好阻力的時候激勵團隊克服困難、不言放棄。這些都是對學生組織協(xié)調(diào)能力的考驗和鍛煉。
而這些場景與工作中的項目團隊場景極為類似,企業(yè)的項目團隊要想獲得成功,需要有明確的目標、各種資源的支持、團隊成員發(fā)揮各自的最大優(yōu)勢、克服各種困難的毅力和能力。而這些要求通過數(shù)學建?;顒又薪M織協(xié)調(diào)的歷練都可以積累,為以后在企業(yè)中解決類似的問題提高寶貴的經(jīng)驗,并增強自信心。
二、數(shù)據(jù)建模提高了學生對知識的自學習和自辨別能力
高等職業(yè)教育不可避免地受到應試教育的影響,單向化、灌輸化、絕對化的教育教學模式使學生對新知識的自學習能力不強,對知識正繆的自辨別能力很弱。而數(shù)學建模中的問題往往在課本中難以找到現(xiàn)成的答案,需要學生具有自學能力,深入分析數(shù)學建模中的實際問題,并把實際問題轉化為數(shù)學模型,通過自學新知識,快速解決這些數(shù)學問題。同時,對于解決方案,自己還要判斷其科學性、合理性、可行性、可操作性,如果科學、合理、可行、可操作,就要大膽地采用;反之,就要果斷地承認錯誤,并繼續(xù)尋找科學、合理、可行、可操作的解決方案。正是通過“發(fā)現(xiàn)問題――自習――自辨――再自學――再自辨――解決問題”的動態(tài)過程,能大大提高學生的自學能力和辨別能力。
在實際工作中,很多問題在課本上也沒有答案。因此,學生的自學能力和自辨能力更為重要。而數(shù)學建模恰恰能解決這一問題,為學生在工作崗位、日常工作中有新發(fā)現(xiàn)、新突破,提高綜合競爭力創(chuàng)造有利條件。
三、數(shù)據(jù)建模強化了學生的團隊榮譽感和責任感
現(xiàn)在獨生子女居多,很多學生在多重關愛下不免形成了以自我為中心的習慣,而數(shù)學建模是一項團體性的活動,需要通過集體智慧戰(zhàn)勝一個個困難,而不是一個人獨自戰(zhàn)斗。只有發(fā)揮團隊的作用,發(fā)揮每個成員的優(yōu)勢,才能取得最后勝利,這就需要學生具有團隊榮譽感、奉獻精神,認真履行自己在團隊中的職責,和隊友齊心解決看似解決不了的問題。
工作也需要團隊成員共同奮斗,只有融入團隊、具體強烈的團隊榮譽感并在自己的崗位上盡職盡責才能獲得成功,才能獲得領導和同事的認可。通過數(shù)學建模團隊的磨合,同樣能增強團隊榮譽感和責任感,為日后在工作中更好地融入團隊并發(fā)揮特長提供寶貴經(jīng)驗。
四、數(shù)學建模提升了理工科學生的人文素養(yǎng)
由于文理分科等原因,理工科學生在文字組合和語言表達能力上都有所欠缺,而數(shù)學建模不僅僅是解決數(shù)學問題,還要撰寫研究文檔、制作答辯PPT,與專家評委面對面地交流和答辯。這些環(huán)節(jié)對理工科學生的文字組織和語言表達能力是難得的鍛煉機會,通過撰寫研究文檔和制作答辯PPT,讓學生在文字的組織、文章的外在結構和邏輯結構、寫作方法和技巧等方面都有很大提高;通過與專家評委面對面地交流和答辯,讓學生在語言表達的邏輯性、合理性、準確性方面也有提高。
文字組織和語言表達能力是一項極為重要的交流和溝通技能,在工作中需要大量專業(yè)的文字組織和語言表達。理工科學生在這些方面的缺失和不足會極大地影響職業(yè)發(fā)展和提升。而數(shù)學建模比賽則能彌補上述不足,提升人文素養(yǎng)和綜合實力。
參考文獻:
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一、高等數(shù)學教學中數(shù)學建模思想應用的原則
在進行數(shù)學建模的時候,一定要保證實例簡明易懂,結合日常生活的實際情況,創(chuàng)設相應的教學情境,激發(fā)學生學習的興趣。從易懂的實際問題出發(fā),由淺到深的展開教學內(nèi)容,通過建模思想的滲透,讓學生進行認真的思考,進而掌握一些學習的方法與手段。在實際教學中,不要強求統(tǒng)一,針對不同的專業(yè)、院校,展開因材施教,加強與教學研究的結合,不斷發(fā)現(xiàn)問題,并且予以改進,達到預期的教學效果。教師需要編寫一些可以融入的教學單元,為相關課程教學提供有效的數(shù)學建模素材,促進教師與學生的學習與研究,培養(yǎng)個人的教學風格。
二、高等數(shù)學教學中融入數(shù)學建模思想的有效方法
(1)轉變教學觀念
在高等數(shù)學教學中應用數(shù)學建模思想,需要重視教學觀念的轉變,向學生傳授數(shù)學模型思想,提高學生數(shù)學建模的意識。在有關概念、公式等理論教學中,教師不僅要對知識的來龍去脈進行講解,還要讓學生進行親身體會,進而在體會中不斷提高學習成績。比如,37支球隊進行淘汰賽,每輪比賽出場2支球隊,勝利的一方進入下一輪,直到比賽結束。請問:在這一過程中,一共需要進行多少場比賽?一般的解題方法就是預留1支球隊,其它球隊進行淘汰賽,那么36/2+18/2+10/2+4/2+2/2+1=36。然而在實際教學中,教師可以轉變一下教學思路,通過逆向思維的形式解答,即,每場比賽淘汰1支球隊,那么就需要淘汰36支球隊,進而比賽場次為36。通過這樣的方式,讓學生在練習過程中,加深對數(shù)學建模思想的認識,提高高等數(shù)學教學的有效性。
(2)高等數(shù)學概念教學中的應用
在高等數(shù)學概念教學中,相較于初高中數(shù)學概念,更加抽象,如導數(shù)、定積分等。在對這些概念展開學習的時候,學生一般都比較重視這些概念的來源與應用,希望可以在實際問題中找出這些概念的原型。實際上,在高等數(shù)學微積分概念中,其形成本身就具有一定的數(shù)學建模思想。為此,在導入數(shù)學概念的時候,借助數(shù)學建模思想,完成教學內(nèi)容是非??尚械摹C恳雳D個新概念,都應有―個刺激學生學習欲的實例,說明該內(nèi)容的應用性。在高等數(shù)學概念教學中,通過實際問題情境的創(chuàng)設與導入,可以讓學生了解概念形成的過程,進而運用抽象知識解決概念形成過程,引出數(shù)學概念,構建數(shù)學模型,加強對實際問題的解決。其次,分析問題。如果速度是不變的,那么路程=速度×時間。問題是這里的速度不是一個常數(shù),為此,上述公式不能用。最后,解決問題。將時間段分成很多的小區(qū)間,在時間段分割足夠小的情況下,因為速度變化為連續(xù)的,可以將各小區(qū)間的速度看成是勻速的,也就是說,將小區(qū)間內(nèi)速度當成是常數(shù),用這一小區(qū)間的時間乘以速度,就可以計算器路程,將所有小區(qū)間的路程加在一起,就是總路程,要想得到精確值,就要將時間段進行無限的細化,使每個小區(qū)間都趨于零,這樣所有小區(qū)間路程之和就是所求路程。針對問題二而言,也可以將其轉變成一個和式的極限。這兩個問題都可以轉變成和式極限,拋開實際問題,可以將和式極限值稱之為函數(shù)在區(qū)間上的定積分,進而得出定積分的概念。解決問題的過程就是構建數(shù)學模型的過程,通過教學活動,將數(shù)學知識和實際問題進行聯(lián)系,提高學生學習的興趣與積極性,實現(xiàn)預期的教學效果。
