数学建模论文题目怎么取 第1篇
面向PAAS模式的CSCL系统设计
1CSCL实施流程
CSCL是指利用计算机技术尤其是多媒体和网络技术的辅助和支持,以增强学习者之间的交互和小组学习,促进学习小组成员的知识共享与建构的一种协作学习方式。其具体的实施流程如下。(1)学习活动的设计:教师根据教学需要确定学习目标,并将学习目标融入相关学习活动的设计中,通过活动情境激发学生的学习热情和兴趣。(2)学习小组的划分:教师需要划分若干个学习小组,各小组由小组长和小组成员组成,其中小组长将协助教师完成各小组的学习活动。(3)学习活动的执行:根据学习目标,小组长组织小组成员讨论并明确各自的职责和任务。通过分工合作,共同完成小组学习任务。在学习活动中,组内的协作沟通十分重要,教师可以参与小组讨论并在学生有困难时进行有效地指导。学习任务完成后,各小组把学习成果上传到成果库中等待进一步的评审。在整个学习过程中,教学资源库提供辅助学习的内容材料、课件、其他资源库链接和相应功能的软件等。(4)学习成果的评价:学习成果的评价是检验学习是否达到目标的必要手段。我们可以采用教师评价、自我评价以及小组互评相结合的方法。评价需要从多个方面进行考虑,尽量保证评价的公平和公正。
可见,在CSCL系统中,学习者以群组为单位,在网络环境中协作、探讨和交流,共同完成学习目标,从而使得协作学习能够最大化个人和他人的习得成果。CSCL系统中的交互性、协作性、共享性等特点是系统实现的核心,它们是小组学习活动得以完成的有力支撑。
2面向PAAS模式的CSCL系统架构
基于以上对CSCL系统实施流程的分析,我们构建了一种面向PAAS模式的CSCL系统。PAAS(PlatformasaService,平台即服务)是一种基于云计算技术的服务,它在统一的应用程序模型的基础上,将云平台能力进行封装,并提供基于云基础设施的开发和托管环境。该模式可有效地缩短系统的开发时间、忽略底层硬件设计、节约成本等。本系统架构图如图1所示,整个系统自上而下分为应用层、平台层和基础设施层。应用层:本系统使用SQLAzure来进行数据库管理,构建在WindowsAzure云操作系统之上。用户(学习者和老师)终端使用各自权限通过WindowsAzure的访问接口对CSCL系统进行访问,实现CSCL系统资源浏览、查询、数据处理和系统设置等功能。学习者通过浏览所在小组的任务并与其他小组成员进行沟通协作,共同完成学习任务,最终提交小组学习成果(可以是作品或研究报告等)。老师可以跟踪和干预各小组的学习进度,参与各小组的学习活动,评价各小组的学习进展和学习成果。
平台层和基础设施层:本文利用WindowsAzure云服务平台的开放式架构进行系统运行底层的构建,WindowsAzure是一个互联网级的运行于微软数据中心系统上的云计算服务平台,它的数据中心能够提供十分高效的数据同步、副本创建与更新策略以及相应的容错机制,即使在某个数据中心失效时,也能够保证数据的完整性、准确性。该平台层通过虚拟化技术实现动态伸缩,使得应用的容量和能力根据访问需求动态的改变。在应用部署和开始运行之后,云平台提供相应的管理工具和环境对应用程序进行运行时的管理,比如应用性能的监控、配置的动态修改等。针对整个平台的管理工作,运维环境能够有效地处理应用的上线、升级、卸载和应用的在线配置等,保证平台的健康运行和资源的高效使用。
3PAAS开发环境的部署
基于平台层的解决方案开发可以有两种形式:离线形式和在线形式。离线形式是用户在本地的开发工具中进行解决方案的开发和测试,开发完成后远程部署到云平台上;在线形式是用户根据云平台的标准在线开发和部署自己的应用。本文采用第一种形式,在本地开发完成系统后再部署到WindowsAzure平台上并连接SQLAzure数据库,具体开发环境配置如下。
(1)操作系统的配置
Azure服务平台使开发者能够在原有的技能、工具和技术的基础上,进一步提高应用程序开发的灵活性和有效性。因此在本研究的开发过程中,笔者选用WindowsAzure云服务平台对本文的PAAS架构进行支撑。为了配置云本地开发模拟环境,需要先安装,然后再安装WindowsAzureTools。
(2)数据库管理系统的配置
系统本地开发时选用SQLServer2008。需要预安装.和等组件。MicrosoftSQLAzure提供了基于云的关系数据库服务(基于SQLServer技术构建),这使将本地SQLServer2008数据库移动到SQLAzure变得相对容易,可以使用本地SQLServerManagementStudio(SSMS)方便的连接和管理SQLAzureDatabase。
(3)开发工具的配置
Microsoft在VisualStudio2010和VisualWebDeveloper2010Express中新增了直接生成WindowsAzure应用程序的支持。本研究选用了MicrosoftVisualStudio2010作为开发工具。配置如下:启动VisualStudio2010,单击“文件”菜单,选择“新建”|“项目”,打开“新建项目”对话框。在“VisualC#”下,选择“云”节点。这将显示“启用WindowsAzureTools”项目模板,单击该模板后,将显示一个页面,其中包含用于安装WindowsAzureToolsforVisualStudio的按钮。
(4)支持工具的配置
最后,安装WindowsAzureSDK工具包,这个可使开发者依托Azure平台应用.NET服务。此外MSDN代码库页包含许多代码示例,可帮助生成运行于WindowsAzure上的可缩放Web应用程序和服务。
系统的关键技术
1群组技术
群组技术是构建CSCL系统的基础,它将有相同爱好或是有共同兴趣的个体以小组的形式组织起来,在计算机支持的环境中交流思想、共享心得。CSCL系统中群组大多为异质群组,可以更好地发挥学生的优势。异质群组的分组原则为,组内差异度最大,组间差异度最小。秉承这一原则,本文设计了基于PAM的异质群组算法,该算法的具体步骤如下。
(1)建立用户信息模型
英国教育学家Baker发现,学习者个体特质将严重影响协作学习的效果。协作学习的基础是分析学生的个人特质,对此本文建立了学生信息模型,如表1所示。该模型将学生的个体特质描述为{性格特质、学习风格、学习能力、协作素质、基础成绩、学习兴趣}六个方面构成的向量,并以1-10分为评价标准。举个例子来说:向量a1={483594}表示个体a1性格内向、学习风格偏向于场独立型、学习能力较低、能够与其他同伴进行沟通、有扎实的基础、对课程没有太大的兴趣;向量a2={637745}表示个体a2性格外向、学习风格偏向于场依存型、学习能力较强、容易沟通、基础成绩一般、兴趣一般。
(2)PAM聚类描述
我们将上述采集的一组学生特性数据看成是一个向量,那么随机从集合空间内选择几个向量作为中心向量,计算其它向量到中心向量的距离,将距离最短的归成一类;反复用非中心向量替换中心向量,以提高聚类的质量。聚类质量用代价来衡量,该代价也是判断非中心替换中心是否恰当的标准。具体算法描述如下:给定n个数据对象,每个对象有p个属性,将其划分为k个簇。其具体步骤为:1)在n个数据对象中随机选择k个向量作为中心向量,即代表该簇的一个对象,其它n-k个向量为非中心向量。2)利用公式1的距离度量公式,计算剩下的n-k个非中心向量到k个中心向量的距离。其中,d(i,j)表示向量i到向量j的距离,且i用向量(,)i1i2ipaa…a描述,j用向量(,)j1j2jpaa…a描述。
