对数学建模协会的认识篇1

（长春理工大学计算机科学技术学院，吉林长春130022）

摘要：针对目前网络信息安全与攻防技术实践教学面临的问题，提出将虚拟仿真平台融入计算机网络基础课程实践教学改革中，介绍信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学平台功能，展示教学效果。

关键词：虚拟仿真平台；计算机网络；信息安全与网络攻防；实践教学

基金项目：长春理工大学教育科学规划课题（长理工教字[2014]24号）；长春理工大学高等教育教学研究课题(10805—12108)。

第一作者简介：翟宏宇，女，副教授，研究方向为软件工程、网络工程，zhy@cust.edu．cn。

0引言

随着电子商务、电子政务和电子金融的普及，特别是云计算、大数据时代的到来，高等学校非计算机专业计算机网络人才的培养定位发生了巨大的变化。非计算机专业的计算机网络课程已被教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会列为计算机基础课程体系的6门核心课程之一㈣。通过学习该课程，学生在理解计算机网络基本知识和基本组成的基础上，应掌握基本的网络管理和计算机网络信息安全的主要相关技术，能够利用互联网进行信息获取、信息等。

1计算机网络基础课程实践教学现状分析

计算机网络基础课程的突出特点是实践性和应用性，因此在教学过程中建立层次化的实验教学体系，增加学生的工程实践机会，让学生学习如何将理论知识应用于实际工作中，在实践中反思、深化对理论知识的认知，对于高等学校的人才培养是非常必要的。

传统的计算机网络实验课程往往依附于理论课程的设置，多数实验内容是对理论课程的验证与演示，对帮助学生深化理论知识的认识具有一定的作用，但不利于学生形成计算机网络的整体认识，不利于学生利用所学知识综合分析和解决实际工作中所面临的网络问题。

就网络信息安全教学部分而言，信息安全知识更新速度快、技能水平发展迅速，各类安全问题变化多端。网络信息安全与攻防技术的实验本身具有一定风险，如实验教学中涉及形形色色的病毒、为教学而设置网络安全漏洞等。如果在真实的网络中开展网络攻击、病毒注入等实验，将酿成灾难性后果。实验室病毒流向公共网络在计算机发展史上不乏其例，世界上第一例病毒就是从实验室流到公共网络的。正是由于网络信息安全与攻防技术本身所具有的特殊性和破坏性，使得该类教学的实验难以在真实的网络环境中完成，沦为“纸上谈兵”，因此，在实践教学中引入虚拟仿真实验技术是十分必要的。为此必须构建信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学平台。

2信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学平台

信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学平台是一个集虚拟仿真实验资源建设、展示、管理、共享、交流、服务于一体的网络教学管理环境。平台提供自助式虚拟实验项目建设体系，利用虚拟现实技术辅助学生对虚拟仿真实验项目内容的认知和理解。学生可以在线学习虚拟仿真实验相关知识，预约虚拟实验设备和场地，通过网络共享平台的软硬件资源，完成计算机网络实践教学多项实验项目，包括网络信息安全与攻防技术这类特殊的实验项目（见图1）。学生可以利用虚拟仿真平台搭建复杂的企业内部网络结构，可以手动配置、连接和使用虚拟实验仪器设备进行实验，在完成实验后，教师对实验结果可以进行教学考核、评价和反馈。

虚拟仿真平台由远程接入模块、虚拟攻击机云模块、虚拟靶机云模块、扩展设备配置模块、监控中心模块、管理中心模块、实验配置模块和教学运行管理模块8个部分组成。局域网用户或互联网用户是指通过局域网或者互联网连接到平台，并使用该平台进行各种虚拟实验的学生；管理员是指维护和管理该平台的教师。平台在功能上集成实验教学管理信息系统，可以对实验设备、消耗材料、实验项目、实验报告、成绩等进行管理，支持实验预约、课表编排、师生互动等教学过程。

3虚拟仿真平台的应用及教学效果

3.1病毒模拟攻防实验

针对计算机病毒及计算机网络病毒的特点和传播特性，基于配套的软硬件资源搭建虚拟的网络实验环境，让学生在近似真实的网络环境中学习病毒攻防技术。实验系统提供近100余种典型病毒的源代码程序，实现各种病毒工作原理及感染方式的可视化；提供蠕虫病毒仿真实验环境、各种病毒的入侵与防御实验环境。

在蠕虫仿真实验中，教师组织学生2人成立一个攻防小组，分别操作主机A、B。主机A在实验平台下执行蠕虫模拟程序virusmain.exe；主机B执行漏洞程序testvirusbody.exe，并启动协议分析器，捕获ARp数据包，查看ARP协议相关数据，等待被蠕虫病毒探测，直到被感染。通过验证病毒感染过程，学生更真切地了解计算机病毒所涉及的基本编制理论和感染机制。同时实验还包含验证杀毒工具效果和修改杀毒工具病毒验证条件重新尝试杀毒的实验内容，使学生能进一步熟悉和掌握计算机病毒的分析方法、预防方法及对抗手段，有针对性地补充各类编程语言和网络编程技术，有效地加强对病毒攻防知识的综合运用能力。

3.2网络拓扑结构设计实验

我们利用PacketTracer网络仿真软件构建虚拟网络结构搭建系统，并应用于虚拟化网络拓扑结构设计实验中。PacketTracer提供了各种可视化的仿真设备模型，学生通过平台可以构建虚拟网络拓扑结构，灵活设置网络模拟环境中每个实体的参数，任意配置网络设备，虚拟组建大中型计算机网络。学生设计网络拓扑结构并对其进行配置，同时可观察协议的工作过程，其协议数据单元(PDU)在网络中的传送过程，查看交换机的交换表及路由器的路由表的转发情况，实时跟踪PDU在网络各节点的详细处理过程。图2为学生自行设计的虚拟仿真大型复杂网络结构。

学生还可以利用平台提供的网络地理标识，构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置，根据实际的单位、企业需求进行总体规划和网络布局，达到了与真实环境的统一，提高了学生的学习兴趣和信心。

3.3虚拟路由器模拟实验

虚拟仿真实验平台提供了大量的仿真网络设备，包括路由器、交换机、无线网络设备、服务器以及各种连接电缆和终端等。支持常用协议HTTP、DNS、TCP、UDP等协议模型，提供实时模式和仿真模式两种工作模式进行模拟实验。在实时模式下，学生可以直观地创建网络拓扑图和完成各种网络配置实验。

在仿真模式下，学生可以很清晰地看到数据包在网络中的传输过程，通过捕获和分析各种协议数据包，加深对协议的理解。此外，学生可以修改其中的网络拓扑、实体参数、所用协议等，灵活地设置网络模拟环境中每个实体的参数，可以只获取自己感兴趣的网络运行细节的相关数据。通过这种设置方式，学生可以有针对性地更改网络模拟环境，从不同的角度获取有用数据，分析网络性能，全面理解网络运行过程。学生根据实际需要绘制网络拓扑结构，并且在实验过程中可以随时改变网络拓扑结构，使实验灵活多变；设备的配置界面也是图形化，使配置过程简洁明了。学生通过该系统既可以学习网络基础知识，又能任意配置网络设备和规划组建中小型计算机网络的实验环境。

