本科數(shù)學(xué)系畢業(yè)論文
本科數(shù)學(xué)系畢業(yè)論文
隨著高等教育越來越強調(diào)素質(zhì)教育,大學(xué)數(shù)學(xué)的教育工作也應(yīng)該符合時代發(fā)展的需求,對大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)工作重新認(rèn)識和定位。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的本科數(shù)學(xué)系畢業(yè)論文，供大家參考。
本科數(shù)學(xué)系畢業(yè)論文范文一：數(shù)學(xué)建模心理學(xué)思想研究
摘要：數(shù)學(xué)建模即為解決現(xiàn)實生活中的實際問題而建立的數(shù)學(xué)模型，它是數(shù)學(xué)與現(xiàn)實世界的紐帶。結(jié)合教學(xué)案例，利用認(rèn)知心理學(xué)知識，提出促進學(xué)生建立良好數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀的原則和方法，幫助學(xué)生由知識型向能力型轉(zhuǎn)變，推進素質(zhì)教育發(fā)展。
關(guān)鍵詞：認(rèn)知心理學(xué);思想;數(shù)學(xué)建模;認(rèn)知結(jié)構(gòu);學(xué)習(xí)觀
認(rèn)知心理學(xué)(CognitivePsychology)興起于20世紀(jì)60年代，是以信息加工理論為核心，研究人的心智活動為機制的心理學(xué)，又被稱為信息加工心理學(xué)。它是認(rèn)知科學(xué)和心理學(xué)的一個重要分支，它對一切認(rèn)知或認(rèn)知過程進行研究，包括感知覺、注意、記憶、思維和言語等[1]。當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)主要用來探究新知識的識記、保持、再認(rèn)或再現(xiàn)的信息加工過程中關(guān)于學(xué)習(xí)的認(rèn)識觀。而這一認(rèn)識觀在學(xué)習(xí)中體現(xiàn)較突出的即為數(shù)學(xué)建模，它是通過信息加工理論對現(xiàn)實問題運用數(shù)學(xué)思想加以簡化和假設(shè)而得到的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。本文通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型將“認(rèn)知心理學(xué)”的思想融入現(xiàn)實問題的處理，結(jié)合教學(xué)案例，并提出建立良好數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀的原則和方法，進一步證實認(rèn)知心理學(xué)思想在數(shù)學(xué)建模中的重要性。
一、案例分析
2011年微軟公司在招聘畢業(yè)大學(xué)生時，給面試人員出了這樣一道題：假如有800個形狀、大小相同的球，其中有一個球比其他球重，給你一個天平，請問你可以至少用幾次就可以保證找出這個較重的球?面試者中不乏名牌大學(xué)的本科、碩士甚至博士，可竟無一人能在有限的時間內(nèi)回答上來。其實，后來他們知道這只是一道小學(xué)六年級“找次品”題目的變形。
(一)問題轉(zhuǎn)化，認(rèn)知策略
我們知道，要從800個球中找到較重的一個球這一問題如果直接運用推理思想應(yīng)該會很困難，如果我們運用“使復(fù)雜問題簡單化”這一認(rèn)知策略，問題就會變得具體可行。于是，提出如下分解問題。問題1.對3個球進行實驗操作[2]。問題2.對5個球進行實驗操作。問題3.對9個球進行實驗操作。問題4.對4、6、7、8個球進行實驗操作。問題5.如何得到最佳分配方法。
(二)模型分析，優(yōu)化策略
通過問題1和問題2，我們知道從3個球和5個球中找次品，最少并且保證找到次品的分配方法是將球分成3份。但這一結(jié)論只是我們對實驗操作的感知策略。為了尋找策略，我們設(shè)計了問題3，對于9個球的最佳分配方法也是分為3份。因此我們得到結(jié)論：在“找次品”過程中，結(jié)合天平每次只能比較2份這一特點，重球只可能在天平一端或者第3份中，同時，為了保證最少找到，9個球均分3份是最好的方法。能被3除盡的球我們得到均分這一優(yōu)化策略，對于不能均分的球怎么分配?于是我們設(shè)計了問題4，通過問題4我們得到結(jié)論：找次品時，盡量均分為3份，若不能均分要求每份盡量一樣，可以多1個或少1個。通過問題解決，我們建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)：2～3個球，1次;3+1～32個球，2次;32+1～33個球，3次;……