(3)高等數(shù)學應用問題教學中的應用
對于教材中實際應用問題比較少的情況,可以在實際教學中挑選一些實際應用案例,構建數(shù)學模型予以示范。在應用問題教學中應用數(shù)學建模思想,可以將數(shù)學知識與實際問題進行結合,這樣不僅可以提高數(shù)學知識的應用性,還可以提高學生的應用意識,并且在填補數(shù)學理論和應用的方面發(fā)揮了重要作用。對實際問題予以建模,可以從應用角度分析數(shù)學問題,強化數(shù)學知識的運用。
三、高等數(shù)學教學中應用數(shù)學建模思想的注意事項
(1)避免“題海戰(zhàn)術”:教師一定要注意循序漸進。首先,在教學過程中,教師可以從教材出發(fā),對概念、定理等進行講解,讓學生進行掌握與運用,轉變教學模式,讓學生牢記教材知識。其次,慎重選擇例題練習,避免題海戰(zhàn)術,培養(yǎng)學生的數(shù)學建模思想,逐漸提高學生的數(shù)學素質。
(2)強調(diào)學生的獨立思考:在以往高等數(shù)學教學中,均是采用“填鴨式”的教學模式,不管學生是否能夠接受,一味的講解教材知識,不重視學生數(shù)學建模思想的培養(yǎng)。教師一定要強調(diào)學生獨立思考能力的培養(yǎng),通過數(shù)學模型的構建,激發(fā)學生的求知欲與興趣,明確學習目標,培養(yǎng)學生的數(shù)學思維,進而全面滲透數(shù)學建模思想,提高學生的數(shù)學素質。
(3)注意恐懼心理的消除:一定要提高學生的抗打擊能力,幫助學生樹立學習的自信心,進而展開有效的學習。學習是一個需要不斷鞏固和加強的過程,在此過程中,必須加強教師的監(jiān)督作用,讓學生可以積極改正自身錯誤,并且不會在同一個問題上犯錯誤,提高學生總結與反思的能力,在學習過程中形成數(shù)學思想,進而不斷提高自身的數(shù)學成績。
關鍵詞:數(shù)學建模;《圖論》;應用
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)37-0065-03
一、數(shù)學建模的基本概念和思想
數(shù)學模型是一種模擬,是用數(shù)學符號、數(shù)學式子、程序、圖形等對實際問題本質屬性的抽象而又簡潔的刻畫,它或能解釋某些客觀現(xiàn)象,或能預測未來的發(fā)展規(guī)律,或能為控制某一現(xiàn)象的發(fā)展提供某種意義下的最優(yōu)策略或較好策略。數(shù)學模型一般并非現(xiàn)實問題的直接翻版,它的建立常常既需要人們對現(xiàn)實問題深入細微地觀察和分析,又需要人們靈活巧妙地利用各種數(shù)學知識。這種應用知識從實際問題中抽象、提煉出數(shù)學模型的過程就稱為數(shù)學建模。
數(shù)學建模所利用的方法基本上是方程、分析、統(tǒng)計、運籌、圖論等常用數(shù)學工具,多數(shù)都要用到計算機進行數(shù)值計算和做圖,有時還用到計算機模擬。因此,在大學《圖論》課程教學活動中,教師如果能隨時隨處將數(shù)學建模思想和方法引入到教學內(nèi)容中,使學生了解《圖論》的相關概念、定理產(chǎn)生的歷史背景,讓學生在學習《圖論》時,體會到圖論知識與現(xiàn)實問題聯(lián)系的緊密性以及應用的廣泛性,這樣才有利于激發(fā)學生的學習興趣,幫助學生對圖論知識的理解與吸收。
二、《圖論》中的數(shù)學建模思想
自18世紀歐拉對哥尼斯堡七橋問題的研究以來,圖論得到了深入而廣泛的發(fā)展,已成為一門應用數(shù)學課程,在自然科學、社會科學、機械工程中均有重要的意義。由于《圖論》課程概念多、公式復雜、定理難證明和難理解等特點,在一定程度上造成教學難,證明抽象度高,學生難以理解。學生不能真正理解圖論思想,更談不上靈活運用圖論知識來解決各種實際問題,從而使學生感到《圖論》的學習非常困難與枯燥。雖然《圖論》課程中概念、定理比較多,初學者不易掌握,但是圖論的概念和定理大多是從實際問題中抽象出來的,所以在教學中注重介紹各種概念和理論的實際背景,引導學生學習圖論思想,探究圖論的發(fā)展規(guī)律,從而將更好地幫助學生理解和掌握這些概念和理論。如何從實際問題中抽象出圖論的相關理論,數(shù)學建模正是聯(lián)系數(shù)學理論與實際的一座橋梁,是數(shù)學應用于科學和社會的一個很好的途徑,是解決實際問題的強有力的工具。在圖論某些定理證明的教學過程中可以適當?shù)厝谌霐?shù)學建模的思想與方法,把定理的結論看作一個特定的模型,需要去建立它。于是,當把定理的條件看作是模型的假設,可根據(jù)預先設置的問題情景,引導學生發(fā)現(xiàn)定理的結論,從而定理證明的方法也隨之顯現(xiàn)。
例1.設G=(V,E)為任意無向圖,V={v1,v2,...,vn},|E|=m,證明所有頂點的度數(shù)和等于2m,并且奇點個數(shù)為偶數(shù)。
證明該結論之前,首先任意選取若干個學生,讓他們隨機互相握手,并記下每個人的握手次數(shù)和每兩人之間握手的次數(shù),由此可得每個人握手次數(shù)總和是每兩人之間握手次數(shù)的2倍,以及握過奇數(shù)次手的人數(shù)一定是偶數(shù)?;又蠼榻B該定理稱之為握手定理,從互動過程中可以建立定理結論的模型,并且證明的思路也就顯而易見了。
三、數(shù)學建模提高學生學習《圖論》的興趣和應用意識
由于教學課時的限制,將數(shù)學建模的思想方法融入《圖論》課程教學時,不能專門地讓學生學習建模,只能通過一些簡單的模型給學生介紹數(shù)學建模的思想及方法?!秷D論》是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要分支,在自然科學、社會科學、機械工程中有重要的意義,其求解思想滲透到自然學科的各個領域。圖論中的圖是由若干個給定的頂點及若干條連接兩個頂點的邊所構成的圖形。這種圖形通常用來描述某些事物之間的某種特定關系:用頂點代表事物,用連接兩個頂點的邊表示相應兩個事物間具有這種關系。這種圖提供了一個很自然的數(shù)據(jù)結構,可以對自然科學和社會科學領域中的許多問題進行恰當?shù)拿枋龌蚪?。因此,可以通過設計一些與《圖論》課程相關的課外建?;顒?,選擇符合學生實際并貼近生活的一些圖論問題,啟迪學生的論文查閱意識和能力,指導學生閱讀相關論文,最后以解題報告或小論文的形式提交他們的結果。