3.4网络协议仿真实验

在虚拟仿真实验平台的网络协议仿真系统中，学生可以利用仿真编辑器手动编辑和发送各种协议数据包，然后由协议分析器捕获网络数据包，并对常用协议（IPv4和IPv6）进行解析，将网络会话过程以十六进制数据和图形两种方式直观地表达出来。

在POP、SMTP协议实验中，仿真编辑器上都安装有outlookexpress软件，学生利用“TCP工具”和SMTP命令、POP3命令编辑邮件并发送，学习了SMTP协议、POP3协议的命令用法，以及一个邮件发送的过程。同时学生利用仿真编辑器编辑SMTP数据包，能更好地理解SMTP的工作过程和数据包封装格式。

网络协议仿真教学系统让学生在实践过程中更深入地掌握网络的内部结构和协议。通过编译各种协议的数据包，学生能够深入学习计算机网络的内部原理和运行机制，调动学习的主动性，增强设计能力，拓宽设计思路。

4结语

虚拟化仿真平台有效地解决了计算机网络教学过程中遇到的难题。依据信息安全及网络攻防要求，虚拟化仿真平台为学生提供了多样化的网络主机、网络设备、网络类型和实验环境，吸引学生主动地走人实验室进行学习和研究。下一步我们将积极探索云教学平台的建设，采用协作、自适应以及互联网在线的方式为学生的创新实验和科研训练提供支撑；积极强化新技术教学内容、改良教学方法，充分挖掘大学生创新性实验项目，培养学生对虚拟化技术及云计算的综合应用能力，从而为社会输送高素质的人才。

参考文献：

[1]王李冬，安康，曹世华，基于虚拟实验平台的计算机网络实践课程教学探讨【J】．高等理科教育，2014(6):93-94．

[2]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会．高等学校计算机基础核心课程教学实施方案[M].北京：高等教育出版社，2014:2045．

[3]谭方勇，张燕，李金祥．基于虚拟仿真软件技术的计算机网络实验教学体系【J】．计算机时代，2011(11):51-53．

[4]强振平，李彤．非计算机专业计算机网络课程教学研究[J]．大学教育，2014(17):119-120．

[5]王辉，李晋光．基于网络协议仿真软件的实验教学系统的建设[J]．电子设计工程，2010(12):27-29.

[6]教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会．高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求[M]．北京：高等教育出版社，2012:10-40．

对数学建模协会的认识篇2

关键词未来课堂；协作学习支持系统；协作评价

中图分类号：TP315文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）27-0021-04

1引言

课堂是开展教学活动的根据地，随着社会的进步和科技的不断发展，传统课堂单一化和模式化的培养方式已无法满足社会对人才多样化的需求，学者们进而提出未来课堂的概念与模型。未来课堂与传统课堂相比，它以互动为核心，具有高度智能的环境控制、创意的空间布局与高互动的教与学设备，充分利用云服务支持平台开展多屏教学、自主与小组学习，实现即时反馈，以促进学习者的学习和发展[1]。

未来课堂的设计强调以人为本，注重学习者的自主与合作学习。在未来课堂中，充分利用未来课堂已具备的软硬件设施，开展虚实结合的协作学习，有利于培养学习者合作解决问题、沟通与交流能力及信息技术素养。传统课堂中开展协作学习存在协作小组分组不合理、资源获取困难、缺乏评价指标、学习过程记录无法保存以及成果展示缺乏设备支持等问题。在未来课堂环境下能友好解决资源获取和成果展示问题，而解决其他问题需要依靠一套完善的协作学习支持系统。因此，本文针对协作学习中存在的问题，结合未来课堂中的软硬件条件，设计了基于未来课堂的智能协作学习支持系统，此系统的核心功能是学习者通过智能分组组成协作小组，利用云平台上的资源开展自主探索与协作学习，然后对学习成果进行自评与互评，最后进行课后巩固与反思，同时系统会记录学习者的学习行为并加以分析。

2未来课堂中智能协作学习支持系统设计思路

智能协作学习支持系统是为在未来课堂中开展协作学习提供软件服务。支持系统设计不仅要符合未来课堂的特点和软件开发规则，而且要体现科学性和教育性原则，同时与虚实相结合的协作学习模式融合。在设计过程中以人本主义理论和系统理论观点为指导，遵循以下几项原则。

1）以人为本。教师和学生是协作学习课堂的主体，支持系统属于软件应用，因此，支持系统的设计必须以课堂主体为中心，符合广大师生操作习惯，导航清晰明了，简化功能操作，不设置技术障碍，让教师更多关注教学过程本身，让学习者通过支持系统实现自主学习和合作学习，达到预期教学效果。

2）交互性。交互性是未来课堂的核心，也是智能协作学习支持系统设计过程中需要考虑的核心要素。系统交互性体现在人人交互和人机交互上，具体表现为教师与学习者之间的交互、学习者与学习者之间的交互、真实课堂与虚拟课堂人员之间的交互、学习者与学习资源之间的交互等。

3）开放性。支持系统不针对小部分群体，而应对所有具备条件的用户开放，既包括在校师生，也包括网络用户，使未来课堂做到虚实结合，让固定课堂走向网络；开放性还体现在资源服务上，用户不仅能获取系统资源，还能通过支持系统获取云端资源。

4）智能化。未来课堂本身就是一个智能化的课堂，支持系统作为未来课堂中软件设施中的一部分，也应具备智能化的特点。支持系统中的智能化具体体现在智能协作分组、根据学习者爱好与特点进行资源主动推送、对学习行为的记录与分析等几方面。

3智能协作学习支持系统架构设计

未来课堂中智能协作学习支持系统采用三层架构设计，自上而下分别是客户端、通信层和服务器端，见图1。

1）客户端层面。客户端形式多样，可以是Web浏览器，也可以是移动客户终端，客户端用于UI界面呈现和接收用户请求数据，对请求数据进行标准化和加密处理，通过网络层将请求数据提交给服务端处理，然后将服务端的处理结果进行解密和标准化处理呈现给用户。客户端不包含任何业务逻辑，使整个系统达到分散关注、松散耦合、逻辑复用的目的。

2）通信层。通信层负责客户端与服务器端的数据通信。

3）服务端层面。服务端对客户端传递过来的请求数据进行安全性验证与标准化处理，然后将标准化数据提交给业务逻辑层，业务逻辑层通过数据访问层调用底层数据资源对用户请求数据进行逻辑处理，最后服务器端对处理结果进行加密，再通过通信层将处理结果传递到客户端。在服务端，业务逻辑层和底层数据是相分离的，对底端数据与文件的调用则通过数据访问层来实现。

