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有助于调动学生学习的兴趣
在高等数学教学中,如果缺乏正确的认识与定位,就会致使学生学习动机不明确,学习积极性较低,在实际解题中,无法有效拓展思路,缺乏自主解决问题的能力。在高等数学教学中应用数学建模思想,可以让学生对高等数学进行重新的认识与定位,准确掌握有关概念、定理知识,并且将其应用在实际工作当中。与纯理论教学相较而言,在高等数学教学中应用数学建模思想,可以更好的调动学生学习的兴趣与积极性,让学生可以自主学习相关知识,进而提高课堂教学质量。有助于提高学生的数学素质随着科学技术水平的不断提高,社会对人才的要求越来越高,大学生不仅要了解专业知识,还要具有分析、解决问题的能力,同时还要具备一定的组织管理能力、实际操作能力等,这样才可以更好的满足工作需求。高等数学具有严密的逻辑性、较强的抽象性,符合时代发展的需求,满足了社会发展对新型人才的需求。在高等数学教学中应用数学建模思想,不仅可以提高学生的数学素质,还可以增强学生的综合素质。同时,在高等数学教学中,应用数学建模思想,可以加强学生理论和实践的结合,通过数学模型的构建,可以培养学生的数学运用能力与实践能力,进而提高学生的综合素质。
有助于培养学生的创新能力
和传统高等数学纯理论教学不同,数学建模思想在高等数学教学中应用的时候,更加重视实际问题的解决,通过数学模型的构建,解决实际问题,有助于培养学生的创新精神,在实际运用中提高学生的创新能力。数学建模活动需要学生参与实际问题的分析与解决,完成数学模型的求解。在实际教学中,学生具有充足的思考空间,为提高学生的创新意识奠定了坚实的基础,同时,充分发挥了学生的自身优势,挖掘了学生学习的潜能,有效解决了实际问题。在很大程度上提高了学生数学运用能力,培养了学生的创新意识,增强了学生的创新能力。
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。
数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。
一、数学应用题的特点
我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:
第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。
第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。
第四、数学应用题的命题没有固定的模式或类别。往往是一种新颖的实际背景,难于进行题型模式训练,用“题海战术”无法解决变化多端的实际问题。必须依靠真实的能力来解题,对综合能力的考查更具真实、有效性。因此它具有广阔的发展空间和潜力。
二、数学应用题如何建模
建立数学模型是解数学应用题的关键,如何建立数学模型可分为以下几个层次:
第一层次:直接建模。
根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:
将题材设条件翻译
成数学表示形式
应用题
题设条件代入数学模型
选定可直接运用的
数学模型
第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。
第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。
第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。
三、建立数学模型应具备的能力
从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。
提高分析、理解、阅读能力。
阅读理解能力是数学建模的前提,数学应用题一般都创设一个新的背景,也针对问题本身使用一些专门术语,并给出即时定义。如1999年高考题第22题给出冷轧钢带的过程叙述,给出了“减薄率”这一专门术语,并给出了即时定义,能否深刻理解,反映了自身综合素质,这种理解能力直接影响数学建模质量。
强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。
将数学应用题中所有表示数量关系的文字、图象语言翻译成数学符号语言即数、式子、方程、不等式、函数等,这种译释能力是数学建成模的基础性工作。
例如:一种产品原来的成本为a元,在今后几年内,计划使成本平均每一年比上一年降低p%,经过五年后的成本为多少?
将题中给出的文字翻译成符号语言,成本y=a(1-p%)5
增强选择数学模型的能力。
选择数学模型是数学能力的反映。数学模型的建立有多种方法,怎样选择一个最佳的模型,体现数学能力的强弱。建立数学模型主要涉及到方程、函数、不等式、数列通项公式、求和公式、曲线方程等类型。结合教学内容,以函数建模为例,以下实际问题所选择的数学模型列表:
函数建模类型
实际问题
一次函数
成本、利润、销售收入等
二次函数
优化问题、用料最省问题、造价最低、利润最大等
幂函数、指数函数、对数函数
细胞分裂、生物繁殖等
三角函数
测量、交流量、力学问题等
加强数学运算能力。
数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。
一、在高等数学教学中运用数学建模思想的重要性
(1)将教材中的数学知识运用现实生活中的对象进行还原,让学生树立数学知识来源于现实生活的思想观念。
(2)数学建模思想要求学生能够通过运用相应的数学工具和数学语言,对现实生活中的特定对象的信息、数据或者现象进行简化,对抽象的数学对象进行翻译和归纳,将所求解的数学问题中的数量关系运用数学关系式、数学图形或者数学表格等形式进行表达,这种方式有利于培养、锻炼学生的数学表达能力。
(3)在运用数学建模思想获得实际的答案后,需要运用现实生活对象的相关信息对其进行检验,对计算结果的准确性进行检验和确定。该流程能够培养学生运用合理的数学方法对数学问题进行主动性、客观性以及辩证性的分析,最后得到最有效的解决问题的方法。
二、高等数学教学中数学建模能力的培养策略
1.教师要具备数学建模思想意识
在对高等数学进行教学的过程中,培养学生运用数学建模思想,首先教师要具备足够的数学建模意识。教师在进行高等数学教学之前,首先,要对所讲数学内容的相关实例进行查找,有意识的实现高等数学内容和各个不同领域之间的联系;其次,教师要实现高等数学教学内容与教学要求的转变,及时的更新自身的教学观念和教学思想。例如,教师细心发现现实生活中的小事,然后运用这些小事建造相应的数学模型,这样不仅有利于营造活跃的课堂环境,而且还有利于激发学生的学习兴趣。
2.实现数学建模思想和高等数学教材的互相结合
3.理清高等数学名词的概念
高等数学中的数学概念是根据实际需要出现的,所以在数学的教学中,教师要引起从实际问题中提取数学概念的整个过程,对学生应用数学的兴趣进行培养。例如在高等数学
教材中,导数和定积分是其中的比较重要的概念,因此,教师在进行教学时,要引导学生理清这两个的概念。比如导数概念是由几何曲线中的切线斜率引导出来的,定积分的概念是由局部取近似值引出的,将常量转变为变量。
4.加强数学应用问题的培养
高等数学中,主要有以下几种应用问题:
(1)最值问题
在高等数学教材中,最值问题是导数应用中最重要的问题。教师在教学过程中通过对最值问题的解题步骤进行归纳,能够有效地将数学建模的基本思想进行反映。因此,在对这部分内容进行教学时,要增加例题,加大学生的练习,开拓学生的思维,让学生熟练掌握最值问题的解决办法。
(2)微分方程
在微分方程的教学中运用数学建模思想,能够有效地解决实际问题。微分方程所构建的数学模型不具有通用的规则。首先,要确定方程中的变量,对变量和变化率、微元之间的关系进行分析,然后运用相关的物理理论、化学理论或者工程学理论对其进行实验,运用所得出的定理、规律来构建微分方程;其次,对其进行求解和验证结果。微分方程的概念主要从实际引入,坚持由浅入深的原则,来对现实问题进行解决。例如,在对学生讲解外有引力定律时,让学生对万有引力的提出、猜想进行探究,了解到在其发展的整个过程中,数学发挥着十分重要的作用。
(3)定积分
微元法思想用途比较广泛,其主要以定积分概念为基础,在数学中渗入定积分概念,让学生对定积分概念的意义进行分析和了解,这样有利于在对实际问题进行解决时,树立“欲积先分”意识,意识到运用定积分是解决微元实际问题的重要方法。教师在布置作业题时,要增加该问题的实例。
三、结语
总之,在高等数学中对学生的数学建模能力进行培养,让学生在解题的过程中运用数学建模思想和数学建模方法,能够有效地激发学生的学习兴趣,提高学生的分析、解决问题的能力以及提高学生数学知识的运用能力。
我国的中学数学新课程改革已进入全面实施阶段。新的高中数学课程标准强调要拓宽学生的数学知识面,改善学生的学习方式,关注学生的学习情感和情绪体验,培养学生进行探究性学习的习惯和能力。数学建模活动是一种使学生在探究性活动中受到数学教育的学习方式,是运用已有的数学知识解决问题的教与学的双边活动,是学生围绕某个数学问题自主探究、学习的过程。新的高中数学课程标准要求把数学探究、数学建模的思想以不同的形式渗透在各模块和专题内容之中,突出强调建立科学探究的学习方式,让学生通过探究活动来学习数学知识和方法,增进对数学的理解,体验探究的乐趣。 五、数学建模教学与素质教育