例2.有甲、乙、丙、丁、戊、己六名運動員報名參加A、B、C、D、E、F六個項目的比賽。表1中打“√”的是各運動員報名參加的比賽項目。如何安排六個項目的比賽順序,使得每名運動員都不連續(xù)地參加兩項比賽。
求解該問題時,可以先選取六名同學模擬一下實際問題,使學生理解該問題的實際背景,根據(jù)實際模擬情況,找出一種符合要求的比賽安排。再引導學生探究該問題與圖論的聯(lián)系,確定該問題的圖論模型,從而幫助學生尋找解決該問題的答案。在該問題中,若把比賽項目作為研究對象,用點表示,如果兩個項目有同一名運動員參加,在代表這兩個項目的點之間連一條線。如圖1:在該圖中只要找出一個點的序列,使依次排列的兩個點不相鄰,即能做到每名運動員不會連續(xù)地參加兩項比賽。例如A、C、B、F、E、D就是滿足要求的一種安排方法。
通過課內(nèi)外的數(shù)學建模思想及方法的滲透,有助于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維,喚醒學生進行創(chuàng)造性工作的意識,因為建模本身就是一項創(chuàng)造性思維活動,它不僅有一定的理論性,還有較強的實踐性。結合課外數(shù)學建?;顒拥拈_展,增強學生應用數(shù)學的意識,運用所學的圖論知識去參與解決實際問題的全過程。訓練學生運用圖論知識建立數(shù)學模型,解決實際問題的技能和技巧,是培養(yǎng)學生應用數(shù)學知識解決實際問題的重要途徑。同時使學生體會到圖論知識與現(xiàn)實問題聯(lián)系的緊密性以及應用的廣泛性,從而激發(fā)學生研究數(shù)學建模的興趣,提高他們運用圖論知識解決實際問題的能力,充分感受到圖論的生機與活力,也進一步深入體會到了學習《圖論》的重要性。在建模過程中也充分調(diào)動了學生應用圖論知識分析和解決實際問題的積極性和主動性,學生充滿了把圖論知識和方法應用到實際問題之中去的渴望,使學生對以往數(shù)學課程教學中常見的枯燥、難懂、脫離實際的感受得到切實的改變,從而使《圖論》課程的教學效果得到了明顯提高。
四、結語
《圖論》是一門既有趣又有較大難度的課程。傳統(tǒng)的以概念、定理為主的教學模式使學生在學習《圖論》的過程中感到非常困難與枯燥,很難調(diào)動學生學習的積極性,也無法體現(xiàn)該門課程的應用性。在《圖論》課程教學中融入數(shù)學建模的思想和方法,提高了學生學習《圖論》的興趣。通過數(shù)學建模的方法,理論與實際相結合,使得枯燥的圖論問題變得通俗易懂,既增強了學生的新奇感,激發(fā)了學生的求知欲,又能從中受到啟迪,充分調(diào)動了學生主動地參與意識和自覺學習的積極性,極大地提高了學生的學習效率,培養(yǎng)了學生應用數(shù)學的意識。
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[2]姜啟源,謝金星,葉俊.數(shù)學模型(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
關鍵詞:工作室制;工學結合;教學模式
工學結合的基本點是校企合作,按校企合作的程度來劃分,可將其分為三種形式:(1)學生進廠式。學院的課程、教師、管理、學生進企業(yè),在企業(yè)建立與學院相同的教室,實踐課全部在實際的工作環(huán)境中授課,理論課老師在企業(yè)的專用教室授課,企業(yè)教師與學校教師交替授課,企業(yè)環(huán)境與學校環(huán)境結合,企業(yè)資源與學校資源結合,是一種學習、實訓在企業(yè)的工學結合形式。(2)企業(yè)進校式。企業(yè)的文化、管理、課程、設備、技師、員工進入學校,學生在學校與企業(yè)共建的教室、實訓室學習知識,培養(yǎng)技能,是一種學習、實訓在校內(nèi)進行的學工結合的形式。(3)校企合一式。根據(jù)學生所學專業(yè)的學制,校企雙方聯(lián)合組建管理機構,靈活恰當?shù)匕才艑W生在不同的階段進廠、進校,學校既是工廠,工廠既是學校,校企合一。
以上三種形式的工學結合教學模式都不是很適合軟件技術專業(yè),大多職業(yè)院校的軟件技術專業(yè)將培養(yǎng)目標定位于程序員、數(shù)據(jù)庫管理員、軟件培訓員等,學生畢業(yè)后主要從事程序員的工作,而一般的軟件公司是不可能接收學生到程序員的崗位進行實習的,因為在軟件公司開發(fā)一個項目的周期短則半年長則兩三年,學生短時間的實習是不可能熟悉項目的開發(fā)流程的,再說在項目開發(fā)中,一些關鍵技術是需保密的。所以軟件技術專業(yè)的工學結合較其他專業(yè)要難以實現(xiàn)。盡管在課程設計、畢業(yè)設計中,都是指導學生進行項目的開發(fā),但這些項目一方面受時間的限制,另一方面需考慮一般學生的專業(yè)能力,在項目的選擇上一般都比較簡單,與實際的項目有一定的距離。那么,如何才能讓軟件技術專業(yè)的學生能實現(xiàn)崗位的零距離、知識的零距離?筆者認為采取“工作室制”的工學結合教學模式能有效地解決這一難題。
一、構建“工作室制”工學結合教學模式的基本思路
“工作室制”的教學模式借鑒了中世紀以來歐洲手工業(yè)作坊師傅帶徒弟的方式,把教學與實踐結合在一起,以工作室體制進行教育。因此,“工作室制”就是以專業(yè)的研究方向為基礎,以骨干教師為核心和具備一定的研究、設計、開發(fā)實力的師資為教學團隊,能充分利用教學資源開展教學活動的一種教學模式。這種教學模式能夠讓學生根據(jù)自身的發(fā)展條件及社會的需求,選擇進入各專業(yè)工作室學習。教學形式上采用開放式教學,學生全程直接參與項目的開發(fā)。
1 工作室的設置
可根據(jù)軟件技術專業(yè)的專業(yè)方向來設置工作室,如湖南婁底職業(yè)技術學院的軟件技術專業(yè)分為兩個專業(yè)方向:信息系統(tǒng)開發(fā)、WEB應用系統(tǒng)開發(fā),其中信息系統(tǒng)開發(fā)方向以VB或DELPHI作為主要的開發(fā)平臺,而WEB應用系統(tǒng)開發(fā)方向以JAVA或C#作為主要的開發(fā)平臺,根據(jù)這兩個方向成立兩個工作室,組織以專業(yè)帶頭人、骨干教師、企業(yè)專家為核心的、具備教學、研究、實踐實力的師資團隊,工作室除了需要有一支過硬的師資團隊外,還需配備投影儀、電腦、打印機、掃描儀、交換機、路由器等設備。
2 教學組織形式