(3)基于PAM的异质群组
假设分组人数为n,如果n<=6,则为一组。否则,在上述的描述中我们选择聚类数k=4,这样可以控制群组的基本规模在4-6个人。聚类完成后形成了4个簇,每个簇中含有的人数为num,其中最少的人数为min_num个。我们将从每个簇中选一个个体,可以分成num_class个小组(第一次聚类后的num_class=min_num)。最后我们在每个组中间选择一个成员为组长,该个体到该组其它成员的平均距离最短。
2协同工作流技术
协同技术是CSCL系统的核心技术,协同技术就是要利用现有的技术来高效地管理学习过程,合理地划分学习任务,有效地组织学习活动,从而协调不同学习者协同一致的完成某一目标。对学习过程的处理是协同的关键,而工作流技术正是处理学习过程的有效手段。协作学习工作流指的是教师、组长、组员拥有不同的业务处理权限,将学习任务划分、分配和审核的一整套的流程。(1)构建协作学习工作流本文利用工作流技术将学习任务划分为多个学习活动,使其在一定的约束条件下在学习者之间传递、执行,最终实现学习目标。要实现协作学习流程,需要定义协作学习过程。本文以WfMC定义的工作流过程元模型为指导,定义了协作学习过程模型,如图2所示。(2)协作学习流程分析本文以协作学习的过程定义为基础,分析了CSCL系统的协作流程。主要体现在业务流程、人机交互和信息处理三个方面,其主要思想如图3所示。主要的业务为:明确学习目标、分配学习活动、审核学习成果、活动结束以及审核任务状态等。人机交互则表现为:提交学习成果、评价活动成果、评价任务等。信息处理主要包括:状态信息处理、数据库信息处理以及下一步工作处理等。
3交互技术
交互技术是CSCL系统中的主要支撑技术,是开展协作学习的有效保证。CSCL系统中的交互指学习者充分发挥其主体作用,在原有的知识结构上,通过与网络资源、学生、教师等相互作用来积极主动地构建知识的过程。在本文设计的CSCL系统中,我们依据平等参与、观点互动的原则,采用虚拟圆桌交互活动的组织策略。具体实施过程如下:群组成员围绕在圆桌周围,对每个成员进行1-6编号;1号同学先发表自己的主要观点或展示作品,其他同学按照编号针对1号的观点或作品进行评论,形成结果;然后,2号同学发表自己的观点,按照编号进行评论,直到所有同学都陈述完观点或展示了作品;以上步骤完成后,每人根据大家的评论,修改完善自己的观点或作品,再按照以上方法重新组织发言和评论。
运用虚拟圆桌式交互组织策略能够让发言更加有规律,从而最大限度地调动各方面的积极意见以得到及时的反馈消息。每个组员均有平等发言的机会,促使组员积极参与讨论,有利于培养组员之间的合作精神。除了通过虚拟圆桌交互活动支持协作学习交流以外,本系统还设计了教师在线咨询和论坛等交流模块以帮助学生解决学习问题、分享学习经验。
面向PAAS模式的CSCL系统的实现
1系统的“云部署”流程
(1)程序开发及部署到WindowsAzure的流程
如下图4所示。本地Web网站构建完毕后,使用VS2010提供的“Web角色”云模板将本地应用程序迁移到云端。WindowsAzure角色是指在云中运行的可单独缩放的组建,云中的每个角色实例都分别对应于一个虚拟机(VM)实例。有两种类型的角色:Web角色是运行于IIS上的Web应用程序。该角色可通过HTTP或HTTPS终结点访问。工作线程角色是一个可运行任意.NET代码的后台处理应用程序。它能公开面向Internet的终结点和内部终结点。迁移完毕后,在VS2010中生成可在云端运行的角色包。最后通过WindowsAzure开发者门户上传部署该“角色”包后得到唯一域名的Web网站。
(2)将本地数据库迁移到SQLAzure
将本地数据库移动到SQLAzure,具体操作步骤如下:登录到WindowsAzure管理门户,设置目标SQLAzure数据库;生成DDL脚本,根据SQLAzure执行DDL脚本;创建迁移帮助存储过程;禁用外键约束,禁用非聚集索引;使用bcp命令行工具从源SQLServer2008数据库导出表数据,使用bcp命令行工具将表数据导入目标SQLAzure数据库;重新生成非聚集索引,启用外键约束。
2系统的主要模块实现与测试
(1)信息获取模块的实现与测试
学生信息是构建CSCL系统的基础。在CSCL系统中,无论是实现群组算法,还是交流都离不开学生信息。因此,本文设计了信息获取模块来采集学生信息,运行后界面如下图5所示。信息获取模块包括注册模块和登录模块,而注册模块包括基本信息调查和在线测试两部分。测试模块以群组技术中的学生个性化建模表为基础,测试内容包括:性格特质、学习风格、学习能力、协作素质、基础成绩和学习兴趣等。本系统采用卡特尔16项个性因素测试(16PF)测试性格特质;采用所罗门测试表测试学习风格;依据学生过往的学习行为,来判断他们的学习能力、协作素质和兴趣。登录模块用来判断用户的角色,同时记录学习者的登录次数,为后期分析学习行为提供有效的参考数据。
(2)协作学习模块的实现与测试
协作模块是CSCL系统中的核心模块。该模块需要为学生分组,分配任务,提供交互工具等。运行后界面如下所示,图6为学习者分组界面。我们可以将协作模块细分为群组模块、自主学习模块、交流模块和评价模块。群组是协作的基本单位,群组模块利用基于PAM的异质群组算法实现。在分组后,学生可以看到该小组的风采,同组成员的基本信息、照片以及相关的联系方式等。交流是分享学习经验,解决学习问题,提升学习能力的有效手段,如图7所示。本文设计的交流模块包括邮件、教师在线咨询、讨论室、论坛和布告板等。其中,讨论室提供的交流策略有:教师的在线引导、虚拟圆桌讨论、随机讨论等。
(3)讨论室管理模块的实现与测试
在该管理模块中,教师可以同时监控多个讨论室的情况,根据讨论室的热度和小组成员的讨论情况进行指导、干预和帮助。该系统为教师提供了一个同时监控各个讨论室状态的平台,运行后界面如图8所示。利用hot或者cool判断当前讨论是否激烈,通过调查成员是否有问题来进行宏观调控,同时通过了解学生的问题进行个性化的干预。其它功能模块的实现与测试,鉴于篇幅原因,就不一一截图展示了。
结束语
数学建模论文题目怎么取 第2篇
【论文摘要】 本文指出了专科院校《数学建模》教学改革必要性,分析学校情况,对教学目标、教材编制、课程设置、教学内容及方法上都根据专业不同采用分层教学,突出专科特色和专业特色,达到了较好效果。
数学建模课程的教学研究是数学应用教育的一个重要课题,它是一种崭新的教学模式、教学方法,是培养学生数学应用能力、创新能力和科研合作能力的一个较好的平台,高职专科学校的数学开设时数、难度、广度与理工院校不同,学生基础情况也不同,所以要研究具有高职专科特色的数学建模教学模式。
1 教学模式内容
确立数学建模教学目标(目标分层) 我校具有师范类数学专业、理工科专业、经济类专业等专业开设数学课程,在数学建模教学中对于不同专业设立不同的教学目标。
师范类数学专业的教学目标 树立“数学具有广泛应用性”信念和数学应用意识,具备一定的数学建模能力,使学生将来从容胜任中小学数学建模教学。
理工、经济类专业教学目标 树立数学应用意识,具备数学建模能力,培养数学应用能力和创新能力,使其毕业后能更好地应用数学为其从事的本专业的研究与工作服务。
教材要适合不同培养目标,具备专科特色和专业特色