数学建模问题贴近实际生活,往往一个问题有很多种思路,有较强的趣味性、灵活性,能激发学生的学习兴趣,可以触发不同水平的学生在不同层次上的创造性,使他们有各自的收获和成功的体验。由于给了学生一个纵情创造的空间,就为学生提供了展示其创造才华的机会,从而促进学生素质能力的培养和提高,对中学素质教育起到积极推动作用。
1.构建建模意识,培养学生的转换能力
xxx曾说过:“由一种形式转化为另一种形式不是无聊的游戏而是数学的杠杆,如果没有它,就不能走很远。”由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此如果我们在数学教学中注重转化,用好这根有力的杠杆,对培养学生思维品质的灵活性、创造性及开发智力、培养能力、提高解题速度是十分有益的。学生对问题的研究过程,无疑会激发其学习数学的主动性,且能开拓学生的创造性思维能力,养成善于发现问题、独立思考的习惯。教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识。
2.注重直觉思维,培养学生的想象能力
众所周知,数学史上不少的数学发现都来源于直觉思维,如笛卡尔坐标系、歌德巴赫猜想等,应该说它们不是任何逻辑思维的产物,而是数学家通过观察、比较、领悟、突发灵感发现的。通过数学建模教学,使学生有独到的见解和与众不同的思考方法,如善于发现问题,沟通各类知识之间的内在联系等是培养学生创新思维的核心。七年级的教材里,以游戏的方式编排了简单而有趣的概率知识,如转盘游戏,扔硬币来验证出现正面或反面的概率等等。通过有趣的游戏,激起了学生学习的兴趣,并了解到概率统计知识在社会中应用的广泛性和重要性。
3.灌输“构造”思想,培养学生的创新能力
“一个好的数学家与一个蹩脚的数学家之间的差别,就在于前者有许多具体的例子,而后者则只有抽象的理论。”我们前面讲到,“建模”就是构造模型,但模型的构造并不是一件容易的事,又需要有足够强的构造能力,而学生构造能力的提高则是学生创造性思维和创造能力的基础:创造性地使用已知条件,创造性地应用数学知识。
物流需求预测,就是利用所能涉及到的历史资料和市场信息,利用一定的经验判断、技术方法和预测模型,对未来的物流需求状况进行科学的分析、估算和推断。物流需求预测的目的主要是确定物流服务供应系统所需的能力,同时为其建设规模提供数据方面的依据。
物流需求预测的意义在于指导和调节人们的物流管理活动,从而能够采取适当的策略和措施,以谋求最大的利益。其作用主要体现在:
(一)物流需求预测是是物流管理的必要环节
对物流发展中的各个因素实施控制是物流企业进行规划和经营的前提,而这种控制需要依靠预测来未完成。因此,物流需求预测是物流管理的必要环节,一切的管理活动必须从对信息的分析和预测开始。
(二)物流需求预测能够改善物流管理
物流管理活动中,若能预测了解和把握市场需求的未来变化,那么相关企业就能够采取有效的战略。可以说,物流需求预测是物流管理的重要手段。
(三)物流需求预测能够为物流发展规划和管理经营决策提供重要的科学依据
物流需求预测可以描绘出市场需求的变动趋势,从而推测出物流发展需求的趋势,并进行比较系统的全面的分析和预见,以避免决策的片面性的局限性。
1.定位于儿童的生活经验
儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。xxx数学建模xxx要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2.定位于儿童的思维方式
小学生的特点是年龄小,思维简单。因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使xxx数量关系xxx与数学原型xxx一乘两除xxx结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了xxx数量关系xxx的xxx意义建模xxx,从而创建了完善的认知体系。
由于参加数学建模竞赛可以激起学生学习数学的兴趣,提高学生运用数学和计算机技术解决问题的综合能力,激励学生积极参加课外科技活动,开拓学生的知识视野,培养学生的创新意识和团队合作意识,推动高等数学教学体系,教学内容和教学方法的改革。基于此,给出一些建议如下:
1.把数学建模的管理层次上升到学院,因为只有学院的大力支持,领导的高度重视才是提高高职学生数学建模能力的首要条件,而且只有学院的倡导和支持,各部门在宣传数学建模方面时才会更加尽职尽责,不会出现推诿的现象。
2.成立数学建模协会小组,并有学校资金的支持,这样可以把对数学建模有兴趣的同学集中在一起,让他们之间相互讨论。建模协会应该有协会会长及其他管理者,这样他们在运营平时的协会工作时才能各司其职,并有一定的组织性和纪律性。协会平时可以组织一些经典的数学建模的小案例以海报的形式展现在全校学生面前,或者是以有奖竞猜的方法提高学生的参与性,这样不仅可以达到宣传数学建模的效果,也可以更好的提高学生的理性思维能力。
3.平时开设数学建模选修课,假期集中培训备战国赛,由于我校的数学建模课一般开设在大一的下学期,而技能大赛的比赛时间通常是选修课开课之前,这就导致了学生参加技能大赛时根本不知道数学建模比赛比的是什么。而且选修课只有一个老师教,力度太小。应该是大一开学就开始开设相关的数学建模选修课,几个数学老师分工,每个数学老师讲授一块内容,这样学生了解的知识面会更广一些。另外,必须赛前集中培训,因为平时的选修课只是让学生了解,但并没有让他们系统的练习,所以赛前培训就是重点讲数学建模习题,并让学生以三人一个小组模拟训练。
数学建模是对实际问题本质属性进行抽象而又简洁刻划的数学符号、数学式子、程序或图形,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。而应用各种知识从实际问题中抽象、提炼出数学模型的过程,我们称之为数学建模。它的灵魂是数学的运用,它就象阵阵微风,不断地将数学的种子吹撒在时间和空间的每一个角落,从而让数学之花处处绽放。
高中数学课程新标准要求把数学文化内容与各模块的内容有机结合,数学建模是其中十分重要的一部分。作为基础教育阶段――高中,我们更应该重视学生的数学应用意识的早期培养,我们应该通过各种各样的形式来增强学生的应用意识,提高他们将数学理论知识结合实际生活的能力,进而激发他们学习数学的兴趣和热情。
第一,转变教学理念。改变传统教学思想与教育方式,提高学生建模的积极性,增强学生对建模方式的认同。教师不能只是单一的讲解理论知识,还需要引导学生亲自体验,从互动的教学过程中,理解建模思想的重要性。
第二,在生活问题中应用建模思想。其实,很多日常生活中的很多例子,都是可以解决课堂上的问题的。数学是来源于生活的。作为教师,应该主动引领学生参与实践活动,将课本的`知识尽量与日常问题联系到一起,发动学生主动用建模思想解决问题,提高创新能力,从不同的角度,以不同的方式提高解决问题的能力。例如,学校要组织元旦晚会,需要学生去采购必需品。超市有多种打折的方式,这时候教师就可以引导学生使用建模思想,要求去学生以模型来分析各种打折方式的优缺点,并选择最优惠的方式买到最优质的晚会用品。这样学生才会发现建模的乐趣,并了解如何在生活案例中应用建模思想。
第三,不断巩固和提高建模应用。数学建模思想融入生活实践不是一蹴而就的,而是一个不断实践、循序渐进的过程。人们也不能为了应用建模思想而将日常生活生拉硬套。教师也应该尽可能多地搜集生活中的案例,将建模思想与生活实践更灵活地联系在一起。不断地由浅入深,将建模思想牢牢地印在学生的脑海中。并根据每个学生的独特性,不断开发学生的创新潜力和发散思维能力,提高逻辑思维能力和空间想象力,在实践中巩固深化建模思想。五、结束语综上所述,将建模思想融入高等数学教学中,能显著提高课堂教学质量和学生解决问题的能力,因此教师应从整体上把握高数的教学体系,让学生逐步建立建模思维,不断深化和巩固用建模思想解决问题的能力。只有这样,融入数学建模思想的高等数学的教学效果才会起到应有的作用。
该生查阅文献资料能力一般,能收集关于论题的资料和文献,在写作过程中能够运用系统知识对问题进行较合理的分析。
论文论题与论文内容基本相符,结构完整,语言比较流畅,学术表达一般。文章篇幅符合所要求的规定,内容基本完整,层次结构安排一般,但主要观点不够突出,逻辑性较差,没有个人见解。
该生的综合能力反映了学士学位具备的中等水平,其论文达到了本科中等论文的水准。
重点:数模论文的格式及要求
难点:团结协作的充分体现
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。
第一,能够激发学生学习高数的兴趣。建模思想实际上是使用数学语言来对生活中的实际现象进行描述的过程。把建模思想应用到高等数学的学习中,能够让学生们在日常生活中理解数学的实际应用状况与解决日常生活问题的方便性,让学生们了解到高数并不只是一门课程,而是整个日常生活的基础。例如,在讲解微分方程时,可以引入一些历史上的一些著名问题,如以Vanmeegren伪造名画案为代表的赝品鉴定问题、预报人口增长的Malthus模型与Logistic模型等。 这样,才能激发出学生对高等数学的兴趣,并积极投入高等数学的学习中来。