可以從以下幾個方面對工作室制的教學組織進行思考:一是對進入工作室學習的學生結構作大膽嘗試。學生通過一或兩年的基礎平臺訓練后,二年級以上的學生,不限年級,可以根據(jù)自己的專業(yè)和就業(yè)方向,有所側重地選擇進入工作室;二是專業(yè)的教學完全由工作室自行組織。如課程的開設時間、課程內(nèi)容、考核方式方法等。項目案例可直接從實際的項目或課題研究中來,可聘請企業(yè)的專家、有豐富經(jīng)驗的系統(tǒng)分析師、高級程序員作為教師或實踐指導教師;三是學生進入工作室實行雙向選擇。工作室在學生進入前應把自己的課題項目向學生宣傳和公布,引起學生的興趣。學生進入工作室要求達到一定的條件,如專業(yè)基礎、文化水平、學習、工作態(tài)度等。學生進入工作室后,從專業(yè)課的教學到畢業(yè)設計都可在工作室的導師指導下完成。
3 工作室的企業(yè)化管理
工作室的教學以實際項目為核心,對學生的學習態(tài)度、學習能力、學習目標、學習業(yè)績進行管理。工作室由具有豐富實踐經(jīng)驗的專業(yè)教師負責,學生也要參與工作室管理規(guī)劃的制定:確立工作室發(fā)展的方向和目標;確立工作室人員的管理制度細則及獎懲制度(具體體現(xiàn)在學生操行和成績方面);確立工作室設備及相關設施的管理細則等。參照軟件公司的經(jīng)營結構,對項目小組的學生進行細致的專業(yè)分工,大體可分為五組:項目調(diào)研組、項目設計組、源代碼編寫組、項目測試與維護組、項目培訓組。項目小組的建立實際上是軟件開發(fā)流程的細致分工,在實施中組成一個完整的項目開發(fā)系統(tǒng),使學生能始終圍繞在大系統(tǒng)運行的前提下,注重對自身個體“業(yè)績”的培養(yǎng)和發(fā)展。在實際項目教學中,對學生在不同階段職責范圍提出明確的要求,以形成一個完整的、科學的教學體系。
這五組的學生根據(jù)實際情況不定期更換崗位和職能,這樣學生對軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)會有足夠的了解和認識,并始終注重對軟件開發(fā)過程整體性的把握。同時,由于項目是來自企事業(yè)單位的實際項目,各組學生互相配合,完成項目,這樣更有利于學生對專業(yè)知識深度、廣度的研究,有利于培養(yǎng)學生相互合作的團隊精神,為他們盡快地勝任市場的挑戰(zhàn),在未來的崗位中發(fā)揮全面而重要的作用提供強有力的支持。
二、構建“工作室制”工學結合教學模式的價值與意義
工作室制工學結合教學模式中強調(diào)“學以致用”,學一點,用一點,學了就用,用中在學。通過實際項目,學生取得了經(jīng)驗,了解了工作過程,也避免了學生要等到畢業(yè)后才開始“知識重構”的難度。構建“工作室制”工學結合教學模式能加強教學和社會的聯(lián)系,建立軟件開發(fā)的運營機制,實現(xiàn)教學科研成果的轉換,將學校的科研成果轉化為社會成果,有利于形成教學、科研和社會的互動關系。構建“工作室制”工學結合教學模式可以將教學、科研課題與企業(yè)等力量進行整合,便于高技能人才的培養(yǎng),對教師素質的提高也起到“充電器”的作用。
三、“工作室制”工學結合教學模式中需重點解決的問題
1 師資問題:工作室制教學模式意味著教師要從原先的擔任1-2門課程轉向全面負責或協(xié)助指導設計課題與實踐課題,只有單一知識背景的教師顯然難以勝任。因此,教師不但要有較高的專業(yè)水平,而且要有綜合化的知識以及項目開發(fā)的經(jīng)驗。這就需要我們的專業(yè)教師不斷學習并且拓寬知識面,在實踐中提高自己。
2 項目來源問題:在軟件技術專業(yè)中應用“工作室制”的工學結合教學模式,需要有充足的項目作為教學的基本保障,而這些項目必須是來自企事業(yè)單位的真實項目,而不是憑專業(yè)教師個人喜好自行虛擬的項目,否則無法讓學生真實地體驗就業(yè)情境,真正地實現(xiàn)“零距離”就業(yè)。這就需要擴大工作室影響,加強工作室與社會的聯(lián)系。
論文摘要:教育技術應用于對外漢語教學,為漢語教學的創(chuàng)街開砰了廣闊的空間,教學模式是漢語教學理論與實踐創(chuàng)街的突破口,本文以教育技術理論為依據(jù),從多嫌體角度探討了教育技術在多探體時外漢語課堂教學模式建構中的作用。
在英語教學中,我們已經(jīng)看到多媒體技術對學習者產(chǎn)生的良好效果,有些優(yōu)秀的軟件和恰當?shù)慕虒W內(nèi)容的結合確實幫助學習者解決了過去頭疼的若千難題,使學習變得更流暢、自主、豐富、快樂而深人。這一由多媒體所成就的實效也同樣適用于外國人學習漢語的過程。
如何在最短的時間內(nèi)使留學生學好漢語,提高漢語交際能力,一直以來都是對外漢語教師探究的課題。多媒體對外漢語教學模式就是應此而有的建設,它是基于現(xiàn)代教育技術理念和技術支持而發(fā)展的。
現(xiàn)代教育技術理論以“信息技術”為依托,而信息技術和學科課程的整合思想在198,年美國出臺的“2061計劃”(project206)中被清楚地描述出來。它更快地促進了信息技術在教育教學中的應用。
現(xiàn)代教育技術融入對外漢語教學,為對外漢語教學的應用創(chuàng)新提供了新思路與方法,為構建多媒體教學模式提供可能?,F(xiàn)代教育技術提供了強力的技術支持,為課堂引入嶄新的環(huán)境和豐富的教學資源,可讓現(xiàn)有的對外漢語教學體系較好地適應滿足信息時代漢語學習者的需求,情境教學,互動以及人機交互作用等教法得以精進,課堂教學成效得以提升。
本文以教育技術為主要依據(jù),探計現(xiàn)代教育技術在多媒體對外漢語課堂教學模式建構中的作用,為多媒體技術在對外漢語課堂教學中的應用提供理論分析和指導。
1、多媒體對外漢語課堂教學模式的界定
教學模式是教學論的重要概念,在教學中起著連接理論和課堂教學的橋梁作用,對關聯(lián)基本概念的厘清有助于對多媒體對外漢語課堂教學模式概念內(nèi)涵的理解。
對外漢語課堂教學模式是教學模式在特定領域的表現(xiàn)形式,而多媒體對外漢語課堂教學模式又是對外漢語課堂教學模式的具體體現(xiàn)。
在這兩個概念基礎上界定的多媒體對外漢語課堂教學模式會呈現(xiàn)更清晰準確的面貌。
1.1教學模式的幾種定義
1972年,美國的喬伊斯·威爾在《教學模式》一書中將教學模式定義為:“教學模式是構成課程(長時間學習的過程)、選擇教材、指導在教室和其他環(huán)境教學活動的一種計劃和范型?!?/p>
何克抗認為教學模式是“在一定教育思想、教學理論和學習理論指導下的,為完成特定的教學目標和內(nèi)容而圍繞某一主題形成的比較穩(wěn)定且簡明的教學結構理論框架及其具體可操作的教學活動方式。”
