无论在学习或是工作中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,通过论文写作可以培养我们的科学研究能力。怎么写论文才能避免踩雷呢?以下是小编精心整理的数学建模论文模板,仅供参考,希望能够帮助到大家。
数学建模论文模板1
大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和创新思维,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。
一、数学建模的含义及特点
数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学方法及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。一般来说",数学建模"包含五个阶段。
1.准备阶段
主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。
2.假设阶段
做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。
3.建立阶段
从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。
4.求解阶段
对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。
5.验证阶段
用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。
二、加强数学建模教育的作用和意义
(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质
数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。
(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力
数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。
(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力
所谓创造力是指"对已积累的知识和经验进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、记忆力、思考力、想象力四种能力所构成" .现今教育界认为,创造力的培养是人才培养的关键,数学建模活动的各个环节无不充满了创造性思维的挑战。
很多不同的实际问题,其数学模型可以是相同或相似的,这就要求学生在建模时触类旁通,挖掘不同事物间的本质,寻找其内在联系。而对一个具体的建模问题,能否把握其本质转化为数学问题,是完成建模过程的关键所在。同时建模题材有较大的灵活性,没有统一的标准答案,因此数学建模过程是培养学生创造性思维,提高创新能力的过程 .
(四)加强数学建模教育有助于提高学生科技论文的撰写能力
数学建模的结果是以论文形式呈现的,如何将建模思想、建立的模型、最优解及其关键环节的处理在论文中清晰地表述出来,对本科生来说是一个挑战。经历数学建模全过程的磨练,特别是数模论文的撰写,学生的文字语言、数学表述能力及论文的撰写能力无疑会得到前所未有的提高。
(五)加强数学建模教育有助于增强学生的团结合作精神并提高协调组织能力建模问题通常较复杂,涉及的知识面也很广,因此数学建模实践活动一般效仿正规竞赛的规则,三人为一队在三天内以论文形式完成建模题目。要较好地完成任务,离不开良好的组织与管理、分工与协作 .
三、开展数学建模教育及活动的具体途径和有效方法
(一)开展数学建模课堂教学
即在课堂教学中,教师以具体的案例作为主要的教学内容,通过具体问题的建模,介绍建模的过程和思想方法及建模中要注意的问题。案例教学法的关键在于把握两个重要环节:
案例的选取和课堂教学的组织。
教学案例一定要精心选取,才能达到预期的教学效果。其选取一般要遵循以下几点。
1. 代表性:案例的选取要具有科学性,能拓宽学生的知识面,突出数学建模活动重在培养兴趣提高能力等特点。
2. 原始性:来自媒体的信息,企事业单位的报告,现实生活和各学科中的问题等等,都是数学建模问题原始资料的重要来源。
3. 创新性:案例应注意选取在建模的某些环节上具有挑战性,能激发学生的创造性思维,培养学生的创新精神和提高创造能力。
案例教学的课堂组织,一部分是教师讲授,从实际问题出发,讲清问题的背景、建模的要求和已掌握的信息,介绍如何通过合理的假设和简化建立优化的数学模型。还要强调如何用求解结果去解释实际现象即检验模型。另一部分是课堂讨论,让学生自由发言各抒己见并提出新的模型,简介关键环节的处理。最后教师做出点评,提供一些改进的方向,让学生自己课外独立探索和钻研,这样既突出了教学重点,又给学生留下了进一步思考的空间,既避免了教师的"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的 .
(二)开展数模竞赛的专题培训指导工作
建立数学建模竞赛指导团队,分专题实行教师负责制。每位教师根据自己的专长,负责讲授某一方面的数学建模知识与技巧,并选取相应地建模案例进行剖析。如离散模型、连续模型、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计回归模型及数学软件的使用等。学生根据自己的薄弱点,选择适合的专题培训班进行学习,以弥补自己的不足。这种针对性的数模教学,会极大地提高教学效率。
(三)建立数学建模网络课程
以现代网络技术为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。
(四)开展校内数学建模竞赛活动
完全模拟全国大学生数模竞赛的形式规则:定时公布赛题,三人一组,只能队内讨论,按时提交论文,之后指导教师、参赛同学集中讨论,进一步完善。笔者负责数学建模竞赛培训近 20 年,多年的实践证明,每进行一次这样的训练,学生在建模思路、建模水平、使用软件能力、论文书写方面就有大幅提高。多次训练之后,学生的建模水平更是突飞猛进,效果甚佳。
如 20xx 年我指导的队荣获全国高教社杯大学生数学建模竞赛的最高奖---高教社杯奖,这是此赛设置的唯一一个名额,也是当年从全国(包括香港)院校的约 1 万多个本科参赛队中脱颖而出的。又如 20xx 年我校 57 队参加全国大学生数学建模竞赛,43 队获奖,获奖比例达 75%,创历年之最。
(五)鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛、国际数学建模竞赛
全国大学生数学建模竞赛创办于 1992 年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛, 国际大学生数学建模竞赛是世界上影响范围最大的高水平大学生学术赛事。参加数学建模大赛可以激励学生学习数学的积极性,提高运用数学及相关工具分析问题解决问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识。
四、结束语
数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。
数学建模论文模板2
走美杯”是"走进美妙的数学花园"的简称。
"走进美妙的数学花园"中国青少年数学论坛是中国少年科学院创新素质教育的品牌活动。20xx年,由国际数学家大会组委会、中国数学会、中国教育学会、中国少年科学院成功举办了首届"走进美妙的数学花园"中国少年数学论坛,至今已连续举办七届,全国三十多个城市近三十万人参与了此项活动,在全国青少年中产生了巨大的影响。 "走进美妙的数学花园"中国青少年数学论坛活动是一项面对小学三年级至初中二年级学生的综合性数学活动。通过"趣味数学解题技能展示"、"数学建模小论文答辩"、"数学益智游戏"、"团体对抗赛"等一系列内容丰富的活动提高广大中小学生的数学建模意识和数学应用能力,培养他们一种正确的思想方法。 著名数学家陈省身先生两次为同学们亲笔题词"数学好玩"和"走进美妙的数学花园",大大鼓舞了广大青少年攀登数学高峰的热情和信心,使同学们自觉地成为学习的主人,实现从"学数学"到"用数学"过程的转变,从而进一步推动我国数学文化的传播与普及。
"走美"活动已连续举办七届,近30万青少年踊跃参与,已取得良好社会效果,并被写入全国少工委《少先队辅导员工作纲要(试行)》,向全国少年儿童推广。
“走美”作为数学竞赛中的后起之秀,凭借其新颖的考试形式以及较高的竞赛难度取得了非常迅速的发展,近年来在重点中学选拔中引起了广泛的关注。客观地说“走美”一、二等奖对小升初作用非常大,三等奖作用不大。
1、活动对象
全国各地小学三年级至初中二年级学生
2、总成绩计算
总成绩=笔试成绩x70%+数学小论文x30%
笔试获奖率:
一等奖5%,二等奖10%,三等奖15%。
3、笔试时间
每年3月上、中旬。
报名截止时间:每年12月底。
走美杯比赛流程
1、全国组委会下发通知,各地组委会开始组织工作
2、学生到当地组委会报名,填写《报名表》
3、各地组委会将报名学生名单全部汇总至全国组委会
4、全国"走进美妙的数学花园"趣味数学解题技能展示初赛(全国统一笔试)
5、学生撰写数学建模小论文
6、全国组委会公布初赛获奖名单并颁发获奖证书
7、获得初赛一、二、三等奖选手有资格报名参加暑期赴英国剑桥大学数学交流活动。
8、各地按照组委会要求提交数学建模小论文
9、前各地组委会上报参加全国总论坛学生名单
