(优秀)数学建模论文15篇
无论是身处学校还是步入社会,大家总少不了接触论文吧,论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。那么一般论文是怎么写的呢?下面是小编收集整理的数学建模论文,仅供参考,大家一起来看看吧。
数学建模论文1
建模是一种重要的数学思想,是数学认知活动的重要内容。一切数学概念、公式与定理以及各种议程等等,都可以称为数学模型。在数学认知活动中,教师要注重引导学生通过分析、猜想、提取与概括等来自主地构建数学模型。这样,学生不仅能够深刻地理解与掌握基本的数学知识,更为重要的是可以掌握建模这一重要数学思想,从而有利于学生知识与素养的全面提升。让学生学会建模这是小学数学教学的重要课题。笔者现结合具体的教学实践对数学建模策略浅谈如下几点体会。
一、激发兴趣,趣味教学
兴趣是一切认知活动的基础,是教学成功的秘诀。只有激起学生对认知对象浓厚的兴趣,学生才能产生积极的学习行为,把学习当做一种精神上的享受,这样才能取得事半功倍的效果,而且还可以让学生养成良好的学习习惯,形成持久的学习兴趣。因此,培养学生建模能力的一个有效策略就是要激发学生对数学学科兴趣,对建模的热情。因此在具体的教学中,要避免无视学生学情的照本宣科,而是要将数学学习与现实生活结合起来,以学生所熟悉的生活事物与生活实例来引入新知,渗透建模思想,这样可以大大增强教学的亲切感与形象性,自然可以激起学生参与的激情与思考的积极性。如在学习加法交换律时,教师就可以以朝三暮四的成语故事来引入,将原本抽象的理论知识寓于富有趣味的生活故事之中,这样可以避免以往机械的讲述, 实现寓教于乐,自然就可以激起学生强烈的`学习热情与学习动机,从而引导学生展开主动而快乐的学习。
二、巧妙设问,主动探究
学起于思,思源于疑。疑问是思维的开端, 创新的基石, 是打开学生探究之门的钥匙。在建模教学中同样如此, 一个巧妙的问题,不仅可以激发学生的学习热情,诱发学生探究动机,还可以将学生的思维引向深处,从而使学生的探究更有深度与广度, 在学生的积极思考与主动探究来圆满地完成教学任务。为此在教学中,要尽量避免没有悬念的教学,而是要善于运用提问艺术,抛出富有启发性与探索性的问题,一石激起千层浪,这样更能引导学生展开主动探究。如在学习平均数时,我首先让学生思考,班内两个小组参加学校的比赛,其中第一小组5个人,第二小组8个人, 哪个小组的水平高一些呢? 这样的问题与学生的现实生活密切相关, 与教学内容紧密相连,具有很强的趣味性与针对性,更能引发学生的学习热情与主动思考。通过思考后,学生提出了一些解决方法,比较总分的高低,看最高分在哪个小组等。但随后学生又发现这些方法存在一定的局限性, 并不能客观反映各小组的实际情况。学生初步建模失败,此时就需要教师因势利导,给予必要的启发与诱导,进而引入平均数的建模,这样就可以实现学生的有效探究, 更加利于学生对此知识点的本质性理解。
三、深入本质,深化理解
学生的认知规律是由形象到抽象再到形象,这一特点决定了在学生建模的过程中,要加强引导,深入本质。如植树问题是小学数学教学的一个重点也是难点, 而要突出重点突破难点,就必须要让学生深入本质的理解,这样学生才能灵活地加以运用, 才能掌握数学建模这一重要的数学思想。经过师生之间的互动探究得出不封闭路的植树棵数=间隔数+1后,再次提出问题引导学生思考:(1)道路长度是100米,每隔5米种1棵树,有多少个间隔?可以种多少棵树? (2)如果间隔数是30个,可种多少棵树? 间隔数是n个, 可种多少棵树?(3)如果路的长度改变,而其他条件不变,植树棵数=间隔数+1这个公式是否成立? (4)思考为什么植树棵数不等于间隔数而是等于间隔数+1? 这样的几个问题层层递进,由特殊到一般,由抽象到弄错,步步深入,可以将学生的认知由形象引向抽象再到形象, 从而达到学生对知识的深刻理解与灵活掌握, 亲历数学建模全过程, 实现对这一基本数学思想的真正内化。
四、回归生活,提升能力
数学学科源于生活,同时又服务于生活,与生活有着千丝万缕的联系。这一学科特征决定了在数学建模教学中不仅要重视从现实生活中来提炼与抽象出数学模型,同时还要注重将数学模型运用于生活实践中,回归生活,指导实践,这样才能真正实现学以致用,促进学生数学素养与能力的整体提高。如关于植树问题,在学生抽象出数学模型,总结出公式以后,为了提升学生的认知,促进学生将知识转化为能力,我们还要引导学生能够运用抽象出的模型来解决现实问题。如广场上的大钟6点敲响6下,所用时间是10秒,那么12点时敲响l2下所用的时间是多少? 这样将学生所总结出的模型运用于现实生活问题的解决之中,将学生思维的全过程展现出来。这样就可以避免学生对模型的机械套用,而是遵循了学生从现实生活提取数学素材抽象出数学模型再到将数学模型还原于具体的生活问题。这样更能加深学生对数学模型的理解与认知,使学生已经建立的数学模型得以不断扩展与延伸,才能促进学生对模型的内化,实现学生的真正理解与灵活运用,提升学生的能力;更为重要的是可以让学生真切地感受到数学建模的实用性与必要性,促进学生掌握建模这一最基本、最重要的数学思想。
总之,数学建模是数学学习的重要方法,这是新课改的必要要求, 是数学学科学习的内在规律, 同时也是由学生学习特点所决定的。在具体的教学中,教师要重视培养学生数学建模能力,不断增强学生的应用意识,让学生亲身参与到概念与定理的形成过程中,提高学生分析问题与解决问题的能力, 激活学生的思维,激励学生创新,从而让学生在主动思考与探究中来掌握建模这一重要数学思想与方法,促进学生数学知识、素养与综合能力的整体提高。
数学建模论文2
1.数学建模对学生创新思维和创新精神的培养
数学建模解决的都是与我们生活息息相关的实际问题,很多都是当前社会比较关注的热点问题,比如开放性小区的建立,人工智能机器人在工作中的应用,这些问题开放性比较强,有明确的目的和要求,但它没有唯一的结果和方法。因此留给学生很大的创新空间,使学生对数学产生了极大的兴趣,他们发现这几年学习的高数、线性代数、概率论与数理统计终于派上了用场。数学建模课程会结合《高等数学》,《线性代数》,《概率论与数理统计》等数学基础学科,还会经常涉及到物理,工程,经济,金融,农林等各个领域各个学科,从不同的学科中找最热门最真实的案例进行教学,这要求学生有很强的自学能力,要不得学习新知识,新思路和新方法,让学生结合所学的数学知识把自己学科的专业知识转化成数学模型,让数学充分发挥它的优势,以达到培养学生的创新能力,更重要的是对学生的知识体系起到了完善的作用。在整个竞赛中从模型建立与求解到写作,都是由学生独立完成,充分发挥了他们的自主性和创造性。
2.数学建模能培养学生团队合作精神和创新创业能力
数学建模竞赛是由三个人组成一个小团队共同处理一个问题,在这个团队中每个人都各有分工,有的人擅长建立模型,有的人擅长计算机编程求解模型,有的人擅长写作,这三个人缺一不可,任何一个人都发挥着举足轻重的作用。通常我们还会设一个队长能协调队员之间的关系和对题目的把控。每个人都有不同的性格,能力,学识,知识结构,在做题的过程中会产生不同的想法,比如在模型的建立中,数据的处理过程中,算法的`选取,编程语言的选取,写作的过程中都会有很多的不同,所以每个成员都要有团队精神、相互信任、相互沟通、相互尊重、取长补短、充分发挥集体的力量共同完成一个项目。同时每年无论在培训还是正式比赛过程中由于高强度的脑力活动,强大的心理压力以及队员之间的不和睦都会造成中途退赛,这样无疑是最可惜的。所以,在竞赛中除了培养学生的创新意识和团队合作精神,还培养了大家的心理承受能力,强大的意志力以及与他人沟通交往的能力,是对自己综合素质的一个提高,对未来考研、出国、就业都有很大的帮助。
3.数学建模培养学生的创新创业的综合能力
通过在大二一年的数学建模选修课,以及假期的集中培训培养了学生的创新创业能力,很大程度上提高了他们思考问题解决问题的能力等综合素质,同时还培养了他们应用计算机去处理各种问题的科技能力。他们学会了各种软件、语言,很多同学会数据挖掘、机器学习以及人工智能,这些都是未来科技的前沿,科技创新是企业发展的动力,现代教育不能只停留在教授学生理论知识的学习,更重要的是理论与实践的结合,走产学研相结合的道路,数学建模很好的把理论与实践相结合,激发学生科研热情,提高学生科研积极性,激发了学生的创新创业能力,为以后工作生活奠定了扎实的基础。为了让建模更好的服务学生,我们将不断的努力,探索和改进培养模式和方法,争取通过数学建模平台使更多的同学受益,培养出更多的具有创新创业能力的大学生。
参考文献:
[1]周玮.融数学实验于高职数学教学的实践与研究[J].数学教育学报,20xx,19(6):80-81.