鐘志賢認為“教學模式是指對理想教學活動的理論構造,是描述教與學活動結構或過程中各要素間穩(wěn)定。關系的簡約化形式。換句話說,教學模式是一種反映或再現(xiàn)教學活動現(xiàn)實的理論性、簡約性的形式。”
祝智庭認為“教學模式,又稱教學結構,是在一定的教育思想指導下建立的比較典型的、穩(wěn)定的教學程序和構型。研究教學模式,有助于我們對復雜的教學過程的組織方式做簡要的表述,分析主要矛盾,認識基本特征,進行合理分類?!?/p>
趙金銘認為“教學模式是指具有典型意義的、標準化的教學或學習范式?!?/p>
周淑清認為“教學模式是在一定的教學理論和教學思想指導下,將教學諸要素科學地組成穩(wěn)固的教學程序,運用恰當?shù)慕虒W策略,在特定的學習環(huán)境中,規(guī)范教學課程中的種種活動,使學習得以產(chǎn)生?!?/p>
崔永華認為“教學模式指課程的設計方式和教學的基本方法。”
由上各家之言,讓我們對教學模式的內(nèi)涵有較為充分的認識。每一種特定的教學模式,都會有所側重。為便于理解及進一步闡述所論主題,本文擇取《教學論》中的定義,即“教學模式是在一定教育理論指導下。為完成某一類學習目標而形成的,比較穩(wěn)定的、簡明教學結構框架及其具體的可操作的教學活動程序,通常是對幾種教學方法與教學策略的組合應用”。
1.2對外漢語教學的教學模式
在教學模式運用在具體領域的過程中,學科的特點對教學模式的特定性有決定作用。
對外漢語教學的教學模式,“就是從漢語獨特的語言特點和語言應用特點出發(fā),結合第二語言教學的一般性理論和對外漢語教學理論,在漢語教學中形成或提出的教學(學習)范式。這種教學(學習)范式以一定的對外漢語教學或學習理論為依托,圍繞特定的教學目標,提出課程教學的具體程式,并對教學組織和實施提出設計方案。它既是一種形而上理論的反射體,又具有清晰的可操作性的教學范式”。
1 .3多媒體對外漢語教學模式
參考上述教學模式和對外漢語教學模式的界定,我們認為基于多煤體的對外漢語教學模式是以現(xiàn)代教育技術、建構主義學習理論、多媒體認知理論、對外漢語教學理論為指導,以學生為中心,以多媒體為技術手段,整合資源,創(chuàng)設情境、互動協(xié)作等學習環(huán)境要素,優(yōu)化教學各要素,運用以學為主的教學策略,形成可操作的教學活動程序,達到培養(yǎng)學生語言交際能力的目標。
該定義內(nèi)涵中有四個“突出”,突出了以學生為中心,突出了技術手段的作用,突出了要素組合的必要價值,突出了以學為主的策略方向。
2、現(xiàn)代教育技術在多媒體對外漢語教學模式中的體現(xiàn)
現(xiàn)代教育技術理論所強調(diào)的“以學習者為中心”的理念在教學模式的探索中起了相當關鍵的指導作用,它對“以教為中心”的傳統(tǒng)課堂教學作以修正。而且,它涉及的諸多范疇在對外漢語教學中指導作用顯著,其依托信息技術的理念和技術運用對構建多媒體教學模式起著核心作用。
2.1現(xiàn)代教育技術定義
1970年美國教育傳播與技術學會(aect)成立,這被認為是現(xiàn)代意義上的教育技術學科和研究領域形成的標志。1994年,西爾斯(seels)與里奇(richey)合寫的專著《教育技術的定義和研究范圍》發(fā)表。書中給教育技術作如下定義:“教育技術是為了促進學習,對學習的過程和資源進行設計、開發(fā)、利用、管理和評價的理論和實踐”。
2.2現(xiàn)代教育技術的內(nèi)涵分析
現(xiàn)代教育技術的內(nèi)涵,可以概括為“一個目標、兩個對象、五個范疇”。
“一個目標”是指學習。教育技術是為了學習。
“兩個對象”是以學習的過程和資源為研究對象。教育技術在促進學習的過程與資源設計兩個方面的研究結果,產(chǎn)生出各種教學設計模型(models,或模式)。
“五個范疇”是指相互作用的五個研究范疇,包括設計、開發(fā)、利用、管理和評價。其內(nèi)涵說明分析如下。
設計是指學習者的特征分析和教學策略的指定(教學策略中又包含教學活動程序和教學方法等兩個方面),教學內(nèi)容和相應知識點排列順序的確定、教學媒體的選擇、教學信息與反饋信息的呈現(xiàn)內(nèi)容與呈現(xiàn)方式設計以及人機交互作用的考慮等等。
開發(fā)是指將音像技術、電子出版技術應用于教育與教學過程的開發(fā)研究,基于計算機的輔助教學技術(cai和icai)的開發(fā)研究以及將多種技術加以綜合與集成并應用于教育、教學過程的開發(fā)研究。
利用是指應強調(diào)對新興技術(包括新型媒體和各種最新的信息技術手段)的利用與傳播,并要設法加以制度化和法制化,以保證教育技術手段的不斷革新。
管理是指包括教學系統(tǒng)、教育信息、教育資源和教育研究計劃與項目的管理。
評價是指既要注重度教育、教學系統(tǒng)的總結性評價,更要注重形成性評價并以此作為質量監(jiān)控的的主要措施。
以上定義,傳達出現(xiàn)代教育技術的精髓。
首先,反映出以學為中心的新的教學理念,用技術促進學習者的“學”。
其次,突出了學習者的作用,學習過程是學習者學習新知識、新技能的認知過程。
再者,強調(diào)學習資源設計,指對教學媒體和教學環(huán)境的設計。教學環(huán)境的設計一般指與師生或學生之間的交互作用有關的教學設計。
最后,以發(fā)展的信息技術為依托,特別是多媒體技術應用到教學中。
2 .3現(xiàn)代教育技術在多媒體對外漢語教學模式中的功能體現(xiàn)
(1)現(xiàn)代教育技術體現(xiàn)了多媒體信息的“教導”功能。
信息技術可以將各種教學媒體和手段融為一體,從文字、圖表、動畫、音頻、視頻等多個角度去刺激學習者,從而最大限度地調(diào)動學習者積極性、主動性和創(chuàng)造性,加深學習者對語言點理解、記憶和掌握,促進學習者語言能力的提高。
多媒體代替了粉筆、黑板等傳統(tǒng)媒體,實現(xiàn)了它們無法實現(xiàn)的功能。實現(xiàn)了媒體的跨越,媒體由輔助教師演示、講解的工具轉變?yōu)閷W生手中的認知工具、學習工具。傳授知識的方法發(fā)生了根本的變化,豐富了課堂教學功能。利用多媒體教學是對多種感官的綜合刺激。
人機交互是計算機的顯著特點,多媒體手段實現(xiàn)教與學的雙向互動,產(chǎn)生出一種新的圖文并茂的、豐富多彩的人機交互方式,學習結果可以立即反饋。教師可以使用現(xiàn)成的計算機輔助教學軟件進行漢字、詞匯等教學。制作多媒體課件,幫助學生理解所學的知識。
(2)現(xiàn)代教育技術體現(xiàn)了讓對外漢語學習者在情境和資源中“角色滿足”的功能。