10、全国总论坛和表彰活动
数学建模论文模板3
一、高等数学教学的现状
(一) 教学观念陈旧化
就当前高等数学的教育教学而言,高数老师对学生的计算能力、思考能力以及逻辑思维能力过于重视,一切以课本为基础开展教学活动。作为一门充满活力并让人感到新奇的学科,由于教育观念和思想的落后,课堂教学之中没有穿插应用实例,在工作的时候学生不知道怎样把问题解决,工作效率无法进一步提升,不仅如此,陈旧的教学理念和思想让学生渐渐的失去学习的兴趣和动力。
(二) 教学方法传统化
教学方法的优秀与否在学生学习的过程中发挥着重要的作用,也直接影响着学生的学习成绩。一般高数老师在授课的时候都是以课本的顺次进行,也就意味着老师“由定义到定理”、“由习题到练习”,这种默守陈规的教学方式无法为学生营造活跃的学习氛围,让学生独自学习、思考的能力进一步下降。这就要求教师致力于和谐课堂氛围营造以及使用新颖的教育教学方法,让学生在课堂中主动参与学习。
二、建模在高等数学教学中的作用
对学生的想象力、观察力、发现、分析并解决问题的能力进行培养的过程中,数学建模发挥着重要的作用。最近几年,国内出现很多以数学建模为主体的赛事活动以及教研活动,其在学生学习兴趣的提升、激发学生主动学习的积极性上扮演着重要的角色,发挥着突出的作用,在高等数学教学中引入数学建模还能培养学生不畏困难的品质,培养踏实的工作精神,在协调学生学习的知识、实际应用能力等上有突出的作用。虽然国内高等院校大都开设了数学建模选修课或者培训班,但是由于课程的要求和学生的认知水平差异较大,所以课程无法普及为大众化的教育。如今,高等院校都在积极的寻找一种载体,对学生的整体素质进行培养,提升学生的创新精神以及创造力,让学生满足社会对复合型人才的需求,而最好的载体则是高等数学。
高等数学作为工科类学生的一门基础课,由于其必修课的性质,把数学建模引入高等数学课堂中具有较广的影响力。把数学建模思想渗入高等数学教学中,不仅能让数学知识的本来面貌得以还原,更让学生在日常中应用数学知识的能力得到很好的培养。数学建模要求学生在简化、抽象、翻译部分现实世界信息的过程中使用数学的语言以及工具,把内在的联系使用图形、表格等方式表现出来,以便于提升学生的表达能力。在实际的学习数学建模之后,需要检验现实的信息,确定最后的结果是否正确,通过这一过程中的锻炼,学生在分析问题的过程中可以主动地、客观的辩证的运用数学方法,最终得出解决问题的最好方法。因此,在高等数学教学中引入数学建模思想具有重要的意义。
三、将建模思想应用在高等数学教学中的具体措施
(一) 在公式中使用建模思想
在高数教材中占有重要位置的是公式,也是要求学生必须掌握的内容之一。为了让教师的教学效果进一步提升,在课堂上老师不仅要让学生对计算的技巧进一步提升之余,还要和建模思想结合在一起,让解题难度更容易,还让课堂氛围更活跃。为了让学生对公式中使用建模思想理解的更透彻,老师还应该结合实例开展教学。
(二) 讲解习题的时候使用数学模型的方式
课本例题使用建模思想进行解决,老师通过对例题的讲解,很好的讲述使用数学建模解决问题的方式,让学生清醒的认识在解决问题的过程中怎样使用数学建模。完成每章学习的内容之后,充分的利用时间为学生解疑答惑,以学生所学的专业情况和学生水平的高低选择合适的例题,完成建模、解决问题的全部过程,提升学生解决问题的效率。
(三) 组织学生积极参加数学建模竞赛
一般而言,在竞赛中可以很好地锻炼学生竞争意识以及独立思考的能力。这就要求学校充分的利用资源并广泛的宣传,让学生积极的参加竞赛,在实践中锻炼学生的实际能力。在日常生活中使用数学建模解决问题,让学生独自思考,然后在竞争的过程中意识到自己的不足,今后也会努力学习,改正错误,提升自身的能力。
四、结束语
高等数学主要对学生从理论学习走向解决实际问题的能力进行培养,在高等数学中应用建模思想,促使学生对高数知识更充分的理解,学习的难度进一步降低,提升应用能力和探索能力。当前,在高等教学过程中引入建模思想还存在一定的不足,需要高校高等数学老师进行深入的研究和探索的同时也需要学生很好的配合,以便于今后的教学中进一步提升教学的质量。
参考文献
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数学建模论文模板4
1素质教育与高职数学课程改革
在职业教育大发展的初期,在“工具论”和功利主义教育思潮影响之下,一度把为专业课服务作为数学课的唯一职能,甚至普遍弱化数学课的地位,一些学校的数学课程被大幅缩减甚至被取消。部分专家学者及时对唯技能、唯工具、忽视素质教育等错误思潮进行了批判,20xx年8月,教育部颁布文件《教育部关于推进高等职业教育改革创新,引领职业教育科学发展的若干意见》,强调改革培养模式,增强学生可持续发展能力,重视学生全面发展,推进素质教育,增强学生自信心,满足学生成长需要,促进学生人人成才。公共基础课是高职院校素质教育的主渠道,为素质教育服务是高职院校基础课改革的方向。高职院校基础课的功能主要有为专业课服务和为素质教育服务两个方面。如果真正明确高素质技能型人才的培养目标,真正重视学生的终身发展,而不是把高职院校视为技能培训机构,就应该高度重视基础课的地位。数学的基础性与广泛的应用性不仅使数学成为学习其他科学的基础和工具,而且也使数学成为提高高职学生全面素质极好的载体。高等数学不仅是一种工具,而且是一种思维模式;不仅是一种知识,而且是一种素养;不仅是一门科学,而且是一种文化。它内容丰富,理论严谨,应用广泛,影响深远。然而,当前多数高职院校数学课堂仍是以传授课本上的理论知识为主,课程内容主要局限于数学的知识成分,很少涉及到数学思想、精神、学生情感、态度、价值观等观念成分,很少涉及到解决实际问题的能力,而较多地让学生做习题,却较少地让学生想问题。在做习题中,又较多地在操作层面上训练解题方法,而较少地在思维层面上培养数学素养,重知识,轻思想;重技巧,轻能力。大多数学生对数学的思想、精神了解得较肤浅,甚至误以为学数学就是为了会做题、能应付考试,不知道数学方式的理性思维的重大价值,不了解数学在生产、生活实践中的重要作用,不理解数学文化与诸多文化的交汇。所选用的教材由于过多考虑数学学科的知识本位,学生通过教材看到的是定义、公式、定理和性质的堆积和罗列,看不到实际应用的案例,因此学习积极性不高,学习效果不好。况且高职学生基础相对较差,教学效果更不如人意。
2数学建模融入数学课程是高职数学课改的有效切入点
近年来,随着全国大学生数学建模竞赛的深入开展,数学建模教学和竞赛培训在全国高职院校如雨后春笋般蓬勃兴起,并且有力的推动了高等数学课程教学改革。同时,许多院校的实践经验证明,在学时有限的情况下把数学建模的思想方法渗透到高等数学课程中来是高职数学课改的有效途径。
2.1数学建模融入数学课程能够培养和提高学生的学习兴趣
学习兴趣对学生的学习效果有着决定性的作用,只有让学生培养对数学的学习兴趣,才能从根本上解决高职数学教学中存在的问题。数学建模是一个将实际问题用数学的语言、方法,去近似刻画、建立相应模型并加以解决的过程。数学建模的过程符合学生认知问题、处理问题、反思问题的全过程,能极大提高学生的学习主动性和数学的趣味性,学生能够从实践中体会到数学的作用,从而增加对数学学习的兴趣。
2.2数学建模思想融入数学课程能够加快高职学校素质教育的步伐
高等职业教育的培养目标是培养高素质技能型人才。要求既要能动脑又要能动手。因此高职教育的培养目标决定了数学教学应该以培养技能型人才为目的,理论知识服务于实际应用。高职学生毕业后将成为国家各行业的生力军,如果他们能够运用已有的数学知识与方法不断革新工艺、改进方法、提高效率、增强产品竞争力,必将会为我国的建设与发展做出巨大贡献。清华大学姜启源教授曾说:相对于本科院校而言,以培养技能型、应用型人才为目标的高职院校,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。
2.3数学建模思想融入数学课程能够提升学生各方面的能力
学生在学习过程中,通过对数学建模这种科学的前沿的教学方式的反复实践,能够有效地提高自己的各方面能力。由于建模对计算机的应用较多,所以能够加强学生对计算机功能的掌握,数学建模需要将数学与其他知识相结合,需要极大的信息量和知识面,计算机能有效的扩大学生的知识面,使得学生能够更全面科学的进行数学建模;同时,数学建模能培养学生的团队意识和协作能力,学生也能通过建模来找到自己在团队的合适位置。
3数学建模教学实践及学生创新能力的提高
近年来,我院在把数学建模的思想方法融入高等数学课程方面进行了深入的探索与实践,许多教学与实践相结合的教学方法与手段以及新颖的教学内容正逐步进入高等数学课堂,对提高学生学习数学、应用数学的积极性,提高学生分析问题、解决问题的能力起到了非常大的作用。
3.1融入数学建模思想精心设计教学内容
按照“知识导入、案例展开、由浅入深、拓展思考”的思路精心设计课堂教学内容。由贴近生活.与实际联系密切的趣味问题导入,在教学中创设问题情境,发散学生的思维,吸引学生积极动脑,主动地参与学习。同时鼓励学生用已有的知识和经验去推理、观察、比较、分析、综合、概括、归纳等寻求解决问题的方法,实现快乐学习的理念。在建模案例的挑选上,尽量从问题背景简单,容易入手的题目开始,让学生了解建模的一般过程,然后再由浅入深。每个案例之后设置拓展思考,培养探索精神,通过典型案例分析→基本知识讲解→触类旁通→举一反三,归纳总结→掌握一类问题的处理方法的过程,达到应用数学能力的全面提升。实施情景案例、项目驱动、任务导向教学,在建立实际问题的模型过程中,穿插介绍必要的理论知识点,让学生带着问题学知识,并在实践中运用知识、提升能力,理论教学与实践教学相互渗透。