[2]韦程东.数学建模能力培养方法研究[M].北京:科学出版社,20xx.
数学建模论文3
1在高职数学课堂教学中渗透建模思想是必要的
我国高等职业技术教育的目标是培养社会主义现代化建设需要的一线高技能型人才,因此培养学生能力至关重要。数学教育在人才培养中有着不可替代的重要作用,高速发展的现代科技对人才的数学素质、应用数学的意识与能力已经提出了更高的要求。现在高职学院数学教学已不太适应社会发展的需求,需要进行教学改革。数学建模对培养学生的思维、提高数学应用意识、培养数学素养等方面起着重要的作用,在数学教学改革中渗透数学建模思想是非常必要的,也是可行的。
传统的数学让许多学生感觉高深莫测、枯燥无味的原因之一,是学生很难把数学知识和实际问题联系在一起。在高职学院数学课堂教学中渗透数学建模思想、方法,把数学知识与数学应用有机的结合在一起,能增强数学学习的目的性,加强学生的应用意识,有利于提高学生学习数学的积极性,更好的学习、掌握、应用数学的思想、方法,提高学生的综合素质。如何在课堂教学中渗透数学建模思想是非常值得研究的。
2关于在课堂教学中渗透建模思想的研究
建立数学模型就是用数学语言描述实际现象的过程,是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程,是运用数学的语言、方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学手段。通常数学建模的过程包括:模型准备、模型假设、模型建立、模型求解、模型分析、模型检验、修正及模型的应用与推广等。在日常的数学课堂教学中完整展示以上过程是有难度的。我们不妨把数学建模分成两个模块。第一部分是将现实生活中的实际问题的内在规律抽象为数学问题,构建数学模型;第二部分是求解数学模型检验、修正、应用。显然传统数学课程教学侧重于求解,然而实际应用中模型的构建是十分关键、同时也是十分困难的一步。同时在构建数学模型中数学语言与实际问题之间的“双向”翻译也特别重要,如果不能将实际问题用数学语言翻译出来,那么将无法完成数学模型的建立。我们可以充分利用微积分中蕴藏的数学模型题材,突破这个难点,比如定积分概念的教学。下面以定积分概念的教学为例,探讨如何将数学建模思想渗透到高职院校数学课堂教学之中。
3《定积分概念》的教学设计
定积分在微积分学中占有非常重要的地位。正确、深刻的理解、掌握定积分的概念,有助于运用定积分的微元思想解决实际问题,达到学以致用的目的。
传统定积分概念授课方式是照讲解两个引例,即引例1:求曲边梯形面积;引例2:求作变速直线运动物体的位移,通过引例的结论过度到定积分的概念。当前高职学生的数学基础普遍较差,难以接受用大量数学语言讲解的引例,特别是在校高职生普遍对数学语言不太熟悉,对定积分这样大段落数学语言表述的概念更觉得难以理解。如何引导高职学生学习掌握定积分这个重要的概念?针对当前高职学生现状,为突破教学重难点,笔者选择把课堂教学重点放在引例1上,渗透数学建模的思想方法,将引例一讲清楚、讲透彻。引例1的讲解是采用螺旋式的方法:分步讲授,逐层递进。分三部分逐层讲解,具体如下:
第一步:按照构建数学模型(模块1)的思路讲解。①提出具体问题:求自然界中任意一片树叶的面积;②通过对具体问题的分析讨论,抽象出主要问题:如何求曲边梯形的面积;③提出初步的解决方案:分割、近似。④提出问题:如何提高近似程度。分析得出结论:分割越细,近似程度越好。将上述过程小结为“分割、近似、求和”。实际教学中,这一步学生都能够理解、掌握。
第二步:采用螺旋式的.讲解方法,对第一步中得到的结论细化。用数学语言表述“分割、近似、求和”等步骤。如:在“分割”中用插人分点的方式分割曲边梯形,逐步使用数学语言表述出学生已经认同的结论,学生比较容易接受一些。
进一步讨论第一步的结论:分割越细,近似程度越好。借助计算机辅助教学,取不同的数值,引导学生观察数值变化趋势。运用极限将普通的近似计算进行升华,用和式的极限解决曲边梯形面积的计算问题·在此,学生不仅解决了实际生活中的问题,还能更深刻的理解、运用极限运算。
需要注意的是,为了突出重点,小区间的划分方式、毛的取法等问题放在第三步中解决。
第三步:完整的用数学语言将求曲边梯形的过程叙述一遍,并分析、探讨小区间的划分方式、毛,的取法对运算结果的影响。最后提出问题:上述解决问题的方法能应用于其它问题上吗,顺利进人对引例2的讲解。这正对应着数学建模第2模块中的检验、修正、应用。数学模型的检验、修正、应用在解决实际问题时非常重要,但在传统数学教学中常常被弱化。
通过对二个引例的分析、讨论得到的结论,最后抽象出的定积分概念不再让学生感到畏惧。在教学中通过渗透建立数学模型思想、方法,帮助学生更好地掌握了定积分的概念。学生对那些大段的数学语言不再那么陌生,降低了学习难度,消除学生心中对学习高等数学的恐惧,同时将数学思维的方式、方法以润物细无声的方式植人学生的大脑中,为学生今后的发展打好基础。通过对比试验也证明这种教学模式的教学效果优于传统教学方式。
数学建模论文4
[摘要]在高等教育事业改革不断深化的背景下,为了提升教育教学质量,新时期对大学数学教学提出了更高的要求。大学数学作为课堂教学的主体,教师在传授知识的同时,要注重学生学习能力和解决问题能力的培养。
[关键词]大学数学;数学建模;数学素养;学习能力;创新能力
一、大学数学教学中数学建模思想渗透的意义
数学知识来源于生活,应用于生活,如微积分作为高等数学知识中的典型代表,在各个行业中具有不可或缺的作用。为此,任课教师在大学数学教学中培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力十分重要,在传授知识的过程中帮助学生利用所学知识来解决实际问题。一般情况下,教师着重介绍相关数学概念和原理,推导常用公式,促使学生能够记住公式,学会公式的应用过程,逐渐掌握解题技巧。
因此,如何能够在传授知识的同时,促使学生掌握数学学习方法,将所学知识应用到实践中来解决数学问题是一个首要问题。从大量教学实践中可以了解到,在大学数学教学中渗透数学建模思想十分重要,有助于激发学生的学习兴趣,促使学生积极投入其中,切实提升学生的数学专业水平。
二、深入挖掘教学内容,渗透数学建模思想
在大学数学教学中渗透数学建模思想,应该结合实际情况,深入挖掘数学知识。在教学中,教师应该充分发挥自身引导作用,联系学生数学知识实际学习情况,有针对性地整合数学知识,了解相关数学内容,这样不仅可以丰富教学内容,还可以为课堂教学注入新的活力,有效激发学生的学习兴趣,提升学习成效。具体表现在以下方面:
(一)闭区间连续函数的性质
闭区间连续函数的性质内容是大学数学教学中的重要组成部分,由于知识理论性较强,知识较为抽象,学习难度较大,在讲解完相关理论知识后,可以引入椅子的稳定问题,创建数学模型,提问学生如何在不平稳的地面上平稳地放置椅子。学生可以了解到这一问题同所学知识相关联,闭区间连续函数的性质可以解决这一问题。学生整合所学知识,通过对问题的分析,可以了解到利用介值定理來解决问题。通过建立数学模型,学生更加充分地掌握了闭区间连续函数的性质,提升了学习成效,为后续知识学习打下了坚实的基础。
(二)定积分
定积分是高等数学教学中的重要组成部分,在解决几何问题时均有所应用,并且被广泛应用在实际生活中。如,在一道全国大学生数学建模竞赛题目中,计算煤矸石的堆积,煤矿采煤时所产生的煤矸石,为了处理煤矸石就需要征用土地来堆放煤矸石,根据上级主管部门的年产量计划和经费如何堆放煤矸石?题目中的关键点在于堆放煤矸石的.征地费用和电费的计算。征地费计算难度较小,但是煤矸石堆积的电费计算难度较高,但此项内容涉及定积分中的变力做功知识点。学生掌握这些内容后就可以建立数学模型,更加高效地了解如何根据预期开采量来堆放煤矸石。通过数学模型,学生也可以了解到定积分内容同实际生活之间的联系,学习积极性就会大大提升。
(三)最值问题
在高等数学中,最值问题占比比较大,同时在实际生活中应用较为普遍,导数知识可以解决实际生活中的最值问题,这就需要提高对导数知识实际应用的重视程度。教师在为学生讲解完导数的相关概念知识后,通过建立关于天空的采空模型,提问学生为什么雨后太阳出来了,雨滴还在空中,那么将为人们呈现出什么样的景色?学生回答彩虹。继续提问彩虹为什么有颜色,是什么决定了天空中彩虹的高度?对此,学生的兴趣较为浓厚,可以分为若干个小组进行讨论。通过分析可以得出,雨滴可以反射太阳光,形成彩虹。结合光线的反射和折射定律,借助所学的导数知识来计算得出太阳光偏转角度的最值,有效解决实际学习的问题,加深对知识的理解和记忆,提升数学知识学习成效。
(四)微分方程
微分方程知识同实际生活之间息息相关,建立微分方程可以有效解决实际生活中的问题。这就需要学生在了解微分方程知识的基础上,进一步建立数学模型来解决问题。如,在当前社会进步和发展下,人均物质生活水平显著提升,肥胖成为危害人们身体健康的主要问题之一,受到社会各界广泛的关注和重视。通过问题精简化和假设,可以得到微分方程模型,在分析方程中饮食控制和运动锻炼两个关键要素后,有助于避免人们走入减肥误区,帮助他们树立正确的减肥理念。
(五)矩阵
在高等数学教学中,矩阵的概念较为抽象和复杂,在讲解问题之前,应该根据知识点来创设教学情境,辅助教学活动。通过引入企业工厂生产总成本模型,充分描述工厂生产中需要的原材料和劳动力,并且详细记录管理费用。这有助于加深人们对矩阵概念的认知和理解,提升学习成效,同时帮助学生深入理解和记忆,锻炼学生的数学解题思维,加深概念理解和记忆,掌握解题技巧和方法,从而提升学生的数学建模意识。
综上所述,在大学数学教学中,可以通过数学建模思想来引导学生养成良好的自主学习能力,发挥自身的主体能动性和创新能力,提升学生解决问题的能力,将所学知识灵活运用到实际生活中,养成良好的数学素养。
参考文献:
[1]许小芳.对在大学数学教学中渗透数学建模思想的研究[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),20xx,25(S2):33-36.