4智能协作学习支持系统模块设计

未来课堂中智能协作学习支持系统的设计是以人本主义理论为指导，从系统论观点出发，结合课堂协作学习需求，将系统分为五大功能模块，分别是管理中心、教师中心、学生中心、评价中心、课后巩固。管理中心主要对学生基本信息、本地资源进行管理，对学习者风格特征和学习行为进行分析以及对系统进行维护；教师中心具有课程教案编写、问题情境导入、学习进度控制、协作分组等功能；学生中心包括协作讨论与成果展示两大子模块；评价中心提供对课程学习成果的评价，包括组内评价、组间评价和教师评价；课后巩固提供课后反思、在线交流、作业提交等功能。

5系统主要模块设计

智能协作学习支持系统核心模块包括协作分组模块、协作学习与讨论模块、协作评价模块、课后巩固模块和学习行为统计模块。协作分组是开展协作学习的基石，分组的合理性直接影响协作学习效果。协作学习分为自主探索和协作交流，协作学习中离不开讨论交流，没有讨论与交流的课堂学习称不上是协作学习，协作学习与讨论模块是支持系统的中心模块。教学评价是未来课堂协作学习不可缺少的组成部分，评价有利于促进学习者的主动学习和思维能力培养。学习是认知、突破原有认知获得新认知的过程，课后巩固不仅仅是协作学习的一个小阶段，更是协作学习不可分割的重要组成部分。学习者的学习过程遵循一定规律，只有对学习者的学习行为进行分析，才能正确把握学习者的个性化学习规律，才能指导学习者进行更好的学习。

5.1协作分组模块

科学分组是协作学习顺利开展的基础，协作学习支持系统提供智能同质分组、智能异质分组和手动分组功能，教师可以根据教学主题类型与难易程度选择同质或者异质分组。

在学生风格特征数据库中保存学生学习能力、兴趣爱好、理解水平等特征量化值，作为系统智能分组的支撑数据。同质分组目的是把学生特征比较接近的成员组成一个小组，系统可以采用改进蚁群算法[2]实现智能同质分组；异质分组是指在小组成员间形成最大限度的差异，系统可以采用最优化的理论算法[3]实现智能异质分组；个别学生对同质分组或异质分组结果不满意时，教师根据实际情况可以采用手动分组功能进行相应调整。

5.2协作学习与讨论模块

协作学习与讨论模块是协作学习支持系统的中心模块，提供自主探索和讨论交流服务。协作学习与讨论模块具有资源推送、学习笔记、资源收藏、组内讨论、组间讨论等功能。

支持系统根据协作主题和学习者学习特征主动向学习者推送系统资源，学习者利用系统推送资源和云平台上的资源进行自主探索学习。在探索过程中，学习者可以把对协作主题的认识与理解和困惑添加到学习笔记中，学习笔记根据学习主题和学习时间自动进行分类整理；对于感兴趣的云端资源和对主题学习有帮助的资源，学习者可以按照资源类型添加到资源收藏夹中，作为参考和复习的依据。对于学习笔记和资源收藏，学习者可以设置其只对自己可见或对小组可见还是对所有人可见。

学习者在自主探索过程中，对于困惑的问题和对主题的认知理解，可以通过小组讨论模块与小组其他成员进行讨论交流，在讨论中各抒己见。由于学习者的认知存在差异，因此每个学习者在对学习主题的理解和掌握程度上存在一定差异。讨论过程中使学习者发现自己对问题认知的不足，然后再进行自主探索，再讨论，最后在组内形成对问题的统一认识。讨论模块中学习者以真实姓名和角色进行发言，支持系统自动保存学习者发言时间、发言次数、发言内容等信息。

组间讨论模块中学习者可以选择与其他任何小组成员进行交流讨论。组间讨论发言不针对某一个学习者，任何发言的学习者都代表该组所有协作成员，并且两个交流小组的所有成员都可以查看讨论内容。同样，支持系统自动保存小组间发言时间、发言次数、发言内容等信息。

5.3协作评价模块

学习评价是教育服务质量管理的核心，有助于培养学习者的思维能力和对知识的理解与意义的建构。智能协作学习支持系统中协作评价分为两种类型：师生自评和系统测评。师生自评包括协作组内评价、协作组间评价和教师总结评价三种。

支持系统根据课堂性质和主题形式自动给出评价标准，评价分为客观选择评价和主观评价两种。协作组内评价是非常客观和重要的一种评价方式，组内成员协作学习状况相互了解程度最深。协作组内评价分为自我评价和成员互评。组间评价是一个协作小组对其他协作小组的协作学习情况进行评价，可以针对评价对象小组的总体情况和小组内某个具体成员进行评价。教师根据课堂协作学习主题目标与学习者达成比、学习者角色扮演和知识意义建构等方面，对学习者和协作团队进行客观总结性评价。

系统测评是指系统根据学习者角色、协作学习参与度、自主探索时间与成果、讨论发言次数与频率等要素与评价标准进行自动比对，按照系统设定的系数自动给出学习者个人和协作团队的评价结果。最后在系统评价模块中以图表形式呈现各种评价结果和统计结果。

5.4课后巩固模块

课后巩固模块主要提供在线交流、作业提交和课后反思功能。课堂内的学习不可能解决学习者所有问题，因此课后巩固对于完善学习者的认知结构具有重要意义。

课后学习者对学习主题依然存在疑惑可以登录到支持系统，通过在线交流功能向教师和其他学习者提问。如果学习者在一定时间内没有收到任何回复，系统会按照一定策略主动向教师和某些学习者推送请求解答信息。在协作学习完成之后，教师可以提供一些阅读延伸以及布置课后巩固练习，学习者可以通过在线作业提交功能将任务进行网上提交。教师可以主动设置作业上传时间，达到设定时间系统会自动向未提交的学习者发送作业提醒信息和向教师推送一份作业提交情况报告。

教师课后反思有利于提高教学质量和教师专业成长，学生课后反思有利于完善知识意义的建构。课后反思将学习者在课堂上自主探索查阅的资料记录、学习笔记、讨论发言的历史记录与成果展示过程中的录像提供给学习者，学习者可以浏览和整理历史记录和查看课程录像，找出自己在知识意义建构过程中存在的偏差和不足，以及时修正和补充，最后将自己对课程学习的新认识以反思总结报告的形式保存到数据库，作为学期评价与考核的重要依据。同时，支持系统在课后巩固模块中还提供学习成果自测，从另一个层面考察学习者对协作学习主题的学习掌握程度。

5.5学习行为统计模块

学生学习行为能客观反映学习者学习参与度、协作能力、学习风格等特征，通过对学生学习行为数据进行分析与统计，能为教师对学生的综合评价提供客观依据，也将成为下一次协作学习智能分组的起点。课堂协作学习行为分析流程见图3。