在多媒體教學中,學習者在一定的情境即社會文化背景下借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,充分利用各種學習資源,通過意義建構而獲得。
用資源學習是一種嶄新的認識。教師用各種相關優(yōu)化的教育資源來豐富課堂教學,擴充教學知識量,使學生不再只是學習課本上的內(nèi)容,更能開闊思路,發(fā)展創(chuàng)新。
(3)現(xiàn)代教育技術支持和體現(xiàn)了多煤體漢語教學手段的“持續(xù)開發(fā)”功能。
第一,信息技術注重計算機的輔助教學技術(cai和icai)的開發(fā)研究以及將多種技術加以綜合與集成并應用于教育、教學過程的開發(fā)研究。
在對外漢語教學中,教學對象不同,教學內(nèi)容多樣,而信息技術的開發(fā),因其強調(diào)對新興技術(包括新型媒體和各種最新的信息技術手段)的利用與傳播,在教學中能相應地給予多元的、豐富的、優(yōu)化的輔助資源。
第二,利用超文本技術,對多媒體信息進行組織與管理,使學習內(nèi)容的調(diào)用極便捷,能滿足學習之需。其模擬人類思維特征,將教學內(nèi)容通過節(jié)點(用于儲存各種信息)和鏈(表示各接點之間的關系),組成含有許多分支的信息網(wǎng)絡。超文本的非線性、網(wǎng)狀方式組織管理信息,使得學習者不必按一定順序提取信息,符合人類的思維特點和閱讀習慣。
3、現(xiàn)代教育技術對多媒體對外漢語課堂教學模式建構指導作用的分析
以上我們對現(xiàn)代教育技術的定義、范疇和它在教學模式建構中的功能體現(xiàn)作了介紹與分析。在建構多媒體對外漢語課堂教學模式中,我們將這一理論思想貫穿其中,在四個方面產(chǎn)生出其有價值的指導。
第一,多媒體對外漢語課堂教學模式是以學為中心的模式。它需要進行語言學習者的特征分析和教學策略的指定,教學策略包含教學活動程序和教學方法兩個方面。以此為基礎進行教學信息內(nèi)容設計。這是現(xiàn)代教育技術理論核心的應用之一。
第二,多煤體對外漢語課堂教學模式是用技術促進學習的模式。建構模式的目的是培養(yǎng)學習者在真實環(huán)境中運用目的語(漢語)進行交際的能力。多媒體技術可以提供仿真性的探索情境,在真實情境中進行大量交際活動或模擬交際活動,從而讓學習者提高語言運用的實際能力。
第三,多媒體對外漢語課堂教學模式是具有互動性的模式,讓學習者通過協(xié)作、會話完成交際過程。該模式利用計算機的交互功能,實現(xiàn)人機之間、學生之間、師生之間在不同層面的互相溝通和反饋。如在多媒體環(huán)境中,學生可以通過多媒體課件學習規(guī)定課程目標下的相關語言知識,也可以實時的人機互動進行交際能力的訓練。
第四,多媒體對外漢語課堂教學模式是重視媒體的呈現(xiàn)、制作與利用的模式。煤體是學習過程所必須借助的工具,本身即是學習資源的主要組成部分,它把含有不同媒體信息的教學內(nèi)容(如聽、說、讀、寫,話題交際等)綜合成一個有機整體,通過設計大量交際活動或模擬交際活動,創(chuàng)設出圖、文、聲、像并茂、豐富多彩的目的語仿真環(huán)境。
【關鍵詞】地震作用;框剪結構;整體穩(wěn)定性;抗側剛度;優(yōu)化設計;安全可靠;經(jīng)濟合理
0 引言
在設計框剪結構中剪力墻的剛度(數(shù)量)時,要滿足強度條件和剛度條件,避免在地震時產(chǎn)生過大的變形而影響結構的正常使用狀態(tài)。假如在結構初步設計時,就能準確而快捷地確定剪力墻最優(yōu)剛度,便能避免反復進行剛度調(diào)整。因此,如何合理準確的給定剪力墻最佳剛度很重要,目前工程界對這個問題也非常關注。剪力墻數(shù)量布置多一些,還是少一些呢?這種“剛柔之爭”經(jīng)歷了20多年。
在進行框剪結構的設計時,首先應確定建筑的柱網(wǎng)尺寸,接著根據(jù)己知的豎向荷載及建筑高度確定梁、柱的截面尺寸,最后確定抗震墻的數(shù)量。這是在進行初步設計時所做的準備工作。剪力墻抗側剛度的多少,直接關系到結構能否做到經(jīng)濟、安全、合理。在一個獨立的結構單元內(nèi),抗震墻的布置數(shù)量,應符合這條要求:在結構單元的兩個主軸方向,按照《抗震規(guī)范》地震作用下計算出的結構彈性階段層間位移角的最大值,對于一般的高層建筑不大于1/600,對具有高級裝修的高層公共建筑不大于1/800,同時滿足頂點側移角限值。
1 框剪結構中剪力墻最佳數(shù)量的設置
框剪結構體系中剪力墻如何設置是一個非常重要的問題,包括數(shù)量和位置,優(yōu)化的關鍵環(huán)節(jié)在于框剪結構體系能否達到經(jīng)濟、安全及合理。
1.1 剪力墻數(shù)量的確定原則
結構單元獨立設計時,設置剪力墻的數(shù)量應符合下列原則和要求:
1)為了能夠充分發(fā)揮框剪結構體系的結構特性,在水平地震作用下,按照第一振型計算的總剪力墻底部所承受的地震傾覆彎矩不小于50%的結構總地震傾覆彎矩的。否則,結構應按照框架結構對待。
2)在結構單元的兩個主軸方向,按照結構彈性法計算樓層層間最大位移與層高之比?駐=uh,對高度不大于150rn的高層建筑,不應大于1/800;對高度不小于250m的高層建筑,不應大于1/500;高度在150rn-250m之間的高層建筑,按線性插入選用。
3)對于單片剪力墻,其底部承擔的水平剪力不宜超過框剪結構底部總水平剪力的40%。
1.2 影響抗震墻數(shù)量的因素
對抗震墻進行優(yōu)化設計時,影響因素很多,主要包括:(1)抗震設防烈度;(2)場地類別;(3)結構側移限值;(4)剛度特征值?姿。在這些影響因素中,抗震設防烈度與場地類別由工程直接給出,結構側移角由規(guī)范限制,而剛度特征值最為最活躍的一個影響因素,它由工程設計人員決定,也直接影響工程的經(jīng)濟性能和抗震性能。
2 建立地震作用下剪力墻抗側剛度優(yōu)化的數(shù)學模型
要進行剪力墻剛度的優(yōu)化,可是以哪個作為設計變量呢?改變剪力墻的截面尺寸、調(diào)整剪力墻的混凝土強度與框架梁柱建筑層高有關的框架柱平均剪切剛剛度,都是優(yōu)化剪力墻抗側剛度的有效措施,但是經(jīng)過大量的工程設計實踐工程師們已經(jīng)總結出一些有規(guī)律性的東兩,比如當建筑的高度以及豎向荷載已知的情況下,柱子斷面尺寸基本可以確定。因此,當剪力墻的高寬比比較大,而剪切變形的影響又比較小時,可取剪力墻的彎曲剛度作為設計變量(即優(yōu)化因素)。
2.1 建立剪力墻抗側剛度優(yōu)化的數(shù)學模型
3 結束語