[2]袁月定.在大学数学教学中渗透数学建模思想的策略研究[J].考试周刊,20xx,21(69):55-57.
数学建模论文5
一、引言
随着我国高等教育的发展,高校招生规模越来越大,而生源质量较低,特别是独立学院院校。就我校而言,绝大多数专业都开设了数学类课程。但在教学中,普遍认为理论性太强,与实际脱节严重,不能引起学生的学习兴趣。并且,传统教学忽视了学生用数学解决实际问题的能力,所以,进行数学教学改革势在必行。数学建模可培养学生利用数学知识解决实际问题的能力,通过数模方法对实际问题进行巧妙处理,让学生体会到数学不仅能传播理论知识和求解一些数学问题,还可将其应用到实际问题中,让学生看到一些实际模型的来龙去脉,提高学生的学习积极性。数学建模是培养学生综合科学素质和创新能力的一个极好载体,而且能充分考验学生的洞察能力、创新能力、联想能力、使用当代科技最新成果的能力等。学生们同舟共济的团队合作精神和协调组织能力,以及诚信意识和自律精神的塑造,都能得到很好的培养。技能技术的掌握和团队合作精神对于独立学院学生将来进入社会十分重要,这也是衡量独立学院办学成功与否的一个方面。因此,独立学院的人才培养目标定位,既要达到本科生应具备的理论基础,又要有相对突出的专业技能,应培养“应用型本科”人才。因而,独立学院的数学课堂上应该多方面渗透数学模型的思想。
二、数学模型融入数学课堂教学的必要性
(一)人才培养创新的需要
根据独立学院人才培养目标和实际情况,有针对性的加大基础课和实践环节教学的比重,侧重于实践能力的培养,在专业课程体系中适当增加实验、实践教学内容,加强与社会实体的联系。力求培养出具有实际操作能力的高素质大学生。数学建模是将一个实际问题,对其作出一些必要的简化与假设,将其转化成一个数学问题,借助数学工具和数学方法精确或近似地解决该问题,并用数学结果解释客观现象、回答实际问题并接受客观实际的检验。数学建模能弥补传统数学教学在实际应用方面的不足,促进数学教师在现代化教学手段、教学模式方面的更新。数学建模有助于调动学生的学习兴趣,在计算机应用能力、实践能力和创新意识的培养方面都有着非常大的作用,以便学生将来能更好地适应工作岗位。
(二)高校教学改革的需要
当今社会信息高度发达,竞争日益激烈,必须具备一定的.创新意识和创新能力,否则很难适应社会信息时代的要求。传统的教学模式是以课堂理论讲授为主,学生绝大部分时间都集中学习书本知识,很少有机会接触社会,也难做到学以致用。绝大多数课程都是教师的一言堂,考试也是以教师讲课内容为主。学生忙于记录和背诵而闲置其聪慧的头脑。长期的灌输式教学导致学生明显缺乏学习的主动性,会听从而不会质疑,更不会形成开创性的观点,很难适应企事业单位动态的工作环境。数学作为一门传统基础学科,对独立学院的学生来说,学习上有一定的难度。我们的教学应以“必需,够用”为度。数学建模从形式到内容,都与毕业后工作时的条件非常相近,是一次非常好的锻炼,学生通过自主的学习,把实际的问题转化为数学理论解决,有助于学生创新能力的培养动手能力的提高,这也正是独立学院院校应用型本科人才培养的方向。
(三)学生参加数学建模竞赛的需要
独立学院学生思维活跃,且比较注重个人能力素质的提高。很多学生愿意在学校参加一些竞赛来提高自己。全国大学生数学建模竞赛尤其受学生重视,但仍有很多大学生不了解这类竞赛,因此,在数学课堂上引入数学建模思想,学生既了解了数学建模,又对数学公式提起了兴趣,还有助于独立学院学生在全国大学生数学建模竞赛中取得优异成绩。
三、结语
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,实现提高学生综合分析问题能力的最终目标。
作者:崔玮 王文丽 单位:中国地质大学长城学院信息工程系
数学建模论文6
本文针对目前高校数学建模教学开展的现状,从学生、教师、教材和学校四个方法进行了分析,指出目前数学建模教学的问题之所在,并给出了数学建模教学的若干策略和建议。
进入20世纪以来,数学的应用以空前的广度和深度向诸如经济、人口、生态、地质等新的领域渗透。数学的应用已成为科技进步的重要推动力,无论是微观的机理研究,还是宏观的决策分析都离不开数学的应用,人们已习惯用数学思维思考问题,用数学语言表达问题,用数学方法解决问题。而要用数学方法来解决实际问题,首先需要建立实际问题的数学模型,即针对该实际问题,分析其重要特征,进行必要的简化假设,运用适当的数学工具,建立的一个数学结构。我们把这样的一个过程称为数学建模。数学建模是实现与发挥数学应用功能的重要手段,同时也是启迪创新思维、培养创新人才的一个重要途径。
英、美等国自二十世纪七十年代在研究生和本科阶段相继开设了“数学建模”课程,并于七十年代末期进入中学课堂。我国在上个世纪八十年代中期,借鉴英、美等国开设“数学建模”课程的经验,由清华大学应用数学系主任萧树铁教授首倡并实践,在清华大学和国内部分高校开设了“数学模型”课程[2]。
近几年,随着“全国大学生数学建模竞赛”规模和受认可程度的日益壮大,随着教育部在新课标中将“数学建模”设为新增内容模块,随着对高等数学教学改革的呼声日益强烈,越来越多的地方院校开始重视数学建模教育的重要作用,在理工类专业甚至是经管类专业大量开设“数学建模”课程。但数学建模课程与传统的数学课程不同,数学建模课重点在于培养学生的创新思维和创新能力,如何进行有效的数学建模教学是一个问题。
本文将对目前大学数学建模教学现状进行分析,总结出教学过程中存在的突出问题,并提出大学数学建模教学策略。
一、数学建模教学的现状分析
目前,开设“数学建模”课程的院校越来越多,但是通过调查我们发现效果并不是很理想,学生用数学解决实际问题的能力并没有得到很大程度上的提高。经过深入的调查和分析,我们发现主要有以下几个方面的问题。
首先,学生缺乏良好的基础。建立数学模型解决各种实际问题,需要开放式的数学建模思维,需要善于联想发散的创新意识,需要坚持不懈的顽强毅力,需要合理分工团结合作的协助能力。而这些往往都不是传统课程教学中所侧重的,在从小学到大学的传统数学课上,学生从课堂上学到的可能更多的是具体的知识方法,做的可能更多的是有固定解法有正确答案的数学题。因此数学建模课程的基础要求与培养目标和学生的建模基础之间存在巨大的差距。所以没有好的学习基础,不能得到好的学习效果也就是很自然的事情了,在仅仅一门“数学建模”课上进行弥补也是几乎不太可能的事情。
其次,教师普遍缺乏开展研究性教学的经验。数学建模的教学是一种以学生为主体的创造性研究性学习。与传统数学教学以知识为中心不同,数学建模的教学强调让学生亲身体验如何“用数学”、如何抓住主要因素简化问题将实际问题化为数学问题,在实践中感受数学建模的思想,体会运用数学的力量。因此,数学建模教师在教学中不能只关注学生的学习结果,更应该重视学生在学习过程中的情感和体验,重视培养学生的直觉思维。而这些可能是目前教师所缺乏的,或者是教师在教学过程中很容易忽视的,需要我们的教师在教学过程中重视,采用恰当的教学模式教学手段,充分调动学生的学习积极性,强化实践教学,让学生在大量实践中学会建模。
再次,目前缺乏系统的适合不同层次学生学习的数学建模教材。现有的新编的数学建模教材大多面向数学建模竞赛培训,案例一般相对比较复杂,初学者学起来会比较困难,不适合初学者进行学习,也有一些早期的数学建模教材案例大多比较简单,但大多与时代脱节,不能有效的.激发学生的学习兴趣。
最后,部分学校存在功利意识。数学建模教育的目的在于激发学生主动探究问题的积极性,培养学生的创新精神和研究问题的科学性,而科学研究和创新往往不是在短期内就可以看到好的成果的,数学建模教育应该重视的是学生参与建模实践的过程,在实践中体会一种用数学解决实际问题的意识,想用数学会用数学创造性的解决实际问题,从而带来能力上的提高。各种数学建模竞赛只是给学生提供更多实践机会的一个平台,能否获奖不应该是我们建模教学的根本目的,重要的是在参与的过程中,学生体会到了什么,学到了什么?但在部分学校,目前出现了重建模竞赛轻建模教学的情况,重视赛前对重点学生的突击培训,轻视在平时对所有学生的常规建模教学工作,甚至出现了,为了获奖由老师捉刀代笔的情况,从建模能力培养上,学生自然也就不会有多大的收获。
二、数学建模的教学策略
数学建模的教学是一个系统工程,不应该简单的只是开设一门课的问题,从学生建模意识的渗透,到教师教法的研究和教学内容的恰当选取,到学校各方面的正确认识和重视,都是构建合理有效的数学建模策略所需要考虑的问题。
首先,我们要通过多种渠道分层次开展数学建模的思想和方法的推广和教学。数学建模课程的学时是十分有限的,而且“用数学”的思维习惯的养成也不是短时间内就可以完成的事情。所以数学建模思想的推广不能仅限于数学建模课,应该通过多种渠道分层次的在整个大学期间进行不断的渗透和强化,只有这样才能达到培养学生创新思维,提高学生用数学解决实际问题的能力。
我们可以尝试在高等数学,线性代数等数学类基础课上渗透数学建模的思想和方法。教师可以结合数学课的教学内容,举一些简单的、离学生生活较近的数学建模题目的例子,对数学建模的概念、步骤和方法进行讲解,并可以适当的采用matlab等数学软件用加深学生的直观影响。这样做不仅可以提前对学生进行数学建模的启蒙,也让数学类基础课的教学更加生动有趣。同时我们还可以借助学生社团的力量,在课外开展数学建模讲座和数学建模兴趣小组等活动,这对于维持学生的学习积极性体会数学建模的魅力也是非常有益的。总之,数学建模的教学一定不能局限于一个学期的课堂教学,最好能通过各种途径贯彻始终。
其次,我们要重视数学建模课主讲教师的培养。建模比赛中获过奖或者指导过学生获奖的教师也不一定能教好数学建模课,不一定能使学生的建模能力得到普遍的提高。要成为一名优秀的建模教师,需要更新教育教学观念,改变以学生为中心的教学模式,多与其他院校的建模老师交流,学习他人的成功教学模式和教学经验,还需要扩展教师的知识体系,才能驾驭开放的建模问题,最重要的是提高教师的敬业精神和教学团队的合作精神,和其他课程的教学相比较,数学建模的教学需要教师付出大量课外的劳动,没有团结合作,拼搏奉献的教学队伍,是不可能开展好数学建模的教学工作。