教材来源 现在教材多是综合各类大学或理工科大学(多为本科学校)的教材,由于我校是专科类学校,数学课程开设的门类少、学时少,难度、广度远比不上这些本科院校;学生的数学基础和接受能力也不能与这些学校相提并论,所以教材不能采用不符合实际照搬照抄方式,我们采用以下方式:1)借鉴:精心鉴别吸收本科院校数学建模教材以及其他文献中符合专科特点的数学建模材料。2)研究吸收补充新素材 根据生产生活实际,把学生感兴趣的现代社会生活热点问题吸收进来;选取自然界中奇妙而令人感兴趣问题;选取身边人们习以为常且容易忽视而结果又出乎意料问题;把近几年来全国大学生数学建模竞赛题(专科组的竞赛题)也逐步补充进来。
根据不同专业情况选用素材,内容呈现多层面和多元化
师范类数学专业 师范类《数学建模》增设了中学数学建模内容,包括教学方式、方法以及历年中学数学建模竞赛题目选讲内容。师范学生要想在日后胜任中学数学建模教学工作,他们不但要掌握系统的数学建模方法与技巧,还要掌握一套较为科学、有效的中学数学建模教学与学习方式和方法,还要熟悉近年来中学数学建模的题目。
理工类、经济类各专业 选取的素材多为生产工程领域和经济类的数学建模问题,这些问题涉及各个专业的问题,突出了多学科的交叉和综合,开拓学生的视野,扩展他们的知识面。
根据专业确立《数学建模》课程设置,采用不同方式进行教学
师范数学专业 我校规定师范数学专业的《数学建模》课程为必修课,它包括《理论学》和《实训课》,课时比为1∶1,目的是注重学生实际建模能力培养,为此提供时间和空间。理论课中的教师为主导,学生为主体,以教材为主线,围绕教材章节,教师归纳讲解不同类型数学思维方法和常用的数学思维方法,讲解数学建模的步骤。教师起到引导和示范作用。实训课程中注意培养学生的实际建立数学模型的实战能力。学生分为小组活动,一般三个人一组。教师在理论课提前布置与本节相关数学建模题目,在课后由这些小组成员共同查资料,互相启发、共同讨论并撰写出论文。上实训课时,围绕某一数学建模问题,各小组可以踊跃发表见解,介绍本组的解题思路和方法,其他组可以补充、修改,或提出质疑,也可以另辟新径采用不同的建模方法。最后由教师点评各种方法的优势和不足。
理工科、经济类各专业 我们采用选修课形式开设《数学建模》课程,深入浅出讲解各种数学思维方法在生产实际中的应用,主要是开拓学生视野,激发学生学习数学的热情,使学生感受到生活生产中数学无处不在,培养学生应用数学方法去分析解决问题意识和能力。教师精选学生力所能及的数学建模题目,由学生在课余时间完成。
开辟数学建模的第二课堂,建立数学建模实验室 每年我们吸收各个专业的学生到数学建模实验室进行研究工作,选拔培训学生参加全国大学生数学建模竞赛,让学生也进行高水平的数学建模实践演习。不同专业的学生组成一组进行实训和竞赛,不同专业的学生的知识和能力可以互补,发挥了每个学生的特长,如计算、分析、编程、写作等;各门学科的交叉和综合运用,开阔了学生视野、扩展了知识面,激发了他们探索和研究的兴趣和欲望,也使得他们分析问题和解决问题的思维触角更加敏锐、灵活,思维空间更加广阔。
采用灵活多样的评价成绩方法 数学建模教学改革以往评价学生成绩的方法,评定成绩的方法分为三部分:一是平时小组成绩;二是平时队员表现;三是论文成绩。评价学生更加注重对学生分析和建立模型过程考查,采用平时以小组为单位,小组成员荣辱与共的小组计分法。这种方法可以促进小组成员团结协作互相启发,互相质疑、共同提高;同时教师可以考查同一小组不同成员在平时建模能力表现,例如建模方法、灵活性,是否勇于创新、敢于标新立异,鼓励学生另辟新径,用多种角度去分析问题,对于勇于质疑,勇于提出不同方法的学生加分。最后在学期未教师布置数学建模题目,给出几天时间由学生建立数学模型并形成论文形式上交,教师按一定标准记入成绩。
改革以往教学方法,注重数学知识来源、发现和探究过程,注重对学生的创新意识和创新能力的培养。 以往数学课程注重数学逻辑体系、定理规则及计算技艺,而忽视了数学知识它的来源,发现和探究过程。我们的学生面对考试可能是佼佼者,但面对活生生的实践问题可能就束手无策。项武义教授称之为把姜女西施置于X光透视,所看面的只能是一幅骨头架子,毫无美可言,学生连看的兴趣都没有,认为数学太枯燥、抽象,没实际应用价值,它离我们生活生产很遥远,谈不上更好地学习数学,更谈不上兴趣和创造。我们改革以往教学方法,注重数学知识来源、发现和探究过程,注重对学生的创新意识和创新能力的培养。 转贴于
我们在数学建模教学中,讲解数学思维方法时都要从实际问题中导入,讲清楚每个数学分支的思维方法的背景和特征,注重知识的来源和应用范围。
在建模教学中教师引导学生从多角度去观察和分析问题,探索发现新的解决方法,激发学生的好奇心,点燃他们胸中的求知欲望,使他们感受到数学家发明研究时的火热的思考。教师制造平等的讨论研究氛围,鼓励学生互相讨论探究,互相启发、互相补充、互相置疑,不断修改补充数学模型,学会分析和评价模型。教师鼓励学生大胆猜想,敢于另辟新径、标新立异,培养学生的创新意识和创新能力。
2 实施效果
通过数学建模的学习,学生对数学认识发生了质的变化,具备了应用意识和创新意识。通过改革教学方法,注重建模的收集资料、分析思维过程的演练和运用讨论探究式学习,学生对数学产生深厚兴趣,认识到数学处处在我们身边,利用好它可以解决许多生产实际问题,学生从数学建模中体验到从来未有过的当初数学家发明创新时火热的思考,这种返璞归真的探究过程培养了学生的应用数学的意识和能力。建立模型过程中面对活生生的实际问题,教师鼓励学生从多角度观察问题,并用多种数学方法解决问题,培养了学生的创新意识和创新能力。
根据不同的专业设置不同的数学建模教学模式,使得不同专业学生呈现不同的特色。数学专业学生在毕业论文写作中都得益于数学建模学习中论文写作,很多学生做论文题目就是数学建模方面论文,具备了建模能力和论文写作能力;师范类数学专业不仅具备了数学建模的能力,还熟悉中小学数学建模题目类型和教学方法,使得学生毕业后能从容胜任中小学的数学建模教学工作。非数学专业学生接受了数学建模培训和锻炼,开扩了他们的视野,使他们领略到了各门学科交叉和综合运用的价值,为他们提供了培养创新能力和科研合作能力的一个较好的平台。通过数学建模,这些学生的毕业设计、毕业论文中能自觉地应用数学思维方法分析,解决问题,论文的写作能力得到提高。
我校是同类院校中最早参加全国大学生数学建模竞赛并获奖学校之一,从2001年至今,每年组织学生参赛,曾获国家级二等奖、省级一等奖、二等奖、三等奖,每年都有获奖学生。
【参考文献】
数学建模论文题目怎么取 第3篇