3.2灵活多样的教学方法与现代教学手段相结合
在数学建模教学中主要采用案例驱动教学法,以基础案例引入相关知识,解决问题过程中介绍相应建模方法及软件使用技能,有效的提高学生的学习兴趣。同时,在案例分析时教师与学生互换角色交流分析思路,角色互换法使学生在角色体验中既能加深对建模方法的理解,又能提高相应的逻辑思维与表达能力。另外,采用项目研究过程法,学生自行组队,通过项目申报、研究、解题汇报并提交论文等环节,全面培养学生的创新与动手能力。在教学手段方面,充分运用多媒体教学设备,如电子课件、数学软件演示、计算机辅助教学、案例视频材料等,充分展示丰富的教学内容,化抽象为直观,化复杂计算为简单程序求解。有效利用网络资源,建立师生之间密切联系,为学生自主学习提供便利条件,提高学习效率。
数学建模论文模板5
【内容摘要】数学学科是初中教育体系中的关键课程,具有较强的逻辑思维特点,在新课改背景下对学生提出更高的学习要求,应转变数学知识的认知程度,增强自身的逻辑思维能力。不少初中数学教师为实现这一教学目标,都在积极尝试应用建模教学法,并取得不错的效果。笔者通过对新课改下初中数学建模教学的重点探究和分析,制定一系列有效的教学策略。
【关键词】新课改;初中数学;建模教学
近年来,我国教育新课改不断发展与进步,对初中数学的教学要求也不断提高,研究有效提高初中数学课堂教学的策略至关重要。初中数学教学知识具有抽象化的特点,内容较为枯燥,传统的教师讲解教学内容、学生接受知识灌输的教学模式已不能满足现下初中生学习初中数学的发展需要,必须改进与完善有效的教学策略。数学建模作为数学知识在生活实践的具体应用,在新课改下初中数学课程教学应用建模教学已是大势所趋,是改善教学质量的有效途径。为此,在初中数学建模教学中,教师将人类生产生活中的实际案例转变为数学问题,引领学生通过建立数学模型解决问题,激发他们的学习兴趣,而且在建模过程中可培养学生的实践能力和创新精神,教学效果显著提升。
一、借助数学建模降低知识难度
在初中数学建模教学中,教师需以教学对象的心理特点、认知基础和年龄特点为突破口,先从低起点的数学模型着手,并结合新课改的教学标准适当降低知识难度,让学生易于掌握,促使他们整体参与学习。所以,初中数学教师在具体的建模教学中,选择和使用的素材需贴近学生的实际生活,符合他们的认知能力和学习经验。利用这些生活现象引领学生建立数学模型,对于他们来说较为熟悉更加易于接受与掌握,从而提升教学效率。在这里以“用一次函数解决问题”教学为例,由于学生已经学习过一次函数的概念、性质、图像和特征等知识,知道一次函数的应用十分广泛。教师可结合实际生活中的案例设计题目:某市出租车收费标准:不超过2千米计费为8元,2千米后按2.5元/千米计费,求:车费y(元)与路程x(千米)之间的函数表达式?这对于初中生来说在现实生活中较为熟悉,利用所学知识结合生活案例建立数学模型,并列出函数式:y=8+2.5(x-2)(x≥2)。不过需要注意的是,在现实生活中,两个变量之间的数量关系并不完全遵循同一个标准,应根据自变量不同的取值范围,分别列出不同的函数表达式。
二、初中数学建模突出趣味教学
初中的心理特征与年龄特点决定喜欢接受趣味教学,能够亲手参与实践具有活动性质,且感性思维多于理性思维的教学模式。在初中数学建模教学中,教师需以学生喜闻乐见的方式讲授知识,从他们的兴趣爱好着手,提升课堂教学的趣味性,使其积极参与学习,促进学生建模能力的提高。而且初中数学教材中有不少有趣的现实情境素材,教师可以此为依托展开建模教学,提高学生的学习热情和兴趣,并增强他们解决问题的能力。比如,在学习“解一元一次方程”时,教师为突出建模教学的趣味性,可利用现实生活的行程问题展开教学,借助实例帮助学生学习知识,并练习和掌握一元一次方程的解法。教师可举例:甲、乙两地相距480千米,一辆公共汽车与一辆轿车分别从甲、乙两地同时出发沿公路相向而行,其中公共汽车的平均时速为40千米,轿车的平均时速为80千米,那么它们出发后多少小时在途中相遇?学生阅读完题目之后,利用学习用具进行建模,并模拟动画演示,设两车出发x小时之后相遇,根据题意列出算式:40x+80x=480,从而得出x=4。如此,不仅可让课堂教学突出趣味性,还能够培养学生的建模能力。
三、初中数学建模注重思想方法
数学建模属于一种思想方法,在新课改下初中数学课程教学中,教师不仅要帮助学生掌握数学理论知识,还应传授他们学习方法,使其掌握学习数学知识的技巧。所以,建模教学应注重思想方法的传授,让学生真正掌握建模技巧、形成建模能力。因此,初中数学教师在兼顾知识教学的同时,应注重对学生能力的培养,增强他们的建模意识和能力,在学习过程中善于使用建模思想,并运用建模解决实际问题,真正实现学以致用。例如,教师可将二次函数与矩形相关知识结合在一起,设计题目:用长度为56米的铁丝网围成一个矩形养兔场,设矩形的一个边长为x米,面积为y平方米,那么当x为何值时,y的值最大?围成养兔场的最大面积是多少?然后,教师可指导学生利用建模思想解题,根据题意矩形的一边为x米,则其邻边为(56÷2-x)米,即为(28-x)米,得出函数式y=x(28-x)=-(x-14)2+196,因-1<0,当y=196时,x=14时,所围的矩形面积最大。这道题目主要考察学生利用二次函数解决矩形面积最值的问题,教师应引领他们主动使用建模思想来分析和解决问题,培养其动手能力掌握建模技巧。
四、总结
在初中数学教学活动中引入建模教学,是培养学生学习兴趣和创造性思维能力的有效举措,教师需充分发挥建模教学的优势和作用,让学生知道建模思想的重要性,进而发展他们的思维能力、学习能力和应用能力。
数学建模论文模板6
众所周知,高等数学是所有自然学科的基础,一个大学生要想在以后的工作、学习中大展宏图,那么就一定少不了坚实的高等数学基础。如何解决大学生在学习高等数学时碰到的问题?如何调动大学生学习高等数学的积极性?让学生们了解高等数学的用途,真正愿意静下心来好好学习高等数学,努力为以后的发展打好数学基础。一直以来,各所高校的教师们都在努力的想办法、找对策,一些实用有效的方法已经提出并且在逐步推广,比如,问题驱动式的教学方法和基于PBL的教学方法等。笔者从所在学校的学生实际学习情况出发,根据几年来的教学心得和积累,打算提出一种较为实用的教学方法——利用数学建模的思想调动大学生学习高等数学的积极性。该方法在笔者所教授的班级中已经实际应用过几届,学生普遍反映效果较好,任课老师也认为该方法确实能极大地调动学生的学习积极性。
提到高等数学,学生们的第一反应往往是:各种公式塞满黑板,各种运算充斥脑海;定义、定理、推论一个连着一个;极限、连续、可导可积一个涵盖另一个[1]。和高中数学相比,记忆的负担轻了(实际上是知识点太多,记不住了),而对思维的要求却提高了。对大学生来说,每一次的高数课,都是一次大脑的思维训练,时刻要求精神高度集中,一定要紧跟老师的步划,一旦走神,后面的内容就不知所云了。这样的要求短时间可以达到,长久下去学生们会觉得很辛苦,很有压力,会出现抱怨。笔者碰到过这样的学生,刚开始时,兴致勃勃,雄心万丈,可到后来兴趣索然,马虎应对。怪学生吗?诚然学生有责任,但任课老师也该负很大的责任。作为高等数学的老师我们经常要面对学生提的这些问题:(1)我学的专业和高等数学相差甚远,有可能这一辈子都不会用到高等数学的知识,那我学高等数学的目的何在?(2)老师您天天鼓吹高等数学的强大功能和广泛用途,但是通过一学期的学习,我发现除了对付考试有用,真不知高等数学可以用在何处?这些问题不及时解决,时间长了一定会影响到大学生对高等数学的学习积极性,甚至有可能会产生厌学的情绪和氛围。有些极端的学生,期末考试之后,一听到自己高等数学考过了,立马将高等数学的课本给撕了,可想而知高等数学对其造成的压力有多大[2]。如何解决大学生在学习高等数学时碰到的问题?如何调动大学生学习高等数学的积极性?让学生们了解高等数学的用途,真正愿意静下心来好好学习高等数学,努力地为以后的发展打好数学基础。笔者从所在学校的学生实际学习情况出发,根据几年来的教学心得和积累,打算提出一种较为实用的教学方法——利用数学建模的思想调动大学生学习高等数学的积极性。
一、以实际问题反推解决问题时我们需要的高等数学知识
有这样一个实际问题:报童每天清晨从报社购进报纸零售,晚上将没卖掉的报纸退回给报社。假设报纸每份的购进价为b元,零售价为a元,退回价为c元,自然地有a>b>c。这就是说,报童每售出一份报纸赚a-b元,每退回一份报纸赔b-c元,报童每天如果购进的报纸太少,那么会不够卖,就会少赚钱;如果每天购进的报纸太多,那么会卖不完,将要赔钱。请为报童规划一下,他该如何确定每天购进的报纸份数,以获得最大的收入[3]。
现在我们来反推该问题涉及到的高等数学的知识:首先,通过分析题目可知,问题解决的关键在于——如何确定每天的报纸需求量,注意每天的报纸需求量是随机变化的?解决这个关键问题的知识我们早就掌握了,分别是数理统计中的频率连续化、概率论中的概率密度与期望和高等数学中的定积分[4]。
其次,假设每天购进n份报纸,G(n)为报童购进n份报纸时的平均收入函数,再假设每天的报纸需求量r是随机的,此时r和n的关系有三种r>n,r
二、利用高等数学的解决实际问题
由前面的假设可知,每天购进n份报纸,每天的报纸需求量为r份时,报童每天的平均收入为G(n)元。如果这天的需求量r≤n,则他售出r份,退回n-r份;假如这天的需求量r>n,则n份报纸全部售光。因为日需求量r是随机的,所以我们必须求出每天卖出r份的概率
f(r)[4]。如果求出了f(r),那么
G(n)=[(a-b)r+(b-c)(n-r)]f(r)+(a-b)nf(r).(1)