第二,能够提高学生的数学素质。社会的高速发展不断要求学生向更全面、更高素质的方向发展。这就要求学生不仅要懂得专业知识,还要能够将专业知识运用到实际生活中,拥有解决问题的头脑和实际操作的技能。这些其实都可以通过建模思想在高等数学课堂中实现。高等数学的包容性、逻辑性都很强。将建模思想融入高等数学的教学中,既能提高学生的数学素质,还能锻炼学生综合分析问题,解决问题的能力。通过理论与生活实践相结合,达到社会发展的要求,提高自身的社会竞争力。
第三,能够培养学生的综合创新能力。“万众创新”不仅仅是一个口号,而应该是现代大学生应该具备的一种能力。将数学建模思想融入高等数学教学中,能让大学生从实际生活出发,多方位、多角度考虑问题,提高学生的创新能力。学生的潜力是可以在多次的建模活动中挖掘出来的。因此教师应多组织建模活动,让学生从实际生活中组建材料,不断创新思维,找到解决问题的方式与方法。
1,评阅原则:
假设的合理性;
建模的创造性;
结果的合理性;
表述的清晰程度
2,数模论文的结构
1、问题的提出:综述问题的内容及意义
2、模型的假设:写出问题的合理假设,符号的说明
3、模型的建立:详细叙述模型、变量、参数代表的意义和满足的条件,进行问题分析,公式推导,建立基本模型,深化模型,最终或简化模型等
4、模型的求解:求解及算法的主要步骤,使用的数学软件等
5、模型检验:结果表示、分析与检验,误差分析等
6、模型评价:本模型的特点,优缺点,改进方法
7、参考文献:限公开发表文献,指明出处
8、附录:计算框图、计算程序,详细图表
1高等数学教学中数学建模思想应用的优势
在高等数学教学中,如果缺乏正确的认识与定位,就会致使学生学习动机不明确,学习积极性较低,在实际解题中,无法有效拓展思路,缺乏自主解决问题的能力。在高等数学教学中应用数学建模思想,可以让学生对高等数学进行重新的认识与定位,准确掌握有关概念、定理知识,并且将其应用在实际工作当中。与纯理论教学相较而言,在高等数学教学中应用数学建模思想,可以更好的调动学生学习的兴趣与积极性,让学生可以自主学习相关知识,进而提高课堂教学质量。
有助于提高学生的数学素质随着科学技术水平的不断提高,社会对人才的要求越来越高,大学生不仅要了解专业知识,还要具有分析、解决问题的能力,同时还要具备一定的组织管理能力、实际操作能力等,这样才可以更好的满足工作需求。高等数学具有严密的逻辑性、较强的抽象性,符合时代发展的需求,满足了社会发展对新型人才的需求。在高等数学教学中应用数学建模思想,不仅可以提高学生的数学素质,还可以增强学生的综合素质。同时,在高等数学教学中,应用数学建模思想,可以加强学生理论和实践的结合,通过数学模型的构建,可以培养学生的数学运用能力与实践能力,进而提高学生的综合素质。
2高等数学教学中数学建模思想应用的原则
在进行数学建模的时候,一定要保证实例简明易懂,结合日常生活的实际情况,创设相应的教学情境,激发学生学习的兴趣。从易懂的实际问题出发,由浅到深的展开教学内容,通过建模思想的渗透,让学生进行认真的思考,进而掌握一些学习的方法与手段。在实际教学中,不要强求统一,针对不同的专业、院校,展开因材施教,加强与教学研究的结合,不断发现问题,并且予以改进,达到预期的教学效果。教师需要编写一些可以融入的教学单元,为相关课程教学提供有效的数学建模素材,促进教师与学生的学习与研究,培养个人的教学风格。除此之外,在实际教学中,可以将教学重点放在大一的第一学期,加强教师引导与教育,根据实际问题,重视微积分概念、思想、方法的学习,结合数学建模思想,让学生充分认识到高等数学的重要性,进而展开相关学习。
3高等数学教学中融入数学建模思想的有效方法
转变教学观念
在高等数学教学中应用数学建模思想,需要重视教学观念的转变,向学生传授数学模型思想,提高学生数学建模的意识。在有关概念、公式等理论教学中,教师不仅要对知识的来龙去脉进行讲解,还要让学生进行亲身体会,进而在体会中不断提高学习成绩。比如,37支球队进行淘汰赛,每轮比赛出场2支球队,胜利的一方进入下一轮,直到比赛结束。请问:在这一过程中,一共需要进行多少场比赛?一般的解题方法就是预留1支球队,其它球队进行淘汰赛,那么36/2+18/2+10/2+4/2+2/2+1=36。然而在实际教学中,教师可以转变一下教学思路,通过逆向思维的形式解答,即,每场比赛淘汰1支球队,那么就需要淘汰36支球队,进而比赛场次为36。通过这样的方式,让学生在练习过程中,加深对数学建模思想的认识,提高高等数学教学的有效性。
高等数学概念教学中的应用
在高等数学概念教学中,相较于初高中数学概念,更加抽象,如导数、定积分等。在对这些概念展开学习的时候,学生一般都比较重视这些概念的来源与应用,希望可以在实际问题中找出这些概念的原型。实际上,在高等数学微积分概念中,其形成本身就具有一定的数学建模思想。为此,在导入数学概念的时候,借助数学建模思想,完成教学内容是非常可行的。每引出—个新概念,都应有—个刺激学生学习欲的实例,说明该内容的应用性。在高等数学概念教学中,通过实际问题情境的创设与导入,可以让学生了解概念形成的过程,进而运用抽象知识解决概念形成过程,引出数学概念,构建数学模型,加强对实际问题的解决。比如,在学习定积分概念的时候,可以设计以下教学过程:首先,提出问题。怎样求匀变速直线运动路程?怎样计算不规则图形的面积?等等。其次,分析问题。如果速度是不变的,那么路程=速度×时间。问题是这里的速度不是一个常数,为此,上述公式不能用。最后,解决问题。将时间段分成很多的小区间,在时间段分割足够小的情况下,因为速度变化为连续的,可以将各小区间的速度看成是匀速的,也就是说,将小区间内速度当成是常数,用这一小区间的时间乘以速度,就可以计算器路程,将所有小区间的路程加在一起,就是总路程,要想得到精确值,就要将时间段进行无限的细化。使每个小区间都趋于零,这样所有小区间路程之和就是所求路程。针对问题二而言,也可以将其转变成一个和式的极限。这两个问题都可以转变成和式极限,抛开实际问题,可以将和式极限值称之为函数在区间上的定积分,进而得出定积分的概念。解决问题的过程就是构建数学模型的过程,通过教学活动,将数学知识和实际问题进行联系,提高学生学习的兴趣与积极性,实现预期的教学效果。
高等数学应用问题教学中的应用
对于教材中实际应用问题比较少的情况而言,可以在实际教学中挑选一些实际应用案例,构建数学模型予以示范。在应用问题教学中应用数学建模思想,可以将数学知识与实际问题进行结合,这样不仅可以提高数学知识的应用性,还可以提高学生的应用意识,并且在填补数学理论和应用的方面发挥了重要作用。对实际问题予以建模,可以从应用角度分析数学问题,强化数学知识的运用。比如,微元法作为高等数学中最为重要、最为基础的思想与方法,是高等数学普遍应用的重要手段,也是利用微积分解决实际问题,构建数学模型的重要保障。为此,在高等数学教学中,一定要将其贯穿教学活动的始终。在实际教学中,教师可以根据生命科学、经济学、物理学等实际案例,加深学生对有关知识历史的了解,提高学生对有关知识的理解,培养学生的数学建模意识。又比如,在讲解导数应用知识的时候,教师可以适当引入切线斜率、瞬时速度、边际成本等案例;在讲解极值问题的时候,可以适当引入征税、造价最低等案例。这样不仅可以激发学生学习的兴趣与积极性,还可以创设良好的教学氛围,对提高课堂教学效果有着十分重要的意义。
4高等数学教学中应用数学建模思想的注意事项
避免“题海战术”
数学是一个系统学科,需要从头开始教学,为此,教师一定要注意循序渐进。首先,在教学过程中,教师可以从教材出发,对概念、定理等进行讲解,让学生进行掌握与运用,转变教学模式,让学生牢记教材知识。其次,慎重选择例题练习,避免题海战术,培养学生的数学建模思想,逐渐提高学生的数学素质。
强调学生的独立思考
在以往高等数学教学中,均是采用“填鸭式”的教学模式,不管学生是否能够接受,一味的讲解教材知识,不重视学生数学建模思想的培养。目前,在教学过程中,教师一定要强调学生独立思考能力的培养,通过数学模型的构建,激发学生的求知欲与兴趣,明确学习目标,培养学生的数学思维,进而全面渗透数学建模思想,提高学生的数学素质。
注意恐惧心理的消除
在高等数学教学中,注意消除学生学习的恐惧心理及反感,提高课堂教学效果。在实际教学过程中,培养学生勇于面对错误的品质,让学生认识到错误并不可怕,可怕地是无法改正错误,为此,一定要提高学生的抗打击能力,帮助学生树立学习的自信心,进而展开有效的学习。学习是一个需要不断巩固和加强的过程,在此过程中,必须加强教师的监督作用,让学生可以积极改正自身错误,并且不会在同一个问题上犯错误,提高学生总结与反思的能力,在学习过程中形成数学思想,进而不断提高自身的数学成绩。
5结语
总而言之,高等数学课堂教学是培养学生数学品质的主要场所之一,通过高等数学教学和数学建模思想的结合,可以加深学生对高等数学知识的理解,进而可以提高学生对高等数学知识的运用能力。目前,在高等数学教学中,一定要重视数学建模思想的融入,改进教学模式,促使教学内容的全面展开,完成预期的教学任务,提高学生的数学水平。