再次,我们要针对学校的实际情况有目的性的选择合适的案例开展教学。好的数学建模案例应该适合学生的能力水平,难度太大的问题会使得学生无从入手失去兴趣,太容易的问题也会学生感觉乏味得不到提高,我们需要随着学生建模能力的提高,逐步提高案例的难度。与实际联系紧密的热点问题可以更好的吸引学生的兴趣,体会数学建模的魅力,但所涉及的专业背景不能太深,最好在学生的认知范围以内。开放性的问题可以更好的发挥学生的想象力,给学生更大的发挥空间,更好的锻炼学生的建模能力。
数学建模论文7
摘 要:随着经济的快速发展,我国的科学技术也得到了长足的进步,在计算机应用方面,从对计算机技术尚存新鲜感到运用成熟,可以说有了质的飞跃。在日常生活以及技术操作当中,计算机已经融入其中,广泛地应用于各行各业,笔者以数学建模为例,分析了数学建模与计算机应用之间的关系,与此同时,也探寻了计算机应用技术在数学建模的辅助之下发挥的作用,并对数学建模进行概念定义,使得读者能够对数学建模的意义有着更深层次的了解,希望能够起到促进二者之间的良性发展。
关键词:数学建模;计算机技术;计算机应用
随着经济的快速发展,我国的科学技术也有了长足的进步,而与之密不可分的数学学科也有着不可小觑的进步,与此同时,数学学科的延伸领域从物理等逐渐扩展到环境、人口、社会、经济范围,使得其作用力逐渐增强。不仅如此,数学学科由原本的研究事物的性质分析逐渐转变到研究定量性质范围,促进了多方面多层次的发展,由此可见,数学学科的重要性质。在日常生活中,运用数学学科去解决实际问题时,首要完成的就是从复杂的事物中找到普遍的`规律现象存在,并用最为清晰的数字、符号、公式等将潜在的信息表达出来,再运用计算机技术加以呈现,形成人们所要完成的结果。笔者以数学建模为例,分析了数学建模与计算机应用之间的关系,与此同时,也探寻了计算机应用技术在数学建模的辅助之下发挥的作用,并对数学建模进行概念定义,使得读者能够对数学建模的意义有着更深层次的了解,希望能够起到促进二者之间的良性发展。
1 数学建模的特质
从宏观角度上来讲,数学建模是更侧重于实际研究方面,并不仅仅是通过数字演示来完成事物的一般发展规律,与一般的理论研究截然不同。其研究范围之广,能够深入到各个领域当中,从任何一个相关领域中都能够找到数学学科的发展轨迹,从中不难看出数学学科的实际意义与鲜明特点。数学为一门注重实际问题研究的学科,这一性质方向决定了其研究的层次,其研究范围大到漫无边际的宇宙,小到对于个体微生物或者单细胞物体,综合性之强形成了研究范围广的特点。多个学科之间互相影响,从中找到互相之间存在的相互联系,其中有许多不能够被忽视的数学元素,且这些元素都是至关重要的,所以这个计算过程十分复杂,计算量与数据验算过程也十分耗费时间,因此需要充足的存储空间支持这一过程的运行。在数学建模的过程当中,所涉猎的数学算法并不是很简单,而建立的模型也遵循个人习惯,因此建成的模型也不是一成不变的,但是都能够得出相同的答案。 正因如此,在数学建模的过程当中,就需要使用各种辅助工具来完成这一过程。由于计算机软件具有的高速运转空间,使得计算机技术应用于数学学科的建模过程当中,与数学建模过程密不可分息息相关。由此可见,计算机技术的应用水平对于数学学科的重要作用。
2 数学建模与计算机技术之间的联系
2。1 计算机的独特性与数学建模的实际性特点 计算机的独特性与数学建模的实际性特点,使得二者之间有着密不可分的联系,正是因为这种联系使得双方都能够有长足的发展,在技术上是起着互相促进的作用。计算机的广泛应用为数学建模提供了较为便利的服务,在使用过程当中,数学建模也能够起到完成对计算机技术的促进,能够在这一过程中形成更为便捷高速的使用方法与途径,使得计算机技术应用更为灵活,也可以说数学建模为计算机技术的实际应用提供了更为广阔的应用空间,从中不难发现,数学建模对于计算机应用技术的支持性。计算机应用技术需要合成的是多方面的技术支持,而数学建模则是需要首要完成的,二者之间是相互影响共同促进的作用。
2。2 计算机为数学建模提供了重要的技术支持 数学建模对于计算机应用技术的重要的指导意义与作用。第一点,计算机在其技术的支持之下,有着大量的存储空间能够完成存储资料的这一过程,许多重要资料在计算机技术的保护之下,存储时间较为长久,且保护力度较大,不容易被破坏及减少了不必要的人力以及物力;第二点,计算机是多媒体的一个分支,运用其成熟的互联网思维技术,能够完成数学建模从平面到空间的转化,能够提供更为成熟的模拟环境,从而提高实践的效率。由于数学建模过程的复杂化及对于实际问题的研究方向的特质,使得对于各项技术的要求就很高,所以,需要涉及的操作与数据量非常大,过程也十分复杂,常见的过程有三维打印、三维激光扫描等。这些都是需要计算机技术的支持才能够完成的,所以对于计算机技术的要求非常高,与此同时,计算机应用技术为数学建模提供了更为便捷、快速的解决方案与途径。
2。3 数学建模为计算机的发展提供了基石 计算机的产生起源于数学建模的过程,在二十世纪八十年代,由于导弹在飞行时的运行轨迹的计算量过大,人工无法满足这一高速率的运算条件,基于这一背景条件,产生了计算机,计算机应用技术由此拉开了序幕。数学建模的过程是需要计算机来完成的,在全部的过程当中,计算机参与计算的比重很大,从某种意义程度上来讲,计算机技术对于数学建模的发展是起着推动性的作用的,二者之间是有着联系的。
数学建模论文8
【论文关键词】数学建模创新能力创新思维教学模式
【论文摘要】阐述了数学建模对培养学生创新能力的意义,讨论了如何在数学建模的教学中培养学生的创新思维,探讨了数学建模的教学模式。
1引言
当今世界,创新取代了传统的比较优势,已经无可替代地成为国家竞争战略的基础。
因此,加强创新精神和创新能力的培养,已是世界各国教育改革的共同趋势,也是我国实现“科教兴国”战略的基本要求,创新教育已经成为高等教育的核心,多年来的教育实践证明,数学建模的教学与竞赛活动在高等学校的创新教育中的地位和意义已是举足轻重。
一年一度的全国大学生数学建模竞赛活动是由国家教育部高教司直接组织领导,面向全国高校,规模最大,参与院校最多,涉及面最广的一项科技竞赛活动。其宗旨是“创新意识,团队精神;重在参与,公平竞争”。自1992年举办第一届竞赛以来,参赛队数以平均每年近30%的速度增加,2006年已达到864所院校9985个参赛队的规模。正是由于数学建模竞赛活动的深入开展,它积极地推动了大学数学教学改革的开展,并已取得了显著的成果。
2数学建模对培养学生创新能力的意义
高校作为人才培养的基地,围绕加快培养创新型人才这个主题,积极探索教学改革之路,是广大教育工作者面临的一项重要任务。正是在这种形势下,数学建模与数学建模竞赛,这个我国教育史上新生事物的出现,受到了各级教育管理部门的关心和重视,也得到了科技界和教育界的普遍关注。这主要是数学建模的教学和竞赛活动有利于人才的培养,特别是人才的综合能力、创新意识、科研素质的培养。也正因为如此,数学建模活动的实际效果正在不断的显现出来,“数学建模的人才”和“数学建模的能力”正在实际工作中发挥着积极的作用。
数学建模本身就是一个创造性的思维过程。数学建模的教学内容、教学方法以及数学建模竞赛培训都是围绕创新能力的培养这一核心主题进行的,其内容取材于实际,方法结合于实际,结果应用于实际。数学建模的教学和竞赛培训,为学生的探索性学习和研究性学习搭建了平台。数学建模的教学和竞赛,注重培养学生敏锐的观察力、科学的思维力和丰富的想象力,既要求学生具有丰富的知识,又要求学生具有较强的实践操作能力;既有智力和能力要求,又有良好的个性心理品质要求;既要求敢于竞争,又要求善于合作。数学建模真正体现了开发学生潜能、培养学生优秀心理品质以及积极探索态度的良好结合。在数学建模的教学与竞赛中,特别注重发挥学生的主动性、积极性、创造性、耐挫折性,特别是提倡探索精神、创造精神、批判精神、团队协作精神等。知识创新、方法创新、结果创新、应用创新无不在数学建模的过程中得到体现。实践正在证明,数学建模的教学与竞赛活动是培养大学生创新思维和创新能力的一种极其重要的方法和途径。
3在数学建模的教学中培养学生的创新思维
创新型人才是指具有较强的创新精神、创造意识和创新能力,并善于将创造能力化为创造性成果和产品的人才。尽管创新精神、创造意识和创新能力的培养不是一个学科或一门课程的教学所能完成的,但大量的中外教育实践充分证明,数学教育在创新型人才的培养中具有其他学科不可替代的优势和作用。因为数学中的理论和方法是人们从量的侧面研究现实世界所得到的客观规律,是研究各种科学技术不可缺少的语言和工具。
而数学建模的过程则恰好是将数学中的理论和方法又重新应用于解决现实问题,即是理论来源于实践又要服务于实践的一个完美体现。这一过程高度反映了人的创新精神、创造意识和创新能力。
数学本身包含着许多重要的思想方法,比如由特殊到一般的思想、从有限到无限的思想、归纳类比的思想、倒推逆向分析思维、试探思想等,其本质都是创造性思维方法。我们在数学建模的教学过程中不刻意地去追求运算技巧和方法,而将重点放在数学思想方法的传授上,运用对数学思想方法的体会去启迪学生的创新思维,激发学生的创新欲望。
数学上的归纳和类比思维是一种非常典型的创新思维,著名的.数学家拉普拉斯说过“在数学里,发现真理的主要工具和手段是归纳和类比”。而大多数数学模型的建立、修改或改进,很多时侯都是依靠这种归纳与类比思维。在寻找模型求解的算法时,也常常用类比思维,利用相似的算法加以优化和改进而得到,有时甚至可以发现新的更好的算法。