1）行为数据的采集。未来课堂协作学习行为采集采用服务器日志结合后台数据库方式，主要采集学生在自主探索、协作探讨和课后反思过程中的行为数据。首先建立行为数据模型，根据课堂协作学习特点，行为数据模型包括学生角色（组长或组员）、信息检索关键字、获取云端资源总数、获取云端资源类型、是否接受系统推送资源、自主探索时间、讨论时间、谈论发言次数、课后交流、反思记录、作业评分等。未来课堂协作学习支持系统对采集到的数据，以数据库记录方式保存到学生行为数据库中。

2）行为数据的分析。行为数据分析包括数据统计和数据挖掘两个步骤。数据统计是对数据的初级处理，获取一些统计结果，如统计学生自主学习时间与交流讨论时间比、获取云端数据与浏览系统推送数据比、发言频率、课后反思频率、作业提交习惯等初级数据。

数据挖掘是对行为数据进行高级处理，找出学生对学习主题的主动性与参与度、学习风格、理解水平、协作知识建构程度等信息。对学习者行为数据的挖掘采用聚类分析法中常用的k-means算法[4]进行挖掘，首先确定学生行为数据类型，协作学习行为数据主要分为数值类型、二元变量、标称型三种；再根据采集到的行为数据建立数据矩阵结构，按照场依存型、场独立型、注意风格、动机风格4种不同学习风格构建数据的最终划分数目，采用目标函数最小化策略，将数据分成4个簇，分别代表4种不同的学习风格；最后将计算得到的数据存储到行为特征库和学习风格库。

6总结

随着现代信息技术的快速发展，未来课堂模型与支撑技术研究取得突破性发展，未来人才培养模式中更多注重学习者自主探索和协作能力的锻炼。协作学习在课堂传统协作课堂中存在分组不合理、资源获取困难和学习行为评价难度大等问题，无法实现对学习者自主性和协作能力的培养。本研究在人本主义和系统论理论指导下设计了基于未来课堂环境的协作学习支持系统，具有智能分组、课程导入、方便快捷获取资源、协作讨论、成果展示、综合评价、课后反思与学习行为评价等功能，能够有效帮助教师和学习者在未来课堂中开展协作学习，提高教与学效率，实现教学管理的科学化与规范化。

参考文献

[1]陈卫东.教育技术学视野下的未来课堂研究[D].上海：华东师范大学，2012.

[2]胡慧，何聚厚.基于改进蚁群算法的协作学习分组研究[J].计算机工程与应用，2012（12）：11-12.

对数学建模协会的认识篇3

关键词：建构主义理论外语教学教育观念教学模式教学设计

一、引言

建构主义理论是一个新兴的教育心理学理论?是近些年来对教育实践影响最大的学习理论之一?作为一种更能充分揭示教与学过程复杂性的理论而为人们所推崇?在教学领域引发了教学观念和教学模式的改革。本文将介绍建构主义学习理论的主要观点?并阐述该理论对外语教学的影响。

二、建构主义学习理论的主要内容

建构主义学习理论源自西方?是继行为主义之后出现的教育心理学理论。该理论吸收了人本主义、信息加工理论和建构主义的思想?人的因素在学习过程中起核心主导的作用?也借鉴了行为主义和社会互动理论的观点?社会环境因素对学习过程起着重要的影响?托娅?孙立新?。建构主义学习理论把人们的视角从“知识是一种产物”转向了“学习是一种过程”?转引自庄智象?黄卫?。其基本观点是?学习的过程是学生个体在原有的认知结构的基础上同化、索引和建构当前所学的新知识的过程?学生是认知的主体?是学习加工的主体?是知识意义的主动建构者?因而强调以学生为中心进行教学?不能忽视教师的主导作用。教师的作用应由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者和促进者?李萌涛??。世纪年代以来?以网络化、数字化、多媒体智能化为代表的信息科学技术获得飞速发展?为建构主义的理想境界提供了技术基础?建构主义学习理论逐渐发展起来?并正在引起外语教学思想、教学模式和方法的变革?对外语教学观念的转变有巨大的推动作用。

三、建构主义学习理论与外语教学

一建构主义学习理论引起外语教学观念的转变

传统教学思想是以行为主义学习理论为基础?以教师为中心?以教师传授知识为特征?学生在学习过程中处于从属被动的地位?忽视了学生在学习过程中的主体地位及影响人类学习的其他因素?如动机、他人的影响、学习环境的因素及社会文化背景的因素等?使学生所处的学习环境与社会真实情景相分离。建构主义认为?知识不是通过刺激反应被动地从外界转移而来的?知识是学习者通过与外界的相互作用?在自己已有经验的基础上主动建构的新的意义?学习者要在完整的、真实的环境中积极进行有意义的体验活动?语言学习是学习者对目标语建构自己对之理解的过程?学生是教学实践的主体?是知识意义的主动建构者?教师是教学实践的组织者?是知识意义的建构的帮助者。

二建构主义学习理论引起外语教学模式的改革

教学模式是指在一定教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动框架体系?是开展教学活动的方法论。我国大学英语教学历年来在行为主义理论的影响下?在教学模式上一直保持着“老师—黑板—粉笔”的讲授型的教师为中心的教学模式?应惠兰等?唐玲莉?。在这种教学模式下?教师习惯于讲精、讲细、讲透?学生习惯于听清抄下记牢?教师根据自己对教学内容的理解备课讲课?学生机械理解记忆?教师与学生的交流与互动极少?学生的积极性主动性没有充分发挥出来。

建构主义学习理论强调学习是一个主动建构过程?同时也是与他人交流和互动的过程。教师的角色从以往的知识权威转变为学生知识来源之一?从以往的知识传递者转变为学习的促进者。以建构主义学习理论为指导的外语教学借助网络多媒体等现代化教学手段?从传统的以教师为中心、单纯传授语言知识的教学模式转变为以学生为中心向着既传授语言知识更培养实用语言技能的教学模式?培养学生自主式、探索式、情境式、协作式等学习能力和主动学习新知识、构建新知识的能力。

三建构主义学习理论对外语教学的指导

学生的主体地位。以学生为中心?学生是认知的主体?是知识意义的主动建构者?教师只对学生学习的意义建构起帮助和促进作用。教育“以人为本”首先就要确认学生是教学活动中的主体?确保学生学习的主动性?帮助学生发挥自己的主体作用?黎加厚?。学生由被动地接受知识转变为主动地学习知识?并利用各种信息资源去创造性地建构自己的知识体系?学生不仅要学习知识?还要掌握如何学的能力。这样就培养了学生的独立思维能力、创新能力、自学能力、自控能力、协作能力、协调能力等?从而使学生成为知识的探索者和学习过程中真正的认知主体?曾静?。

2.教师的作用及角色的变化。建构主义学习理论确立了师生在教学过程中的平等合作关系?教师在教学中的中介作用?以及教师应使用工具以帮助学生解决问题和达到学习目标。教师也从以往的知识权威变为学生知识的来源之一?由传统的知识讲解者、传递者、灌输者变成了学生学习的指导者、帮助者、促进者。教师不能再把传递知识作为自己的主要任务?而是要把精力放在如何教学生“学”的问题上?为建构学生的知识体系创设有利的情境?使学生学会“学习”?要指导学生懂得“从哪里”和“怎么样”获取自己需要的知识?掌握获得知识的工具和处理信息的方法。