现在我们来求f(r),假定报童已经通过自己的经验和其他渠道掌握了一年(365天)中每天报纸的售出份数,那么在他的销售范围内,每天报纸日需求量r的概率f(r)为:
f(r)=,r=(0,1,2,3,…)
其中k表示为卖出r份的天数。
根据概率论中离散型随机变量的连续化知识[4],我们可以将r视为连续型的随机变量,这样更便于分析和计算。利用最小二乘拟合[5],可以将f(r)转化为连续型随机变量r的概率密度函数p(r),那么(1)式变成
G(n)=[(a-b)r+(b-c)(n-r)]p(r)dr+(a-b)np(r)dr.(2)
通过上面的分析,可知实际问题归结为,在p(r)和a,b,c已知时,求n使得G(n)最大。
研究表明G(n)是一个在闭区间上连续的积分上限函数,由闭区间上连续函数的性质可知G(n)的最大、最小值一定存在,而且最大、最小值一定在函数G(n)的驻点(也即使得=0的n)。计算可得
=-(b-c)p(r)dr+(a-b)p(r)dr.(3)
令=0,得到=,又因为p(r)dr+p(r)dr=1,所以p(r)dr=.(4)
在等式(4)中,p(r)和a,b,c均为已知,所以利用定积分的知识一定可以求出n。也即可以确定每天购进的报纸份数,使报童每天获得最大的收入。
三、利用现实问题,让学生学会思考,给他们提供创造成就感的机会
通过上面碰到的实际问题,可以很容易地说服同学们静下心来好好学习高等数学。因为通过实际问题的求解,学生们了解到了,要想解决一个实际问题(哪怕是很小的问题),也需要大量的高等数学知识的储备;学生们也大概领略到了高等数学的用途与功能。这样的教学方法简单、直接,胜过老师课堂上反复的唠叨与强调。有了这样的一些实际问题,老师们就可以大胆地将数学建模思想引入高等数学的教学当中,让学生们在解决实际问题中学会思考,掌握知识,提高能力。
通过训练后,碰到实际问题,同学们会自然的想到我们的教学方法:(1)这些实际问题涉及到的高等数学知识?那些自己掌握了,那些还没有弄明白,学要加强学习。(2)知识点找到后,如何建立起数学与实际问题求解之间的关系?也即如何建立数学模型。(3)除了老师给的题目,自己本专业中的实际问题,能否用高等数学的知识去解决?通过思考、分析、解决这些问题,学生们会有一种创造创新的成就感,会愿意自主学习,自然而然其学习高等数学的积极性也会大大提高了。
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1明确概念,了解内涵
我们所说的数学模型指的是用精准的数学语言去模拟和描述实际生活中的空间形式、数量关系等,其主要特点就是运用数学语言将客观现象或者事物的特点、主要关系表述出来,使之成为一种具体的数学结构。例如,小学数学问题中“5棵白菜与2棵白菜堆起来是多少棵”、“5只羊与2只羊加在一起是多少只”这样问“一共有多少”的问题有很多,如果每次都一遍遍数太麻烦,于是运用加法数学模型可以解决很多的类似问题。同时,当许多相同的数加在一起时,则可以运用乘法数学模型。又如,“小芳家的储藏室长16分米、宽12分米,如果使用边长为整分米数的正方形瓷砖来铺设储藏室地面(使用瓷砖都是整块的),边长为多少分米的瓷砖合适?其最大边长是几分米?”当小学生面对这样的问题时,也可以运用数学模型来解决。在小学数学建模教学过程中,不少人认为建模是学者、专家的事情,作为小学生来说只能运用模型或者找一个生活原型来加深对数学模型的认识和理解,而无法做到创建数学模型。然而笔者不这么认为,其原因主要有:第一,小学生也有创建数学模型的可能与机会;第二,一旦学生面临实际问题时,可能会出现没有现成的模型来套用的情况,因此学生自己必须通过探索研究,找到适合的数学模型,从而解决问题。此外,在小学数学建模的教学过程中,还需要依据不同阶段的学生特点,对其提出不同的要求,具体来说主要分为以下几个阶段:第一,学生以具体形象的思维主,此时较难掌握建模的方法,因此教师必须逐步培养其建模思维,逐步让学生运用数学知识来解决生活中的实际问题;第二,学生从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡,此时教师应让学生充分感受到数学建模的过程,并逐步掌握建模要领,提升其运用建模知识解决实际问题的能力。
2体现过程,循序渐进
第一,准备模型,丰富问题情境,激活已有经验。众所周知,模型的建立离不开具体的现实情境,因此只有对问题的情境有了充分的认识,才能有效建模。因此,作为教师必须要善于开发学生丰富问题背景的能力,充分利用身边的生活素材来创建与实际生活相符的生活情境,从而为创建模型提供丰富的体验。比如在《确定起跑线》一课的教学过程中,某教室先播放了400米赛跑的片段,一一展示了跑道的整体状况、运动员起跑瞬间、比赛过程及最后的冲刺等情况。看完之后,学生会产生许多疑问:为什么运动员不在同一起跑线上?为什么跑弯道时,内道运动员能够超过外道运动员?然后学生就会提取相关的信息,比如:跑道是有弯道和直道两部分组成,有着相同的终点,外道比内道长,因此起跑线也就不同。此时教师需要做的就是用课件对学生的这些问题及答案一一予以证实。这种运用生活中熟悉的事物充分引入课堂教学内容中,以情境的方式展示给学生的方式,对激活学生现有的生活经验有着较大的帮助,学生有了丰富的背景作依赖,就能更好的解决本课的数学模型问题,即“相邻起跑线的距离差=直径差×π”。
第二,假设模型,把握本质特征,提出合理假设。在小学数学建模的教学过程中,可依据建模的目的及建模对象的特征来观察、分析、抽象、概括实际的数学问题,并用准确的数学语言来提出合理的假设,这一点很关键。此外,这一过程中还要求学生能够善于分别问题的主次方面,为建模提供正确的方向。
第三,建构模型,合理选择策略,亲历建模过程。在数学建模过程中,策略选择十分利则会对建模过程产生直接的影响。要知道,合适的策略能够帮助学生精准抓住问题的实质,因此作为教师而言,应立足与学生的认知特征和认知起点,充分让学生亲历运用合适策略进行建模的整个过程。
第四,应用模型,回归实际问题,拓展模型应用。大家都知道,建模的目的就是为了更好地对社会现象及自然现象进行描述,为此,建立数学模型的终极目的还是要回归实际问题,从而更好的认识自然,改造自然。此外,在数学建模过程中还应将模型有效的还原成具体或者直观的数学现实,并教会学生利用建模过程中所运用的策略和方法来解决其他问题,只有这样数学建模教学才能走得更远。
3针对学情,把准目标
第一,正确处理数学知识与小学生认知水平的关系。小学阶段,学生的逻辑思维与感性经验有着较为密切的联系,有着明显的形象性。因此,需要密切联系生活实际进行数学建模教学,同时还要符合小学生的心理发展规律及认知特征,并逐步向小学生渗透建模的思想,培养其建模能力。
第二,正确定位建模的教学定位。对此,我们必须认识到,学生在学习数学建模方法的过程是一个不断深化、不断积累的过程。作为教师,应在教学实践中充分结合数学知识,反复对建模方法加以渗透,并帮助学生正确理解题意、解决问题,让学生充分感受建模过程的重要意义。
第三,正确处理建模教学的两面性。具体来说,主要表现为以下两点:一是形象、直观、简洁的一面,其对学生理解、掌握及运用相关的数学知识解决问题有着积极的作用;二是固定、模式化的一面又极大的限制了学生的思维。因此,在数学建模教学过程中,作为教师应时刻注意把握好形象、直观、简洁的一面,尽可能避免解决问题的模式化、固定化。
数学建模论文模板8
1数学建模在人才培养中的作用
1.1提高学生的语言和文字表达能力
当今的学生特别是高校理工科的学生,语言和文字表达能力相对较差,通过数学建模竞赛等活动,能锻炼他们语言能力的精确性、简洁性和逻辑性.学生通过参与数学建模的过程感受到学习数学的重要性,认识到自己能力的不足,更进一步意识到只有丰富的知识积累,才能在实践中有所创新.因而,让他们更加积极地参与到数学建模中来,可提高学生的语言和文字表达能力,学习数学的兴趣更浓.
1.2提高学生发现问题和应用计算机的能力
数学建模是运用数学知识和现实世界的实际问题建立数学模型的过程,是一种主动的活动,培养的是学生发现问题和解决实际问题的能力.在建模过程中,学生所面临的最重要的问题是在杂乱无章的现象中如何抽取出数学问题,进而确定所抽取问题的答案.所以要求学生要有发现问题本质的能力、抓住问题要点的洞察能力.针对发现的问题进行数学建模,一般都需要通过计算机来编程进行分析,使用相关的数学软件主要有Mat-lab、Mathematica、Maple和Mathcad等,用这些软件来绘制函数的图形,对数据进行计算,支持符号运算、精确计算和任意精度的近似计算.这样在学生解决数学问题的同时,也提高了应用计算机的能力.
1.3培养学生自主团结协作的团队精神
数学建模活动要让学生熟悉问题、建立模型、数据分析、推理和验证结果,工作量非常大,而且还要具备构造、软件应用以及计算机的编程等很多方面的知识,模型单靠某一个学生很难完成.数学建模为学生提供了相互配合才能完成任务的机会.数学建模的小组一般是至少3人一队参与活动.在组队之后,他们就要相互磨合、相互学习,这样,在整个过程中,他们必须相互尊重和信任,共同讨论,学会倾听别人意见,取长补短.在讨论过程中,会时时涌现出新的想法,所以说,数学建模活动有利于发挥每个人的聪明才智,有利于培养他们的合作精神.
1.4培养学生的创新能力
数学建模不同于传统的数学课程,它的问题一般是选取社会热点和实际问题,大多都没有标准答案.这就给大学生供了非常广阔的空间,让他们发挥自己的想象力、创造力,培养大学生的创新意识、创新能力,让学生在从未遇到的问题面前尽可能地开动脑筋、拓展思路,对于同一个问题,学生可以从不同角度去思考,构建不同的数学模型.因此,重视、搞好数学建模可以有效地培养学生的创新能力.