发散思维是许多科学家非常重视的一种思维形式,科学家运用发散思维获得重要发现的例子不胜枚举。我们在数学建模的教学过程中倡导学生养成发散思维的习惯,通过一些具体的建模实例,让学生感受到在科学上要敢于联想,敢于突破条条框框,敢于标新立异。
逆向思维,即“反过来想一想”。人们思考问题时常常只注重于已有的联系,沿着合乎习惯的正向顺推,但有时如果采用“倒过来”思考的逆向思维方式,往往会产生意想不到的效果。比如,2004年全国大学生数学建模竞赛A题:奥运会临时超市网点设计中的第三个问题:若有两种大小不同规模的迷你超市(Mini—Supermarket)类型供选择,给出图2中20个商区MS网点的设计方案(即每个商区内不同类型MS的个数,并满足题中三个基本要求:满足奥运会期间的购物需求、分布基本均衡、商业上盈利)。在设计MS网点时为考虑满足商业上盈利这一要求,如果单从正面去考虑商业上的盈利模型,则有很多未知的因素无法确定,诸如商品种类、数量、价格、销售额等,因而无法建立模型。但若运用逆向思维,从市场需求去预测可能的盈利能力,因为市场需求量可利用前述问题中已得到的商区的人流量的分布,从而为后面的规划模型的建立与求解提供了关键性的办法。
4数学建模教学模式的探索
刚踏入大学校门的大一新生,首先接受的是基础数学教育,虽然这一阶段将决定着学生毕业后能否成为创新型人才,但学校要想培养出高质量的创新型人才,基础的数学教育是以知识传授为主体的教与学的过程,多年来的事实证明,这一过程很难肩负对学生创新能力的培养。随着数学建模与数学建模竞赛这一事物的出现,人们很快发现,数学建模教学,尤其是数学建模竞赛的培训是实现这一目标的一条很好的途径。经过多年来的摸索,我们对数学建模的教学模式做了如下探索。
第一,充分再现数学发现的思维过程。学生学习的数学知识,尽管是前人创造性思维的成果,学生作为学习的主体处于再发现的地位,给学生展示数学发现的思维过程,就是引导学生重走数学知识的发现之路,使得学生的再发现得以顺利完成。而这实质上也是对学生创新思维的一种培养过程。然而这一点常常被许多数学教师所忽视,他们只注重数学知识的传授,而隐去了数学知识的发现过程,这就无形地扼制了学生创新思维的发展。而数学建模的教学却能弥补基础数学教学的这一缺陷,能让学生在数学建模的过程中充分体会数学发现的创造性乐趣,从而培养其创新思维。
第二,更新教学形式。传统的单一满堂灌、填鸭式、保姆式的课堂教学形式,容易养成学生对老师的依赖心理,不利于调动学生的主观能动性,更不利于激发学生的创造性思维。因而要想在培养学生的创新能力方面有所突破,必须打破原有的单一教学模式,探索和尝试一些行之有效的新的教学形式。近几年来,我们根据数学建模的具体要求,有意识的尝试了不同于以往传统的教学模式,将多种不同的教学形式进行了优化组合,力求变以教师为中心为以学生为中心,充分调动学生的主观能动性和思维的积极性,培养创新意识和创新能力。
5我校数学建模的教学模式
我校自1994年第一次组队参加全国大学生数学建模竞赛以来,已走过15年的风风雨雨。15年来,在利用数学建模培养学生创新能力方面,我们不断地反思并总结经验和教训。
经过多年来的反复实践和深入探索,我们以培养和提升学生创新能力为目标,以数学建模选修课和数学建模竞赛培训课为载体激发学生的创新欲望,以少数学生影响并带动大多数学生参与数学建模活动体验创新乐趣,作为我们制定数学建模教学大纲、教学计划、确定教学模式的宗旨。下面介绍我校数学建模的教学模式。
数学建模的教学内容分为两部分:
第一部分:数学建模选修课。该课总课时36小时,由4或5位教师每人2或3次课讲完,每位教师每次课主讲一个数学建模方法方面的专题,专题的讲解以先介绍案例再引出理论或先讲述理论再介绍案例的方式进行,每位教师至少布置一道题目,原则上要求每位学生在选修课学完后须上交一份作业,该作业可以是选做教师布置的某一题,也可以自己找题并求解,以论文形式上交。由于时间的限制,选修课中没有介绍论文写作,所以对学生的作业论文并不做严格要求,只注重其内容中是否有闪光的创意之处,并作为后续选拔数学建模竞赛选手的一个重要依据。
第二部分:数学建模竞赛培训课。培训课分三个阶段进行。第一阶段是软件和数学建模方法的培训。软件培训主要介绍的MatLab、Spss、Lingo的使用和基本操作;数学建模方法包括:最优化方法建模、微分方程建模、数理统计方法建模、层次分析法建模、网络图的方法建模、神经网络建模、模糊数学建模、遗传算法建模、概率仿真建模。第二阶段是专题培训。首先从历年全国大学生数学建模竞赛题目中选出9个分为3组,然后由3位多年来的资深指导教师讲解如何审题、破题;如何查找资料、整理资料;如何分析问题、建立模型;如何分析并寻找合适的算法并对模型进行求解;如何对模型求解结果进行分析并加以修改或改进;最后告诉学生如何对自己所做的工作加以总结并写成一篇规范的科技论文。第三阶段是模拟竞赛。给定三个题目,由各参选队任选一题,要求按全国大学生数学建模竞赛的所有规则进行模拟竞赛。三天后各队提交一篇论文,最后选定其中最好的10个队参加全国大学生数学建模竞赛。
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数学建模论文9
【摘要】数学教育不仅是知识教育,更是素质教育。数学建模能有效地将高等数学与职业教育结合在一起,以传授和学习数学知识为载体,通过严格认真的数学学习和训练,可以使学生具备一些特有的素质和能力,终生受用不尽。MATLAB、SAS和LINGO等数学软件能够有效地帮助学生完成专业课程中数学的分析和计算,必将成为高职院校数学教学改革的大势所趋。
一、高职院校高等数学教学现状
1.大部分高职院校高等数学教学模式与本科院校一样,采用传统讲授式。可高职院校学生与本科院校存在很大差距,大多学生听不懂,学习兴致也不高,教学很难进行下去。现在有部分本科院校采用对分课堂和混合教学以及翻转课堂等比较先进的教学方法,但大都对学生基础和学习主动性要求较高,不太适合高职院校学生。2.高职院校培养的是职业人才,以就业为导向,专业学科为主,基础学科为辅。近年来,高职院校专业学科都在搞项目驱动教学,开展校企合作模式,这将是未来高职院校的发展趋势。高等数学如何为专业服务,解决的方式绝不是一味的摒弃,值得思考。3.教育部指出:“未来职业教育要培养学生的工匠精神”,也就是说职业教育不单单是就业教育,更是职业水准教育。未来高职培养的人才应该是高素质、高水平以及创新性人才。职业教育如果只停留在就业上,那么学生未来的职业发展很快将遭遇瓶颈。
二、高职院校高等数学教学模式的探索
怎样将一门高深而又乏味的高数教给一群不爱学习且数学底子差的学生们,甚至要对他们以后的职业发展提供一些帮助呢?我觉得数学建模是一个好的方向,主要基于以下几点:职业教育是应用教育,数学建模就是用数学方法解决各种实际问题,包括大量数学科学、运筹学、工程、管理和生命科学等诸多学术领域中常见的有意义的和实际问题,二者相得益彰。数学建模可以贴近学生专业方向,让学生充分感受其实用性、直观性。区别于传统讲授讲学,团队合作、亲身实践、主动查找以及研讨交流的行动导向教学方式将数学思维贯穿于数学建模中,不仅有利于培养学生解决实际问题的能力和创新精神,而且会使学生对数学有更深理解,从而增强他们学好数学积极性和主动性,其结果必然是大大增强他们面对21世纪严峻挑战的竞争力。数学建模可以培养个性发展的专业人才,提升学生职业价值感。学生要研究一个特定领域以获得对某些行为(性态)的更深入的理解,仅有高等数学的知识已远远不够。建模课程将激励学生去学习诸如线性代数、微分方程、最优化和线性规划、数值分析、概率论和统计学这样更高深的课程。人才培养更注重个性化发展,更加关注学生的职业生涯发展。
三、高职院校高等数学教学实施策略
当然,数学建模课程的实施应该首先具备建模素养。并不是说,数学建模好、有用,就可以直接进行数学建模了,那显然是行不通的。我们应当遵从以下几个步骤:第一步,以人才培养定位、专业设置和目标确定对课程构建。不同的人才培养方案,不同的专业,不同的培养目标,确定不同的课程教学。下面以包头铁道职业技术学院为例。学院是专门培养铁路专业人才的高等职业技术院校,除了基础教学部,还设有铁道工程系、建筑工程系、机械工程系、铁道交通运输系、机车车辆系、通信信号系6个系。这6个系又涵盖了20个专业方向。针对三年制高职,第一学年主要是理论教学部分的学习,包含基础课程和面向专业课程。第二学年便可以开始数学建模实验课程的学习了。学生先要掌握极限、导数、微积分的思维方法,我把它们称为基础课程,还要懂得微分方程、线性代数以及概率论与数理统计等面向专业的课程,我把它们称为面向专业课程。1.基础课程(必修):开设时间:第一学年第一学期总课时:20周×4学时/周=80学时其中:极限(20学时)导数(30学时)积分(30学时)考核方式:考试课。考试50%,平时50%。教学目标:高等数学三大核心思想:“极限、导数、微积分”,要求学生会进行简单计算,熟练掌握三大思想的本质含义。2.面向专业课程(选修,结合本专业需求,任选其一):开设时间:第一学年第二学期总课时:18周×2学时/周=36学时线性代数(36学时)面向机车车辆、通信信号专业;统计学(36学时)面向铁道交通运输专业;微分方程(36学时)面向铁道工程、建筑工程、机械工程专业。考核方式:考察课教学目标:根据专业需求,以及学生个人的人生规划,选择适合自己的专业数学课程,以便在这些方面进行深入研究和创新突破。3.数学实验课程(选修):开设时间:第二学年第一学期总课时:20周×2学时/周=40学时考核方式:考察课教学目标:希望大家能理解数学软件功能实现的数学背景与算法原理,掌握利用数学软件进行问题求解的基本规律,能够使用数学软件作为专业应用的工具,能从繁杂的计算事务中解放出来,促进计算机和专业应用的结合,促进计算机应用水平提高和对专业知识的掌握。对应课程:科学计算与MATLAB语言、统计分析与SAS、优化与LINGO。