教师专访

教师专访 | 胡元明:知识的获取是一个创造性的过程

发布时间 :2020/04/04  编辑:   资料来源:   点击次数:



著名哲学家与数学家笛卡尔曾言:“一切问题都可以化成数学问题。”诺贝尔奖得主冯·诺依曼认为:“科学的目的不只是解释现象,科学的主要任务是建立数学模型。” 随着数学的应用正向越来越多的领域广泛渗透,或者说当今社会正日益数学化,数学模型已越来越受到人们的重视,因此,数学与统计学院的胡元明老师致力于《数学建模与科学精神》这一门课程,尝试通过创造一种环境、提出一些合适的经典范例、学生定向自学、师生共同研讨等步骤,引导学生通过发现问题、提出问题、分析问题、综合已有的知识去创造性地解决问题等步骤去获取和掌握新知识,秉持科学精神去探索未知世界。通过情景和问题阐释为什么要建立数学模型,引导、激发学生探究式地学习数学建模。

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胡元明老师在课堂上


“科学精神不是一门课程,无法通过讲授来培养,而以数学建模为载体来培养学生的科学精神大有裨益,”胡元明老师说,“在数学产生、发展的历史长河中人们用建立数学模型的办法解决需要寻求数量规律的现实问题,并获得巨大的成功的先例不胜枚举。”尽管数学模型一词听起来极具专业性,但数学模型应用之广泛令人吃惊,胡老师讲到:“从广义来说,所有数学理论都是某种特定的数学模型。诸多伟大的科学家都是数学建模大师,如牛顿和莱布尼兹的微积分是研究变速运动和求曲边梯形面积最好的数学模型,数学中的欧几里德几何、力学中的牛顿定律、电磁学中的麦克斯韦尔方程组、化学中的门捷列夫周期表、生物学中的孟德尔遗传定律等都是经典学科中数学建模的典型范例。”同时数学模型的应用在生活中也处处可见,商品存贮模型、运输网络模型、生产下料模型、风险投资模型、人口预测模型、传染病模型、血液检测模型、CT图像重建模型、综合评价模型、供应链模型、自动化车床管理模型、昆虫分类判别模型、竞技体育的博弈模型等则是数学建模的具体应用。因此,正如胡老师所言,“数学建模的思想和方法已广泛应用于科学、技术、工程、经济、管理及社会生活等诸多方面。”


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数学建模与科学精神》课程组


《数学建模与科学精神》这一门课不单单要教授给学生数学建模的技能,胡老师更想让我们真切地体会到,知识的获取是一个特殊的认识过程,本质上是一个创造性过程,知识是通过“体悟”、“构建”、“再创造”等创造性认识过程而获得的。数学建模的学习是认识科学本质、体会科学精神、训练思维能力、掌握学习方法的手段。本课程强调的是数学建模的过程,而不是简单地获得结果,是创造性解决问题的方法,是养成不断探索的科学精神。鼓励学生在学习、接受知识时,要像前人创造知识那样去思考,去再发现问题,尽量提出有新意的见解和方法,希望学生在积累知识的同时注重培养和发展创新能力。

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在这堂课上,胡老师希望学生做到勇于猜测、标新立异,善于发现、提出有价值的问题,洞察事物的规律,抓准问题的主要矛盾,做出具有科学性和合理性的假设,准确、简洁、全面、严格、直观、本质地把问题表达出来;善于从多个不同的视角观察、考虑问题,正确选择解决问题的“突破口”;敢于质疑、挑战权威;长于借鉴和创新。来自不同学院的学生表现各有不同,胡老师分享道:“有些学生在数学建模中的想象力和创新思维往往出人意料,弥足珍贵,值得赞赏。但也有些学生脱离实际,闭门“造模”,这告诫我们学生数学建模科学精神的养成还任重道远。”

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最后,在建设武大通识教育的道路上,胡老师致力于通过这堂课呈现数学建模中蕴涵的科学精神,诠释数学建模是进行科学研究的一种重要方法,是联系实际问题与数学的桥梁,是各种应用问题严密化、精确化、科学化的途径,是发现问题、解决问题和探索新真理的工具,是数学知识、科学精神与创新能力共同提高的最佳契合点。这正是本课程的“通识”体现。