數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系論文(2)
數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系篇三
1.高等數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展
有人說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可以省去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的麻煩，即便是很多專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)教師也抱有同樣的想法。然而，對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)踐中，計(jì)算機(jī)技術(shù)確實(shí)給很多從業(yè)者帶來(lái)了便捷與高效，但計(jì)算機(jī)技術(shù)不等于數(shù)學(xué)，更不能替代數(shù)學(xué)。從高等數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，對(duì)于我們常見(jiàn)的數(shù)學(xué)概念，如比率、概率、圖像、邏輯、誤差、機(jī)會(huì)，以及程序等知識(shí)的認(rèn)識(shí)，很多行業(yè)都在進(jìn)行數(shù)字化、數(shù)量化轉(zhuǎn)變，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用也日益廣泛。從這些應(yīng)用中，數(shù)學(xué)理論及知識(shí)，尤其是數(shù)學(xué)基本理論研究就顯得更為重要。數(shù)學(xué)，在數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用中，更需要從練習(xí)中來(lái)提升對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)及概念的理解，也需要通過(guò)練習(xí)來(lái)提升運(yùn)算能力。如果對(duì)數(shù)學(xué)概念及方法應(yīng)用的不過(guò)，對(duì)數(shù)學(xué)單調(diào)性的知識(shí)缺乏深刻的認(rèn)識(shí)，就會(huì)影響數(shù)學(xué)知識(shí)在實(shí)踐應(yīng)用中出現(xiàn)偏差。計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是程序化語(yǔ)言的應(yīng)用，使得數(shù)學(xué)知識(shí)在表達(dá)與反映中能夠依據(jù)不同的應(yīng)用靈活有效、準(zhǔn)確的運(yùn)算，從而減少了不必要的驗(yàn)證，也提升了數(shù)學(xué)在各行業(yè)中的應(yīng)用效率。
數(shù)學(xué)軟件學(xué)科的發(fā)展，成為計(jì)算機(jī)重要的輔助教學(xué)的熱門(mén)領(lǐng)域，也使得計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠發(fā)揮其數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中，邏輯與直觀、抽象與具體始終是研究的矛盾主體，如有些太簡(jiǎn)單的例子往往無(wú)法進(jìn)行全面的計(jì)算;有些復(fù)雜的例子又需要更多的計(jì)算量。在課堂表現(xiàn)與講解中，對(duì)于理性與感性知識(shí)的認(rèn)知，學(xué)生缺乏有效的理解和應(yīng)用，而強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)運(yùn)算功能卻能夠直觀的表達(dá)和彌補(bǔ)這些缺陷，并依托具體的演示過(guò)程中來(lái)營(yíng)造概念間的差異性，幫助學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)知識(shí)及方法。在計(jì)算機(jī)的輔助教學(xué)下，教師利用對(duì)數(shù)學(xué)理論課題或應(yīng)用課題，從鮮活的思維及形象的表達(dá)上借助于軟件來(lái)展現(xiàn)，讓學(xué)生從失敗與成功中得到知識(shí)的應(yīng)用體驗(yàn)，從而將被動(dòng)的知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的參與實(shí)踐，更有助于通過(guò)實(shí)踐來(lái)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。這種將數(shù)學(xué)教學(xué)思維與邏輯與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，便于從教學(xué)中調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)生所需知識(shí)及專(zhuān)業(yè)需求來(lái)分配側(cè)重點(diǎn)。數(shù)學(xué)建模就是從數(shù)學(xué)學(xué)科與計(jì)算機(jī)學(xué)科的融合與實(shí)踐中幫助學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)，提升自身的能力。
2.信息技術(shù)是高等數(shù)學(xué)應(yīng)用的產(chǎn)物