第二步,以团队合作、亲身实践、主动查找以及研讨交流的行动导向教学方式。柏林大学的校长洪堡认为:大学教授的主要任务并不是“教”,大学学生的任务也不是“学”。大学学生必须独立地自己去从事“研究”,至于大学教授的工作,则在引导学生“研究”的兴趣,再进一步去指导并帮助学生去做研究工作。以“学生为中心,教师是关键,将数学建模思想和方法融入专业学科中”是我们教学方式改变的核心。传统的教学中,教师照本宣科,学生死啃课本,教学内容千篇一律,缺少变化,缺乏创新,再加上高职的学生基础差、意志力薄弱,上课不是玩手机就是睡倒一片,学期末考试更是惨不忍睹。针对于这种情况,我认为应该先在教学计划上,应该摘掉枝叶,直奔主题,突出主题,突出数学的应用性和实用性,这就将本科教育和职业教育区分开来。对于理论部分的教学,多年来,我一直秉承“小组合作”方式,效果非常好。只要掌握四点原则:“学、展、点、练”。“学”:自主学习,合作学习;“展”:展示交流,分享共赢;“点”:精讲点拨,点评升华;“练”:有效训练,知识落实。以每个班40人为例,将学生分成8个小组,每组一名小组长。每节课教师讲授时间不超过15分钟,之后布置本节课的学习任务,学生在小组长的带领下自主学习、合作学习。然后小组长将学习效果向教师反馈,教学根据反馈情况将学生作品向全班同学展示交流,让学生自行评判哪些是正确的,哪些是错误的,为什么?再接着,教师进行总结反思,升华主题。最后,为了巩固课堂效果,教师要适当布置课后作业。实验教学比理论教学要容易得多,因为学生本身对电脑和应用性知识就要感兴趣,教起来很轻松。而且,我发现在与学生的交流中经常收到意想不到的效果,有些学生能够解决教师都感到头疼的'编程问题。这就到达了师生共同研究,教学相长的效果。每学期制定几个研究课题,诸如构建各种情景的模型,完成UMAP的教学单元或研究教材、课堂中的一个作为例子讲述的模型等。对每个学生来说,在整个课程中接受模型构建、模型分析或模型研究的多样性研究课题的组合,并建立起信心是重要的。学生可能会选择一个特别感兴趣的情景研制模型,或分析在另一门课程中的模型,在典型的建模课程中推荐5到8个短小的研究课题。第三步,教学资源库建设。不同专业面对的问题、学习的课程以及解决的方案不同,这就需要教本专业的教师对该专业的数学模型有一定的积累。资源库建设有助于数学建模教学的可持续发展,不断积累的模型和经验不仅使教学更加容易,而且能加深对实际问题的认识和优化,真正到达数学服务专业的目的。第四步,师资队伍建设。如果没有教师自身和集体的钻研和实践,以及结合学生实际情况的因材施教,也不可能完成上述任务。数学建模教学是一项长期而繁重的任务,因为涉及的数学方向多,应用计算机软件也很多,单靠几个教师是无法独立完成的。这就需要精细分工和团队合作。教同一专业的几个教师最好长期从事该学科的教学和研究,并经常出去参加培训以及交流学习,这样才能保证走在本专业学科的最前沿,传授的知识才能适应社会的发展。第五步,监控、评价等管理制度建设。合理的考核评价体系有利于建模的有序推进,否则,改革则半途而废。
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数学建模论文10
一、在高职高专高等数学教学中融入数学建模的基本思路
在高职高专高等数学教学中融入数学建模,首先在概念讲授中要融入数学建模思想。数学概念是高等数学学习的基础,同时也是高等数学的灵魂,能不能理解数学基本概念是能否学好数学的关键。在讲解概念的过程中要让学生了解这些概念的来龙去脉,让学生充分了解数学概念产生、发展、应用的全部过程,要让学生明白为什么要学高等数学,带着问题主动去学习,注重讲清高等数学概念是怎样形成的,再结合学生所学专业背景,将这些概念与现实生活中的问题联系起来。例如在学习导数概念这一节时,可以将概念的讲解和现实生活中实际现象相结合,如:二氧化碳的排放造成的全球变暖、猪肉价格的涨跌、自由下落物体运动等,让学生思考平均变化率和瞬时变化率的问题,然后讲解两个经典的数学模型:物体的瞬时速度和曲线的切线斜率,进而提出导数的概念,通过与现实问题结合讲授概念,能让学生更好地理解并应用导数概念。
其次,在高职高专高等数学教学中,将数学建模案例与定理讲解相结合。例如,在介绍条件极值的时候,可以与“奶制品的生产与销售”这个建模例子结合起来讲解,通过教师的引导,将条件极值和这个问题联系起来,找到它们之间的关系,用数学建模的思想解决这个实际问题。在讲解极值定理时,可以增加简单的优化模型,例如与“存贮模型”“生猪出售时机”“最优价格”等数学模型相结合。通过这些实际问题的模型,学生能更好理解高等数学中定理,并学会应用定理解决实际问题。再次,在高等数学习题课教学中可以增加建模案例教学的环节,数学建模案例的难易程度应与高职高专学生的.知识水平和学习能力相符,过于简单或过于困难都不利培养学生的学习兴趣,要选取难易适当、与现实生活相关的实际问题,例如,在微分中值定理及导数应用这一章习题课中可以增加“消费者选择”数学模型;在积分知识及其应用这一章习题课中可以增加“存储问题”数学模型,在微分方程这一章的习题课中,可以增加“经济增长模型”和“香烟过滤嘴的作用”,等等。通过对这些与现实相关的问题的研究,学生能清楚地认识到高等数学在实际问题中的应用,从而积极主动地应用数学知识分析问题、解决问题。最后,可以在高等数学课程的考核中增加数学建模问题。
学完每章节的内容后,在课外作业的布置中,除书本中的习题外可以再增加一两道需要运用本章知识解决的实际问题的数学建模题目,这些数学建模可以让学生独立或自由组合成小组去完成,给予完成情况好的学生较高的平时分,在期末考试试题中以附加题的形式增加数学建模的题目。用这种方法,鼓励学生应用数学的知识解决现实中各种问题,提高学生使用数学知识解题的能力,调动学生的学习积极性,从而使学生获得除数学知识本身以外的素质与创新能力。
二、在高职高专教学中融入数学建模,教师要具备创造性思维和创新精神
在高职高专高等数学教学中融入数学建模的思想,要培养教师具有较高的创造型思维修养和较强的创新精神。创造性思维和创新精神内涵丰富,要有刻苦钻研、敢于探索的精神,脚踏实地、勤奋、求真务实的态度,锲而不舍、坚韧不拔的意志,不畏艰难、艰苦奋斗的心理准备,良好的心态、强烈的自我控制和团队协作意识等多方面的品质。教师是高职高专人才培养质量的重要因素,高职高专院校要培养学生的思考能力和探索精神,教师必须具备较高创造性思维修养和创新精神,如果高职高专的教师队伍不具备创造性和创新性,培养出的学生就不可能具备探索精神和创新品质。实践证明,高职高专数学建模教学的顺利开展,可以让教师在教学中增加实际问题模型,让教师在教学过程中与学生形成互动,引导学生应用所学数学知识解决实际问题模型,培养学生自主创新思考能力,打破传统的“填鸭式”、“满堂灌”等教学方式,让学生由被动学习转变为主动学习,达到良好的教学效果。
数学建模论文11
摘要:高职院校开设数学建模课程是具有一定意义的,要将建模思想应用到数学教学中,教师就必须适应当前的教学环境,由传统的传授模式转变为创造性地传输方式。教师要不断提高自我教学水平,不断充实自己,用正确的方式引导学生进行学习、实践。
关键词:数学;教学;数学建模
1.数学建模思想的意义
数学建模是指用数学符号将要求从定量角度进行研究分析的实际问题以公式的形式表述出来,再通过进一步计算得到相关结果,用该结果解决实际问题,即通过建立数学模型和求解的整个过程。数学建模是符合学生认知发展过程的,在数学建模中,学生通过对具体的假设、研究,对问题进行深入思考,最终得到结论,再根据实际情况应用到具体问题中。整个过程经历了提出问题、试探问题、提出猜想假设、验证问题及得出结论,整个过程符合学生认知发展的规律。数学建模思想的应用有助于帮助学生提高对数学的重视程度,调动学生学习的主动性,让学生的创造力得到更大的发挥。数学建模的应用对提高教师的教学水平也有所帮助,能够帮助教师更好地对学生进行教学,由此扩大教师在学生中的影响力。教学建模的思想应用还有利于提高学生参加竞赛的综合能力,吸引更多学生参加此类竞赛活动。
2.建模思想对能力的培养
数学建模思想很多是由实际问题的一般思维进行转变才能成为抽象的数学问题的,这要求对数学建模要抓住重点,从具体问题中抽象出问题的本质。因此,建模思想对于培养学生将具体问题经过抽象和简化用数学语言表达的能力具有重要的意义。在高职数学教学中,有很多的数学模型,这些数学模型为帮助学生解决实际问题提供了便利的方法,同时也为创建新的数学模型提供了基础依据。数学建模是将数学理论知识和实际应用联系起来的重要纽带,能够帮助学生不断探索数学中的奥妙,以此提高学生对数学的学习兴趣,提高学生实际应用数学的能力和解决实际问题的能力。运用数学建模解决实际问题的过程中,要根据已知条件的变化,灵活运用新方法和新途径促进学生综合运用能力和创新思维的发展。
3.数学建模在高职数学教学中的应用
3.1利用教学内容渗透数学建模思想在数学教学中,教师要根据教材的情况和学生的实际情况,将两者相联系,让学生能够运用数学建模思想寻找解决问题的办法,解决实际问题。在教学中,教师要向学生灌输数学建模思想,利用具体模型设置和假设情景,把数学知识和实际生活相联系,帮助学生更好地理解数学实际内容,提高知识应用能力。比如在高职数学对定积分概念进行教学时,就可以通过介绍曲边梯形的面积求法,让学生学会分割、求和、取极限的定积分模型思想,然后再进行思考,求物体的体积、质量等。如果学生发现解决这些问题的数学模型的思想基本相同,就会不断拓展新思路解决其他问题。运用这种方式,能够加深学生对概念的理解,拓展学习思维,强化教学效果。在学习定理公式的时候,也可以引进数学建模思想,通过提出问题、假设问题,要求学生计算求值,再根据值的正负情况求出方程式的根,根据根值与区间的关系,引导学生想出零点定理的概念总结。