本文论述了信息技术与数学教学整合的教学模式研究的现状及其重要性,分析了构建信息技术与数学教学整合的教学模式的原则,并探讨了在主导——主体教学理论的指导下构建的5种概念、规律和几何整合教学模式的目标、操作程序、适用条件以及评价方法。 关键词:信息技术数学教学整合教学模式 1引言 现代教育技术广泛应用于教育领域,不仅从手段上,而且从观念上、教学模式上都引起教学的深层次变革,信息技术与课程整合成了教学改革的一个突破口。然而,目前信息技术在中小学理科教学的应用水平仍然非常低,大多是作为教学内容的展示工具。中小学理科教师对于如何将信息技术与理科教学整合感到非常困惑,他们心中也产生了许多问题,如“什么时候用信息技术比较合适?怎么用?”、“怎么做才能体现‘主导——主体’教学思想?”、“怎么做才算是信息技术与课程整合?”,要回答这些问题,除了让中小学教师掌握先进的教育教学理论、信息技术以外,更为重要的是进行基于信息技术与课程整合思想的教学模式的研究,为中小学教师的教学实践提供一个可参考的范式。教学模式是在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的,为完成特定的教学目标和内容而形成的比较稳定且简明的教学结构理论框架及其具体可操作的教学活动方式。教学模式是教学理论与教学实践的桥梁,既是教学理论的应用,对教学实践起直接指导作用,又是教学实践的理论化、简约化概括,可以丰富和发展教学理论。研究“主导——主体”教学思想指导下信息技术与理科教学整合的教学模式,为中小学教师提供一些可用于指导教学实践并借以改造的教学模式,对于推进信息技术与课程整合就显得非常重要而迫切。 2信息技术与数学教学整合的教学模式研究现状 有关信息技术与学科教学整合的教学模式方面的研究,语文学科走在其他学科的前面。由北京师范大学现代教育技术研究所主持的全国学科“四结合”(原为全国语文“四结合”)课题组和试验学校的教师们结合长达7年之久试验研究的实践,提出了几十种信息技术与语文教学整合的教学模式。与信息技术与数学教学整合相关的研究,基本上形成三足鼎立的局面:一是数学教学模式的研究,二是信息技术与课程整合模式的研究,三是计算机应用于数学教学的作用和方式的研究。关于信息技术与数学教学整合模式的研究却很少,有的也只是零星的、个别的。 自从20世纪70年代美国的乔伊斯和韦尔等开创性地提出将教学模式作为教学研究领域的一个独立研究方向以来,教学模式的研究一直是教学研究领域一个重要的课题。数学教学模式的研究近些年来呈现欣欣向荣的景象。贝尔在其著作《中学数学的教与学》中提出先行组织者、发现法、证明定理、解决问题、利用计算机等许多数学教学模式。由冯克诚、田晓娜主编的《最新教学模式全书》中也提出了数十种数学教学模式,还有《数学教育学报》、《中学数学教学参考》《教法与学法》、《数学通报》等期刊上名目繁多的数学教学模式,真可谓是百家争鸣、百花齐放。研究数学教学模式的学者和教师从数学学科教学的视角研究教学模式,对数学教学实践具有较好的指导作用,然而以计算机为核心的信息技术在这些教学模式中最多只是起一种教学手段或教学媒体的作用,贝尔提到的利用计算机教学也仅仅是众多教学模式中的一种,对于当前如何有效地将信息技术与数学教学全面整合起来的问题缺乏直接的指导作用。 近年来,信息技术与课程整合模式的研究引起了教育技术界的重视,提出了不少信息技术与课程整合的模式,如何克抗教授提出的讲授、个别辅导、探索、协作等5类网络教学模式,祝智庭教授总结归纳的个别授导、教学模拟、智能导师、问题解决等23种信息化教学模式,李克东教授提出的情境——探究式、小组合作——远程协商式等4种数字化学习模式。这些信息化教学模式对于信息技术与数学教学整合有很好的借鉴作用,但由于其学科的普适性而缺乏数学教学的针对性。 计算机应用于数学教学前期研究的重点在于如何充分发挥计算机辅助教学的工具,近些年来则更加关注计算机认知工具的作用,尤其是校园网、因特网在中小学的广泛普及以及“几何画板”、“mathcad”、“mathematica”、“Excel”等软件的引入与使用,许多数学教学研究人员和数学教师对于将信息技术与数学教学整合进行了有益的探索,并取得了一定的效果,其中运用“几何画板”革新数理化教学(特别是数学教学)的试验研究项目取得了尤为显著的影响和效果,如运用“几何画板”讲授抽象的数学概念、做数学实验都取得了较好的效果。但是这些计算机应用于数学教学的研究大多停留在计算机作用的描述、教学经验描述的层面上,没有对这些经验进行理论化、抽象化、模式化的概括,不利于其他教师的借鉴和运用。 3构建信息技术与数学教学整合的教学模式的原则 教学模式是教学过程的简约化描述,但教学程序却不等于教学模式。教学模式的构建虽然具有一定的主观性,受到构建者对教学规律和原理的理解和具体的教学实践的影响,但是必须在教育教学理论的指导下,符合教学规律,为实现教学目标服务,也就是说我们构建信息技术与数学教学整合的双主教学模式也要遵循一定的原则。 基于主导——主体教学理论的原则 教学模式与教学思想、教育教学理论有天然的联系,没有一定理论的指导,教学模式就没有了灵魂。一个完整的教学模式应该包含主题、目标、条件(或称手段)、程序和评价五个要素(张武升,1988)。主题即教学模式所依据的教学思想或理论,对教学活动作出理论的解释,规定了教学模式的本质,还渗透、影响其他四个要素。影响教学模式的理论基础有现代的教育思想、学习理论、教学理论等。现代教育思想的指导从根本上把握了教学模式培养人的最终目标;学习理论解释学习的内在机制,要求教学符合学生的认知规律,学习是有意义的学习;教学理论是用于指导教学操作程序和方法的系统理论,直接指导教学模式的形成。 “主导——主体”教学理论是构建信息技术与数学教学整合教学模式最主要的理论依据,“主导——主体”教学理论取建构主义学与教理论和奥苏贝尔等以“教为中心”的学与教理论之长,避两者之短,认为在教学的展开进程中,要充分尊重学生的学习主体地位,让学生对教学内容进行自主学习、自主思考,教师则在教学过程中起学习内容的选择、学习过程的组织、帮助和指导等主导性作用,使学与教有机的统一起来,体现了以人的全面发展为最终目标的教育思想。 体现数学教学特点的原则 为数学教学服务所构建的信息技术与数学教学整合的教学模式不可避免地受到数学的特征、数学教学的特点、原则以及数学教学改革的趋势和方向的影响。数学既是基础性学科又是工具性学科,因此数学教学既要重视基本知识、基本概念、数学思维方法的教学,又要重视数学知识的实际应用教学,重视学生实际问题解决能力的培养。针对现在数学只能为越来越少的人所掌握以及学了数学没有用处的情况,国际数学教育界提出“大众数学”、“人人都要学会的数学”的口号,美国数学教师协会(NCTM)在_年3月制定的《学校数学课程与评价标准》中提出了全美学校数学教学目标:“为估价数学而学习,为数学推理而学习,为数学交流而学习,对于自己从事数学活动的能力有信心,成为数学问题的解决者”。我国新的数学课程标准也提出“通过义务教育阶段的数学学习,学生能够:获得适应未来社会生活和进一步发展所必需的重要数学知识(包括数学事实、数学活动经验)以及基本的数学思想方法和必要的应用技能;初步学会运用数学的思维方式去观察、分析现实社会,去解决日常生活中和其他学科学习中的问题,增强应用数学的意识;体会数学与自然及人类社会的密切联系,了解数学的价值,增进对数学的理解和学好数学的信心;具有初步的创新精神和实践能力,在情感态度和一般能力方面都能得到充分发展”。这些数学教学目标为现代数学教学提供了如下启示: 基于“做”(hand-on)的教学——学习抽象的数学概念之前,让学生做数学实验、动手操作实物或模型,培养数学的意识,强调培养学生动手的能力; 基于思维(mind-on)的教学——关注核心概念、有判断力的思维方法和能力的教学,以使学生重构并形成自己的数学概念和关系,强调思维的培养。 基于事实(reality-on)的教学——使学生学会探索、发现、讨论和有意义建构用于解决现实问题的数学概念和关系,培养学生用数学的方法来解决问题的能力。 基于信息技术与课程整合思想的原则 信息技术与课程整合是指在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合,共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式(李克东,2001)。