現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用無(wú)處不在，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的滲透也是日益深入。當(dāng)前，各行業(yè)在多種協(xié)作、多種專(zhuān)業(yè)融合中，借助于先進(jìn)的信息技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)暢通的表達(dá)與物化。如天氣預(yù)報(bào)技術(shù)、衛(wèi)星電視技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等都需要從數(shù)學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用中，尤其是對(duì)數(shù)學(xué)建模方法的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。高等數(shù)學(xué)是關(guān)于模式與秩序的學(xué)問(wèn)，也是幫助我們認(rèn)識(shí)世界的有效方法。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的今天，對(duì)于數(shù)學(xué)及數(shù)學(xué)知識(shí)的表達(dá)都與其科研綜合能力息息相關(guān)?？梢赃@么說(shuō)，對(duì)于今天的數(shù)學(xué)，尤其是高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，都能夠從生活及生產(chǎn)中找到鮮活的應(yīng)用實(shí)例，如人口理論知識(shí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因模型破譯等都離不開(kāi)高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論的支撐。數(shù)學(xué)作為一種能力，作為對(duì)社會(huì)發(fā)展起推動(dòng)作用的主要?jiǎng)恿?，只有從?shù)學(xué)知識(shí)及數(shù)學(xué)能力的訓(xùn)練中，來(lái)駕馭好數(shù)學(xué)知識(shí)的有效應(yīng)用，來(lái)促進(jìn)和改善我們的生活和社會(huì)。
3.數(shù)學(xué)建模嵌入與高等數(shù)學(xué)教改的深入?yún)f(xié)作
當(dāng)前高等數(shù)學(xué)改革，將改革的重點(diǎn)放在轉(zhuǎn)變理論教學(xué)重點(diǎn)的實(shí)踐中，重理論輕實(shí)踐是改革重點(diǎn)，尤其是對(duì)于非數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，更應(yīng)該從凸顯數(shù)學(xué)的應(yīng)用能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)能力為主要內(nèi)容，從解決具體的數(shù)學(xué)問(wèn)題中來(lái)幫助學(xué)生提升數(shù)學(xué)能力?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)在教學(xué)中主要體現(xiàn)四個(gè)特點(diǎn)：一是“集合論”作為數(shù)學(xué)各分支教學(xué)的共同基礎(chǔ)，如代數(shù)結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、序結(jié)構(gòu)等，都是重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容;二是數(shù)學(xué)分支內(nèi)在相關(guān)性更加緊密，尤其是對(duì)于純數(shù)學(xué)知識(shí)的抽象化，分科范圍及深度更加細(xì)化;三是計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)學(xué)教學(xué)的關(guān)聯(lián)，從數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)理論的講解上應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)方程的數(shù)值解、對(duì)各類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域的促進(jìn)，如人工智能化、數(shù)據(jù)處理、機(jī)器證明等;四是數(shù)學(xué)與其他學(xué)科間的融合與滲透，對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，已經(jīng)成為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論與社會(huì)學(xué)科正向交流的主要方向，與經(jīng)濟(jì)學(xué)的融合、與生物學(xué)的融合，與考古學(xué)的融合、與心理學(xué)等等融合更加深入。由此可見(jiàn)，對(duì)于近代數(shù)學(xué)及數(shù)學(xué)理論的深入研究，從數(shù)學(xué)知識(shí)體系的分解與延伸中，我們可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)重要的基礎(chǔ)理論。而掌握的知識(shí)越多，對(duì)所研究的領(lǐng)域促進(jìn)越大，也只有從數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中來(lái)掌握必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用，才能夠更好的發(fā)揮數(shù)學(xué)知識(shí)的潛能，促進(jìn)高等數(shù)學(xué)在其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。數(shù)學(xué)建模思想及數(shù)學(xué)建模方法的學(xué)習(xí)，將日常的、專(zhuān)業(yè)的學(xué)科問(wèn)題與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以尋求更好、更快的解決方案。