第二,在生活问题中应用建模思想。其实,很多日常生活中的很多例子,都是可以解决课堂上的问题的。数学是来源于生活的。作为教师,应该主动引领学生参与实践活动,将课本的知识尽量与日常问题联系到一起,发动学生主动用建模思想解决问题,提高创新能力,从不同的角度,以不同的方式提高解决问题的能力。例如,学校要组织元旦晚会,需要学生去采购必需品。超市有多种打折的方式,这时候教师就可以引导学生使用建模思想,要求去学生以模型来分析各种打折方式的优缺点,并选择最优惠的方式买到最优质的晚会用品。这样学生才会发现建模的乐趣,并了解如何在生活案例中应用建模思想。
提高学生的主体意识是新课程改革的基本要求。在课堂教学中真正落实学生的主体地位,让学生真正成为数学课堂的主人,促进学生自主地发展,是现代数学课堂的重要标志,是高中数学素质教育的核心思想,也是全面实施素质教育的关键。高中数学建模活动旨在培养学生的探究能力和独立解决问题的能力,学生是建模的主体,学生在进行建模活动过程中表现出的主体性表现为自主完成建模任务和在建模活动中的互相协作性。中学生具有好奇、好问、好动、好胜、好玩的心理特点,思维开始从经验型走向理论型,出现了思维的独立性和批判性,表现为喜欢独立思考、寻根究底和质疑争辩。因此,教师在课堂上应该让学生充分进行自主体验,在数学建模的实践中运用这些数学知识,感受和体验数学的应用价值。
教师可作适当的点拨指导,但要重视学生的参与过程和主体意识,不能越俎代庖,目的是提高学生进行探究性学习的能力、提高学生学习数学的兴趣。
关键词 数学建模 独立学院 课程改革 实践能力
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:
Independent College Mathematical Modeling Education Curriculum Reform
――Take College of Arts and Sciences, Yunnan Normal University as an example
LI_uijuan[1], YANG Bin[2]
( [1]College of Arts and Sciences, Yunnan Normal University, Kunming, Yunnan 650222;
[2]Yunnan Institute of Electronics Industry, Kunming, Yunnan 650031)
Abstract This article from the reality of Yunnan Normal University of Arts, discusses the characteristics of Mathematical Modeling Course and the creation of the significance of this course, and then analyzes the independent Institute of Mathematical Modeling Courses problems proposed curriculum reform and solve mathematical modeling ideas. By selecting the appropriate course materials and auxiliary teaching materials, teaching and the establishment of mathematical modeling contest guide the team to achieve classroom case discussions and presentations combine teaching mode, associated with the creation of mathematical modeling curriculum support programs, such as probability theory, mathematical analysis , operations research, graph theory and other courses, assessment methods diversified, respectively, classroom attendance, classroom discussion to answer the performance aspects of modeling large peacetime operations and final quality modeling work, modeling reply comprehensive assessment, in addition to organize students to participate actively in the network challenge and the National mathematical Contest in Modeling and other students, with remarkable results.
Key words mathematical modeling; independent college; curriculum reform; practical ability
数学建模课程是20世纪80年代初在我国理工科大学开设的一门重要的数学课程。由于数学建模过程几乎模拟了科学研究的全过程,因而对于培养大学生的科研能力与创新意识和应用数学能力具有特殊的作用。而数学建模的多媒体教学,作为一种现代化的教学手段,具有形象直观、信息量大、交互性强等优点,对于发挥学生的主体作用、促进学生主动学习和培养学生创新能力也非常有益。这些能力也正是我们大学数学素质教育所要努力追求的。
目前国内关于数学建模课程改革的研究论文虽然比较多,也有一定的成果,当时均处于探索阶段,并且从目前数学建模课程教学改革的相关文献可以看到,大部分这方面的研究都集中体现普通高校和研究型高校或者数学建模课程的改革方案和与能力培养方面的关系,然而,尽管不少普通大学和研究型大学都在大胆尝试建模课程体系改革,但针对独立学院实际的数学建模教学改革基本空白,对数学建模课程的具体化改革对象和成果展现等方面的研究更是少见。
云南师范大学文理学院建模课程开展时间较短,从内容到体系均有待完善,所以本文就云南师范大学文理学院的实际探讨数学建模课程的改革及其成效,从而达到促进建模的教学工作,提高教学质量,同时提高自身的素质水平。
1 在独立学院开设数学建模课程的意义
云南师范大学文理学院自办学以来,针对学生的缺点和不足,以新的视角,欣赏学生的特点,梳理学生的优势,客观评价学生,掌握学生的优势、优项,树立教学信心,以积极的态度开展教学工作。培养学生处理相关信息和大量数据的能力,在数学建模过程中,我们引导学生针对所研究问题进行收集、加工,处理和应用信息的能力。学会提炼有用信息,并恰当地运用信息,并学习使用计算机和相应的数学软件。
在建模过程中我们要求学生充分发挥想象力和动手能力,采用类比的方法把表面上完全不同的实际问题,用相似的数学模型去描述解决他们,逐步达到触类旁通的效果。
另外,因为数学建模课程主要涉及的都是现实生活中的实际问题,通过数学建模课程的学习和数学建模竞赛的参与,可以极好地锻炼学生的论文写作能力和创新能力,同时提升学生的参与意识,为以后的学习和工作打下良好的基础。所以在独立学院开设数学建模课程具有重要的意义。
2 云南师范大学文理学院数学建模课程的特点和存在的问题
云南师范大学文理学院数学建模课程的特点
(1)先修课程和应用课程较多。数学建模课程需要众多的先修基础数学课程和数学软件课程,如数学分析、运筹学、微分方程、概率论与数理统计、图论、计算方法、计算数学、解析几何,MATLAB,Mathematics,lingo等,我院信息工程学院在开设数学建模课程的前期或者同时开设上述相关课程,因为需要具备扎实的专业功底,才可能较好地学习数学建模课程。
(2)教学方式灵活多变。各大高校数学建模课程是基本是案例式教学,每个章节以例子来说明,如商人过河问题,交通流问题,减肥问题,旅游地的选择问题等等,均是和实际联系较为紧密的身边的问题,激发学生的学习兴趣。但是也有一些常见的建模方法可以类比推广,如层次分析法,灰色关联度分析法,时间序列法,排队论等,我们都是有针对性地选取教学内容以适应学生现有的知识结构和接受能力。教学方法上我们采用讲授法、探讨法、历年真题论文案例法(包括学生平时作业点评)等。
(3)教学设备手段先进。建模课程需要处理大量的数据,我院配备了先进的投影多媒体教室,并且开设了与建模相关的Matlab,Mathematica等数学软件。
(4)实用性强。数学建模课程的案例基本都来自实际问题,如人口、天气、干旱等的预测模型,优化模型,决策模型,控制模型等。这些模型的引入,让学生更加深刻地领会数学建模课程的实用性。