隨著抗風及抗震理論的不斷完善,加上新的施工技術和設備的不斷涌現(xiàn),尤其是計算機的開發(fā)和應用及建筑結構分析手段的不斷完善,培養(yǎng)了設計人員的依賴性,他們習慣的認為只要計算的結果滿足就可以通過,往往容易忽視結構的經(jīng)濟性及合理性。而在整個設計過程中初選截面非常重要,對有經(jīng)驗的設計師能很好的預選初始截面尺寸,使計算能滿足設計要求。但僅憑經(jīng)驗進行設計對整個結構體系缺少一個定性的評估,且直接影響著設計的效率。因此,在框剪結構體系中,如何布置合理有效的剪力墻剛度也非常重要。而如果我們能夠給出一個優(yōu)化程序或者優(yōu)化模型的話,就使得設計人員在進行初步截面選擇時,不但可以節(jié)約時間,而且也能夠滿足設計要求。
【參考文獻】
關鍵詞:高職;數(shù)學建模;超越唯競賽
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2016)13-014-01
數(shù)學建模指對各類實際問題進行組建數(shù)學模型并使用計算機數(shù)值求解的過程。數(shù)學建模一般有下列步驟。(1)調(diào)查研究(2)抽象簡化(3)建立模型(4)用數(shù)值計算方法求解模型(5)模型分析(6)模型檢驗,檢驗所建立的模型是否真實反映客觀實際(7)模型修改(8)模型應用。高職數(shù)學建模教學存在諸多困難,針對這些困難,我們提出,在動員、日常教學融合建模、超越建模唯競賽等方面均應有與專科特色的數(shù)學建模教育教學模式。
一、高職數(shù)學建模教學的困難
1、學生問題。而且學生基本數(shù)學知識和基本能力有較大欠缺的學生較多;
2、課程開設。通常高職高專從課程設置上,很少開設《數(shù)學建?!氛n程,原因包括師資準備不足,愿意學習的學生少,數(shù)學課時數(shù)少
3、數(shù)學建模的論文質量偏低。由于沒有專門課程,大部分學生沒有學習過Spss、Matlab、Lingo等軟件,甚至多數(shù)學生數(shù)學公式都不會錄人,絕大部分學生基本沒聽說過數(shù)學建模。在競賽訓練時生搬硬套參考書格式、程序不能運行、數(shù)據(jù)矛盾、問題解決答非所問等現(xiàn)象普遍,能完成論文任務就算不錯,整體論文質量偏低。
4、結果導向,忽視過程。數(shù)學建模是一項系統(tǒng)工程,從參賽學生和指導教師的選拔、訓練(培訓),競賽的組織開展,賽后的經(jīng)驗總結交流都應該是系統(tǒng)的、規(guī)范的,而現(xiàn)狀是:參賽學生一部分是從學習成績好的學生中挑選的(當然數(shù)學建模的能力未必就好),組隊后參賽學生不積極參,競賽結束后,隊伍解散,不總結、不分析、無交流,更談不上持續(xù)參賽。還存在參賽學生年級底、基礎差,學科單一(通常是理工類學生)、資料缺乏,競賽環(huán)境差(不能上知網(wǎng)等查閱資料)等現(xiàn)象。
二、對策
1、師生要充分認識數(shù)學建模的重要性。數(shù)學建模重要是因為它是聯(lián)系數(shù)學與外部世界的橋梁,是數(shù)學通向實際應用的必經(jīng)之路,是促進應用數(shù)學發(fā)展的動力,能啟迪學生的數(shù)學心智,促進創(chuàng)新型優(yōu)秀人才的培養(yǎng),是對素質教育的重要貢獻。各種數(shù)學模型及對其相應的研究就是我們現(xiàn)在的數(shù)學科學,數(shù)學建模是是從現(xiàn)實世界走向數(shù)學、從數(shù)學走向應用的必經(jīng)之路。師生對數(shù)學建模有共同的正確認識,是開展下一步工作的基礎
2、注重競賽結果和參賽,但是不唯競賽。數(shù)學建模競賽需要三個同學在三天之內(nèi)做出成果。為使數(shù)學建模競賽能真正發(fā)揮積極的作用,不能僅僅滿足于參加三天的競賽,而要全程提高。一個數(shù)學建模的課題要真正得到徹底解決,三天時間通常是不可能的。為深入數(shù)學建模的核心思想,應當少些功利主義多進行賽后研究,做出更深入成果。為使數(shù)學建模的作用惠及更多的大學生,應該使數(shù)學建模在數(shù)學教學中發(fā)揮更加重要的引領作用,對整個數(shù)學課程體系及內(nèi)容的改革發(fā)揮更大的影響。然而,這些課程在不少學校只是為準備參加建模競賽的學生開設的,并沒有面向廣大的學生;另外一些學校,雖然在較大的范圍中開設,但本質上還是為參賽為主要目標。數(shù)學建模的訓練和數(shù)學建模能力的培養(yǎng)應該靠深入的實踐和體驗和感悟來實現(xiàn)。通過精心選擇和設計一個有意義的模型,由簡單到復雜,展現(xiàn)數(shù)學建模的逐步深入和發(fā)展的過程,學生才能真正學到數(shù)學建模的方法,領悟到數(shù)學建模的方法,感受到數(shù)學建模的魅力。必須說,最終參加數(shù)學建模競賽的只是少數(shù)同學,而絕大多學習數(shù)學建模的課程,是為了提高在這方面的素養(yǎng)和能力。課程的開設,要針對絕大多數(shù)同學的情況與需要,而不是相反。將建模課程作為競賽的培訓課程來開設,這是本末倒置的行為。只有為課程的目標準確定位,才能真正找到奮斗目標和改革方向。
3、在數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模思想。教學以傳授理論知識為主,雖然也講培養(yǎng)能力,但主要是解題能力,很少體現(xiàn)自學能力,分析解決實際問題的能力。傳統(tǒng)的數(shù)學教育普遍存在著脫離實際,重理論,輕應用的傾向。這樣的教學內(nèi)容使學生感到的是數(shù)學的枯燥,遠離生活實際,同時也使學生的創(chuàng)造性得不到充分發(fā)揮,不利于能力的培養(yǎng)。盡管目前大部分高校都開設了“數(shù)學建模”選修課,但僅此一舉,對培養(yǎng)學生能力所起的作用是微弱的。由于“數(shù)學建模”所包含的內(nèi)容非常廣泛,對不同問題分析的方法又各不相同,真正掌握難度很大。另一方面,數(shù)學建模教育實質上是一種能力和素質的教育,需要較長的過程,單靠開設一門選修課還遠遠不夠。另外,“數(shù)學建模”作為一門選修課,學習的人數(shù)畢竟是有限的,因此解決這一問題的有效辦法是在數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模思想,介紹數(shù)學建模的基本方法。正確的做法是數(shù)學建模教學的教師不要在數(shù)學建模的范圍內(nèi)貪多,要設法將數(shù)學建模的精神與方法融入到數(shù)學課程中去。但絕不是將課程內(nèi)容生硬的處處用相應的數(shù)學建模來引入或驅動,而只要在關鍵概念、方法和結論的地方,適時、適當?shù)赜脭?shù)學建模的思想和方法引領、啟發(fā)、解釋。做到自然的有機融入,需深入理解和巧妙安排。應當注意:(1)模型的選題要生活化。選擇密切聯(lián)系學生,易接受、且有趣味、實用的數(shù)學建模內(nèi)容。(2)教學中的實例宜少而精,忌放棄高等數(shù)學理論知識的系統(tǒng)學習。 (3)從現(xiàn)實出發(fā),引導學生觀察、分析、概括、抽象出數(shù)學模型。