2学生数学建模能力的培养措施
2.1在教学中注重渗透数学建模思想
学生数学建模能力的培养是个长期过程,教师应在平时的高等数学课程教学过程中注重渗透数学建模思想.由于现实世界的很多社会和生活中的实际问题中都有数学建模的影子,所以应把实际问题和教学内容联系在一起,用适当的方式让学生感受到“数学无所不在,数学思想无所不能”.通过数学建模让学生真正感受到数学和实际的联系,知道学习数学建模可以解决现实生活中的很多实际问题.根据各专业的特点,让学生选择与所学专业相关的数学建模模型,采用这种方式进行学习能培养学生的数学建模能力,激发学生学习数学的兴趣,调动学生解决问题的激情.
2.2开设数学建模公选课
开设完高等数学、线性代数、概率论与数理统计等数学课程之后,可以开设数学建模公选课,学生通过数学建模选修课中的具体实例,掌握数学建模的基本思想、方法和类型,学会进行科学研究的一般过程和步骤,熟练地运用计算机,从而进一步地提高学生应用数学知识解决实际问题的能力.
2.3利用课外实践活动提升数学建模影响力
学校可以在全校范围内建立数学建模协会,通过协会开展丰富多彩的建模活动提升数学建模的影响力.让学生从这种实践形式中吸取经验,以更好地分解解决实际建模问题的整个过程,并将其放进平时的教学环境中,这是进行数学建模最有效的方法.随着市场经济的发展,数学与各种科学技术结合紧密,大量的行业都需要许多数学基础好、动手能力强、知识面宽、综合素质好的数学人才.因此,举办数学建模活动是实现人才培养、推进科学技术发展的战略需要.作为高等学校的数学教师,要对培养学生数学建模能力过程中存在的问题进行深入地研究,不断地进行经验的积累、内容的更新,以达到进一步提高我国学生数学建模能力的目的.
数学建模论文模板9
春回大地万物复苏,爸爸妈妈带我去游园;一阵阵大风卷来漫天黄沙,吹散了我们的游兴。
我们正要打到回府时,看到在一条刚刚竣工的人行甬道上围拢着许多人,只听到他们不住的在称赞着什么。禁不住好奇心的诱惑,我也凑了过去。哎?这是在干什么?几名工作人员不断向路面冲水,可水很快就被“喝光”了,没有任何积水现象。可旁边路面上的水流的到处都是。我仔细观察了一下,不会“喝水”的路面就是普通的水泥路。会“喝水”的路面比沥青路面粗糙一些,“皮肤”表面颗粒大一些,有点儿象我们吃的“萨其玛”。
“老爸,这叫喝水路吗?”我的这句话逗乐了一边的几位工作人员。一位叔叔告诉我,这叫“透水混凝土路面”
回到家,通过查询我知道传统沥青路面因渗水效果差给城市生态环境带来了许多付面影响。水分难以下渗,降水很快成为地表径流白白流走,地下水位逐年下降,干旱日益严重;地表温度、湿度的调节能力差,雨水蒸发快,地面易干燥,扬尘污染严重。透水路面能大大降低这些城市“热岛效应”,因为透水混凝土路面对雨水回收率达到89%,只有10%左右(此数据来自北京市市政工程研究院)的降水会被蒸发。您知道吗?近几年北京的地下水层每年以1米左右的速度下降,(此数据电话咨询北京水务局宣传处)这是一个多么可怕的数字啊!
下面让我们以北京为例,
北京中型降雨量每小时2.8—8mm(电话咨询国家气象局),让我们以5mm,20%蒸发率,80%回收率为例,算一下透水路面会回收多少降水。
1平方千米=1000平方米,5mm=0.005m;
1000*0.005=5立方米=5吨
以西城区为例24.7平方千米=24700平方米
降雨量:24700*0.005 =123.5立方米=123.5吨:
蒸发量:123.5*20%=24.7立方米=24. 7吨
回收量:123.5*80%=98.8立方米=98.8吨
20xx年北京年降雨量为480.6mm左右(此数据电话咨询国家气象局),如果按10%的面积铺设透水路面来计算,将会有近646249吨的降水被重复利用或渗入地下提高地下水位。
众所周知,我国是一个缺水大国,特别是西北部地区;雨天一身泥,晴天沙漫天情况严重。20xx年,我国北方大面积的干旱,不少地区土地因缺水呈龟裂状;南方的暴雨造成城市内涝给环境带来危害、生活的不便值得我们深深的思考:经济的发展和城市的建设都要在环保的基础上,用科学的力量与技术发展强大我们的祖国。
国家正在大力提倡节能减排,我们应做的是低碳生活;人走灯灭会节约一点电,随手关水能节约一点水,少开一天车,少用一点一次性用品。一人节约一点儿,人人做到,十三亿人又能节约多少?数学是一种没有国界的语言,生活中处处有数学,让我们用数学的眼光观察发现生活。
数学建模论文模板10
初中数学建模论文;有意义地利用“压岁钱”;在正月里,长辈们每年都会给我们压岁钱,而大多数同;假如平均每年按照200元压岁钱存入银行,初中三年;初一学生存三年的利息:;(200×2.60%×3)×(60×16)=14;初二学生存二年的利息:;(200×2.40%×2)×(60×16)=92;初三学生存一年的利息:;(200×2.25%×1)×(60×16)=4
初中数学建模论文
有意义地利用“压岁钱”
在正月里,长辈们每年都会给我们压岁钱,而大多数同学都把压岁钱当做了零花钱,没有意义。为了能帮助失学儿童,学校办一个“压岁钱小银行”,要求同学们有多少钱存多少钱,存入学校里“压岁钱小银行”,学校统一将同学们的压岁钱存入银行。毕业时本金还给同学们,利息捐给经济有困难的同学。
假如平均每年按照200元压岁钱存入银行,初中三年每个学生总共存入600元计算,若初一、初二、初三各16个班,每班按60人计算,初三的存一年,初二的存两年,初一的存三年,年利率分别按2.25%、2.40%、2.60%计算,则:
初一学生存三年的利息:
(200×2.60%×3)×(60×16)=14976(元);
初二学生存二年的利息:
(200×2.40%×2)×(60×16)=9216(元);
初三学生存一年的利息:
(200×2.25%×1)×(60×16)=4320(元);
一年全校利息合计:
14976+9216+4320=28512(元)。
假设学校每年招生班级以及人数都不变,则学校每年都有28512元利息,日照市有那么多所中学,假如每所中学都建立“压岁钱小银行”,假如小学也建立“压岁钱小银行”,那么,每个学生六年下来,每年全校利息将比中学利息要高上好几倍。所以成立“压岁钱小银行”很有意义与必要。为了灾区儿童有良好的读书环境,为了国家更繁荣,昌盛,同学们行动起来吧,拿出你们的压岁钱,奉献我们的一片爱心。
数学建模论文模板11
摘要:运筹学与数学建模2门课程联系密切,在运筹学教学中,适当融入数学建模思想,能大幅度提高学生应用数学解决实际问题的能力.从运筹学教学中教学大纲的改革、教学环节的设计等方面进行了探索与实践.教学实践表明,将数学建模思想融入到运筹学教学中能提高课堂教学的效果,锻炼学生的动手实践能力.
关键词:数学建模;运筹学;教学实践
运筹学是信息与计算科学专业的一门重要的专业课,它是一门应用科学,广泛地应用现有的科学技术知识和数学方法,解决实际中提出的专门问题,为决策者选择最优决策提供定量依据.在解决问题的过程中,为制定决策提供科学依据是运筹学应用的核心,而针对实际问题建立正确的数学模型则是运筹学方法的精髓.数学建模是利用数学工具解决实际问题的重要手段,从一定意义上来讲,数学建模属于运筹学的一部分,模型的正确建立是运筹学研究中关键的一步.所以说,二者有着密切联系,在运筹学教学中应适当地融入数学建模思想[1],能够培养学生理论应用于实践的能力,提高教学效果.
1运筹学教学中融入数学建模思想的必要性
数学建模和运筹学2个课程联系密切,也各有特点,但在实际教学中却不能很好地结合起来[2].运筹学教学中只注重讲授理论和解题方法,而忽略了与实际问题相联系,导致了学生在遇到实际问题时,不知从何处入手;在数学建模课程中则强调建模思想和方法的运用,注重的是建立起什么样的模型,而对模型的求解讲授得过少,导致很多时候学生在处理实际问题时虽然能够建立模型,但却不知如何求解.所以,在运筹学教学中要注意突出数学建模的思想,增强学生的数学应用意识[3].在运筹学教学过程中贯穿数学建模思想,使得教学过程不再是着力于单纯的知识灌输,而是注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力,结合教学特点,充分发挥学生的动手能力,积极调动学生的学习兴趣[4],使传统经典教学理论与最优化教学理论统一服务于教学实践,这是教学改革的方向.尤其是现代教育技术发达,使得课堂的容量增大,课堂上借助多媒体可以减少理论方法讲解的时间,适当运用规划软件可以大幅度降低运算所耗费的时间,这样节省下来的时间就可以更多地用来培养学生应用理论知识解决实际问题的的能力.因此,要在运筹学课程的教学中对运筹学教学内容进行精心处理,不能只偏重理论和解题方法的讲解,要积极地渗透数学建模的思想,从而在课堂上着重引导学生应用理论方法去解决实际问题,培养学生的建模意识.运筹学中数学规划、网络、图论和排队论等内容是数学建模一部分思想方法的汇集,在运筹学教学中渗透数学建模的思想,既能让学生对运筹学中枯燥的理论和方法有了深刻的理解,又能对后续数学建模课程的学习起到促进作用.