大學(xué)階段高等數(shù)學(xué)教育應(yīng)該轉(zhuǎn)變過(guò)去對(duì)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)理論的偏重傾向，要從數(shù)學(xué)課程的應(yīng)用上，引入建模思想，將數(shù)學(xué)課程的“精講多練”與數(shù)學(xué)建模融合在一起，通過(guò)多次迭代、優(yōu)化模型來(lái)改進(jìn)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用方法，從而融會(huì)貫通，幫助學(xué)生利用好數(shù)學(xué)能力。作為最有效的高等數(shù)學(xué)應(yīng)用方式之一，利用數(shù)學(xué)建模來(lái)把握教學(xué)內(nèi)容，并從練習(xí)時(shí)間中把握數(shù)學(xué)應(yīng)用與專(zhuān)業(yè)學(xué)科之間的關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生解決學(xué)習(xí)問(wèn)題、思考問(wèn)題。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)多以習(xí)題和基礎(chǔ)知識(shí)為重點(diǎn)，特別是新生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí)，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的講解與練習(xí)一直是教學(xué)的重點(diǎn)。課堂教學(xué)實(shí)踐也是圍繞基礎(chǔ)定義、定理來(lái)展開(kāi)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在高等數(shù)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，將數(shù)學(xué)軟件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科應(yīng)用，還能夠從傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)模式中，轉(zhuǎn)變學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的積累和適應(yīng)，以豐富有趣的建模實(shí)踐來(lái)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)理論知識(shí)的掌握能力。在高等數(shù)學(xué)教改中引入數(shù)學(xué)建模嵌入，以高等數(shù)學(xué)應(yīng)用為主體來(lái)開(kāi)發(fā)學(xué)生的學(xué)生潛能，并從中來(lái)解決高等數(shù)學(xué)教學(xué)難題。
4.引入高等數(shù)學(xué)建模嵌入的時(shí)機(jī)選擇
教育技術(shù)與教育水平存在一定的關(guān)聯(lián)，從高等數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)來(lái)看，對(duì)于數(shù)學(xué)建模嵌入時(shí)機(jī)的選擇是關(guān)鍵。有個(gè)小朋友問(wèn)媽媽?zhuān)?ldquo;為什么2+2=4”，媽媽回答“左手兩個(gè)指頭，右手兩個(gè)指頭，你數(shù)一數(shù)，一共有幾個(gè)”。小朋友數(shù)完后說(shuō)“4個(gè)”，接著又問(wèn)“4是什么玩意兒呢”。媽媽無(wú)言以對(duì)。對(duì)于“何為4”的回答，這是個(gè)嚴(yán)肅的數(shù)學(xué)問(wèn)題，對(duì)于知識(shí)的客觀認(rèn)識(shí)，撇開(kāi)具體的應(yīng)用及環(huán)境，對(duì)于其中的內(nèi)涵及價(jià)值又該如何界定?可見(jiàn)，對(duì)于數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐，掌握必要的數(shù)學(xué)基本理論與定義，這個(gè)過(guò)程是可以通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，并從建模嵌入中來(lái)加深對(duì)概念的理解。如在高等數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)及定積分知識(shí)的學(xué)習(xí)中，通過(guò)建模來(lái)告訴學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)在解決具體問(wèn)題中的應(yīng)用，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)從中加深認(rèn)識(shí)，掌握必要的工具。數(shù)學(xué)建模思想及嵌入實(shí)施，不僅是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的需要，也是學(xué)習(xí)、探索、發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律的需要，適時(shí)有效的嵌入數(shù)學(xué)建模，既增強(qiáng)了數(shù)學(xué)教學(xué)的學(xué)術(shù)性，也從模型建立中來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。
5.結(jié)語(yǔ)
無(wú)論是課程的改革與建設(shè)，還是軟件的研制與試用，數(shù)學(xué)教育都是基礎(chǔ)的研究課題之一。建模理論與應(yīng)用，可以從教學(xué)實(shí)踐中通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)來(lái)豐富課堂教學(xué)，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和能力。
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