3.2利用实际问题渗透教学建模思想教师在数学建模教学或布置作业时,要与实际的生活相联系,让学生在实际问题的解决中学会运用建模思想。比如在问题的'设置上,可以利用身边熟悉的事物进行提问,让学生从熟悉的环境中找到合适的解决方法。这不仅能够帮助学生更好地理解知识概念,还与学生以后的工作有着紧密的联系。通过在实际问题中渗透教学建模思想,让学生掌握基本的理论知识,提高知识应用能力。此外,教师在课外作业的布置上也要运用数学建模思想解决实际的问题,让学生能够有效利用所学的数学知识分析解决生活中的问题,从而提高知识应用能力,培养出学生的创新思维,提高高职数学建模教学的效率。
3.3提高数学建模思想在教材编写中的应用目前高职数学的教材基本都是按照本科教材进行编排的,重视理论而忽视了应用。高职学生大多数对理论的兴趣不大,对实际应用能够产生一定的兴趣,并较好地进行掌握。所以编写出一本适合高职培养的目标教材是十分重要的,既能满足高职数学建模思想的可持续发展要求,又能充分满足学生的要求,实现高职的培养目标。在高职数学教材的编写上,要重视学生的实际水平,不但要让学生能够学到相应的知识,还要为以后的学习打好基础,培养学生的创造力和进一步深造的能力。教师要把数学建模思想方法运用到教材中,让学生带着问题学习,把讲授的知识点和数学建模思想有机结合,提高学生掌握实际问题的能力,彻底让学生摆脱数学乏味论的问题,能够对所学内容学以致用。
4.提高高职数学教学数学建模思想的方式
4.1教师要重视引导高职教师需要认识到讲授知识并不是教学的终极目标,更主要的是培养学生的应用和创新能力。其教学目的应当是通过科学的数学思维方式培养学生分析问题、解决问题的能力,提高他们自主学习的意识。高职学生的整体知识水平并不是很高,对于很多问题都不能深入地进行思考,遇到难题也没有继续深入研究的动力,缺乏自主创新的意识和独立思考的能力。所以教师需要重视引导的作用,引导学生的思维向更广阔的方向发展,让学生能够用数学思维看待周围的事物,仔细观察、分析各种事物之间的联系和存在的数学模型,并且能够通过数学语言描述事物间的联系,进而用求知的方式解决事物间的实际问题。教师的引导对于学生而言有启迪作用,能够激发学生的求知欲,对数学问题产生兴趣,在实际教学中是一种重要的教学手段。
4.2重视合作的力量教师除了积极引导学生进行数学建模思想外,还要让学生学会用合作的方式提升自己的思维水平。合作可以利用整体的功能弥补一个人思维的狭隘面,解决思考单一问题,促进学生多方面、多角度地思考问题。合作让学生能够尽快找到合适的角色,通过互帮互助的方式共同提高,加快问题的解决。在合作中,学生能够准确利用自己熟悉擅长的环节帮助提高整体的成绩和思维水平,切实加强团队的整体水平和综合素质。团体合作还能让每个学生都参与进去,都有展示和锻炼自己的机会,从而增强自信心,提高学习能力,培养良好的沟通能力,促进学生之间的团结合作,帮助提高学生的交往能力。重视合作的力量,能够帮助学生发现自己的特长和特点,增强信心,提高自我探索精神,同时合作中产生的竞争也能激发学生对数学问题进行深入探究。
4.3重视数学建模过程数学建模的最终目标并不是解决了什么样的问题、获得了什么样的结论,而是在建模过程中学生能够通过自己的努力,不断进行实践和自我否定,最终找到解决具体问题的有效方式。数学建模过程也是一个学习的过程和一个不断提升自我的过程,所以教师要重视数学建模的过程,让学生感受到实践过程的魅力,根据学生的基本状况和不同的特点,综合利用学生的特长和优点提高他们解决实际问题的能力,让学生感受到数学的意义,体会到发现数学的乐趣,养成良好的学习习惯和思维习惯。教师通过引导学生,也要让学生重视数学建模的过程,从数学建模中发现学习的乐趣,产生学好数学的信心和动力,并且通过不断深造发展,能够在数学建模中发挥自己的才能,展现出自己擅长的一面,在建模和交流中获得感受和启发。
5结语
高职院校开设数学建模课程是具有一定意义的,要将建模思想应用到数学教学中,教师就必须适应当前的教学环境,由传统的传授模式转变为创造性地传输方式。教师要不断提高自我教学水平,不断充实自己,用正确的方式引导学生进行学习、实践。教学中只有通过不断创新,根据教学的实际情况提高学生的数学知识应用能力,这样才能不断提高学习效率,帮助学生为以后的学习和工作打下坚实的基础。
数学建模论文12
一、数学建模教学现状分析
在数学建模教学中,“讲授法”还是主流教学法,虽也有启发,借助多媒体辅助教学,但由于互动不足,学生自主参与较少,主动性和积极性没能有效调动起来,导致教学效果不够理想,学生没懂多少,没有理解掌握数学建模的思想和方法。
二、数学建模教学的改革举措
1.加强宣传。为了让更多的学生了解数学建模,可通过纸质媒体、电子媒体进行宣传,还可通过组建学生数学建模协会开展活动广而告之,还可通过在高等数学的教学中融入数学建模的案例,让学生初步了解数学建模及其特点,产生学习数学建模的兴趣。2.分类开课。为了让更多学生受益,虽有竞赛任务,数学建模选修课还是不应限定选课学生范围,比如只限定一年级学生或者有意参赛的学生,而应面向全体学生开设,又考虑到选课的学生不全是以参加竞赛为目的,不全是对数学建模感兴趣,甚至有些是因为没得选而又必须完成选修课学分的要求,可将选修课班级分“普及班”和“竞赛班”两类供学生选择,既满足学生选课的需求又兼顾竞赛的'需要,对不同班级提出不同的教学要求。3.优化教学内容。在选择教学内容时,应注意如下几点:一是模型类型不宜太多,不要搞得太复杂,比如只讲初等模型、简单的优化模型;二是模型数量不宜太多,以4-6个为宜;三是难度不宜太大,还应循序渐进,内容最好为学生了解、喜闻乐见,所选模型应有利于培养学生求异思维、创新思维;四是加入数学软件的教学,让学生“玩起来”,初步学会数学软件的使用,体会数学建模与普通数学的不同之处,体验到数学的用武之地。4.改进教学方法。传统的讲授式教学法,学生一般处于被动状态,不利于发挥学生的主观能动性,而要学好数学建模需要学生主动积极参与,更多参与到教学过程当中来,因此应该采用任务驱动教学法、互动式教学法、研讨式教学法等。
三、收获与体会
从20xx年开始,我们在数学建模选修课教学中进行了实践,取得了良好效果,有如下收获和体会:
数学建模课堂教学面貌换然一新。任务驱动、互动式、研讨式等教学法的综合运用,改变了以往“教师讲,学生听”,学生被动的教学模式,转变为学生主动参与、自主协作、积极探索的新型学习模式,践行了“教师为主导、学生为主体”教育精神;通过教师引导学生进行研究学习,让学生亲历知识产生与形成的过程,学会独立运用其所学的数学知识解决实际问题,从而实现知识发现与重构,激发学生的学习潜能和学习兴趣,培养了学生的学习能力和应用能力,使课堂充满活力。2.树立了学生学好数学建模的自信心。由于教法得当,优化了教学内容,加入了数学软件的学习,使学生成为了学习的主人,不再是知识的被动接受者,而是通过亲身实践、主动探索去学习发现知识,从中体验到了成功的喜悦,克服困难的乐趣;降低了学习的难度,渐进的内容安排,使学生不再觉得数学建模难以学习;而且内容贴近生活实际,使学生不再认为数学无用武之地,变要我学为我要学。
3.教师要善于组织、指导、监控。教师组织安排教学内容时,必须要对教学内容要有透彻的理解,教学设计要有较强针对性,切实可行,要使学生通过完成任务,实现教学目标、达到教学目的;在学生自主协作学习过程中,教师要注意监控学生的学习进程,了解学生学习过程中碰到有哪些困难,给予学生适当的指导或组织学生攻坚克难。
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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。
数学建模论文14
数学概念教学中有效提问的量化研究
大、中学数学教学衔接问题的研究综述
高中数学课程标准下选修课“数学史选讲”教学研究
普通高中数学课程标准与教学大纲课程编制的对比研究
新课标下大学概率统计教学与中学数学教学内容的衔接探讨
让数学文化走进课堂
高中学生数学建模能力与数学学业成绩关系的调查与分析
高等数学与新课标下高中数学教学内容对接的研究
高一数学教学中如何解决好初高中衔接问题
浅析高中数学生成性课堂的构建策略
论数学文化视角下的中学数学课堂教学
高等数学与高中数学衔接改革的研究
高考数学应用题的特点与启示
数学课程发展的趋势与思考
浅议向量在高考数学中的'应用
实施分组分层教学,提高课堂教学效率
培养反思思维习惯 促进创新能力提高
数学归纳法在几何教学中的应用
提高高中数学教学质量的措施探讨
研究性学习的实施策略与实践
向量在立体几何中的应用
新课标体系下高中数学对大学工科数学教学产生的问题分析及对策探索
高中新课标下的高等数学教学内容改革
浅谈高中数学导学案教学中存在的问题及对策
高中数学教育现状分析及探讨
合理使用几何画板带领学生进入数学微观世界
高等数学和新课标下中学数学的脱节与衔接问题的研究与探索
高中数学教材中的数学史对大学数学教学的启示
浅谈数学教学中的抽象概括能力
浅谈一般数列的求和问题
青年教师怎样在研究课例中成长
立足课堂教学 提高学生的数学能力——以柯西不等式一课教学为例
双互动四统一教学范式在数学归纳法教学中的运用
影响高中生数学解题的心理因素探究
空间向量在立体几何中的运用
函数思想在解题中的应用
有效利用几何画板 促进数学课堂教学
影响高中学生数学成绩的原因及解决办法
探析高中数学如何培养学生健康的心理素质
高等数学教学对高职新生的适应性研究
提升高中数学多媒体辅助教学效率的思考
多媒体技术条件下高中数学教学有效性探究
数学教学中运用多媒体技术的优势和不足
巧用“学案导学”模式,提升学生数学解题能力
浅谈高中数学教学的几点体会
将几何画板有效融入高中数学日常教学——《曲线与方程》的教学实践与思考