2数学建模思想融入运筹学的教学改革
国内外大量教师学者都通过实践对运筹学教学中数学建模思想的渗透进行了深入研究.如王定江[5]根据教学实践,阐述了运筹学教学中如何突出数学建模教育的思想;杨冬英[6]根据运筹学课程的特点,结合教学实践经验,提出了实行运筹学教学改革的一些建议和措施,指出数学建模活动是培养学生应用数学能力的重要手段,在运筹学教学中融入数学建模思想可以培养学生的创新能力和综合应用能力.山东大学数学系在打造运筹学国家精品课时将二者有机地结合起来,收到了很好的教学效果[7].2.1教学大纲的改革.在运筹学大纲的修订中,着重从2个方面来突出建模思想的融入.2.1.1设置课后上机实验.运筹学的学习,一方面让学生运用运筹学的理论和方法对实际问题进行抽象概括,找出其内在规律,构造出相应的数学模型;另一方面能通过逻辑推理或分析和计算,求解所建立起来的数学模型.而运筹学研究的优化算法能用来通过手工计算解决问题的规模是很小的,绝大多数根据实际问题建立起来的数学模型,约束和变量都很多,在求解过程中,如果不借助计算机,很难求得问题的解[8].计算机能为数学模型的求解提供可靠的平台,因此,设置课后上机训练.在上机内容的安排上,特别注意将纯粹的数学问题尽可能地转换成学生感兴趣的实际问题,通过搜集大量优化模型的实例,选取与大纲内容相关的实际问题,供学生在课后上机实验中进行训练.学生在动手实践中既加强了对优化算法的理解,也锻炼了应用建模思想解决问题的能力.2.1.2改革考核方法.在成绩的考核上,传统的大纲中,从平时、期中和期末3个方面来考核,比重分别是20%,20%和60%.而期中和期末都是以试题的形式对学生进行考查,考查的内容以学生对基础知识、基本理论和方法的掌握程度为主,而对学生的知识应用方面考核的强度不大.因此,在考核方式上进行了调整,成绩考核分为2个部分——平时和期末,各占50%.在平时考核中,除了考查学生出勤、作业、课下上机实践的完成情况外,还特别选取一些往届数学建模竞赛中典型的优化模型试题给学生作训练,分组实践,完成课程论文,而且加大对学生创新和动手实践方面的考核力度,激发学生应用数学知识解决实际问题的热情.2.2教学环节的改革.2.2.1将数学建模的优化思想渗透到运筹学相关环节的教学中.把数学建模的优化思想渗透到运筹学相关环节的教学中,在实际教学中,尽量多地采用案例教学,从实际问题出发,精选具有充分的代表性且源于实际问题的建模案例.在讲解线性规划问题解法时,以奶制品的生产与销售[9]为例,通过分析问题,选取适当的方法建立最优的数学模型,然后分析线性规划的特点,引入求解线性规划问题行之有效的方法——单纯形法.进而再以此为例,加入整数约束,引出整数规划问题,讨论其与线性规划求解的区别,加深学生对知识的理解.通过逐步地掌握用运筹学算法去求解模型,让学生看到完整的过程,而不是仅仅了解枯燥的算法流程和优化理论,以此激发学生的学习兴趣.2.2.2将动式教学法引入课堂教学.要摒弃一堂灌的讲授式教学,将动式教学法引入课堂教学,适当安排教学计划,预留出一些学时,将课堂时间进行划分.针对运筹学模型的特点,选取学生易于接受的模型,课前给学生分配任务,课上给学生讨论分析的时间,发挥课堂上学生的主体作用,让学生积极主动地参与教学中来.在学习运输问题[10]时,课前先布置任务,给几个实例,让学生查阅资料,尝试建立相应的数学模型并进行求解.课上讨论和分析这些实例的特点,引入运输问题,进而让学生讨论问题求解所采用的方法,分析优缺点,结合运输表的特点引出表上作业法,并将其与单纯形法对比,发现方法的实质.这样通过不断的启发,充分调动学生的学习积极性,使学生不再被动地接收知识,达到培养学生分析问题和解决实际问题能力的目的.
3运筹学教学中融入数学建模思想的教学改革成效
信息与计算科学专业有2个方向,一个是软件与科学计算,一个是统计与优化,这2个方向都开设运筹学,在课程内容上都会着重学习优化算法,针对实际问题建立相应模型,设计相应算法.毕业生在就业面试和考核中,用人单位往往会提出一些实际问题,让学生分析,给出优化方案,以此考核学生解决实际问题的能力.以往很多学生对此手足无措,如今遇到类似问题,学生能参考平时训练的思路,能够动手实践,不再无从下手.因此,通过将数学建模与运筹学2门课程融合训练,学生的综合素质有了显著提高.从参加每年全国大学生数学建模竞赛和东三省数学建模竞赛的获奖情况来看,成果显著.20xx—20xx年,在“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛中共获黑龙江赛区的一等奖6组,二等奖12组,三等奖14组;东北三省数学建模联赛中共获得黑龙江赛区的一等奖2组,二等奖5组,三等奖4组.通过教学实践,让学生在解决实际问题中不仅提高了动手实践的能力,而且培养了其综合素质.
4结束语
运筹学教学改革实践说明,运筹学教学以数学建模的实际案例为背景,建模与优化算法二者并重,既可以培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,又保证了学生具备扎实的理论基础,符合新时期人才培养的要求.运筹学教学与数学建模相结合的教学改革不但丰富了运筹学课程的教学内容,改变了课程的教学形式,也提高了学生的学习兴趣,取得了显著的教学效果.
数学建模论文模板12
1引言
数学模型的难点在于建模的方法和思路,目前学术界已经有各种各样的建模方法,例如概率论方法、图论方法、微积分方法等,本文主要研究的是如何利用方程思想建立数学模型从而解决实际问题。实际生活中的很多问题都不是连续型的,例如人口数、商品价格等都是呈现离散型变化的趋势,碰到这种问题可以考虑采用差分方程或差分方程组的方式进行表示。有时候人们除了想要了解问题的起因和结果外还希望对中间的速度以及随时间变化的趋势进行探索,这个时候就要用到微分方程或微分方程组来进行表示。以上只是简单的举两个例子,其实方程的应用极为广泛,只要有关变化的问题都可以考虑利用方程的思想建立数学模型,例如常见的投资、军事等领域。利用方程思想建立的数学模型可以更为方便地观察到整个问题的动态变化过程,并且根据这一变化过程对未来的状况进行分析和预测,为决策的制定和方案的选择提供参考依据。利用方程建立数学模型时就想前文所说的那样,如果是离散型变化问题可以考虑采用差分思想建模,如果是连续型变化问题可以考虑采用常微分方程建立模型。对于它们建模的方式方法可以根据几个具体的实例说明。
2方程在数学建模中的应用举例
2.1常微分方程建模的应用举例
正如前文所述,常微分方程的思想重点是对那些过程描述的变量问题进行数学建模,从而解决实际的变化问题,这里举一个例子来说明。例1人口数量变化的逻辑斯蒂数学方程模型在18世纪的时候,很多学者都对人口的增长进行了研究,英国的学者马尔萨斯经过多年的研究统计发现,人口的净相对增长率是不变的,也就是说人口的净增长率和总人口数的比值是个常数,根据这一前提条件建立人口数量的变化模型,并且对这一模型进行分析研究,找出其存在的问题,并提出改进措施。解:假设开始的时间为t,时间的间隔为Δt,这样可以得出在Δt的时间内人口增长量为N(t+Δt)-N(t)=rN(t)Δt,由此可以得出以下式子。dN(t)dt=rN(t)N(t0)=N{0(1)对于这种一阶常微分方程可以采用分离变量法进行求解,最终解得N(t)=N0er(t-t0)而后将过去数据中的r、N0带入上述式子中就可以得出最后的结果。这个式子表明人口数量在自然增长的情况下是呈指数规律增长的,而且把这个公式对过去和未来的人口数量进行对比分析发现还是相当准确的,但是把这个模型用到几百年以后,就可以发现一些问题了,例如到2670年的时候,如果仍然根据这一模型,那么那个时候世界人口就会有3.6万亿,这已经大大的超过了地球可以承受的最大限度,所以这个模型是需要有前提的,前提就是地球上的资源对人口数量的限制。荷兰的生物学家韦尔侯斯特根据逻辑斯蒂数学方法和实际的调查统计引入了一个新的常数Nm,这个常数就是用来控制地球上所能承受的最大人口数,将这一常数融入逻辑斯蒂方程可以得出以下的式子。dN(t)dt=rN(t)(1-N(t)Nm)N(t0)=N{0(2)该方程解为N(t)=Nm1+NmN0e-r(t-t0)一个新的数学模型建立后,首先要做的就是验证它的正确性,经过研究发现在1930年之前的验证中还是比较吻合的,但是到了1930年之后,用这个模型求出的人口数量就与实际情况存在很大的误差,而且这一误差呈现越来越大的变化趋势。这就说明当初设定的人口极限发生了变化,这是由于随着科学技术的不断进步,人们可以利用的资源越来越多,导致人口极限也呈现变大的趋势。
2.2差分方程建模的应用举例