信息技术与课程整合不是一朝一夕的事,而是经过许多中间过程的,最终将信息技术作为辅助学习的高级认知工具,并带动教育的全面改革。根据信息技术与课程整合的不同程度和深度,将整合的进程大略分为三个阶段(马宁、余胜泉,2001):封闭式、以知识为中心的整合阶段,信息技术作为演示、交流和个别辅导的工具;开放式的、以资源为中心的整合阶段,信息技术作为资源环境、信息加工工具、协作工具和研发工具;全方位的课程整合阶段,信息技术与课程整合引起了课程内容、教学目标和教学组织架构的全面变革。构建基于课程整合的数学教学模式要充分利用教育技术的优秀成果,并根据教学内容的特点选择适当的整合方式,强调将信息技术认知工具的作用,加强整合的深度,而不是仅仅将信息技术作为演示的工具。 最优化教学效果的原则 教学模式是教学理论在教学实践中的运用和具体化,来自于教学实践。教学实践是教学模式的基石,教学模式必须用于教学实践才有其存在的必要,也只有通过教学实践的检验才能不断完善。因此,在研究教学模式的同时,还要将之用于实实在在的教学活动中,研究教学模式是否有利于提高数学教学的效率和效果,这是我们研究和构建模式的根本所在,也是验证模式是否有效、是否值得推广的基本途径。 4几种信息技术与数学教学整合的双主教学模式 教学模式的研究是理论与实践的“中介”研究,其“中介”性质决定了教学模式的研究有演绎法和归纳法两种方法。演绎法采用实证研究的方法,“从一种思想和理论假设出发,设计一种教学模式,用实验检验证明其有效后,确立这一教学模式”(张武升,1988)。归纳法是在大量教学实践基础上总结、概括形成教学模式。随着教学理论和教育科学研究方法的发展和变革,尤其是现在对教师教育科研能力的重视以及运动研究方法再度受到关注,教学模式的研究更强调运用演绎法和归纳法相结合的方法。 我们运用演绎法和归纳法结合的方法就数学的概念、规律、几何教学构建了5种信息技术环境下的双主教学模式,下面就对这5种模式的操作程序、适用条件、评价等进行阐述。 概念的归纳——获得教学模式 “概念的归纳——获得教学模式”是在参考乔伊斯()和韦尔()的“概念获得模式”和塔巴(HildaTaba)的“概念发展教学模式”的基础上提出的,其目标是让学生形成正确的概念、了解概念的含义以及通过参与和反思概念化的过程,提高分析和概括的思维能力。概念的归纳——获得教学模式包括七个步骤。 (1)情景导入,明确教学目的 情景导入的目的是激发学生的学习兴趣,建立学习的心理倾向。所创设的情景一定要与要讲授的概念有关,可以是与概念相关的生活实例、资料,可以是一些例子,也可以是用以明示该概念与其他概念关系(上位、下位、并列组合)的先行组织者等。在概念学习之前,教师要向学生阐明本课的目的是通过寻找其本质属性界定某一概念。 (2)呈现例子,分类归纳 教师选择一些肯定性例子(具备概念所有属性的例子)和否定性例子(不具备或不完全具备概念属性的例子),然后呈现给学生,让他们把相似的归为一类,并找出其共同属性(即归类理由)。如果低年级学生的分析能力不够强,则可以先呈现肯定性例子,让学生提取其中的共同属性,再呈现否定性例子,剔除非本质属性,引起学生对本质属性的注意,加强对本质属性的认识。 (3)提出概念假设 当学生把所有的属性都罗列出来后,要求学生给这组例子取一个名称,思考如何用这些属性来表述这个名称,此时教师不要对任何学生的观点进行评价,要鼓励他们多思考、多说。 (4)呈现例子,检验假设 同样呈现一些肯定性和否定性的例子,让学生用自己提出的假设判断是否所有的肯定性例子都能归到概念组中、概念是否已包含了所有的本质属性,必要时可以将一些属性添加到概念中。 (5)概括总结,形成概念 教师展示全体学生提出的概念属性和概念假设,要求学生共同提取该概念所包含的所有本质属性,用简练的语言概括出概念,然后再现概念的规范表述。 (6)应用概念,巩固理解 可以呈现一些比较复杂的例子,让学生应用概念进行分类,也可以让学生自己举出一些符合该概念的例子,加深他们对概念的理解。 (7)反思概念化过程 教师可以用问题来激励学生回忆、反思、讨论自己概念化的过程,如“请回忆一下你们得出这一定义的过程,你们是怎么确定其主要特征的”,从而提高其思维能力。 在上述过程中信息技术的作用以及教师和学生在过程中的活动可用表1来概括。 表1概念的归纳——获得教学模式中信息技术的作用和师生活动 模式程序信息技术的作用(理想状态)教师活动学生活动 情景导入,明确教学目的情景创设工具创设情景,说明教学目的明确目的,建立心理倾向 呈现例子,分类归纳例子展示、操练、表征观点(提取的概念属性)工具选择例子,确定呈现方式,收集概念属性例子分类,归纳概念属性 提出概念假设表征观点、交流讨论工具鼓励学生思考、发言,收集学生提出的假设提出属性和名称,讨论 呈现例子,检验假设展示例子、操练、表征观点、交流讨论工具选择例子,阐明阶段目的,参与讨论,收集概念属性假设例子判断,归纳属性,讨论 概括总结,形成概念呈现假设、表征观点、交流讨论工具展示概念属性和假设,参与讨论,评价学生概括的概念概括概念,讨论互评 应用概念,巩固理解呈现例子、操练工具选择例子,评价效果判断,举例 反思概念化过程交流讨论工具提问引发讨论反思,讨论 这种教学模式适合于讲授那些具有明确属性的概念,如有(无)理数、方程、等式等,也可以用于教授代数运算法则,如合并多项式、合并同类项等,对信息技术的要求不高,有大屏幕投影设备和一台计算机的教室基本满足教学条件(讨论口头进行,分类、提出假设可用纸代替),但是在教学前,教师必须选择准备好肯定性和否定性例子以及一些复杂的、似是而非的例子。教学的效果可以用判断、举例的方法来评价学生是否已理解、获得了该概念。 规律的应用——探究教学模式 学习规律的目的是为了应用规律,此模式的目标是使学生通过应用概念和规律加深对概念和规律的理解,培养数学方法的应用能力和实际问题的解决能力,包括六个阶段。 (1)情景导入,明确问题 利用多媒体计算机创设现实问题情景,激发学生解决问题的兴趣,明确要解决的问题。 (2)分析问题,明确应用的概念或规律 让学生思考分析问题,提取问题中的已知条件、未知条件和要求的结果,引导学生讨论解决该问题需要用到的数学概念和规律,确定解决问题的概念和规律。 (3)分组讨论,提出假设 先将学生分成若干个小组,以小组为单位猜想、讨论解决问题的可能方案。这个阶段要鼓励学生多思考、多猜想,而不要求计算、证明,但是要给学生一定的时间限制,时间的长短则根据问题的难易程度而设定。 (4)共享方案,评价筛选 当学生已提出足够多的方案时,让小组成员汇报小组提出的方案。教师收集、汇总学生的方案,并把全部方案展示给全体学生,选出其中不同的方案后,让学生用逻辑推理的方法淘汰不可能的方案,进一步筛选出可能方案。 (5)计算证明,验证假设 让学生对剩下来的可能方案用严密的计算和证明的方法来验证其有效性。如果学生的信息能力较强,也可以要求学生用信息技术来表征最后的方案。 (6)汇报总结,反思 学生汇报验证的结果,总结问题的解决方案。如果方案比较复杂,教师可以用多媒体计算机来演示该方案解决问题的过程。最后要求反思解决问题的过程,讨论问题解决过程中所用的数学方法。 模式中信息技术的作用以及教师与学生的可能见表2。 表2规律的应用——探究教学模式中信息技术的作用和师生活动 模式程序信息技术的作用(理想状态)教师活动学生活动 情景导入,明确问题情景创设、问题呈现工具创设情景建立心理倾向,明确问题 分析问题,明确应用的概念或规律交流讨论工具引导,总结讨论,分析,确定应用的概念或规律 分组讨论,提出假设交流讨论、表征假设工具分组,设定讨论时间,鼓励学生,关注小组内所有成员的发言情况讨论,提出假设