及时用好电脑软件 克服惧怕数学心理——以高中数学回归分析为例
小构造 再求导 大智慧——例谈“二次求导”在函数问题中的应用
探究新时期特色高中数学教育教学
情感教育的渗透在高中数学教学中的作用研究
推广数学建模教学促进高中基础教育改革
高中数学课程教学改革探讨
“学案探究”模式在高中数学教学中的应用
浅谈高中数学研究性学习
数学建模论文15
前言
创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求。培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力。
因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1]。
在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养。尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。
而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践。
近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效。数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2]。
所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程。数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3—7]。
因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点。现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中总结的几点看法。
1掌握数学语言独有的特点和表达形式
准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法。
用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质。数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的。能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式。数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征。
现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型。通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决。
2借助数学建模教学使学生学会使用数学语言构建数学模型
根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、抽象思维、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力。在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强。在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力。
而在学生的书面作业或论文报告中,注意培养学生数学语言表达的规范性。书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式。通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成。在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范。例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。
对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正。
3借助数学实验教学,展示高度抽象
的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支"懂实验""会试验""能创新"的'教师队伍。由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力。
因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程。优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支"懂实验""会实验""能创新"的教师队伍。实验课的地位要给予应有的重视。我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够。为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室。
配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备。精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神。在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计。要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则。
选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解。熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化创新思维的开发。
教学方法上实行启发参与式教学法:启发—参与—诱导—提高。充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主。
教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高。数学实验是一门强调实践、强调应用的课程。
数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程。在这一教学活动中,通过数学软件如MAT—LAB、Mathematica、SPSS的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
4突出学生的主体作用,循序渐进培养学生学习、实践到创新
实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力。
在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者。
再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力。
同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力。一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标。数学建模与数学实验课程通过实际问题——方法与分析——范例——软件——实验——综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法。
通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法。通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养。实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用。
5具体的教学策略和途径
数学建模课程和数学实验课程同时开设,在课程教学中,要尽可能做到如下几个方面:
1)注重背景的阐述
让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提。再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣。
2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用
在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显。基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决。在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正。
3)注重经典算法的数学软件的实现和改进
由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺。只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高。
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[7]付桐林。数学建模教学与创新能力培养[J]。教育导刊,20xx,(08):89—90。
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