如前文所言,对于离散型问题可以采用差分方程的方法建立数学模型。例如以25岁为人类的生育年龄,就可以得出以下的数学模型。yk+1-yk=ryk(1-ykN),k=0,1,2,…即为yk+1=(r+1)yk[1-r(r+1)Nyk]其中r为固有增长率,N为最大容量,yk表示第k代的人口数量,若yk=N,则yk+1,yk+2,…=N,y*=N是平衡点。令xk=r(r+1)Nyk,记b=r+1。xk+1=bxk(1-xk)这个方程模型是一个非线性差分方程,在解决的过程中我们只需知道x0,就可以计算出xk。如果单纯的考虑平衡点,就会有下面的式子。x=f(x)=bx(1-x),则x*=rr+1=1-1bx因为f'(x*)=b(1-2x*)=2-b,当|f'(x*)|<1时稳定,当|f'(x*)|>1时不稳定。所以,当1<b<2或2<b<3时,xkk→仯仯仭∞x*.当b>3时,xk不稳定。2.3偏微分方程建模的应用举例在实际生活中如果有多个状态变量同时随时间不断的变化,那么这个时候就可以考虑采用偏微分方程的方法建立数学模型,还是以人口数量增长模型为例,根据前文分析已经知道建立的模型都是存在一定的局限性的,对于人类来说必须要将个体之间的区别考虑进去,尤其是年龄的限制,这时的人口数量增长模型就可以用以下的式子来表示。祊(t,r)祎+祊(t,r)祌=-μ(t,r)p(t,r)+φ(t,r)p(0,r)=p0(r);p(t,r0)=∫r2r1β(r,t)p(t,r)d{r其中,p(t,r)主要表示在t时候处于r岁的人口密度分布情况,μ(t,r)表示的r岁人口死亡率,φ(t,r)表示r岁人口的迁移率,β(r,t)表示r岁的人的生育率。除此之外,式子中的积分下限r1表示能够生育的最小岁数,r2表示能够生育的最大岁数。根据人口数量增长的篇微分方程可以看出实际生活中的人口数量与年龄分布、死亡率和出生率都有着密不可分的关系,这与客观事实正好相吻合,所以这一个人口增长模型能够更为准确地反应人口的增长趋势。当然如果把微分方程中的年龄当做一个固定的值,那么就由偏微分方程转化成了常微分方程。另外如果令μ(t,r)=-r,p(t,r)=N(t),N(0)=N0,φ=rN2(t)/Nm,那么上述偏微分方程就变成了Verhulst模型。偏微分方程在实际生活中的应用也相当广泛,物理学、生态学等多个领域的问题都可以通过建立偏微分方程来求解。
3结束语
上世纪六七十年代,数学建模进入一些西方大学,紧随其后,八十年代它进入中国的部分高校课堂。把方程式引入到数学建模中是数学建模更具体和更实际的应用,方程式的空间性和抽象性决定了它需要借助数学建模来更直观和更立体地展示自己。20多年的本土适应和自身完善使绝大多数本科院校和许多专科学校都开设了各种形式的数学建模课程、讲座和竞赛。方程在数学建模中的思想和应用对于数学课堂效果本身和培养学生的动手和操作能力均有重要意义:一方面,它利于激励学生学习方程的积极性,培养学生建立数学模型的创造性和行动性;另一方面,它有效推动数学教学体系、教学内容和方法的改革,为培养学生利用数学方法分析、解决实际问题的能力开辟了一条有效的途径。
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摘 要:高等数学在教学过程中教学内容多,教学课时较少,理论性强,具有较高的抽象性。学生在学习过程中感到枯燥无味,很多学生认识不到学习数学的重要性。况且传统的数学教学中强调更多的是知识的传授,注重教给学生一套从定义、公理到定理、推论等逻辑体系,着力培养学生严谨的科学精神,忽略了数学应用能力和个性的培养,忽略了学习兴趣的激发。而数学建模思想是把现实中的实际问题加以提炼,通过合理的假设抽象为数学模型,并能够求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解来解释实际问题。为了让学生学好数学、学活数学,我们应该:(1)注重培养学生发散、联想、应用和创新型的数学思维;(2)教会学生用数学语言描述问题、建立数学模型;(3)训练学生的分析和阐释问题的技能以及使用计算机进行科学计算的能力,使学生具有分析问题、解决问题的综合实践能力。所以在数学教学实践中提出“来源实际→数学描述、知识、模型、方法→回归实际”的教学模式是很必要的。
关键词:高等数学 教学改革 数学建模
首先我谈一下数学建模在高等数学教学中的重要作用:
一、数学建模融入数学教学中可激发学生学习数学的兴趣
由于数学建模是社会生产实践、医学领域、经济领域等生活当中的实际问题经过适当的简化、抽象而形成的某种数学结构或几何问题,它体现了数学应用的广泛性,所以老师在教学过程中利用所学的数学知识引导学生积极参与到数学建模实例中,可以使学生感受到数学的生机与活力,感受到数学的无处不在,感受到数学思想方法的无所不能,同时也体会到学习高等数学的重要性。如我们在高等数学中极限的章节里的'讨价还价问题、经济数学中的边际分析与弹性分析问题、各种教材中提到的函数极值问题的实际应用的例子,实际上都是数学建模的问题。数学建模融入数学中教学可以充分调动了学生应用数学知识分析和解决实际问题的积极性和主动性,学生充满了把数学知识和方法应用到实际问题之中去的渴望,把以往教学中常见的"要我学"真正的变成了"我要学",从而激发了学生学习数学的兴趣和热情。
二、数学建模融入数学教学中可培养学生的创新能力
开展数学建模教学可以培养学生多方面的能力:①培养学生综合应用数学知识及方法进行分析、推理、计算的能力。在数学建模过程中需要反复应用数学知识与数学思想方法对实际问题进行分析、推理和计算,才能得出解决实际问题的最佳数学模型,寻找出该模型的最优解。所以在建模过程中可使学生这方面的能力大大提高。②培养学生的创造能力、联想能力、洞察能力以及数学语言的表达能力。由于数学建模没有统一的标准答案,方法也是灵活多样的,学生针对同一问题可从不同的角度、利用不同的数学方法去解决,最终寻找一个最优的方法,得到一个相对来说最佳的模型,所以有利于发挥学生的创造能力。而对一个实际问题在建模过程中能否把握其本质,抽象概括出数学模型,将实际问题转变成数学问题,需要敏锐的洞察力和数学语言的表达能力。另外,不同的实际问题,在同一知识水平下可以建立相同或相似的数学模型来解决。这需要学生在建模时能够做到触类旁通,充分发挥联想能力。数学建模的过程是发挥学生联想、洞察、创造能力的过程,同时也是将实际问题用数学语言表述的过程。③培养学生团结合作精神,交流、表达的能力。建模过程中学生每人的思想必须通过交流才能达成一致,其结果还要用语言表达清楚。好的想法、大胆的创新,如果不表达出来是不会被人们所理解和接受的。
三、数学建模思想融入教学的途经
数学建模思想可以在概念的讲授中渗透;数学建模思想可以在定理的证明中渗透;数学建模思想可以在作业的布置中渗透;数学建模思想可以在考试中渗透;数学建模思想还可以在习题中渗透给学生,习题课是教学环节中不可缺少的一部分。通过老师的讲解,使学生对所学知识得以巩固,提高解题能力。在传统的的习题课中我们只讲解教材上提到的一些习题,涉及到应用的问题很少,有也是答案和结果确定的一些问题。这很大程度上遏制了学生创新能力的发展。为此,我们应该选一些好的、能解决实际问题的案例,启发学生自己发现问题并用已有的知识解决实际问题。这样学生不仅可以掌握数学建模的思想而且可以巩固所学的知识。我们可以对某些例题、习题进行改编成应用问题:也可以有选择性地补充一些与所讲内容相关的数学建模问题,提高学生学习数学的积极主动性。
高等数学的作用表现在为各专业后续课程的学习提供必要的数学知识,培养各专业学生的数学思想与数学修养,全面提高大学生的创新思维和应用能力。只有把数学建模思想融入数学教学中,才能调动学生学习数学的积极性,培养学生的创新能力,才能实现提高学生综合分析问题的能力和实现使用现有数学知识能力的最终目标。
参考文献:
【1】刘来福、曾文艺编著 《数学模型与数学建模》
北京师范大学出版社
【2】韩中庚编著 《数学建模方法及应用》
高等教育出版社 20xx年出版
【3】康旭升,赵雅囡 编著 《数学建模》 高等教育出版社
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计算数学建模是用数学的思考方式,采用数学的方法和语言,通过简化,抽象的方式来解决实际问题的一种数学手段。数学建模所解决的问题不止现实的,还包括对未来的一种预见。数学建模可以说和我们的生活息息相关,尤其是如今科技发达的今天。数学建模应用领域超乎我们的想象,甚至达到无所不及的程度,随着数学建模在大学教学中的广泛使用,使数学建模不止成为一种学科,更重要的是指导新生代更好的利用现代科学技术,成为高科技人才,把我国人才强国,科教兴国的战略推向一个新的高度。
1.数学建模对教学过程的作用
1.1数学建模引进大学数学教学的必要。教学过程,是教师根据社会发展要求和当代学生身心发展的特点,借助教学条件,指导学生通过认识教学内容从而认识客观世界,并在此基础之上发展自身的过程,即教学活动的展开过程。以往高工专的数学教学存在着知识单一,内容陈旧,脱离实际等缺陷,已经不能满足时代的发展,如今的数学教学过程不是单纯的传授数学学科知识,而是通过数学教学过程引导学生认识科学,理解科学,从而指导实践,促进学生的德智体美劳全面的进步和发展。因此数学建模成为一门学科,被各大高等院校广泛引用和推广,其实数学建模不止应用在大学数学教学中,其他一切教学过程多可引进数学建模。1.2数学建模在大学数学教学中的运用。大学数学教师通过这个数学建模过程来引导学生解决问题和指导实践的能力。再次建模结果对现实生活的指导,这是大学数学教学中数学建模所需要达到的效果和要求。不再停留在理论学习,而是通过理论指导实践,从而为科学的进步和人才综合水平的提高提供可能。