3.情境的创设。认知学习总是与一定的情境相联系的?强调“情境”对意义建构的重要作用。建构主义认为“学习环境是学习者可以在其中进行自由探索和自主学习的场所”?曾静?。教师应通过各种途径了解学生的情况?进而因人施教?指导学生如何利用各种工具和信息资源?如文字材料、书籍、音像资料、多媒体课件以及网络上的信息来达到自己的学习目标?形成一套有效的学习方法?学生不仅能得到教师的帮助与支持?而且他们之间也可以互相帮助和支持。由于只有在真实的语言环境中学习?学生感知的语言才回完整和有意义?因此?教学设计要强调多角度地提供或创设能够反应复杂现实世界的学习情境?反对孤立于外语环境的抽象的语言训练。

对数学建模协会的认识篇4

【关键词】安全模型UMAP协议簇认证机制双向

RFID系统作为物联网感知层数据信息采集的关键部件，为顶层的智能应用提供了巨大便利，系统中的标签及其敏感信息的安全性更是成为RFID系统安全性的研究重点。在RFID系统中读写器和标签之间采用无线通信方式传输数据，大量针对互联网和无线传感网的攻击手段都能对二者之间的数据传输构成威胁，使得标签内部数据安全和用户隐私受到严重威胁。故而设计鲁棒性好且效能高的安全防护机制是当前亟待解决的关键问题。

在RFID系统安全机制中，由于标签低廉的造价和系统运行成本的影响，目前大多数标签计算能力弱、存储空间小，导致传统成熟的加密算法和安全机制在被动标签上的实现十分困难。因此，安全有效的轻量级或超轻量级安全认证机制对于防护数据传输链路的安全性和隐私性具有重要意义。

1UMAP协议族

UMAP协议族是最早提出的一类超轻量级RFID认证协议，其中包括M2AP（MinimalistMutualAuthenticationProtocol）协议、EMAP（EfficientMutualAuthenticationProtocol）协议、LMAP（LightweightMutualAuthenticationProtocol）协议。UMAP协议族使用了动态假名机制来保证匿名性等安全需求。同时，在互认证过程中，子密钥在标签和读写器两端共享，公开传输的数据中会使用到这些密钥信息，使用的位运算和模运算。

UMAP协议族都包括三个阶段：标签认证阶段，互认证阶段，更新阶段。在标签认证阶段，读写器发送请求信息，标签回应其假名信息；在互认证阶段，实现对标签和读写器的互认证，同时将标签的唯一标识信息安全地进行传输；在更新阶段，对假名和密钥信息进行更新。

在RFID认证协议中UMAP协议族中使用的随机数据进行位与和位或运算方法对结果容易产生不均衡性；同时，在UMAP协议族中双方认证完成后，各自进行的更新操作存在安全隐患，攻击者经过篡改或者截获认证过程最后一次传输的数据后，会造成读写器和标签只有一端更新的情况，从而造成非同步攻击。

2轻量级RFID系统安全模型

对UMAP协议出现的问题，从通信层引入信息位量，在认证框架设计上进行改进，将信息位量值作为安全协议运算的值降低轻量加密的不均衡型，同时在安全认证中也可有效避免非同步攻击。

轻量级安全模型在安全认证协议中利用标签信息产生密钥，使标签在认证阶段的信息能够得到，同时在认证阶段实行双向的认证模式，避免非同步化攻击的问题。

安全模型的体系涉及通信层和应用层两个层次，认证过程分为四个阶段构成：初始化阶段、标签识别阶段、双向认证阶段、更新阶段。安全模型的基本架构，在通信层对标签节点设计特别的信息位，并将这个位信息作为引用层安全认证的信息。在应用层则使用双向的认证机制完成认证。

在安全模型架构下，将通信层和应用层的认证结合起来，通过将位信息参与到认证过程中，将在防碰撞处理过程中的信息进行有效地获取，结合到标签，同时也传递给读写器。在识别认证过程中，对有信息传递的量进一步组合成为新的校验数据序列。在每一个标签中，位信息是独立的。在上行通信中，标签这个信息可以传递给读写器，便于标签的数据的识别，在认证过程中，信息同时作为认证信号。

3安全模型的认证

R和T分别代表一对待认证的阅读器和标签。认证过程中分为四个阶段，分别是初始化阶段、标签识别阶段、双向认证阶段、更新阶段，通过四个阶段双向认证的方式确定安全型进而实现信息的认可和更新。

安全模型认证的四个阶段分别完成的操作如下：

（1）初始化阶段：由读写器R向标签T发出信号；

（2）标签识别阶段：标签T给出应答新号IDS；

（3）双向认证阶段：读写器接受信号IDS后准备开始双向认证环节；

（4）更新阶段：通过认证读写器与标签如果通过安全测试则开始更新，否则此次认证失败。

在认证过程中，由读写器向标签发出信息，标签使用IDS进行响应。在双向认证阶段，读写器给出认证的信息A，便签使用之前约定的计算方法对信息进行验算，同时抽取信息B，便签将信息B发送给读写器后，读写器通过计算得到信息C，最后由信息C在便签端完成最后一次识别，若读写器和标签的信息都确认则进行到更新阶段，否则认定没有通过安全检测。

根据安全模型的认证过程，标签和读写器共同存放了消息验证的计算方法，首次应答的信息可以使用通信层中标签存放的位信息量，在经过双向三次信息的确认后，结合首次应答的IDS以及最后一次的验证信息共同判别更新阶段的执行。对于验证在安全模型中将两个层级有效地进行的相关信息的融合，在安全信息的认证中通过双向的认证，大大提高到了非同步的非同步问题。

参考文献

[1]黄玉兰.物联网射频识别（RFID）核心技术详解（第二版）[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[2]程晨.EPCglobal协议安全性分析和验证系统搭建[D].北京：北京邮电大学，2014.

[3]周艳聪，董永峰，张晶，顾军华.基于哈希分组的动态帧时隙ALOHA防碰撞算法[J].计算机工程与设计，2016，VOL37（02）.

[4]肖锋，周亚建，周景贤等.标准模型下可证明安全的RFID双向认证协议[J].通信学报，2013，4（34）.

[5]张学军，王娟，王锁萍.基于标签识别码分组的连续识别防碰撞算法研究[J].电子与信息学报，2011，33（05）.