(5)课程较难学。数学建模课程涉及的领域广,知识面大。通的(交通流问题),医疗领域(看病排队问题)等,采用的各领域的知识较多,很多时候都是现学现用,需要很高的领会能力和接受能力,这对学生和教师要求都比较高。
云南师范大学文理学院数学建模课程存在的问题
[关键词] 大众化 数学建模 教学模式
一、数学建模大众化教学的必要性
进入21世纪,我国高校大量扩招,办学规模不断扩大,学生数量增多,水平也参差不齐,高等教育已逐步从昔日的精英教育转向大众化教育,高校数学教育观念也由“英才数学”转向了“大众数学”,其目的不在于培养数学家,而是以培养实用型、创新型人才为目标,侧重于培养学生的数学思想、数学方法和数学素质,使学生逐步具备应用数学的意识和能力,数学建模大众化教学正是实现这一目标的有效途径。
数学模型是关于部分现实世界和为一种特殊目的而作的抽象、简化的数学结构。数学建模就是构造数学模型的过程,即用为了认识客观对象在数量方面的特征、定量地分析对象的内在规律,用数学的语言、符号、图表等近似的刻画和描述实际问题,然后经过数学的处理,通过计算、编程等手段得到定量的结果,以供人们分析、预报、决策和控制等参考。数学建模已渗透到社会、经济、环境、生态、医学、地质和工程等各种广泛的领域,成为对研究对象的特性进行系统研究所不可缺少的基础。数学建模是数学知识和应用能力共同提高的最佳结合点,是启迪创新意识和创新思维、锻炼创新能力、培养高层次人才的一条重要途径;也是激发学生欲望,培养学生主动探索、努力进取的学风和团结协作精神的有力措施。
目前,全国大学生数学建模竞赛已成为真正的“一次参与,终生受益”、面向全国高等院校每年一届的规模最大的传统竞赛。参加竞赛有利于培养学生的想象力和自学能力,有利于培养学生的团队精神和协作意识,有利于培养学生的自主创新能力和应用能力,有利于大学生顺利地踏上工作岗位并很快适应工作。但竞赛毕竟是竞赛,参加竞赛的同学较在校生而言仍是很少的一部分,实现数学建模大众化教学是全面培养学生数学素质,提高学生自主创新能力和应用能力的重要方式,是实现大众数学的有效途径。
二、数学建模大众化教学模式的研究和实践
数学作为一门科学,一个基础,一个工具,在人们的日常生活及生产建设中发挥着非常重要的作用。大学数学教育的任务是通过教学活动让学生学习、掌握数学的思想、方法和技巧,并能学以致用。作为工科院校的一个分校区,针对当前学生的层次和校区现有条件,我们对数学建模课的教学模式进行了调研、分析对比和探讨,进行了以下探索工作。
1.数学建模思想在数学类主干课程中的渗透。面向一、二年级的学生,将数学建模思想在高等数学、线性代数和概率论与数理统计课等主干课程中渗透,尝试改变传统的数学课的教学方法和教学内容,利用现代多媒体技术和各种计算软件,遴选典型案例库,穿插到正常的授课过程中,宣传数学建模,将数学学习与丰富多彩、生动活泼的现实生活联系起来,使他们了解数学有什么用,怎样用,并让他们体会到,真正的应用还需要继续学习,数学不是学多了,而是还远远不够,激发他们学习数学的兴趣、积极性和主动性。
2.开设选修课。数学建模是一个非常复杂的过程,学生不但需要掌握建模的主要类型和方法等数学知识,更需要掌握常用软件(如Matlab、Lingo等)的使用方法、计算机操作能力和组织写作能力。我们在校区范围内,利用课外活动时间,开设了《数学建模》、《数学实验》和《数学模型优秀案例》三门选修课,涉及到的主要建模方法有:线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、排队论、图论方法、微分方程和差分方程方法、层次分析法、综合评价法、概率统计方法、回归分析法、对策论方法和灰色系统分析方法等。采用多媒体上课和上机相结合的授课方式,授课内容以案例教学为主,这样的教学过程,学生能亲身体会到,身边的实际问题是如何用数学方法解决的,感觉很有趣、有意义,学生学习的积极性大大提高。而且,学生在解决实际问题时,常常要借助数学软件求解,也激发了他们学习相关软件的自觉性。
3.数学建模兴趣小组活动。通过数学建模思想的启蒙和数学建模选修课的学习以及数学建模竞赛的影响,很多同学对数学建模产生了浓厚的兴趣。我们积极加以引导和鼓励,在校区范围内成立数学建模兴趣小组。小组活动比较自由,以自学、互相交流为主,主要目的是在校区范围内形成浓厚的数学建模氛围,让更多的学生参与进来。教师主要是针对实际问题的某一方面,提出小的问题,指导学生如何建立模型,并撰写小论文,学生也可以针对自己感兴趣的问题完成论文或报告。
4.竞赛集训。为了积极备战全国大学生数学建模竞赛,每年在校区范围内选拔一批比较优秀的学生(多数是选修课和数学建模兴趣小组的学生)组成数学建模研讨班,利用暑假为期两周左右的时间进行强化集训,内容一般是建模方法、软件使用和模拟练习。通过训练,大部分同学熟悉了竞赛的流程,掌握了竞赛论文的基本写法。根据集中学习结果,再选拔参加竞赛的队伍,并配备指导教师。
三、数学建模活动的启示
1.数学建模重在普及、重在过程、重在学生受益面。一年一度的全国大学生数学建模竞赛如期举行,很多学校都很重视,尤其重视竞赛获奖和名次,这也是提高和刺激数学建模上水平的强有力指挥棒。但数学建模是为了培养大学生的数学素质,培养学生用数学方法解决实际问题的创新能力,不仅仅是为竞赛服务,参加竞赛的同学毕竟是少数,所以数学建模活动的开展,重在普及、大众化,加大学生的受益面,不论水平如何,竞赛结果如何,重在学习的过程。
2.数学建模促进教学改革。几十年来,大学数学教学内容几乎没有明显的改变,重经典轻现代,重解析轻计算,重连续轻离散,重理论分析轻综合应用,重闭卷考试轻综合考查。数学建模的实践教学,充分利用计算机手段,将数学理论和实际问题相联系,让学生自己建立数学模型,自己在计算机上实现,学生真正成为教学的主体,提高了教学效果。数学建模思想在大学数学主干课程中的渗透,小模型、小案例的引入,将进一步推动数学教学改革的步伐。
3.数学建模促进科学研究。数学建模是“问题驱动的数学”。做好数学建模不仅要有扎实的数学知识,还要有经济、生物、环境、工程等专业知识,要熟悉常用的数学软件和仿真等计算机手段,这些都需要进行深入的理论研究。
数学建模大众化教学模式已从学生受益面、提高竞赛水平、推动教学改革、促进科学研究等方面取得了初步成效,我们将更加深入具体地研究,以期形成更加成熟的教学模式。
参考文献:
[1]赵静等.数学建模和数学实验[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]韩中庚.数学建模方法及其应用[M].北京:高等教育出版社,2009.
[3]乐励华等.数学建模教学模式的研究与实践[J].工科数学,2002.
摘要:数学建模作为一种学习竞赛活动,最早源于美国教学领域,其参与主体主要为大学生群体。在数学建模传入我国数学教学领域后,数学建模的学生参与对象扩展到中学生和初中生。而近年出现的初中数学建模,更多的是以一种初中数学教学的策略方法存在,对其教学策略进行探究,有助于初中数学建模教学的顺利推进。
关键词:初中数学;“数学建模”;教学
一、初中学建模”的意义
初中建模是指学生在教师预设的与学习课本知识有关的生活情境中,通过一定的数学活动建立数学模型、解释数学模型和应用数学模型,并以此为载体学习初中数学相关知识。数学建模大多是在大学生数学学习过程中被提及,而其目的是将所学的数学知识合理的应用到实际的生活中,具有较强的应用性及实践性,与此不同的是,初中数学教学中强调数学建模则是为了让学生学习并掌握新的知识,提高学生能力,形成新思想并体验教学活动等。初中数学建模其包含的知识结构较为基础、相对简单,作为一种教学策略,通常由教师事先设计好再开展教学活动,需要由教师进行直接参与。可见,初中数学建模已成为一种数学教学的教学模式。初中数学模型教学过程的本质是让学生参与到数学探索和实践的活动中,让学生主动参与到数学学习的整个过程中,积极探索、获取新知识,这一教学模式转变了以往枯燥乏味的数学学习模式,从单纯记忆、模仿以及训练的数学学习方式转变为学生进行自主探索、实践创新的过程。对于学生来说,不仅让学生学习到数学知识,还能体会到数学的乐趣,激发学习兴趣,树立学习信心,强化了学生主动参与到数学学习中的热情及主动性。可见,开展初中数学建模教学模式不仅是教育方式上的改革,更能提高学生的自主意识、探究能力,发展学生的综合实践能力及创新能力,推动初中数学教育的发展及改革。
二、“数学建模”教学方法在初中数学教学中的运用流程
在初中数学教学过程中对数学建模教学方法的运用主要包括:模型准备,模型假设、模型建构以及模型应用与检验四个方面的内容。
1.模型准备
数学建模的实现有赖于对一定现实情境的分析。初中数学教学中数学建模所面对的现实情境问题,往往是教师根据教学需要精心设计出来的预设问题。教师通过将学生的生活和数学教学的实际需要进行有机的结合,创设出符合学生实际的生活情境,为初中数学教学中数学模型的建构提供丰富的生活体验,让学生更容易借助固有的经验体会到其中隐含的数学问题。数学建模是一个由具体现象到抽象概括的建构过程。
2.模型假设