2.数学建模对当代大学生的作用
2.1数学建模对数学学科和其他学科学生的巨大影响力学习数学建模,能够使一个单独的数学家变成经济学家,物理学家还有金融学家,甚至是艺术家,只要正握数学建模就能指导学生通过掌握数学建模的思维和方法向其他领域学习和进步。数学建模成为连接数学和其他领域的纽带,是当今数学科学在其他领导应用的桥梁,是数学技术转化为其他技术的途径,数学建模在学生中越来越受到关注和欢迎,越来越多的学生开始学习数学建模,尤其是数学界和工程界的学生,这成为当今学生成为现代科技工作者必须掌握的只是能力之一。
2.2数学建模对学生综合能力的提高数学建模是大学数学教师运用数学科学去分析和解决实际问题,在数学建模学习的过程中,大学生的数学能力得到提高,其分析问题、解决问题的能力得到提高,这对大学生毕业走向社会具有着重大意义。通过数学建模的学习和应用,激发大学生学习数学和应用数学的能力,运用数学的思维和方法,利用现代计算机科学,来解决数学及其他领域的问题。
3.数学建模对大学数学及其他学科教师的作用
数学建模引入大学数学教学,这是时代的进步,是时代对当代大学教师提出的新要求,尤其是大学数学教师,其不再停留在以往的单纯的数学知识讲授方向,而是将数学科学作为基础,引导当代大学生发散思维,发挥主观能动性,从而学习数学科学,并运用数学科学解决现实问题。在这个过程中大学教师的专业知识得到提高,其创新精神也得到了极大的丰富。大学数学教师不止完成数学教学,更重要的是培养了高科技的人才,这对大学数学教师的社会地位也有了相应的改变,在尊重人才,尊重科学的氛围中,大学数学教师及其他学科的教师得到了鼓舞,得到了进步,得到了认可。数学建模越来越重要,关于数学建模的各种国内国际大赛频频举办,这对大学数学教师在知识,体力和创新性上都提出新的要求,为了更好的参与数学建模比赛,大学数学教师投入更多的时间和经历在学生教育和数学建模中,他们成为真正的台前和幕后的指挥者。
随着现代大学学科的丰富,尤其是计算机科学的广泛应用,大学数学教学的跨时代发展,数学建模成为各个高校数学教学的重点内容,数学建模教学吸纳数学家,计算机学家等多个学科专家的意见,从而为培养出综合行的高科技人才做好充分的准备。可以说数学建模教学是当今大学数学教学的主旋律,是数学科学和其他科学进步发展的方向和原动力。
参考文献:
[1]李进华.教育教学改革与教育创新探索.安徽:安徽大学出版社,20xx.8.
[2]于骏.现代数学思想方法.山东:石油大学出版社,1997.
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【摘要】数学建模是大学数学课程与现实问题的桥梁,本文初步探讨了如何在高等数学课程的教学中,较好地融入数学建模思想的具体方法,培养学生的创新与应用能力。
【关键词】高等数学;数学建模;教学改革;教学方法
0引言
随着李总理的大众创业、万众创新时代的到来,应用型人才的培养的需求愈加突显,社会与各企业对人才的运用知识能力和实践能力提出了新的要求,作为培养职业人才的高职高专类院校,不仅需要培养学生专业方面的理论知识,更需要着力培养较强的实践能力与动手能力,培养其成为适应社会需要的、能够在不同条件下创造性地用所学知识解决实际问题的能力。与此同时,为了实现应用型人才培养的目标,对我们教师也提出了新的要求与挑战。数学建模是大学数学课程与现实问题的桥梁,全国大学生数学建模竞赛是目前国内规模最大,影响力比较大的科技类竞赛,逐步成为在校大学生展现自己创新能力、解决实际问题能力的舞台,通过数学建模竞赛,不仅展示了学生的综合能力和创新能力,同时也提高了教师的教学能力,为高校数学教学改革提供了新的思路与方法。数学建模竞赛的试题案例涉及面广,与现实问题贴切,适合“应用型”的要求。将数学建模的思想与方法融入到高等数学课程的教学中去,是高职高专类院校教学改革的一大措施。
1教学过程融入建模思想的具体方法
数学建模是对实际问题进行抽象简化,并构造出数学模型来求解该问题。事实上高等数学与其它学科与专业领域的联系非常密切,利用数学来解决实际问题的思路与方法涉及了很多专业领域。笔者通过多年和数学建模竞赛指导与培训,积累了一定的经验,并认识到建模的本质是数学理论与实际问题相融合的结果。而因为许多的现实问题都牵涉到众多实际因素,因此在建立数学模型时,往往都需要进行适当的模型假设,简化模型来计算。尽管众多建模问题不尽相同,但其内在联系都是把问题中相关变量的关系通过数学方法来抽象出其具体形式。在教学过程融入建模思想可从如下几点着手:
1.1教材的选用应重点突出数学建模方法的应用
在高等数学教学中融入数学建模思想与方法,教材选用至关重要。目前来说高等数学相关教材达到上百种,可是能够体现数学建模思想与方法的高数教材较少,大部分高职高专类院校所选用的教材大多是借鉴或参照综合性大学的本、专科高等数学教材,使得大部分的教学内容都没有体现自己的“应用型人才”培养的特色。个人认为,教材应达到理论知识贴近生活且易于理解,所涉及专业方面知识不能过多,把渗透数学建模思想作为首要参考标准,从根源上提高学生利用数学知识来解决现实问题的兴趣,让学生初步认识到“数学原来是有用的”。
1.2以应用型例题为突破口,教学中体现建模思想
众所周知,传统的数学课堂讲授方式较为呆板,大多数的数学教师都习惯与把数学看成是一种墨守成规的工具,而往往忽视了大学数学在培养学生的创造力与创新性能力方面的主要作用,教师不注重或不擅于去搜集一些体现学生创新能力培养相关的素材与实例,使得教学与现实严重脱节,学生在课堂学习中失去主动积极性,培养出来的学生也只会考试而不会用理论联系实际来解决问题。数学在我们的生活中无处不在,众多实际问题大多都能在数学的知识点中找到相关联系,多采纳一些与教学内容结合紧密的例题。而一般选取的实例要尽量贴近教材,接近高职高专类层次学生的认知水平与他们的实际生活,培养学生初步的建模能力,比如一次函数模型,指数函数模型等,达到在数学的教学中融入数学建模思想的目的。所以除了选用适用的教材之外,教师平时应注意搜集一些注重学生创新能力培养的素材与实例,提高课堂教学的趣味性与学生学习的主动性。
1.3在相关定义、定理等内容的讲解中渗透数学建模思想
从本质上说,数学来源于现实生活,高等数学教材里的相关定义比如函数极限、导数与微分、无穷级数等都是从现实问题中抽象出来的数学模型。教师在教学过程中,可以通过对原型问题的再现,从学生所熟知的生活实例引入,使其认识到书本中的定义并不是“死”的,而是与实际生活密切联系的。在讲授相关概念的时候,可尽量结合实际提供有关于数学建模基本方法方面的丰富而直观的问题背景。例如在讲解数列极限的概念时,可引入刘徽的割圆术、几何图形、坐标系中点的动画演示等较为直观的背景材料,尽可能地使学生直观地理解定义,使其了解现实问题中的规律与数学理论知识的联系,初步学习、掌握数学建模的思想。又比如在讲解定积分的概念时,可把变力作功、曲边梯形的面积、旋转体体积等问题的求解与之相结合,通过“微元法”求解这类实际问题,从中抽象出定积分的定义,让学生认识到数学原来还有这么深厚的现实背景,相对于枯燥乏味的纯理论的填鸭式教学来说,这样更能激起学生的学习兴趣,无形中培养他们挖掘生活与理论之联系的建模能力。
1.4可结合高等数学相关知识面向学生开展专题的数学建模活动
目前越来越多的高职高专类院校也开始参与数学建模竞赛活动,与“应用型”人才的培养相互映衬。在教学过程中,教师可适当地让学生多参与,培养动手能力,使学生们能够在实践中体验数学的乐趣。改变传统的教学方式,针对所学知识开展专题类建模活动,使他们能够对实际问题中的各因素间的相互关系进行抽象并建立数学模型。例如请学生们以小组为单位,通过利用网络资源或去有关部门查询本市20xx年之后的常住居民数,通过所学的数学知识,建立数学模型解决以下问题:①该市的人口年增长率;②通过你所计算出的人口增长率,预测出20xx年初该市的人口总数。并以小组专题论文的形式进行探讨交流。这样的活动其实很多,比如等比数列教学中,关于银行贷款利息的计算。可请学生关注利率变化的基础上,考虑如果向银行贷款50万元15年还清的情况下,采用如下两种不同的还款方式:①等额本金法还款;②等额本息还款。利用所学知识,通过建立数学模型解决月还款额问题,并对比两种还款方式不优劣与不同。
2结束语
在数学建模竞赛的推动之下,高等数学的教学改革也有了更快速的发展,把数学建模思想融入到高等数学的教学中,不失为一种推动数学教学改革的一种的有效途径,亦可达到以赛促教之目的,与教学相辅相成,使教学改革得到长足的进展。
【参考文献】
[1]张珠宝.将数学建模思想和方法融入数学课程教学———关于高等职业教育数学教学改革探索[J].高等数学研究,20xx(6):24-27.
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