作者简介

刘智B（1980-），女，湖北省武汉市人。硕士学位。现为职于武昌首义学院信息科学与工程学院副教授。研究方向为射频识别技术、网络安全。

对数学建模协会的认识篇5

内容摘要：本文从当前我国教育教学改革的实际——数学教育如何培养学生的创新思维和创新能力出发，以研究性学习为课堂教学模式构建的理论依据和基础，以把握时代特征、立足课堂教学、发挥网络优势、突出师生地位为课堂教学模式构建的指导思想，论述了基于网络环境的数学课堂教学模式的教师、学生、网络三者之关系，提出了基于网络环境的数学课堂教学模式，最后阐述了基于网络环境的数学课堂教学模式三个阶段。

关键词：网络数学课堂教学模式研究性学习

当前，“实施素质教育，培养学生创新能力”已成为我国教育教学改革的主旋律。那么，数学教学如何培养学生的创新思维和创新能力，塑造创造性人格。诺贝尔奖得主朱棣文曾一针见血指出：“中国学生动手能力差创新精神不足，这是与美国学生的主要差距。”可见，解决问题的关键是以课堂教学模式为切入点，进行教育内容的革新、教育观念的更新和教学方法的改革。国家教育部2000年1月颁布的《全日制普通高级中学课程计划（试验修订稿）》中提出的研究性学习，正是为了改革课堂教学中不适应新形势弊端，让学生模拟科学研究的过程，从选择方案和研究过程、开发利用资源，到探索研究结论，都由学生自主操作，教师更多的是活动的共同行动者与合作者。而课堂教育受时空限制，如借助于网络环境，能有效的展示收集的材料，创设课堂教学的情境，从而激发学生学习的兴趣。因此，基于网络环境的数学课堂教学中，建构开放式自主学习的教学模式，创设情境，构建资源，营造协作、自主空间，使学生的主体地位得到肯定，培养学生的创新思维和创新能力。

一、研究性学习的基本思想

研究性学习是指学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。

1、重视问题的提出和解决

在研究性学习中，问题是学生学习的重要载体，教师首先要组织学生从学习和生活中选择和确定他们感兴趣的研究专题，去发现问题和提出问题，这些问题可以是课堂内教材内容的拓展延伸，也可以是对校外各种自然和社会现象的探究；可以是纯思辨性的，也可以是实践操作的；可以是已证明的结论，也可以是未知的知识领域。

2、重视学生的自主学习

研究性学习主要不是学习书本知识，而是强调学生动手动脑，它不能依靠教师传授知识和技能，而是强调学生自主学习。当前教学中学生学习方式基本上是接受性学习，这种学习方式适用于事实性知识、技能性知识、规律性知识的掌握，但对于策略性知识、价值、态度和情感类知识的学习往往不能奏效，这些知识的学习只有通过自主性学习，才能内化成学生自身的经验体系，培养学生创新能力。

3、重视学生学习内容与学习时间的开放性

研究性学习的开放性，是指构成研究性学习的各要素与实施过程所涉及的要素之间的非封闭性，集中体现在学习内容的开放、学习时间的开放。研究性学习的学习内容是多方面的，有来自学科知识的巩固、运用和验证的学习，也有来自学生兴趣、爱好、特长的学习，还有来自社会问题和学校常规教育等等方面的学习，这些学习内容完全开放在学生的面前，充分满足学生的各自需要；学习内容的开放，使得学习时间的开放成为可能，学生可以依据自己的兴趣和爱好，按自己的学习需要、学习速度和计划，适时地选择参与学习的时间，相对于学科学习而言，研究性学习显然拥有更为开放的时间。

4、重视学生之间的交流与协作

由于研究性学习是问题解决的学习，学生面临的是复杂的综合性问题，这就需要领先学生的集体智慧和分工协作。这时，协作既是学习的手段，也是学习的目的，通过协作学习和研究，学生可以取长补短，取得高质量的成果，与此同时，在共同参与的过程中，学生还需要了解不同人的个性，学会相互交流、协作。这种交流、协作包括交流、协作的精神与交流、协作的能力，例如彼此尊重、理解以及容忍的态度，表达、倾听与说服他人的方式方法，制定并执行合作研究方案的能力等。

二、课堂教学模式构建的指导思想

1、把握时代特征。全面提高国民素质是当代教育的主要任务，坚持以人为本是实施素质教育的出发点与最终归宿。构建为素质教育服务的基于网络环境的数学课堂教学模式，必须以人为本，以尊重、平等、自由的人格为出发点，以培养学生的创新精神为指导，以网络为载体，彻底改变传统的教育教学模式，创建基于网络环境的数学课堂教学新模式。

2、立足课堂教学。实施素质教育必须以具体的学科课程教学为基础，以《教学大纲》为指南，以教材为依据，以课堂教学为主阵地。为此，要构建科学的、基于网络环境的数学课堂教学模式，教师必须深入学习领悟《教学大纲》精神，认真设计每一节课，科学组织、指导学生在网络环境下自主获得有用的信息，提高教育教学质量。只有这样，课堂教学新模式的构建才能真正落到实处。

3、发挥网络优势。实践已经证明：现代教育技术是优化课堂教学结构、提高课堂教学效率、促进学生全面发展的有效工具。由此，构建基于网络环境的数学课堂教学模式，只有以现代教育技术理论和手段为指导，结合数学学科的特点，合理组织、设计、开发、运用现代教育技术手段，充分发挥现代教育技术在课堂教学中的作用，才能全面提高学生的学习素质。

4、突出师生地位。课堂教学是师生的共同活动，在共同活动过程中，明确师生的地位尤为重要。建构主义认为：知识不是通过教师传授得到的，而是通过学习者在一定的情境下，借助其他的帮助，利用学习资源，通过意义建构的方式获得的，教师只是活动中的指导者和参与者。由此看来，现代课堂教学新模式既要重视教师的主导作用，更要突出学生的主体地位，充分发挥学生的主体作用。教师必须掌握先进的教育教学思想和现代教育技术手段，为学生创设自主学习的环境，帮助学生树立自主学习的意识，指导学生自主学习的方法。

三、课堂教学模式的构建与应用

教学模式是教学过程中多种要素相互作用而形成的相对稳定的组织结构和操作程序。

1、基于网络的数学课堂教学模式的教师、学生、网络三者的关系如：师、生、网络图。从图中可以看出：在整个教学活动过程中，信息是多种双向传输方式，即师生、生生、网络生（网络）、师（网络）生（网络）、生（网络）生（网络）、网络师。网络的优势得到了充分的发挥，学生可以直接获取网络上的信息，进行自主学习，也可以通过网络间接从教师、其他学生处获取信息，师生、生生之间进行信息交流。师生地位得到了充分的体现，学生可以从网络上自行获取信息自主学习，师生、生生之间可以相互讨论协作学习，教师可以通过网络间接或师生直接的交流，组织、引导、帮助学生学习。

2、基于网络的数学课堂教学模式如：课堂教学模式简图（图中虚线框中内容是课堂教学中师生活动的内容）。从课堂教学模式简图可以看出，此课堂教学模式把一节课分为三个阶段，即情境阶段，同化、顺应阶段（即自主学习、意义建构阶段），应用、创造阶段，学生在三个阶段分别达到不同的学习水平，教师也有相应组织、指导、帮助的任务。