数学建模的过程主要是根据实际问题的特征和建模的目的,对现实问题进行必要的简化过程,通过精确的数学语言把实际问题描述出来,从而实现从实际问题到为数学问题的转化过程。用精确的语言提出合理假设,是数学模型成立的前提条件,也是数学建模最关键的一步。由于初中生的身心发展特点导致其本身认知能力存在一定的缺陷,加上初中数学建模自身的特殊性,在初中数学教学过程中,教师要注意学生对问题情境的解读是循序渐进的,教师更多的参与、引导和整合能够帮助学生更好地学习和掌握对数学建模的运用。
3.模型建构
对数学模型的建构要充分考虑初中生的接受和认知能力,要立足学生的角度,让学生亲身经历建构数学模型的过程,这样才能让学生更好地掌握和运用数学建模。教师在教学过程中应该鼓励学生采用多样化的探究策略,根据自身的知识水平和实践能力选择不同问题解决的方式,帮助学生自主构建数学模型。
数学模型是用数学解决实际问题时使用的一种方法,它往往是一组具体的数学关系式或一套具体的算法流程,它是一种数学的思考方法,同时也是逻辑思维的思考方式,构建数学模型是数学建模的关键。对数学模型的建构和运用的核心目标是实现对学生数学逻辑思维方式的培养,提升学生的数学思维和实际解决问题的能力,因此对数学模型的建构一定要立足实践,让理论与实践相融合,既适应学生的认知能力发展水平又充分满足教学目标的需要。
4.模型运用与检验
在数学教学中对数学建模的运用,其目的是更好的解决现实问题。因此,数学模型最终还是要回归对实际问题的运用与解决。只有在对实际问题解决的过程中,才能使数学模型具有生命力,实现自身的价值,对初中数学的发展发挥应有的作用。对数学建模的结果检验包括检验和应用两部分,对数学模型的每一次应用都是对模型的一次检验。在初中数学建模中,受初中生知识水平和认知能力的限制,对数学建模检验的重点只能放在模型的应用方面。数学是一门应用性非常强的基础科学,只有在不断的实践应用中才能获取数学知识的精髓,数学模型可以在很大程度上帮助学生深刻领会所学知识,顺利构建数学体系,从而大大提高学生解决实际问题的能力,全面提升学生的综合素质。同时,初中数学建模流程并不是一成不变的,它要根据教学内容、教学对象、教学进度等实际状况,进行灵活选择。
三、如何将“数学建模”教学方法应用到教学实践中
1.全面有针对性地选取适宜的教学内容
初中数学建模教学方法经过教学实践的检验对有效开展数学教学有重要的教学意义,但是初中阶段数学教学内容中不是所有内容都适宜运用“数学建模”教学方法开展教学。所以,初中数学教师要注意对教学内容进行筛选,选取针对性较强且适宜运用该教学方法的数学内容开展教学,使教学可以达到事半功倍的效果。例如轴对称图形的移动教学则较适宜运用“数学建模”教学方法开展教学,教师可以将不同的二维图形呈现给学生,以一条直线为对称中线将其进行旋转、翻折使其产生“轴对称”的效果,同时教师运用字母或数字的形式标记翻折前与翻折后图形的对应点,使学生通过教师的演示在头脑中建立与之相关的图形翻折过程,形成数学思维建模,提升数学课堂教学质量水平。
2.教学环节设计要注意科学性、合理化
教学环节的设计科学性和合理化是运用“数学建模”教学方法开展数学教学成功与否的重要影响因素之一。比如动画片中的皇宫建筑蕴含着不同“角”的构成,并带领学生将“直角、钝角、锐角”概念与不同形状的图形相结合并运用到实际数学设计中,设计出自己的城堡,调动学生学习复杂数学内容的主动性,培养学生应用数学的能力,进而提升数学教学效果和水平。
在我国当下的初中数学教学中,“数学建模”这一教学模式可以很好地实现教学目标,并有效的提高数学教学效果,在培养学生的数学思维能力方面,也有一定的促进作用。如果该模式能够在初中数学部分教学内容中得到拓展和应用,将有利于初中数学教师教学水平的提高。
参考文献:
[1]陈修臻.数学建模思想在初中数学教学中的应用研究[D].山东师范大学,2015.
[2]张钦.基于建模思想的初中数学教学设计研究[D].淮北师范大学,2015.
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
5、具体的教学策略和途径
[1]叶其孝。把数学建模、数学实验的思想和方法融人高等数学课的教学中去[J]。工程数学学报,2003,(8):1—11。
[2]颜荣芳,张贵仓,李永祥。现代信息技术支持的数学建模创新教育[J]。电化教育研究,2009,(3)。
[3]郑毓信。数学方法论的理论与实践[M]。广西教育出版社,2009。
[4]姜启源。数学实验与数学建模[J]。数学的实践与认识,2001,(5):613—617。
[5]姜启源,谢金星,叶俊。数学建模[M]。第3版。北京:高等教育出版社,2002。
[6]周家全,_平。论数学建模教学活动与数学素质的培养[J]。中山大学学报,2002,(4):79—80。
[7]付桐林。数学建模教学与创新能力培养[J]。教育导刊,2010,(08):89—90。
数学建模与数学模型
数学建模一词出现的时间并不是很长,大概可以追溯到30年前,它的出现是基于科学技术的进步,尤其近半个世纪以来,随着计算机技术的进步和发展,数学建模便应运而生,并得到迅速的发展,直到现在已经大致形成了体系,在我国,数学建模比赛也有20多年的时间了,建模参考书籍越来越多,内容越来越完备,不同的书籍对数学建模的定义虽然有所不同,但大致可以归纳位:对实际问题进行分析,做出简化假设,分析其内在规律,并运用数学符号和数学语言将规律描述出来,再用适当的数学工具,得到一个数学结构,该结构称为数学模型,建立数学模型的过程叫做数学建模。
应用数学去解决实际问题时,建立数学模型是至关重要的一步,也是比较困难的一步,建立数学模型的过程,就是把一个实际问题进行合理的简化,并对相关信息进行调查、收集、整理,分析出问题的内在规律,并用数学符号将这种隐含的规律表达出来,然后运用恰当的数学方法对其进行分析、计算,最终解决问题,这一步对建模者的数学基础要求比较高,要求建模者有较为完善的数学体系,并且还要有敏锐的想象力和洞察力,数学建模的作用越来越受到数学工程界的普遍认可,它以成为现代科技者的必备技能之一。
数学建模的一般步骤
下面结合数学建模的几个环节和数学建模实例,简要介绍MATLAB在数学建模中的一般步骤,模型准备:在建模前要了解问题的实际背景,搜索问题信息,明确求解目的,从而确定用何种数学方法和建立何种数学模型;模型假设:根据实际对象的特征和建模的目的,抓住问题的主要因素,对问题进行合理简化,用精确的语言提出恰当的假设;模型建立:在假设的基础上,利用合理的数学工具刻画各变量、常量之间的数学关系,建立相应的数学结构;④模型求解:利用获取的数据和已有的数学方法,来求解上一步的数学问题,对模型的参数进行相应计算⑤模型分析:对所建立的模型的思路进行阐述,对所得的结果进行数学上的分析;⑥模型检验:将模型与实际情况进行比较,以此来检验模型的准确性、合理性,如果不符合实际情况需重新建立模型;⑦模型的推广:在现有的模型基础上,对模型进行更加全面的考虑,使模型更能反映实际情况。
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xxx懂实验xxxxxx会试验xxxxxx能创新xxx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xxx懂实验xxxxxx会实验xxxxxx能创新xxx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。
研究人员对机器人动力学有着极大的兴趣。当导出机器人动力学方程的解析形式时可以用拉格朗日或者阿佩尔形式进行描述。在正式说明的情况下,拉格朗日需要对动能和广义力推导出解析表达式,在使用形式化描述阿佩尔的情况下―能量,加速度,和转化的广义力。确定必要的动能,在一般情况下,为了确定质量速度的构成系统和固体角速度矢量实心体的中心刚体的动能在绝对坐标系的变换下是不发生改变的。
这使我们能够获得惯性张量的变换公式之交
一旦将每个环节的动能进行描述解析,找到整个系统的总动能很重要:
找到的每一个链接的动能:
各链接的转动惯量:
让我们假设
经过变换和替换得到
获取拉格朗日方程的每一个环节。区分系统的总动能交替关于。
该操作的结果是,我们得到了各链接下面的等式:
链接1:
链接2:
(1)
结合系统得出方程:
(2)
柯西变换结果系统的一般形式,替代:
(3)
一个创新实践平台
大连大学数学建模工作室以学生的综合素质为基础,计算机软件为辅助,论文为形式,面向全校不同专业各年级学生。以培养创新能力、提高综合素质为目标来组织课内外、校内外相结合的教学与实践活动,以组或队为单位组织教学活动,采用教师讲授、学生报告以及讨论的方式,并以学生报告和讨论为主,组织学生参加国内外各类大学生数学建模竞赛活动,通过查阅文献、收集资料,引导学生探讨解决各种实际问题的方法,指导学生撰写科技论文公开发表。数学建模工作室1999年成立,是大连大学最早带领大学生进行课外科技活动的组织之一。
数学建模工作室成立以来,在学校领导和各相关部门的大力支持与帮助下稳步发展。作为学校创新实践平台之一,数学建模竞赛活动让学生获得了众多奖项,学生们不仅在实际问题研究中得到数学科学素质的训练和各种能力的提高,而且更重要的是得到数学文化精神的陶冶和启迪,在科学真理与完善人格两方面得到收获,提高了自身“会做人,能做事,会学习,能创新”的综合素质。目前,数学建模工作室已经成为学校教师开展教育改革、科研活动以及本科生创新、科研训练的基地,也使得融于此中的学校创新教育实践、教育教学和人才培养模式改革在探索中深入进行,结出硕果。