(三)模型轉(zhuǎn)化，歸納策略
通過將新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)運用到生活實踐，我們知道800在36～37之間，所以我們得到800個球若要保證最少分配次數(shù)是7次。在認(rèn)知心理學(xué)中，信息的具體表征和加工過程即為編碼。編碼并不被人們所覺察，它往往以“刺激”的形式表現(xiàn)為知覺以及思想。在信息加工過程中，固有的知識經(jīng)驗、嚴(yán)密的邏輯思維能力以及抽象概況能力將為數(shù)學(xué)建模中能力的提高產(chǎn)生重要的意義。
二、數(shù)學(xué)建模中認(rèn)知心理學(xué)思想融入
知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)是認(rèn)知心理學(xué)的兩個基本概念[3]。數(shù)學(xué)是人類在認(rèn)識社會實踐中積累的經(jīng)驗成果，它起源于現(xiàn)實生活，以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)并用來解決現(xiàn)實問題。它要求人們具有嚴(yán)密的邏輯思維以及空間思維能力，并通過感知、記憶、理解數(shù)形關(guān)系的過程中形成一種認(rèn)知模型或者思維模式。這種認(rèn)知模型通常以“圖式”的形式存在于客體的頭腦，并且可以根據(jù)需要隨時提取支配。
(一)我國數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)狀
《課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》將模型思想這一核心概念的引入成為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主要方向。其實，數(shù)學(xué)建模方面的文章最早出自1982年張景中教授論文“洗衣服的數(shù)學(xué)”以及“壘磚問題”。雖然數(shù)學(xué)建模思想遍布國內(nèi)外，但是真正將數(shù)學(xué)建模融入教學(xué)，從生活事件中抽取數(shù)學(xué)素材卻很難。數(shù)學(xué)建模思想注重知識應(yīng)用，通過提取已有“圖式”→加工信息→形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的方式內(nèi)化形成客體自身的“事物結(jié)構(gòu)”，其不僅具有解釋、判斷、預(yù)見功能，而且能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用意識[4]。
(二)結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)思想，如何形成有效的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)
知識結(jié)構(gòu)與智力活動相結(jié)合，形成有效認(rèn)知結(jié)構(gòu)。我們知道，數(shù)學(xué)的知識結(jié)構(gòu)是前人在總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過教學(xué)大綱、教材的形式呈現(xiàn)，并通過語言、數(shù)字、符號等形式詳細(xì)記述的。學(xué)生在學(xué)習(xí)時，通過將教材中的知識簡約化為特定的語言文字符號的過程叫作客體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，這一過程中，智力活動起了重要作用。復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)心體驗以及有限的信息加工容量讓我們不得不針對內(nèi)外部的有效信息進行篩選。這一過程中，“注意”起到重要作用，我們在進行信息加工時，只有將知識結(jié)構(gòu)與智力活動相結(jié)合，增加“有意注意”和“有意后注意”，才能夠形成有效的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同構(gòu)造方式，形成有利認(rèn)知結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)的知識結(jié)構(gòu)遵循循序漸進規(guī)律，并具有嚴(yán)密的邏輯性和準(zhǔn)確性，它是形成不同認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。學(xué)生頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)則是通過積累和加工而來，即使數(shù)學(xué)的知識結(jié)構(gòu)一樣，不同的人仍然會形成不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這一特點取決于客體的智力水平、學(xué)習(xí)能力。因此若要形成有利認(rèn)知結(jié)構(gòu)，必須遵循知識發(fā)展一般規(guī)律，注重知識的連貫性和順序性，考慮知識的積累，注重邏輯思維能力的提高。