共享方案,评价筛选展示方案、交流讨论工具收集、呈现方案,参与学生讨论汇报,讨论评价 计算证明,验证假设计算工具,实验环境,交流讨论工具提供工具,工具使用方法指导,提供帮助计算、证明,交流讨论 汇报总结,反思表征方案、交流讨论工具评价,总结,引发反思汇报,讨论总结,反思 此模式适用于与生活有关的计算公式、规则的复杂应用教学,如相遇问题、解方程问题等,对信息技术的理想要求是具有多媒体投影设备、网络环境、计算器、几何画板等数学探索工具等,要求教师和学生熟练使用Word、计算机、几何画板、网络交流讨论工具等。如果不具备网络教学环境,则学生的交流讨论可以口头进行。教学效果可以用解决类似问题来进行评价。 几何概念、规律的“数学实验”教学模式 运用几何画板的“几何概念、定理的数学实验教学模式”的目标是通过“做”的教学,让学生正确理解几何中的概念、规律,了解概念、规律的形成原理,培养发现问题、转换问题的能力,培养用数学模型来解决问题的能力。该模式的步骤为: (1)情景导入,明确目的 情景导入的目的是激发学生探究的兴趣,明确数学实验的重点(要学习的概念/规律),如用与教学内容相关的例子引入课题,如用飞机或飞机模型引入角平分线教学、用飞翔的蝴蝶引入轴对称概念的教学、演示离心率变化引起曲线变化的动画引入离心率概念的教学等。 (2)做“数学实验”,自主探索 学生明确了本课的目的后,让学生用几何画板做数学实验,利用教师编好的课件独立探索,发现数学概念包含的本质特征、规律形成的原理。如果学生能熟练使用几何画板,也可以让学生自己制作简单的课件。 (3)讨论总结,形成概念/提出规律 学生将探索获得的概念属性或规律与学习伙伴进行讨论,在教师的帮助、引导下提出正确的概念或规律。 (4)概念/规律应用 将所获得的概念或规律应用于解决一些问题,可以是进行一些练习,也可以是解决一些实际问题,如用轴对称概念解决“在河边建一个水电站,使之到两个供水站的距离之和最短”等。此时还可能用几何画板进行数学实验。 (5)反思 用提问的方法引起学生回忆、反思自己的学习过程,讨论如何获得概念、发现规律的,在应用规律的时候是如何应用规律的,用“数学实验”进行学习对自己解决问题有什么启示等。 表3说明了信息技术在此模式中的作用以及模式程序中教师和学生的活动。 表3几何概念、规律的数学实验教学模式中信息技术的作用与师生活动 模式程序信息技术的作用(理想状态)教师活动学生活动 情景导入,明确目的情景创设工具创设情景建立心理倾向,明确学习目的 做“数学实验”,自主探索实验环境,表征概念或规律工具提供工具,监控、帮助、引导做数学实验,探索,记录探索的心得 讨论总结,形成概念/提出规律交流讨论、表征概念或规律工具总结,评价讨论,提出概念,互评 概念/规律应用呈现问题工具,练习工具,实验环境提出问题,提供工具,监控、引导、帮助练习,做“实验” 反思交流讨论工具引发思考,参与讨论讨论,总结 这种模式适用于抽象的几何概念、几何定理、复杂概念的研究和利用几何知识解决问题教学,如轴对称概念、多边形的内角之和、离心率概念、复杂曲线的形成、空间几何等,也可以用于物理、化学的教学中。要求师生都熟练使用几何画板和Word、记事本等记录工具,可用需要转换的复杂问题来评价教学效果。 基于Internet的数学计算应用——合作探索教学模式 现代数学教学强调数学与现实生活的联系,要求数学教学要从身边的生活问题出发、用于解决生活中的实际问题,Internet提供的丰富资源又为此提供了更广阔的空间。“基于Internet的数学计算应用——合作探索教学模式”就是为实现使学生将学到的数学计算知识用于解决生活问题、从而培养其联系实际、解决问题能力的目标而设计的,其步聚包括七个环节: (1)情景导入,提出问题 情景创设的目的是激发学生探索、解决问题的兴趣,创设的情景要与学生的日常生活密切相关,而且要利用视频、音频、图片等多媒体信息来呈现问题,如深圳南山实验学校的易伟湘老师用悉尼奥运会的资料、用图片展示活动城市的情况[17]来调动学生的积极性取得了比较好的效果。 (2)分析问题,明确方向 要求学生分析解决问题需要确定哪些条件,这些条件与哪些数学知识有关系,最后确定解决问题涉及的数学概念,复习概念间的数量关系。 (3)小组学习,查找信息 教师按照学生的兴趣或位置关系将学生分成若干小组,确定每个小组成员都有相应的任务后,提供给学生信息记录表、相关的资源、网址或搜索引擎,传授学生使用这些资源的方法,让学生开始查信息。要求每个学生都独立自主地查找信息,他们所查找的信息都是为了解决共同的任务,是小组任务的一部分,培养他们协作的意识。这一阶段要给学生足够的时间和资源,使他们能进行充分的探索,学生还要及时记录所找到的信息。 (4)交流协作,解难释疑 当小组成员找到所需的信息后,让他们回到小组中,交流他们所查的信息以及为什么选择这些的理由,讨论其中分歧的意见以达成共识。对于一些学生容易忽视的因素,教师要及时引导。 (5)计算数据,问题解决 学生计算经过讨论的数据,比较、分析计算结果,讨论、选择恰当的解决方案。这里学生提出的解决方案可能不是惟一的,教师要鼓励学生多角度考虑解决方案,以培养他们的发散思维。 (6)成果汇报,讨论评价 学生在小组交流达成共识后,由小组成员向全班同学汇报学习的结果以及提出方案的理由,教师和其他组的学生可以就他们的方案提出适当的建议。 (7)反思 要求学生回忆探索、协作的过程,反思如何从问题中提取数学知识、怎样才能找到需要的信息、如何选择有用信息、解决该问题用了哪些数量关系、与小组成员协作是否愉快、学习伙伴有哪些值得自己学习的地方、打算以后怎么用这些数学知识和学习方法等等。 模式中信息技术的作用及教师与学生的活动如表4所示。 表4基于Internet的数学计算应用——合作探索教学模式中信息技术的作用及师生活动 模式程序信息技术的作用(理想状态)教师活动学生活动 情景导入,提出问题情景创设工具创设情景,阐明目的明确目的,建立心理倾向 分析问题,明确方向讨论工具,展示数量关系工具帮助学生提取、复习数学概念、数量关系分析、讨论,提出、复习数量关系 小组学习,查找信息信息探索、记录工具提供记录表、资源和工具,监控、帮助查找、记录数据 交流协作,解难释疑交流工具监控、引导,启发讨论,选择有用信息 计算数据,问题解决计算工具、表征方案工具提供工具,监控、引导计算、讨论,提出方案 成果汇报,讨论评价展示成果工具,讨论工具参与讨论,提出建议汇报,讨论、互评 反思讨论工具引发思考,参与讨论反思,讨论 这种模式适用于一些与日常生活有关的计算知识的教学,如行程问题、利息问题等。运用此模式进行教学的前提是具备并师生熟练使用Internet教学环境、Excel等电子表格工具、Word等文字处理工具软件。教学效果的评价可延续到课后进行,可让学生写学习体会、学生互评协作意识与协作能力。 基于Internet的综合性应用问题的合作研究学习模式 这是一种多学科、多纬度的综合性教学模式,将知识、计算、规律的学习与解决实际问题等目标综合在一起。应用这种模式的教学一般不能在一节课中完成,根据项目的难易程度确定所需的时间。