15年来,学校参与数学建模活动的人数已达8万余人次,在各类国内外大学生数学建模竞赛中获奖项共389项。其中,辽宁省大学生数学建模竞赛一等奖84项,全国大学生数学建模竞赛一等奖8项,国际大学生数学建模竞赛一等奖7项。自2010年起,数学建模工作室还组织学校研究生参加全国以及辽宁省研究生数学建模竞赛,共获奖23项,其中,部级6项,省级一等奖4项。工作室负责人刚家泰老师,在全国大学生数学建模竞赛20周年庆典,即每10年举行一次的“全国大学生数学建模竞赛优秀指导教师”评选中,荣获百名“全国大学生数学建模竞赛优秀指导教师”称号。15年来,从大连大学数学建模工作室走出的建模人才遍布九州大地。
忙碌却很充实
数学建模是一个消灭个人主义、建立组织概念的过程。数学建模竞赛的思路有一个从放到收的过程,一开始,大家可以说是思如泉涌,每个人都有独到之处。但是,没有人能未卜先知地看到最后的结果,也许每条路都能走下去,仅有优劣不同,也许有时候每条路的尽头都是一个死胡同。但是在几个小时的讨论之后,必须要定下来一个思路,哪怕其中一个人对此再有意见也必须服从。激烈的争论之后是紧密的团结,这很困难,但却是必须的。
数学建模竞赛是一个感情的大熔炉。师生情,同学谊,暖融融,真不疑。数学建模课题组的所有老师都很优秀,都很负责。工作室成立的十几年来,每临大赛,在队员们奋战的几天几夜里,老师们一直陪在左右。已经毕业的学生魏杰在回想起指导教师时,感慨道:“从他们揉眼的动作里就能感觉到他们的压力与疲惫;而在他们的回答里有的只是温和与耐心。他们就是我们队员的支柱。就说领队的谭欣欣老师,她为了带好数学建模,付出了诸多努力。在赛前培训时,她坚持天天早到晚退,尊重同学的个性,鼓励同学各抒己见。她博学而随和,不会因为你的不同而排斥你,也不会因为你的成绩不佳而责难你。比赛中,她又为大家考虑了从生活到比赛的许多细节。”对此,谭欣欣谦虚地说,“这不是我的功劳,是校领导和课题组的老师共同的努力。”
今年,由美国国家_和美国工业与应用数学学会等联合举办的2014国际大学生数学建模竞赛及交叉学科竞赛上,大连大学代表队再次获得殊荣,获国际一等奖一项、国际二等奖3项、国际三等奖10项,这是该校第七次获得此类比赛国际一等奖。
参赛选手能够取得如此骄人的成绩,靠的不仅是丰富的专业知识,更需要他们对数学建模的热爱、团队里师生的互相帮助及坚持不懈的努力。
乐在其中
“数学建模”对于第一次接触它的学生来说,是一个十分抽象的概念。“最开始,我真不知道什么是数学建模,但是听完他们讲座后,我就觉得这个十分神奇,我对它特别好奇,所以就特别想深入了解。”几乎每一位刚开始参加讲座的学生都是同样的心情。后来在慢慢的了解过程中,他们越来越喜欢数学建模。就像谭欣欣老师说的那样:“数学建模就是用数学语言描述实际现象的过程。它是一种数学的思考方法,是运用数学的语言和方法,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。”
每次比赛前都会有15天的讲座,从第一天开始,每次都是“人满为患”。据一名参与其中的学生回忆,“电教的教室座位本来就很多,但是还是不够。就算用两个教室,还是有站着听的。”大家的热情使数学建模工作室更觉“任务的艰巨”,每天都要准备各类新奇有趣的问题来引导大家对数学建模有更深入了解,“有时候为了想一个有趣的数学问题,我们要讨论好几天。那几天几乎没有一天不熬夜的,还要不停的和老师沟通交流,不断改进。即便这样,有时候几天的努力还可能用不上……”可是,不管有多累,每一位参加讲座的同学都乐在其中,还有什么比做自己喜欢的事更有趣的呢?
“比赛的时候正好是寒假,无论是老师还是学生,没有一个人抱怨,反而是积极地投身在课题的研究上。”电信2011级的刘飞月感慨道。因为比赛要求就选定的赛题每个队在连续四天的时间里写出论文,它包括:问题的适当阐述;合理的假设;模型的分析、建立、求解、验证;结果的分析;模型优缺点讨论等。时间紧、内容多、竞争大、任务重!每个参赛队由3名队员和1名指导教师组成,老师每天都和学生们在一起,不断讨论、修改;同学们每天泡在工作室里,利用计算机、软件包、教科书、杂志和手册等资源,充实自己的论文。“老师来不及回家,就住在这,同学们觉得今天还有内容可以补充就通宵不睡”“那几天几乎没有人好好睡上一觉的,最忙的时候就一直不睡,累了就趴在电脑桌上休息一会,休息一会就继续工作”,参加国际比赛的师建鹏同学说,“有时候我们就为了一个数字,需要做好几十遍的演算推理;有时候为一个资料的引用,我们需要在电脑上,文献里找好几个小时。”每天的黑眼圈是参赛选手的标志,但是自信的笑容和充满激情的眼神更是他们的特点。参赛者中黑眼圈最重的同学说:“这四天支撑我的就是我的热爱和大家的帮助。”
在于过程而不仅是结果
数学建模就像是达芬奇画鸡蛋,关键在于建模的过程而不在于结果。通过参加数学建模竞赛这样的实践,学生们亲自参加了将数学应用于实际的尝试,亲自参加了发现和创造的过程,并最终取得了在课堂上和书本里无法获得的宝贵经验和亲身感受,从而启迪数学心灵,能更好地应用数学、品味数学、理解数学以致热爱数学,在知识、能力和素质等方面迅速地成长。
在数学建模工作室这个平台上,学生们用心书写着自己的人生之路。流过的汗水代表拼搏,喜悦的泪水象征成功;激烈的辩论是探求知识,真诚的合作滋润你我。这每一句跳动的话语代表着一种经历,而最终不同的经历会合而为一,诠释着“让每一个人都成功,让每一个人都快乐”的文化理念。从数学建模工作室走出来的许多优秀学子,他们是这种文化理念的受益者,也是这种文化理念的诠释者。
他们学会了学习,这种学习是融知识与应用于一体的学习。
他们学会了思考,这种思考是集理论与实践于一体的思考。
他们学会了合作,这种合作是他们成功的助推器,在合作中促进成功,也在合作中产生友谊。
无数次的比赛带给他们无数次喜悦,而无数次喜悦的背后又有多少局外人难以想象的艰辛;无数次的比赛磨砺了他们的意志,也丰富了他们的人生经历。
高等数学是现在大学数学教育中的基础课程,也是一门必修的课程。他能为其他理工科专业的学生提供很多种解题方式与解题思路,是很多专业,如自动化工程、机械工程、计算机、电气化等必不可少的基础课程。同时,现实生活中也有很多方面都涉及高数的运算,如,银行理财基金的使用问题、彩票的概率计算问题等,从这些方面都可以看出人们不能仅仅把高数看成是一门学科而已,它还与日常生活各个方面有重要的联系。但现在很多学校仍以应试教育为主,采取填鸭式教学方式,加上高数的教材并没有与时俱进,将其与生活的关系融入教材内,使学生无法意识到高数的重要性以及高数在日常生活中的魅力,因此产生排斥甚至对抗的心理,只是在临考前突击而已。因此,对高数进行教学改革是十分有必要的,而且怎么改,怎么让学生发现高数的魅力,并积极主动学习高数也是作为教师所面临的一个重大问题。
层次分析法是解决定性事件定量化或定性与定量相结合问题的有力决策分析方法。它主要是将人们的思维过程层次化、,逐层比较其间的相关因素并逐层检验比较结果是否合理,从而为分析决策提供较具说服力的定量依据。层次分析法不仅可用于确定评价指标体系的权重,而且还可用于直接评价决策问题,对研究对象排序,实施评价排序的评价内容。
用AHP分析问题大体要经过以下七个步骤:
(1)建立层次结构模型;
首先要将所包含的因素分组,每一组作为一个层次,按照最高层、若干有关的中间层和最低层的形式排列起来。对于决策问题,通常可以将其划分成层次结构模型,如图1所示。
其中,最高层:表示解决问题的目的,即应用AHP所要达到的目标。
中间层:它表示采用某种措施和政策来实现预定目标所涉及的中间环节,一般又分为策略层、约束层、准则层等。
最低层:表示解决问题的措施或政策(即方案)。
(2)构造判断矩阵;
设有某层有n个元素,X={Xx1,x2,x3……xn}要比较它们对上一层某一准则(或目标)的影响程度,确定在该层中相对于某一准则所占的比重。(即把n个因素对上层某一目标的影响程度排序。上述比较是两两因素之间进行的比较,比较时取1~9尺度。
用 表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果,则
A则称为成对比较矩阵
比较尺度:(1~9尺度的含义)
如果数值为2,4,6,8表示第i个因素相对于第j个因素的影响介于上述两个相邻等级之间。
倒数:若j因素和i因素比较,得到的判断值为
(3)用和积法或方根法等求得特征向量 W(向量 W 的分量 Wi 即为层次单排序)并计算最大特征根λmax;
(4)计算一致性指标 CI、RI、CR 并判断是否具有满意的一致性。其中RI是
平均随机一致性指标 RI 的数值:
矩阵阶数34567891011
CR=CI/RI,一般地当一致性比率CR<时,认为A的不一致程度在容许范围之内,可用其归一化特征向量作为权向量,否则要重新构造成对比较矩阵,对A加以调整。
(5)层次总排序,如表1所示。
(6)层次总排序一致性检验,如前所述。
(7)根据需要进行调整 对于层次单排序结果和层次总排序结果,只要符合满意一致性即随机一致性比例 CR≤ 就可以结束计算并认同排序结果,否则就要返回调整不符合一致性的判断矩阵。