三、認(rèn)知心理學(xué)思想下的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀
學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者已知的、所碰到的信息和他們在學(xué)習(xí)時所做的之間相互作用的結(jié)果[5]。如何將數(shù)學(xué)知識變?yōu)閭€體的知識，從認(rèn)知心理學(xué)角度分析，即如何將數(shù)學(xué)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)吸收為個體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，即建立良好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀，這一課題成為許多研究者關(guān)注的對象。那么怎樣學(xué)習(xí)才能夠提高解決數(shù)學(xué)問題的能力?或者怎樣才能構(gòu)建有效的數(shù)學(xué)模型，接下來我們將根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)知識，提出數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀的構(gòu)建原則和方法。
(一)良好數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀應(yīng)該是“雙向產(chǎn)生式”的信息
加工過程學(xué)習(xí)是新舊知識相互作用的結(jié)果，是人們在信息加工過程中，通過提取已有“圖式”將新輸入的信息與頭腦中已存儲的信息進行有效聯(lián)系而形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程[6]。可是，當(dāng)客體對于已有“圖式”不知如何使用，或者當(dāng)遇到可以利用“圖式”去解決的問題時不知道去提取相應(yīng)的知識，學(xué)習(xí)過程便變得僵化、不知變通。譬如，案例中，即使大部分學(xué)生都學(xué)習(xí)了“找次品”這部分內(nèi)容，卻只能用來解決比較明確的教材性問題，對于實際生活問題卻很難解決。學(xué)習(xí)應(yīng)該是“雙向產(chǎn)生式”的信息加工過程，數(shù)學(xué)的靈活性在這方面得到了較好的體現(xiàn)。學(xué)習(xí)時應(yīng)遵循有效記憶策略，將所學(xué)知識與該知識有聯(lián)系的其他知識結(jié)合記憶，形成“流動”的知識結(jié)構(gòu)。例如在案例中，求800個球中較重球的最少次數(shù)，可以先從簡單問題出發(fā)，對3個球和5個球進行分析，猜測并驗證出一般分配方法。這一過程需要有效提取已有知識經(jīng)驗，通過擬合構(gòu)造，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且能夠增強知識認(rèn)識水平和思維能力。
(二)良好數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀應(yīng)該具有層次化、條理化的認(rèn)知結(jié)構(gòu)
如果頭腦中僅有“雙向產(chǎn)生式”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，當(dāng)遇到問題時，很難快速找到解決問題的有效條件。頭腦中數(shù)以萬計“知識組塊”必須形成一個系統(tǒng)，一個可以大大提高檢索、提取效率的層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。如案例，在尋找最佳分配方案時，我們可以把8個球中找次品的所有分配情況都羅列出來。這樣做，打破了“定勢”的限制，而以最少稱量次數(shù)為線索來重新構(gòu)造知識，有助于提高學(xué)生發(fā)散思維水平，使知識結(jié)構(gòu)更加具有層次化、條理化。在學(xué)習(xí)過程中，隨著頭腦中信息量的增多，層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也會越來越復(fù)雜。因此，必須加強記憶的有效保持，鞏固抽象知識與具體知識之間的聯(lián)系，能夠使思維在抽象和現(xiàn)實之間靈活轉(zhuǎn)化。而這一過程的優(yōu)化策略是有效練習(xí)。