此模式的实施分为八个阶段: (1)设置问题情境,提出问题 问题可以由教师口头提出或用展示某一事件引出,也可以由学生自己提出。问题的情景应该是真实的,能够引起学生探索的热情。 (2)分析问题,明确评价方法 要求学生分析问题情景中所隐含的数学知识,列出已掌握和未掌握数学概念的清单。教师向学生说明研究的成果形式以及评价的方法。 (3)组织小组,确定研究计划 教师按照一定的分组策略将学生分成若干个小组,或者由学生自行分组,小组人数以4-5人为佳。小组成员一起讨论研究的方法、进度以及小组成员的分工,制定研究计划表和数据记录表。 (4)自主探索,学习概念,查找信息 每个小组成员根据自己的任务分工,学习自己未掌握的数学知识,并开始收集与解决问题相关的信息。学生通过学习新的数学知识、查找所需的信息,逐步建构起关于该领域知识结构原形,并形成自主思维的能力与习惯。教师帮助学生判断所查信息的有效性。 (5)交流协作,完成数据表 学生搜索到所需的信息后,回到小组,与其他小组成员一起交流所找到的信息以及该领域的相关知识以及自己关于解决问题的见解,并用查到的信息完成数据表。如果交流发现有不恰当的数据或数据不充分,则需要重新查找数据。 (6)计算数据,提出假设 将所查的数据进行必要的单位转换、中间计算,计算出最终数据,形成各种可能的解决方案。 (7)讨论假设,问题解决 对提出的可能解决方案进行组内讨论,决定最佳解决方案。 (8)汇报,评价,反思 由小组成员向全体同学作出口头汇报,如果可能还需提交书面报告。教师和其他小组根据评价的方法对他们的研究进行评价。要求学生对研究的过程进行反思,思考自己又学到哪些新的知识、是怎么解决这个问题的、自己在小组中的贡献有多大等等。 在这个模式中,信息技术的作用以及教师和学生的可能活动见表5。 表5基于Internet的综合性应用问题的合作研究学习模式中信息技术的作用及师生活动 模式程序信息技术的作用(理想状态)教师活动学生活动 设置问题情境,提出问题情景创设工具创设情景,提出问题明确问题 分析问题,明确评价方法讨论工具,展示成果形式和评价方法的工具帮助引导,说明成果形式和评价方法分析问题,提取数学知识,了解成果形式和评价方法 组织小组,确定研究计划制定研究计划和数据电子表工具确定分组,提供工具和工具使用帮助分工,制定计划表和数据表 自主探索,学习概念,查找信息资源、查找工具,探索工具提供资源,监控、引导学习概念,查找信息 交流协作,完成数据表讨论工具,数据记录工具监控、帮助、引导讨论,输入数据 计算数据,提出假设计算工具,方案表征工具监控、帮助、引导计算数据,记录结果 讨论假设,问题解决讨论工具监控、帮助、引导讨论,提出方案,准备口头汇报,撰写研究报告 汇报,评价,反思汇报撰写工具、讨论工具总结、评价,引发思考口头汇报、互评,反思 此模式适用于研究一些用数学知识解决社会性问题,如分期付款问题、投资回报问题、彩票问题等等,模式的运用要求在Internet教学环境中,师生熟练使用浏览器、搜索引擎、Excel等表格工具、Word等文字处理工具、PowerPoint等演示工具,学生具备一定的协作技巧和进行口头、书面汇报的能力。教学效果的评价可以从问题解决、汇报、协作等方面进行。 以上是我们在这个领域所作的一点探索,所提的模式并不能包含所有内容的教学,还有许多内容的模式尚待研究,相信随着信息技术与数学教学整合研究的深入,这些模式会得到不断的修正、完善,更多的模式也会出现。 参考文献 [1]北京师范大学现代教育技术研究所.深圳市南山实验学校.信息技术与课程整优秀案例论文集.高等教育出版社,. [2]冯克诚,田晓娜.最新教学模式全书(上卷).国际文化出版公司,. [3]高文主编.现代教学的模式化研究.山东教育出版社,2000. [4]何克抗,李克东主编.信息技术与语文教学改革全国经验交流会论文集.全国学科“四结合”总课题(内部资料).1997-2001./. [6]李克东.数字化学习——信息技术与课程整合的核心.电化教育研究.2001.(8).(9)./. [8][美]贝尔.中学数学的教与学.许振声等译.北京:教育科学出版社,. [10]向玉琴,刘英健.美国小学数学教学的基本特征.山东教育.1998.(3). [11]张武升.关于教学模式的探讨.教育研究.1988.(5). [12]祝智庭主编.现代教育技术——走进信息化教育.高等教育出版社,. [13]BruceJoyce,MarshaWeil&EmilyCalhoun,ModelsofTeaching,Allyn&Bacon,1999./.
数学建模论文题目怎么取 第4篇
关键字:学生;毕业论文;模糊综合评价
中图分类号:G455文献标识码: A
0.引言
大学本科毕业论文设计是教育重要的综合性实践环节,也是培养学生综合运用专业知识和技能、检验学生学习效果的重要手段[1]。毕业论文评价的科学性、合理性对学生的学习和教学质量的提高都具有积极作用,而传统的评价方法通过初步的定性分析确定评价结果或根据调查表的分值进行加权求和,带有很大的主观片面性,缺乏坚实的科学基础[2]。为避免传统毕业论文评价方法的弊端,改进毕业论文成绩的评定,本文根据学生毕业论文成绩评价的特点,拟采用模糊综合评价方法以期待获得更好的效果。
1.模糊综合理论
模糊综合评价是指对多种模糊因素所影响的事物或现象进行总的评价。模糊综合评价方法的基本思想是在确定评价因素、因子的评价等级标准和权值的基础上,运用模糊集合变换原理,以隶属度描述各因素及因子的模糊界线,构造模糊评判矩阵,通过多层复合运算,最终确定评价对象所属等级[3]。
模糊综合评价理论
模糊数学将普通集合的特征函数值域{0,l},扩展为模糊集合的隶属函数的值域[0,1],即将二值逻辑扩展为模糊逻辑。这样就能克服用传统评价方法评价模糊事物存在的缺陷。模糊评价方法与步骤如下[4]:
(1)确定目标
根据需要确定目标,对不同的对象选择指标。
(2)建立测评因素集
根据评价目标,通过专家讨论或利用以往经验等方式,明确从哪些方面来反映这个目标。因素集,其中表示因素。=目标数。
(3)建立权重系数集
每个因素对测量目标的重要性是不同的,因此可以通过专家讨论或其它方式给每个因素赋一个权数,越大表示第个因素对目标越重要。从而得到权重集,它满足。
(4)建立评价集
给每个因素建立评价集,其中,=评价数,表示等级,即确定每个测评因素可分为几个等级来区分。
(5)建立一个方案对个评价目标的模糊评价矩阵
在每个测评者对所有被测评者都进行测评后,将测评结果进行统计,得到被测评者的因素测评矩阵,一个被测评者对应一个因素测评矩阵。矩阵的行对应测评因素,即第行表示第个测量因素的测量情况;列对应测评结果,即第)列表示某测评因素的测评结果中认为等级为的测评者比例.比如表示在对第个评价因素的评价中,认为该因素的评价等级应该为的分别占。因此因素评价矩阵中的元素是对的隶属度[5],满足。
(6)得到评价目标的判定结果集
将权重集和因素评价矩阵进行模糊运算,得到
在此,比较常见的取大取小是,即 “”表示取最小值,“”表示取最大值,是的隶属度。在此我们称之为模型I。事实上,这样计算的不能综合的反应对的综合隶属情况,这是因为在进行的运算时,只选取了部分信息,而丢掉了某些重要的信息。在此我们采用改进算法(模型II)::按先乘后加进行矩阵合成计算即。
集合表示各测评者在对测评因素集合中的每个元素进行测评后,其结果通过模糊运算,得到被测评者在该评价目标中最终的等级为的比例分别占[5]。
(7)将标准化