參考文獻:
在信息時代的今天,為實現(xiàn)學?!囵B(yǎng)社會需要的高質量應用型人才’的目標,我們積極開展數(shù)學建?;顒樱詳?shù)學建模為載體,建立了“知識、能力、實踐”三位一體的人才培養(yǎng)體系,構建起科學、規(guī)范、高效、持續(xù)的數(shù)學建模競賽的管理和運行機制,在近5年的全國大學生數(shù)學建模競賽中均取得了優(yōu)異的成績,為學校培養(yǎng)高質量應用型人才做出了貢獻。
【關鍵詞】數(shù)學建模 人才培養(yǎng)
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1. 開展數(shù)學建模活動的背景與意義
在我國,由教育部高教司與中國工業(yè)應用數(shù)學學會共同組織的全國大學生數(shù)學建模競賽活動已歷時二十二年[1](1992年~2013年)。據(jù)統(tǒng)計,2013年有33省/市/區(qū)(含港澳)及新加坡,美國,伊朗的1324所學校23187隊參加,成為全國高校中規(guī)模最大的學生科技活動[2]。
圍繞培養(yǎng)“適應市場需求的,社會所需要的高質量應用型人才”的目標,我們積極探索開展數(shù)學建模活動及其競賽的新途徑和新方法,從有效教學走向優(yōu)質教學,建立了“知識、能力、實踐”三位一體的人才培養(yǎng)體系,構建起科學、規(guī)范、高效、持續(xù)的數(shù)學建模競賽的管理和運行機制。并且通過日常的數(shù)學建模活動、數(shù)學建模競賽以及數(shù)學建模聯(lián)賽等形式,努力探索與實踐,使學生的主動性、獨立性、獨特性、交往性、體驗性及創(chuàng)新性得到進一步提升,學生的受益面越來越廣,實踐應用能力不斷提高,同時促進了教師教學科研水平的提高,也帶動了課程的改革與建設,成為基礎課部乃至整個學校教學的一大亮點。
2.“知識、能力、實踐”三位一體的人才培養(yǎng)體系的構建。
在整個人才培養(yǎng)體系的構建過程中,我們先著力在師資與教學內(nèi)容上進行積極的改革與探索。比如為了提高現(xiàn)
有數(shù)學建模指導教師的教學水平,先后選派了多位教師參加 “國家自然科學基金西部高校數(shù)學教師培訓班”;積極參加全國的數(shù)學建模與數(shù)學實驗年會;積極培養(yǎng)新人,儲備后續(xù)力量等。在教學內(nèi)容上也大膽改革傳統(tǒng)教學內(nèi)容,增加新內(nèi)容和新技術的應用,在數(shù)學系列課程的教學中逐步融入數(shù)學建模的思想,向學生輸送數(shù)學建模的方法,激發(fā)學生的學習與應用數(shù)學、參與數(shù)學建模競賽活動的興趣。
“知識、能力、實踐”三位一體的人才培養(yǎng)體系是我們長期探索與實踐的經(jīng)驗總結,它以數(shù)學建模教學與競賽支撐平臺為基礎,包括環(huán)境建設、知識傳授平臺、能力培養(yǎng)平臺、實踐平臺四個方面,最終目標是培養(yǎng)“創(chuàng)新實踐能力強的高質量應用型人才”,在我們的數(shù)學建?;顒娱_展中起著綱領性作用。
組織學生參加各類數(shù)學建?;顒邮俏覀冏钪匾囊豁椆ぷ鳎覀兺ㄟ^以下幾個方面組織學生參加各類數(shù)學建?;顒樱孩匍_設數(shù)學建模、計算方法、數(shù)學實驗選修課;②加強對數(shù)學建模協(xié)會活動內(nèi)容的指導,每學期都要舉辦5-6次數(shù)學建模專題講座,內(nèi)容涉及數(shù)學建?;A、數(shù)學軟件基礎、競賽案例分析、競賽報告寫作等多個方面,并組織和指導學生參加校內(nèi)外各種數(shù)學建模競賽活動;③組織學生參加全國大學生數(shù)學建模競賽,并且已經(jīng)探索出一套有效的數(shù)學建模競賽的管理和運行機制。
3.近5年在培養(yǎng)應用型人才方面取得的成果
經(jīng)過指導教師的精心培訓和學生的刻苦努力, 我校學生在近5年的全國大學生數(shù)學建模競賽中均取得優(yōu)異成績,具體獲獎情況如下:
其次,我校學生參加其它類型的數(shù)學建模競賽也取得較好的成績,具體獲獎情況如下:
表2 近5年參加其它數(shù)學建模競賽獲獎統(tǒng)計
比賽時間獲獎情況
2009年全國“電工杯”數(shù)學建模競賽,獲得一等獎2隊,二、三等獎10隊
2010年蘇北賽二等獎2隊,三等獎3隊
2011年全國“電工杯”數(shù)學建模競賽,獲得一等獎2隊,二、三等獎15隊
2011年參加美國數(shù)學建模比賽獲得二等獎一項
2012年參加美國數(shù)學建模比賽獲得一等獎一項,二等獎一項
2013年蘇北賽一等獎4隊,二等獎6隊,三等獎7隊
2013年參加美國數(shù)學建模比賽獲得二等獎三項
通過數(shù)學建模培訓和數(shù)學建模競賽以及數(shù)學建模、數(shù)學實驗選修課的開設,每年都有近500名學生從中受益。學生在這個過程中可以掌握數(shù)學軟件的使用,學會利用豐富的數(shù)學理論建立不同實際問題的數(shù)學模型并用計算機求解,知道如何查閱計算機網(wǎng)絡資源,熟悉科技論文的寫作格式與要求等。而這些知識對學生以后走上社會工作崗位時是非常實用的。借助于數(shù)學建模,我們已經(jīng)為學校、社會培養(yǎng)了很多具有創(chuàng)新精神的人才,他們中的一些已經(jīng)在工作中發(fā)揮著骨干的作用。比如04級茅以升班的陳惠粉(2006年獲數(shù)學建模全國一等獎,保送為清華大學研究生)、04鐵運的趙軍(2006、2007連續(xù)兩年獲數(shù)學建模全國一等獎,畢業(yè)后保送西南交通大學研究生,09年讀研期間被四川農(nóng)業(yè)大學聘為數(shù)學建模指導傳授建模經(jīng)驗),2006級數(shù)學建模國家獎獲得者史彥峰、馬利、青亮等分別保送北航、電子科大、西電等名校。2007級數(shù)學建模國家獎獲得者蔣雪峰獲得專利2項,并且保送到南大直博等。
怎樣使數(shù)學建模在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才中發(fā)揮更大的作用,還需要我們不斷探索和實踐。
參考文獻