(三)良好數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀應(yīng)該具有有效的思維策略
要想形成有效的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)觀，提高解決實際問題的能力，頭腦中還必須要形成有層次的思維策略，以便大腦在學(xué)習(xí)和信息加工過程中，策略性思維能夠有效加以引導(dǎo)和把控。通過調(diào)節(jié)高層策略知識與底層描述性及程序性知識之間的轉(zhuǎn)換，不斷反思頭腦思維策略是否恰當(dāng)進而做出調(diào)整和優(yōu)化。譬如，在案例中，思維經(jīng)過轉(zhuǎn)化策略、尋找策略、優(yōu)化策略、歸納總結(jié)四個過程，由一般→特殊→一般問題的求解也是思維由高層向底層再向高層轉(zhuǎn)換的層次性的體現(xiàn)。
在思維策略訓(xùn)練時，我們應(yīng)重視與學(xué)科知識之間的聯(lián)系度。底層思維策略主要以學(xué)科知識的形式存在于頭腦，它的遷移性較強，能夠與各種同學(xué)科問題緊密結(jié)合。因此可以通過訓(xùn)練學(xué)生如何審題，如何利用已有條件和問題明確思維方向，提取并調(diào)用相關(guān)知識來解決現(xiàn)實問題。
另外，有效思維訓(xùn)練還必須做到“熟練”，對于課堂需要識記的東西要提前預(yù)習(xí)并及時復(fù)習(xí)，對于同類型題目，找出知識之間的關(guān)聯(lián)性組建知識層次結(jié)構(gòu)，有效練習(xí)同類型題目，提高解難題能力，做到“熟能生巧”。
總之，認(rèn)知心理學(xué)思想融入數(shù)學(xué)建模是非常有必要和有意義的。數(shù)學(xué)建模的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光觀察問題，用數(shù)學(xué)的思維思考問題，用數(shù)學(xué)的方法解決問題的能力[4]。數(shù)學(xué)建模的過程即為已有信息經(jīng)過智力加工→編碼而形成心理產(chǎn)物，這一過程需要運用到數(shù)學(xué)知識系統(tǒng)和思維操作系統(tǒng)。因此，要想提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力、搭建理論與實踐的橋梁、促進學(xué)生由知識型向能力型轉(zhuǎn)變、推進素質(zhì)教育發(fā)展，除了教師的引導(dǎo)、學(xué)校的重視外，學(xué)生自身在認(rèn)知結(jié)構(gòu)、信息構(gòu)建、思維策略、訓(xùn)練方式等方面也應(yīng)提出新的思考。
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本科數(shù)學(xué)系畢業(yè)論文范文二：數(shù)學(xué)概念教學(xué)探索
數(shù)學(xué)概念的教學(xué)研究是數(shù)學(xué)教育的重要組成部分，數(shù)學(xué)概念是數(shù)學(xué)知識中最基本的內(nèi)容，是數(shù)學(xué)認(rèn)識結(jié)構(gòu)的重要組成部分，一切數(shù)學(xué)思維都以數(shù)學(xué)概念為基礎(chǔ)，憑借數(shù)學(xué)概念來進行。作為數(shù)學(xué)教師，應(yīng)如何開展概念教學(xué)呢?
一、掌握由具體到抽象轉(zhuǎn)變的教學(xué)節(jié)奏
數(shù)學(xué)概念有抽象性和具體性雙重特點，由于反映了數(shù)學(xué)對象的本質(zhì)屬性，所以是抽象的，數(shù)學(xué)概念往往用特定的數(shù)學(xué)符號表示，這在簡明的同時又增大了抽象程度，同時數(shù)學(xué)概念又有具體性的一面。比如，點、線、面的教學(xué)應(yīng)先讓學(xué)生從具體事物中對概念有所體會，筆尖在紙上點一下得到的痕跡是點的形象、拉緊的繩子得到直線的形象、平靜的湖面得到平面的形象，這屬于基礎(chǔ)，必須掌握，然后再把數(shù)學(xué)概念與日常生活中的概念加以區(qū)別。再比如，在方程的教學(xué)中可以先給出實際問題，讓學(xué)生找出其中的等量關(guān)系，得出方程，再明確該類方程的定義，在探索知識的過程中達到理解的目的，使學(xué)生更容易接受概念。
二、牢記數(shù)學(xué)符號并正確使用數(shù)學(xué)符號
