对举办目的、竞赛形式的思考
通过比较,我们可以发现,由于中美两国在教育、数学课程标准、数学教材和数学教学等各方面背景的不同,产生了不同的竞赛举办目的。
美国高中数学建模竞赛比我国出现得晚,这似乎有点不符合我们的逻辑。因为美国是全世界最早开展大学生数学建模竞赛的,而且它又是如此成功。究其原因,我们不难发现,美国人的务实起了很大的作用。美国每一次的数学教育改革都有明确具体的目的,即使失败,也能较容易找到原因。20世纪80年代美国的数学教育改革围绕“问题解决”展开,课程标准中提倡数学知识的应用。进入20世纪90年代,在教材中体现了课程标准的精神,增加了数学建模的内容,日常教学也进行数模教学,学生的应用意识已经存在。1998年的新课程标准再次强调了数学的应用。COMAP为此开发了教材MMOW,深受欢迎。因此,1999年COMAP认为时机成熟,开始举办美国高中数学建模竞赛,目的清晰明确,非常针对美国学生的特点。
我国高中建模竞赛于1991年在上海开始。那时,我国正在进行一期课改,上海走在全国的最前列,而且上海历来接受新事物较快,在了解美国举办大学生建模竞赛后,上海很快组织举办了高中数学建模竞赛,以期对课改有所补充和探索。然而随着时间的推移,以学生为主体的教育思想逐渐深入人心,我们的竞赛也应与时俱进,以此更加满足教育的需要,符合时代的要求。
但是从本质上看,中美举办高中数模竞赛都是为了数学的应用。我们认为,数学的应用应包括两个层次:一是数学的精神、观念、思想和方法;二是数学建模。美国高中数学建模竞赛偏重于第二个层次——用数学模型解决实际问题。这一层次除了掌握必要的数学基础知识以外,还必须具备一定的能力。它需要将现实问题归结为数学问题,然后选择合适的数学方法加以求解,对求得的结果用适当的方法加以验证,最后将结果应用于现实问题,对某些现象加以解释,或做出预测,或用于设计,或控制某个过程;等等。这一过程对于数学的精神、观念、思想和方法都有所体现。也可以说在相当大的程度上,数学的应用价值正是体现在数学建模上。
而我国的高中数学建模竞赛偏重于对数学知识的应用,对于以上两个层次做得不是很到位。我们的竞赛对学生只进行了应用问题的解题训练,很少进行数学建模理论的系统训练。这应该引起重视。随着我国素质教育的深入,我国中小学数学教学大纲中逐步增加了类似“实践课”等有助于培养学生数学应用能力与创新能力的内容。教育部在1995年组织专家制定的《全日制普通高级中学数学教学大纲》(供试验用)中指出:高中数学应使学生逐步形成运用数学知识来分析和解决实际问题的能力。这种解决实际问题的能力是指“会提出、分析和解决带有实际意义的或在相关学科、生产和日常生活中的数学问题;会使用数学语言表达问题,进行交流,形成用数学的意识”。
所以,我们的竞赛一方面应继续重视学生数学知识的实际应用,逐渐培养学生用数学的意识;另一方面要充分重视数学建模能力的培养,使学生亲身体验什么是实践中的数学。我们竞赛的最终目的是教改,为了素质教育。数学建模竞赛也是实现素质教育的有效途径。但是素质教育要落到实处,单凭一年举办一次的数学建模竞赛是远远不够的。我们应以建模竞赛为切入点,结合学生特点,深入到日常教学中。
在最新的《普通高中数学课程标准(实验)》中指出:数学建模现已成为不同层次数学教育重要和基本内容,在高中阶段至少应为学生安排一次数学建模活动,应将课内和课外有机地结合起来。高中数学建模竞赛为数学建模活动开展提供了有利的条件和场所。我们以研究型课程为载体,深入开展高中数学建模活动,让学生认识和理解数学建模的理论和思想,进而推动高中数学建模竞赛有效、健康地开展。但是如何选择数学建模内容进入研究型课程,如何进行高中数学建模教学,是需要我们进行研究和探索的。
从竞赛形式上看,我们认为两国各有千秋,尤其是我国的初赛体现了大众数学的思想,小论文竞赛又在各方面对学生的能力有很大的帮助,建模夏令营又把整个竞赛活动推向另一个高峰。这些都是我们独有的特点,应该继承和发扬。
同时,我们也看到,两国的竞赛形式不约而同地重视了数学的交流,这是非常好的现象。数学本来就是一种语言,它能够简洁而确切地表达思想和交流思想。它的这种功能是它在数学外部各个领域中的应用得到急骤增长的原因之一。随着新技术的应用日益广泛,利用数学进行交流的需要也日益增大。可以说,数学交流是一种方式,通过这种方式,人们可以分享想法,同时它也是厘清思路的工具。当学生思考和推理数学问题并交流他们的思考结果时,无论是口头的还是书面的,他们就面临着向听众清楚而有信心地表达想法。同时,听取别人的解释也可以使学生获得发展智力的机会,可以让数学观念从复杂的现象中暴露出来,给参与者提供一个促使想法成熟和取得相互联系的机会。这样也能够帮助学生发展表达数学观念的语言,增加对那种语言的准确性的需要。美国三四人的合作过程与建模报告的形成,我国小论文的写作与答辩,无疑都是很好的数学交流,为整个竞赛增添了几抹精彩。学生为了学会数学而进行交流,从而学生学会数学地交流。通过交流,想法就变成了思考、精确化、讨论和补充的目标。在这个过程中,重要的是组织和理顺一个人自己的思维。想法是转瞬即逝的。当数学的想法和争论能通过演讲或书面清晰而有效地表达出来的时候,他们就更容易被验证和理解。这个过程也有助于建立这些想法的含义和它们的持久性。因此,数学教育中重视培养学生掌握数学交流的技能是重要的。“这些技能包括:对自己的想法进行反思和加以说明;对日常的话语能用数学的语言和符号去加以解释;对客观实际、周围环境提供的材料、图像、表格能用数学概念去分析和阐述;对数学符号的重要性以及它们在数学学科的发展中所起的巨大作用有所了解;对数学思想会做口头的或书面的阐述;等等。”
另外,我们想到,是否可以把我国高中数模竞赛办得更加普及和丰富。我们可以在竞赛举办期间向全社会搞一次“数学宣传日”的活动。向公众讲解竞赛,宣传数学在生活中的应用和价值,为公众解答数学应用问题。同时也可以向公众收集他们在生活中碰到的数学问题(解决和未解决的都可以),为竞赛试题提供更丰富的素材。这种活动,可以使参赛者、指导教师,乃至大众对数学建模竞赛有正确的认识,更好地推动竞赛的开展。