3、基于网络的数学课堂教学模式的应用

从课堂教学模式简图可以看出，课堂教学模式把一堂课分为三个阶段，即情境阶段，同化、顺应（自主学习、意义建构）阶段，应用、创造阶段。

第一阶段：情境阶段。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是通过学习者在一定情境下，借助其他的帮助，利用学习资源，通过意义建构的方式获得。从而表明：学生是学习的主体，知识获得的方法是学生去发现，教师的任务是为学生知识的获得创设情境，引导和帮助学生通过意义建构获得知识，让学生在意义建构的过程中进行创造。在这一阶段我们可为学生创设轻松愉悦、悬念疑问、激烈竞争、激励上进等情境，并提供相应的软件资源和支持，营造学生主动学习的良好氛围，引发学生的学习动机，发展学生的思维能力，提高学生的学习水平。

例如，在复数教学时，对如何引进虚数单位i感到棘手，如何才能使学生弄清“为什么要引进i？i是什么数？”提出问题：已知x2+x+1=0，求x14+x-14的值。学生做出了如下解答：x2+x+1=0，x3-1=0，即x3=1，又，x+x-1=-1，x14+x-14=x2+x-2=(x+x-1)2-2=-1，但-1

第二阶段：同化、顺应阶段。学生的学习过程从本质上讲是一个认知过程，是一个主动积极的建构过程。同化和顺应是建构的基本环节，也是两种基本的认知方式，意义建构就是通过这两种基本方式来实现的。所谓同化，就是利用新旧知识间的内在联系，通过新旧知识的相互作用，对新知识进行改造，把新知识纳入到原有的认知结构中，充实、完善、发展原有的认知结构。顺应：当原有的认知结构不能同化新知识时，就需要调整和改变原有的认知结构，顺应新知识的产生，重建新的认知结构，使原来的认知结构得到更新、扩展。

在这个阶段，教师要根据教学目标，结合学生的实际发展水平，创设更多、适合学生选择、有不同难度的学习资源。学生可根据自身的水平，寻找适合自己能力的学习起点、学习任务的难度、学习资源及学习目标，利用学习资源进行学习，从而扩大了学习活动的自由空间，解决了个体差异的需求问题，每个学生的潜能得到了最有效的开发。在这个阶段，学生之间、师生之间形成小组，进行协作学习，学生学习的主体作用得以充分发挥。学生有多种机会在可控制的情境下去应用他们所学的知识，并能根据自身行动的反馈来形成对学习内容的认识和实施完成任务的方案。在自主学习过程中学生如有困难和问题，教师要有意识让学生利用网络在线帮助去寻求解决问题的方法，培养学生探究的能力。

第三阶段：应用、创造阶段。应用、创造是学习水平的最高层次。在这个阶段，教师要尽量为学生创设数学应用情境，让学生将所学的数学知识进行再创造，有利于培养学生创造思维能力和实践操作能力。

数学来源于生活，生活中处处有数学。创设与学生紧密联系的生活情境，让学生亲自体验情境中的数学问题，增加学生的直接经验。这不仅仅有利于学生理解情境中的数学问题，而且有利于使学生体验生活中数学无处不在，培养学生的观察能力、创造能力和初步解决实际问题的能力。然而常规教学受到时间、空间等限制，无法很好地创设实际问题的应用情境，限制了学生应用知识解决实际问题能力的发展，而网络却有模拟性强的功能，能很好地创设一个虚拟的应用情境。

总之，现代网络技术浪潮进入教育教学势不可挡，只有我们迎浪而上，不断探索，不断研究，才能跟上时代的步伐，教育教学的改革才能深入发展，全面实施素质教育，全面提高学生素质才能真正落到实处。

参考资料：

对数学建模协会的认识篇6

关键词:数学建模,数学教学,高职院校

怎样使高职院校数学这门基础学科的教学更好地为人才培养目标服务,一直是高职院校数学教学改革思考的着力点。近年来,数学建模教学和竞赛活动在全国高校蓬勃兴起,深圳职业技术学院积极探索将数学建模引入高职数学教学,促进了数学教学的全面改革和创新。

一、将数学建模内容引入高职数学教学的必要性与可行性

相对于本科院校而言,以培养技能型、应用型人才为培养目标的高职高专院校,将数学建模作为数学教学的重要组成部分,更有其必要性和可行性。

(一)高职院校的培养目标要求将数学建模内容引入数学教学

高职教育是改革开放以来,伴随着市场经济发展而出现的高等教育的一种新类型,与传统高等教育有着很大的不同。高职教育是培养既有一定的理论知识,又有良好的综合素质,尤其是能够动手操作、具有解决实际问题能力的技能型人才。因此,高职教育的课程设置要能适应和满足高职院校的人才培养定位要求。深圳职业技术学院根据高职教育的实践性、生产性、开放性的特点,通过将数学建模内容引入数学教学,特别是引入与所学专业相关的实际案例,引导学生学习用数学知识和计算机技术分析、解答实际问题。这不仅解决了学生不知道所学数学知识到底有什么用以及该怎么用的难题,更重要的是探索了一条具有高职教育特色的数学教学改革之路。

依照高职教育人才培养目标,培养出的学生应具有较强的动手能力和解决实际问题的能力,为此,我们对数学教学内容做了相当大的改革,即打破传统数学教学的理论体系,删掉复杂的数学证明及运算,强化学生对概念的理解,并运用数学手段解决实际应用问题。数学建模恰好是训练学生通过数学手段解决实际问题的最佳途径。

(二)高职院校学生具备将数学建模内容引入数学教学改革的基本条件

高职教育是大众化教育的主力军,培养的是生产、建设、管理、服务一线的高素质技能型人才。高职学生的基础知识与本科院校的学生相比有一定的差距,如果按照传统的教学方法,强调知识传授的系统性、理论性,对他们来说有一定的难度,且没有必要。从高职学生的认知特点和知识的接受能力而言,高职学生更愿意学习实用性强的知识,对解决实际问题的热情也更为高涨,关键是我们怎样设计教学内容、教学方法和教学手段去开发和引导。

多年的教学实践探索表明,将数学建模内容引入教学及组织学生参加全国大学生数学建模竞赛(以下简称数模竞赛),可以充分激发学生的学习热情和创新精神,提高学生运用数学方法和计算机工具分析、解决实际问题的能力及创新能力。

二、将数学建模内容引入高职院校数学教学的方法与途径

在明确高职教育人才培养目标对数学教学改革的新要求,全面了解了高职学生学习基础和学习特点的基础上,我们选择将数学建模内容引入教学,开始了高职数学教学新模式的改革探索。

(一)改革数学必修课

高职院校学生的数学基础知识不是很扎实,但是他们对自己所学专业则有较大的兴趣和较充分的了解。针对这种情况,我们首先对数学必修课的教学内容进行改革。如,基于学生对所学专业的熟悉和热爱,我们把数学理论的教学和专业知识紧密结合,引入大量结合所学专业知识与工作的案例,通过解决具体的案例,引导出要学习的相关概念与知识,逐渐让学生体会运用数学知识解决实际问题的乐趣和方法。同时我们加入了数学实验课,让学生学习运用计算机和数学软件计算、解答实际问题。如在《经济与管理数学》课程中讲到需求函数时,我们结合经济与管理专业的具体工作场景,引入商品市场需求的调查与需求函数的拟合这一案例,要求学生对某款手机的市场需求进行调查,并求出其需求函数。通过这个案例的学习,学生不但掌握了需求函数的概念,而且学习了如何进行市场调查,并根据调查数据用数学软件拟合各种类型的需求函数。

(二)设置数学建模选修课

在改革必修课的基础上,我们开设了数学建模选修课Ⅰ、数学建模选修课Ⅱ及MATLAB编程选修课。

1.数学建模选修课Ⅰ,旨在推广数学建模的影响,每年参与学生人数近500名,开班10个以上。选修课基本上是以专题的形式进行的,课程内容包括优化问题、分类问题、预测问题、评价问题、决策问题等,所涉及的模型包括函数模型、线性规划模型、统计模型、微分方程模型等。建立的模型及解决模型的计算都是通过具体的案例进行的。

2.数学建模选修课Ⅱ。选修该课程的学生主要是从数学建模选修课Ⅰ的学生中,结合学生的兴趣和意愿选的,主要学习是备战美国数学建模竞赛。当然其中也有单纯喜欢这门课程但不一定参加竞赛的学生。本课程除了学习数学建模的相关方法之外,还增加了查找英文资料、阅读英文科技论文、用英文写作数学建模论文等内容。

3.MATLAB编程选修课,内容以使用和编程为主。科学地设计数学建模选修课内容,配合科学的训练,有效地提高了学生数学建模能力,开拓了学生的视野,丰富了学生的知识,充分调动起学生学习数学的积极性。

三、丰富课外数学建模活动

课外活动是课内教学的延伸,我们充分拓展学生课外学习空间,使课内课外的学习相得益彰、相互促进。2006年在教师的引导和校学生会的支持下,学生们成立了数学建模协会。该协会是目前深圳职业技术学院最大的学生社团。

1.连续5年举办校级大学生数学建模竞赛。从每年4月份开始,数理教研室与数学建模协会就通过横幅、海报、广播等方式大力宣传数学建模竞赛活动,为选拔优秀学生参加全国大学生数学建模竞赛搭建平台。参赛学生自由组队,但是我们特别鼓励学生跨专业组队,每年有近百个队的300多名同学参加比赛。参赛学生来自电信、机电、汽车、经管、建工等十几个学院。竞赛扩大了数学建模在学生中的受益面及在全校学生中的影响,学生普遍反映收获很大。

2.建模协会配合数理教研室多次组织校级MATLAB编程大赛。顺应时代的进步,数学课程及数学建模竞赛的改革与发展,要求学生对软件的使用及编程能力越来越高。为充分发挥学生的特长,促进学生对MATLAB软件学习的积极性,鼓励并嘉奖顶级编程人才,建模协会配合数理教研室的教师多次举办校级MATLAB大赛,每次有近10个队的30多名同学参加。通过此项赛事,学生在计算方面的成绩迅速提升,在2011年全国大学生数学建模竞赛中我校的一个队荣获高职高专组唯一的MATLAB创新奖。

3.在数学建模课程和数学建模竞赛培训的基础上,学校以数理实验室为平台开展经常性的数学建模活动。学生们在固定的数学建模实验室进行问题的讨论、软件的交流学习及各项活动的策划,等等。

4.强化模拟培训。我们通过数学必修课、选修课和数学建模协会开展课外活动等一系列举措,全面推动了数学教学改革,同时培养了一批热爱数学的优秀学生。对于这些热爱数学且成绩优秀的学生我们鼓励他们参与数学建模竞赛,并利用假期进行模拟培训。在模拟培训中,我们首先是精心组合参赛队伍。为了备战大赛,所有参赛队员都经过激烈的竞争和严格的选拔。指导教师根据学生的实际情况,在三名队员组成的每支队伍中,包括一名计算机能力较强的信息专业学生,一名数学能力较强的丁科专业学生和一名文字功底较强的学生。而参加美国数模竞赛的人员组成中要求有一名是外语专业的学生。其次,是模拟竞赛情景。在假期培训中我们利用往年的赛题对即将参赛的学生进行一周的模拟培训,让学生自己独立完成往年的两个指定赛题。建模中数学模型的建立、计算机编程、写作等,每项要有一人负责,其他人辅助完成。我们的指导思想是:建模时,既要有合作,也要有相对的分工。学生拿到题目以后,首先要一起进行讨论,相互交流时要学会认真倾听,汲取队友的优点,然后才提出自己的看法。同时要加进自己对别人想法的理解,提高讨论交流的效率。最后教师对问题进行讲解、答疑,强调如何收集相关数据和信息,以及论文的结构和摘要的写法等。经过多年的历练,我校在数学建模竞赛的培训参赛工作方面积累了一定的经验。

四、成果与体会

为社会发展培养出更多的高素质技能型人才,是高职数学教学改革与创新的动力与追求。在将数学建模内容引入高职数学教学的实践探索中,教师、学生教学相长,取得了可喜的成绩。

1.数学建模充分调动与开发了学生的潜能,提升了学生的综合素质和能力。近10年来,我校参加数学建模竞赛共获得部级奖18项、省级奖135项。获得各级各类奖项固然是教学成果最直接的体现,而在这些成果的背后,学生的成长才是教师最欣慰的。这说明我们把数学建模内容引入教学及开展数学建模活动的方式、方法等的改革是成功的。学生普遍感受到,通过参加一系列的数学建模活动,了解了如何学数学、如何用数学,同时也提高了自己的综合素质和综合能力;提高了人际交往与沟通、团队协作的能力;增强了敢于面对困难、挑战困难的信心和意志品质。这些收获是远远超出数学教学改革之外的成就的,也是我们教书育人的最终目的。

2.数学建模为教师的教研与科研提供了良好的平台。近年来,我校数学教师以数学建模和教学改革为契机,在教学与科研方面取得了优异的成绩。引入数学建模内容的自编教材《经济与管理数学》已由高等教育出版社作为部级精品课程教材出版;开设的《经济与管理数学》课程已建设为部级精品课程;公开发表的有关数学建模方面的论文20多篇,《数学模型应用研究——实践与认识》一书由知识产权出版社出版,多个有关数学建模研究方面的教研课题已立项为校级课题。

社会不断发展对人才的新要求为我们进行数学教学改革提供了契机,把数学建模内容引入数学教学是我们教学改革的主要内容,师生取得的优异成果是我们教学改革的成就。科技进步和社会发展还会对人才提出新的要求,我们对数学教学改革与创新的探索也会继续进行下去。

参考文献

[1]颜文勇.数学建模[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2]陈笑缘,等.数学建模[M].北京:中国财政经济出版社,2011.

[3]张林善,黄盈,卢忠钏.基于广义费尔马点的最优管线设计方案[J].工程数学学报,2010(12).