充分揭示一個概念的內(nèi)涵，就是指揭示基本內(nèi)涵的重要的、常用的等價形式，這是學(xué)生內(nèi)化知識的一種方法。比如，對于平行四邊形的概念，除了定義以外，“兩組對邊分別相等的四邊形”“兩組對角分別相等的四邊形”“一組對邊平行且相等的四邊形”“兩條對角線互相平分的四邊形”這些等價形式，都揭示了平行四邊形的本質(zhì)屬性。再比如，對于一次函數(shù)的概念，在教學(xué)過程中應(yīng)強調(diào)y=kx+b只是定義的一種表現(xiàn)形式，當(dāng)采用不同字母時，也是一次函數(shù)，若不能理解這一點，就不能算真正理解了一次函數(shù)的概念。
三、滲透邏輯知識，促進概念的內(nèi)化
中學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)該將邏輯知識滲透到概念教學(xué)之中。例如，各種特殊四邊形概念的建立就需要滲透邏輯知識，在四邊形概念的基礎(chǔ)上定義平行四邊形時，應(yīng)該讓學(xué)生懂得平行四邊形是四邊形的特例，它具有一般四邊形的一切性質(zhì)，此外還具有特有的性質(zhì)———兩組對邊分別平行，再用韋恩圖表示出這兩個概念之間的關(guān)系，那么不僅能使學(xué)生理解平行四邊形的概念，防止僅形式地記住定義，而且容易用同樣的方法建立起各種特殊四邊形的概念，這就促進了新概念在學(xué)生頭腦中的內(nèi)化。當(dāng)各種特殊四邊形的概念都建立起來以后，還可以把它們綜合在一起，用韋恩圖表示出四邊形、平行四邊形、矩形、菱形、正方形、梯形、等腰梯形、直角梯形等概念間的邏輯關(guān)系，從而使學(xué)生對這些概念的理解更深入更系統(tǒng)。
四、重視概念的形成，注意設(shè)計多種教學(xué)方案
概念形成的過程是從大量具體例子出發(fā)，根據(jù)實際經(jīng)驗，分化出各種屬性，類化出共同屬性，以歸納的方法抽象出本質(zhì)屬性，再概括到一類事物中，從而形成概念。概念形成的學(xué)習(xí)形式接近于人類自發(fā)形成概念，在教學(xué)過程中，學(xué)生掌握概念不必經(jīng)歷概念形成的較長過程，可以在教師指導(dǎo)下進行。例如，在學(xué)習(xí)直線與直線的位置關(guān)系時，可以讓學(xué)生觀察實例，回顧把幾根桿子立直的生活經(jīng)驗，觀察鐵軌等，讓學(xué)生嘗試描述其本質(zhì)屬性。如果學(xué)生回答不正確，教師不能簡單地加以否定，應(yīng)在討論中引導(dǎo)學(xué)生逐步向本質(zhì)屬性靠攏，最后得出準(zhǔn)確定義;如果學(xué)生較早地回答出正確結(jié)果，教師也可暫時不加以肯定，而是讓學(xué)生來判斷，并可有意提出錯誤答案讓大家辨別，當(dāng)學(xué)生能說出其錯誤所在之后，教師才給出結(jié)論，由于這種教學(xué)容易受到突發(fā)狀況的影響，所以教師在課前需要進行多種考慮，設(shè)計出多種可能的教學(xué)方案。這種概念教學(xué)的形式雖然比較費時，但可以使教學(xué)過程生動活潑，加深學(xué)生對知識的理解和掌握。
五、揭示定義的合理性，加強對概念的理解
在教學(xué)中，教師應(yīng)充分揭示定義的合理性。例如三角函數(shù)概念的引入，這相對于學(xué)生以往接觸的函數(shù)，有其特別之處，除了自變量是角以外，學(xué)生常容易困惑的是，如何在角的終邊上任取一點P?解決這個教學(xué)難點的關(guān)鍵就在于揭示定義的合理性，即這四個比值都不隨角的終邊上P點選取的不同而變化，達到這個理解層面，就可以攻破難點了。對于由概念的推廣引入的新概念，都存在揭示定義合理性的問題。一個數(shù)學(xué)概念在數(shù)學(xué)發(fā)展的一定階段，其內(nèi)涵與外延都是確定的，但是在不同的階段它的內(nèi)涵與外延又是發(fā)展的。例如指數(shù)概念的教學(xué)，從正整數(shù)指數(shù)，擴充到零指數(shù)和負(fù)整數(shù)指數(shù)，整數(shù)指數(shù)進一步發(fā)展，擴充到分?jǐn)?shù)指數(shù)，發(fā)展到有理數(shù)指數(shù)，每一步推廣都存在合理性問題，即新概念完全包含了舊概念作為它的特殊情況并使冪的運算法則仍適用，所以隨著概念教學(xué)的深化，層次的明確有利于學(xué)生掌握并熟練使用。以上只是我在教學(xué)過程中總結(jié)積累的幾點經(jīng)驗，中學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)還在嘗試探索階段，需要進一步提高，很多方面還有待于尋找更好的方法，作為數(shù)學(xué)教師，我會繼續(xù)探索如何更好地進行概念教學(xué)。
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