数学建模对提升教师专业素养的作用与实施建议

　　数学建模是指运用各种科学知识和原理对现实问题进行简化抽象和建立数学模型的过程，是运用数学理论和方法解决实际问题的基本步骤和重要途径。经过 30 多年的探索和发展，数学建模教学活动已经在我国高校深入开展并广泛普及，为培养学生利用数学工具和计算机技术解决实际问题的意识和能力开辟了一条新的途径。

　　构建完善的数学建模竞赛和培训体系、并将数学建模思想融入数学教师教育专业主干课程的教学实践中，是当前高等师范数学教育中开展数学建模活动卓有成效的方式，可以有效提升教师教育专业学生的数学专业素养。

　　一、数学教师专业素养的内涵和构成

　　数学教师的专业素养，是指教师为了确保顺利完成数学教学任务、实现数学课程的教育目的而必须具备的数学专业情感结构（情感素养） 、专业知识结构（知识素养） 和专业能力结构（能力素养） 的总和。

　　数学教师的情感素养主要是指教师应该热爱数学，始终保持对数学的兴趣； 具备科学的数学观，对数学有正确的认识和理解； 足够了解数学的发展历史，熟悉数学方法和思想的发现过程。这些在数学教学中对激发学生学习数学的兴趣和主动性、营造数学学习环境、甚至学生人格的塑造、个性的完善、情感品质的优化等方面都有着重要的价值。

　　数学教师的知识素养是指教师要具备扎实的数学专业基础知识和完整的数学专业知识体系，它是数学教师专业素养的基础。数学教育的根本目的是教会学生如何学习数学、并能在现实生活和科学研究中应用数学。数学教师只有具有扎实的数学专业基础知识，才能正确地把握教材，理解教学内容，带领学生开展探究性数学学习。作为数学教师，还要明白数学的中心概念和原理，知道数学方法的基本思想和步骤，熟悉各知识点之间的内在联系。只有这些知识体系完整，你才能游刃有余，创造性地处理中学数学知识，活跃数学课堂。

　　教师的数学能力素养是指教师应该具有一定的数学应用意识以及较强的发现问题、分析问题和解决问题的能力。学习数学的目的不是简单的掌握数学知识，而是要会用学到的知识解决实际问题。因此，增强学生的数学应用意识，培养学生的数学应用能力，是素质教育的重要内容，也是数学教学的主要任务之一。所以，在教学过程中，教师一方面要做到使生活走进数学课堂，在潜移默化中逐渐提高学生运用数学知识解决实际问题的能力； 另一方面，教师要让数学教学走进生活，鼓励学生运用所学的数学知识解决自己和家人遇到的生活实际问题。要想做到这些，数学教师要具备良好的数学应用意识和较强的运用数学知识解决问题的能力，善于从生产或日常生活中发现问题，提炼编制数学应用题的题材。

　　二、数学建模对提升教师专业素养的积极作用

　　数学建模是对现实问题进行抽象、简化，并根据相关的内在规律建立数学模型并利用计算机求解，最后利用求解结果验证、解释、预测或控制现实问题的过程。数学建模教学与实践对促进数学专业教师教育课程改革、提升职前数学教师专业素养具有十分重要的意义。

　　首先，数学建模教学能有效提高数学教师教育专业学生的教学技能。随着基础教育教学课程改革的全面推进和中小学新课程标准的逐步落实，中小学教师在数学课程教学中需要加强数学建模的思想和方法的渗透。新课程标准对数学建模提出了明确要求和具体安排，明确指出在数学教学中应当引导学生感悟建模过程，发展“模型思想”,倡导以“问题情景→模型建立→解释、应用与拓展”作为中小学数学课程的一种基本叙述模式。另外，在当前中学数学课本中有不少开放性、探索性问题，其中很多都可以说是数学建模的雏形。所以，数学教师教育专业学生在高校学习期间接受长期的数学建模活动的熏陶和系统的数学建模知识的训练，才能在今后的任教过程中顺利的开展数学建模教学。

　　其次，数学建模活动有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。应用数学解决问题时，建立数学模型是十分关键的一步。很多实际问题都没有现成的数学模型可以借鉴，这就需要将复杂的实际问题简化、抽象，抓住问题的关键和本质，找出反映现实规律的数量关系，最终建立数学模型。这要求学生具有较强的综合分析能力。而有了数学模型后，还需要学生搜集数据资料，选择适当的数学理论和方法以及现代计算设备去求解模型。最后，还需要验证模型的有效性和适用范围，并提出合理的改进意见。可以看出，在这整个过程中，学生分析问题、解决问题的能力都能得到极大的提高。