为了更好处理评价结果,将中元素归一化,即,这样做的目的是使结果标准化。显然,此时有,从而得到了标准化的评价结果集
(8)将评估结果量化
按某种原则给每个测评等级赋予一个具体分数,从而得到测评等级集对应的分数集。通过矩阵运算得到
此时是一个具体数值,表示该评价目标在经过测评后所得到的分数。当评估对象为多人时,可用此量化的结果进行比较。
2.学生毕业论文评价模型
根据测评目标和模糊综合评价原理,建构模糊综合评价数学模型。其方法与步骤如下:
(1)评价因素集={科学,逻辑,实用,技术};
(2)权重系数集={科学权重,逻辑权重,使用权重,技术权重};其中:科学权重=,逻辑权重=,使用权重=,技术权重=;
(3)评价集={优秀,良好,及格,不及格};其中:~为优秀,~为良好,~为及格,
(4)模糊综合评价
①建立一个方案对各评价目标的模糊评价矩阵;
②考虑权重系数的模糊综合评价矩阵;
③模糊综合评价值专家数据库对应得分。
3.学生毕业论文评价模型应用
按照上述建立评价模型,我们以往届某学生的毕业论文进行评价实验。根据评价集,专家组对其各个影响因素进行审评打分,结果有80%的专家认为该同学的毕业论文在“科学”方面达到“优秀”;有70%的专家认为在“逻辑”方面达到“优秀”;有60%的专家认为在“实用”方面达到“优秀”;有70%的专家认为在“技术”方面达到“优秀”。所以该同学的毕业论文在“优秀”这个等级上根据四个影响因素所得评价向量为()T。类似地,专家对该同学毕业论文在良好、及格、不及格三个等级上对四个影响因素所得评价向量分别为:()T;()T;()T。可求得评价矩阵:
在本例中先后采用模型I和模型II进行评价对比实验,评价实验结果以模型II较为适合学生毕业论文要求。因为模型II中算子不仅考虑了学生毕业评价所有因素的影响,而且保留了单因素评价的全部信息。这样可得
=[]
由模糊综合评价数据可看出,对该同学论文四个因素的整体评价是:打优秀的占71%.打良好的占15%.打及格和不及格的各占7%。如果对相应的各等级分别给其上限分数为1分、分、分和分,则该同学的毕业论文综合成绩为:
=[] =。根据综合集的划分,该同学的毕业论文成绩评定为优秀。
4.结论
本文通过对“学生毕业论文的模糊综合评价”课题的研究,得到以下结论:
(1)本文通过对学生毕业论文的模糊评价方法的研究,针对评价过程中一些影响因素的不确定性和模糊性的特点,提出利用模糊理论对其进行模糊综合评价的方法。
(2)利用模糊综合评价原理构建了学生毕业论文的评价模型。并通过评价实验,表明了该评价方法的优越性、可行性和实用性。
(3)这一模型的建立不仅仅只适用于毕业论文评价,可以适用于各种主观因素占主体的评估实例中。具有广泛的实用性。
模糊现象是自然界中存在的普遍现象,人们在用模糊数学处理这类现象时,在隶属度和权重的确定、算法的选取等很多方面都带有主观性,这就要求在这些问题上应持慎重态度,在对具体问题深入分析的基础上,合理确定各种参数和算法以使评价结果尽可能科学、合理、客观。
参考文献
[1]王致和.高等学校教育评估[M].北京:北京师范大学出版社,2001:362-369.
[2]王小雪. 本科毕业论文管理质量与绩效评价[J].教育探索,2004(8):63~64.
[3] 关志民,束军意,马钦海.学位论文质量的多层次模糊综合评价模型及其应用[J].科研管理,2005,3(26):153~157.
[4] 刘晋寅,吴孟达.模糊理论及其应用[M].北京:国防科技大学出版社,2001:213-219.
[5]熊德国,鲜学福.模糊综合评价方法的改进[J].重庆大学学报,2003,26(6):93-95.
数学建模论文题目怎么取 第5篇
一、数学建模论文格式要求
论文题目(三号黑体,居中)
一级标题(四号黑体,居中)
论文中其他汉字一律采用小四号宋体,单倍行距。论文纸用白色A4,上下左右各留出厘米的页边距。
第四页开始论文正文正文应包括以下八个部分:
1 问题提出:叙述问题内容及意义;
2 基本假设:写出问题的合理假设;
3 建立模型:详细叙述模型、变量、参数代表的意义和满足的条件及建模的思想;
4 模型求解:求解、算法的主要步骤;
5 结果分析与检验:(含误差分析);
6 模型评价:优缺点及改进意见;
7 参考文献:限公开发表文献,指明出处;
参考文献在正文引用处用方括号标示参考文献的编号,如[1][3]等。
参考文献按正文中的引用次序列出,其中书籍的表述方式为:
数学建模论文题目怎么取 第6篇
1.合作学习的必要性
新课程的理念很适合数学建模的教学,尽管现在数学建模在高中数学中并没有专题性的知识,但是很多高中数学实际应用型问题其实渗透的就是数学建模的运用,因此做数学问题其实是一种模式识别的过程,其深刻的思想方法即转化化归思想.从这个意义上说,数学建模本质就是数学问题的生活化包装,只要解决数学问题即可.数学模型方法是数学方法论的一个重要内容.用数学模型方法解题体现了数学解题中的转化和化归的思想,是著名数学家徐利治教授提出的“关系映射反演方法”(RMI方法)的具体应用.在数学解题教学中有意识地渗透认识识别模型,并亲身参与分析问题,解决问题的整个过程,不断提出新的解决方案,构建新的模型,将有助于提高对应用性问题的透视解决.
2.基本方式与教学实施
培养学生的合作能力,首先自身需要有一定的方法,方法得当则学生之间必能产生良好的合作,因此方法是合作学习成功的重要保证.教师要注重合作指导、合作技能培训.在课堂上参与讨论的小组成员,教师需要关注其思想、方式及讨论方向,实现多方位的交流,要培养学生听、想、说的能力,提高学生总结、反思的能力和合作学习的态度.在合作方法上,教师多加强方法指导,教育学生要学会站在对方的角度辨析、考虑问题,并欣赏别人的想法.只有充分发挥了良好的合作能力,以合作优势,确保这种模式的顺利进行和以及产生的良好课堂效率.
构建系列有相当针对性的现实应用问题供建模教学使用,当然问题一方面要体现建模过程的特点,即问题的数学化、抽象简化,建模求解,验模修改(循环迭代)的过程;另一方面要避免传统文字应用问题的通病――已将数学化过程甚至建模过程完成,问题不含多余干扰信息,条件不多不少,目标指向清楚,只需设出未知数列等式就可得到问题解.
3.小组合作学习的尝试
案例(分期付款小组合作学习)现在某人向建设银行申请个人住房公积金贷款20万元,期限为20年.假定在月初借款,从该月末开始每月以按揭形式还款.若他想节省一些利息支出,请问他应选择等额法还是递减法还款?说明理由.他每月应归还多少元钱?
知识本质:笔者把班级分成四组并派代表深入一线调查并与银行有关工作人员咨询,对获得的大量第一手资料进行分析、归纳、讨论并深刻思考,精心准备.在课上他们侃侃而谈对以上实际问题而言,了解银行术语、还法的计算,对问题做相应地数学化处理,通过模式识别转化成我们较为熟悉的问题――数列知识中等比数列求和与等差数列求和的运用.
数据分析:如何数学化呢?各小组了解到:
①我国目前公积金贷款6~30年的年利率是:,相应的月利率为.
②银行个人住房贷款的还款方式主要有两种:一种是等额本息还款法;另一种是等额本金还款法.
各小组在与全班同学共同探讨中明确了等额法还款与递减法还款法各量之间的关系,经处理后的实际问题,转化为下列数学问题:
小组合作1:③按等额法还款数学模型
设贷款本金为A,r为月利率,还款总期数为m个月,则到m月末的本利和是:A(1+r)m.再设每月还款数为a,则到m月末的本利合计为: