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应用数学学科介绍

阅读: 时间: 2005-8-16 14:20:00 编辑: 刘济周

随着科技的发展和社会的进步,数学这门历史悠久的学科得到了越来越广泛的应用。无论在科学、工程、经济乃至于日常生活的各个领域,人们到处都会发现数学不可低估的重要作用。

举例来说,我们乘坐的先进、舒适的大型喷气客机的设计就离不开数学:机翼和机身通过分析计算才能确定它们的最佳形状;飞机的结构通过数学严格的校验才能确保有足够的强度;飞机发动机事先要用数学方法对其气动和机械性能进行分析和优化才能确保安全高效地运行、……

如今数学不仅在各门自然科学和制造业、信息业、服务业等各种行业中有广泛的应用,而且在国民经济的规划和预测,自然资源的勘探、开发和保护,交通和物资调配,气象预报和各种灾害的预报、防治以及医学和社会科学的许多领域中乃至日常生活中都显示出举足轻重的作用。这一切促使人们对数学的重要性有了新的和更加深刻的认识。

在这样的背景下,以计算机为工具、应用数学知识解决实际问题的能力将成为新世纪青年重要的科学素质。青年学生应自觉提高这方面的能力,迎接未来的挑战;数学教育工作者也应加强这种素质的培养。

用数学解决实际问题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。这里,需要将现实问题归结为数学问题(又称建立数学模型或数学建模),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,或作出预测,或用于设计,或控制某个过程等等。这些能力不是天生的,也不是单纯通过学习数学基础知识就能获得的,只能通过有意识的反复训练和实践才能获得。然而以往的数学教学在这方面是欠缺的,有必要加以改革和完善。

1991年开始,上海市青少年科技教育中心(当时的上海市青少年科技指导站)和上海市工业与应用数学学会决定举办上海市中学生数学知识应用系列活动作为对高中数学教学的改革和补充的一种探索,并从那一年开始,每年举行一次中学生数学知识应用竞赛。这项活动每年都有5000多名中学生参加,至今已连续开展了14年。

现在上海市中学生数学知识应用竞赛分初中组和高中组。高中组的主要活动包括初赛(开卷)、决赛(闭卷)、夏令营活动和小论文竞赛等。通过竞赛和撰写应用数学小论文使学生亲身经历了解决实际问题的全过程,在问题的发现、数据的采集、数学模型的建立、数学问题的求解、结论的验证、论文的写作、论文的答辩等过程中各种能力得到了全面的提高。学生们的参赛论文中洋溢着创新精神,其创造性思维令人鼓舞。从中选拔出来的优秀论文多次在国内外获奖。作为竞赛活动的一个组成部分,从1997年起组委会先后组织辅导了二十多支中学生队参加了美国大学生数学建模竞赛,并取得了优异成绩。

上海市中学生数学知识应用竞赛系列活动在国内外产生了很大的影响,有的学校已把开展应用数学活动、培养学生的综合素质作为一项课题进行研究,更多的学校已把应用数学或数学建模作为研究型选修课程,甚至成立应用数学特色学校。

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