　　再次，数学建模活动有利于学生发现数学的广泛应用性，增强应用数学的意识。简单来说，数学建模就是运用数学知识解决实际问题的过程。在这个过程中，学生会发现现实生活和科技生产的方方面面都有数学在参与，亲身体验数学的创造发现过程，切身感受数学的广泛应用性，在不知不觉中增强了将数学知识应用于生活实践的意识。

　　除此之外，数学建模活动还能有效培养和提高学生的创新精神和创造能力、协作精神和团队合作能力、论文写作水平和科研能力、研究性学习意识和自学能力等，这些都是现代中小学数学教师在教学实施过程中需要具备的能力和素质。

　　三、数学教师教育专业开展数学建模教学的建议

　　开设数学建模必修课或专业选修课，组织学生参加各类数学建模竞赛，以及尝试在数学专业主干课程的常规教学中适时渗透数学建模思想，是目前很多高师院校开展数学建模教学活动的常见方式。下文遂结合教学实践，就后两种方式提出若干建议。

　　（一） 构建完善的数学建模竞赛和培训体系

　　首先，要注重对数学建模竞赛的宣传，提高学生参与数学建模的热情，吸引更多的学生加入到数学建模活动当中，扩大数学建模活动的影响面和受益面。可以成立数学建模协会，专门负责宣传、推广数学建模活动，组织开展各类数学建模活动。比如，邀请经验丰富的指导教师做建模知识普及讲座，安排已经获奖的高年级学生作经验交流，让新入学的学生尽早接触数学建模，进而喜欢数学建模。

　　其次，要开展系统的数学建模知识讲座，让学生对数学建模可能用到的数学知识及方法有初步的认识与了解。参加数学建模活动的学生有很多数学专业的低年级学生和其他理工科、经管类学生，他们的数学基础较薄弱，没有接触过部分数学建模竞赛中涉及的数学理论和方法。所以，需要组织有经验的指导教师开展一系列的数学建模知识讲座，向学生介绍运筹学、图论、数理统计、微分方程等基础知识和相应的简单数学模型。

　　最后，要组织学生进行数学建模暑期集训，通过专题讲座、论文选读和模拟实战，让学生进一步了解数学建模的基本思想和方法，并强化其论文写作、查阅资料、使用常用数学软件的能力。在培训过程中，要给学生提供自由发挥、各抒己见的机会，鼓励学生随时提出不同的见解与问题。

　　（二） 在数学专业主干课程教学中适时渗透数学建模思想

　　将数学建模思想渗透到教师教育专业主干课程教学当中，即在数学概念和理论的教学过程中穿插介绍相关的实际背景和应用实例。基本途径多为在概念引入时的渗透、在数学理论总结时的渗透、在课程大作业中的渗透等。数学概念几乎都是从客观现实事物的数量关系中抽象出来的数学模型，有其现实的背景与来源。所以，讲授新的数学概念时，可以从分析贴近生活的具体问题入手，建立数学模型，引出数学概念。在学完数学概念或理论方法之后，还可以选择一些具体的实际应用问题，让学生开展自主探究，将结果以课程大作业的形式提交给教师，并组织学生一起交流讨论。

　　四、结论

　　传统的数学教师教育专业主干课程教学主要以传授学生数学知识和教育教学理论为目标，而忽视了对学生解决实际问题能力的培养。数学建模作为一种重要的数学思想和方法，对促进数学专业教师教育课程改革、提升职前数学教师专业素养具有十分重要的意义。高师院校在开展在数学建模活动时，要注意构建和完善数学建模竞赛和培训体系，并改革现有的数学建模教学模式，将数学建模思想融入数学教师教育专业主干课程的教学过程中。这样可以大大增加数学建模活动的受益面，达到普遍提升数学师范生专业素养的目的。

　　参考文献：
　　[1]何俊杰，王娟。 高等数学教学中融入数学建模思想的研究[J]. 当代教育理论与实践，2013,（5） .
　　[2]李大潜。 数学建模与素质教育[J]. 中国大学教学，2002,（10） .