数学建模是数学应用与实践的重要载体;数学教学旨在传授数学知识与数学思想,激发学生应用数学解决实际问题的意识。数学建模与数学教学相辅相成,数学建模思想与数学教学将有助于提高教学效果,反之传统应试扼杀了学生学习数学的兴趣与主观能动性;数学教学效果,在数学建模过程中体现显著。
三、数学教学
1.数学教学“教”什么。电子科技大学的黄廷祝老师说:“数学教学,最重要的就是数学的精神、思想和方法,而数学知识是第二位的。”因此数学教师不仅要传授数学知识,更要让学生知道数学的来龙去脉,领会数学精神实质。
2.如何提高数学教学效果。提高数学教师自身素质是关键,创新数学教学模式是手段,革新评价机制是保障。
①提高数学教师自身素质。
数学教师自身素质是提高数学教学效果的关键。20xx年胡书记在《xxx关于加强教师队伍建设的意见》中明确提出,我国教育出了问题,问题关键在教师队伍。数学学科特点鲜明。若数学教师数学素养与综合能力不强,则提高数学教学效果将无从谈起。因此数学教师需通过如参加培训、学习精品课程、同行评教、与专家探讨等途径努力提高自身素养。
②创新数学教学模式。
教师的专业发展是学校可持续发展的关键,是学校核心竞争力的最集中体现。近年来,我校的教育教学质量和社会声誉获得快速提升,与我校重视教师队伍建设,特别是重视教师的专业成长密不可分。实践证明,促进教师专业化发展,不但要有学校制度上的支持,更离不开教师自身对教育教学工作不断地进行思考与研究,总结与反思,通过撰写论文进行理论提升。
目前,我校已经有一大批教师,他们不但有工作上的热度,更有对教育教学认识上的高度和对所教学科理解上的深度。他们在紧张纷繁的日常工作之余,笔耕不辍,将自己的研究与思考写成论文。当中有许多已经在专业学术刊物上公开发表或者在不同级别的论文评比中获奖。
这不单是老师们实践工作及对其进行总结、反思的过程记录,更是他们教育教学智慧的结晶,是学校的一笔宝贵财富。为了珍惜这笔财富,加强优秀论文成果的交流与推广,让更多人得惠于此;同时,也为了感谢他们的辛勤付出,营造更加浓厚的教研氛围,鼓励更多老师积极地、深入地开展教育教学研究,让更多人养成总结与反思的习惯,更好地促进教师专业水平提升,真正推动学校内涵发展,我们在成功编印《教苑笔耕集》第
一、二卷之后,在深入推进“高效课堂”教改实验、积极向省级标准化高中迈进的征途中,从老师们已经公开发表或者获奖的论文中,拾取一部分编印成《扶风县第二高级中学优秀教研成果汇编——教苑笔耕集》第三卷。
本卷分为七大板块,以教研组为单位收集了学科论文和德育论文,共57篇,约15万字。由于时间仓促,加之篇幅有限,还有许多老师的众多优秀论文未及收录,是为憾!
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,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文范文,欢迎阅读参考。
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xxx,数学建模xxx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xxx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xxx[1].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[2].
(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[3].
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xxx满堂灌xxx,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[4].
(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。
(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 2008 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 2014 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。
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。
[1]辞海[M].上海辞书出版社,2002,1:237.
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[5]段璐灵。数学建模课程教学改革初探[J].教育与职业,2013,5:140-142.
分析组成机械臂的两个链接:关于一个广义坐标的垂直轴线旋转链接和沿水平轴偏移的一个广义链路坐标。这些坐标位移决定了机械臂的位置。为了描述机械臂运动学问题必须要解决正、逆运动学问题。
这些任务的解决方案用于机械臂工作区的建设。另外,由此产生的方程组是随后的处理运动任务的起点。解决方案是一组建立机械臂广义坐标与笛卡尔坐标之间联系的非线性函数。图1显示了该机械臂的运动学。
采用Denavit-Hartenberg方法编码运动链。然后建立对机械臂的运动学正问题的绝对和相对坐标形式的约束方程:
-在一般形式上
-与特定的值
因此:
获得机械臂的运动方程:
获得扩展链路的整体速度:
逆运动学问题是确定一个给定位置和它的输出链路定位(夹具)的机器人的广义坐标[4-5]。有多种方法用于求解逆运动学问题,但大多数是与超越方程系统的解相关。
让我们用三角法来解决这一问题。
从方程组发现后,针对这种划分获得
显然,在第一连杆的旋转角度可以被定义为
For to find the use identity ,thenobtain:,obvious that ,then finally get ,hence.
查找使用的身份,进而获得:,显而易见的是,最终得到了想要的结果,因此。
其结果是,我们得到一个广义坐标方程系统:
随时间变化的变量集,设置唯一标识的机器人连杆的相对位置。因此,机械系统的配置称为广义坐标。在完整力学系统中一些广义坐标的n等于自由度的数目。
1.有利于培养学生综合解决问题的能力
2.有利于促进高职数学课程的改革
大多数学校的高职数学课还是采用教师在上面讲,学生在下面听的方法,殊不知对于高职生而言,他们不但听不懂,而且也不愿意听,这就促进教师要改进教学方法,最好的方法是在机房里上课,老师把重要的理论思想教给学生之后,具体的计算方法可以让学生利用软件在电脑上操作,这样既提高了学生的学习兴趣,也提高了学生运用软件的能力。
通过对武汉2000-2012年相关数据进行线性回归预测,能够得到如下结论:
第一,由回归预测方程 可知,货物周转量与生产总值(GDP)呈正相关关系,具体表现为一单位的GDP增长,能够引起单位的货物周转量;同时由图2的曲线图可知,货物周转量存在明显的上升趋势。
第二,货物周转量是一个总体规模性指标,是从总量上反映物流需求。
这种方法比较概括,虽存在缺陷,但对物流需求的宏观把握,制定宏观物流发展战略还是颇具价值;同时,本文只研究了生产总值对货物周转量的影响,实际上,货物周围量的影响因素很多,比如宏观面上的经济政策,气候条件,微观层面上的运输距离以及货运总量等;另外,货物周转量只是代表物流需求的一个量,并不能完全代表物流需求,因而需要根据实际情况适实地对其加以修正。
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为纪念世界传统医药日,xx市中医药学会、xx市针灸学会联合xx注册中医学会定于20xx年10月23日举行大型纪念活动,召开深港中医药论坛。活动主题为“中医经方临床运用”。
现向xx及xx地区全体中医、中西医结合医务人员,活动方案如下:
一、内容:
历代经方家学说的整理和研究;经方在世界的传播与应用研究;经方理论探源;经方验案总结;经方师承经验总结、体会;经方方证研究;经方药证研究;经方合方和加减原则研究;经方疗程与疗效评价标准研究;经方量效关系研究;经方制剂规范研究;经方医学史考证研究;经方相关问题多学科研究、经方教学法研究等。
二、要求:
1.论文具有真实性、科学性、先进性,论点突出,文字准确,语言精练。
2.论文包括全文和中文摘要(300~500字)两部分,原则上全文不超过6000字。摘要包括2~5个关键词;论文要求引文准确,简明扼要,使用规范简化字、标点符号及法定计量单位;
3.会议论文以电子邮件形式发送至电子邮箱(注:凡通过电子邮件投稿者,请在邮箱“主题”一栏以文章名标识,稿件收悉后必有电子邮件回复,如未收到回复,建议重新发送)。论文一律用A4纸打印,字体选用宋体,题目3号字,小标题4号字,内容小4号字,挂号投寄并发送电子邮件。
5.凡不符合上述要求的稿件恕不受理。所有来稿均经专家评审,专家有权对论文提出修改意见,符合要求的论文将汇编成册,正式印刷出版。并组织评选优秀论文,对获奖优秀论文给予一定的奖励。
6.请自留底稿,无论录取与否,一律不予退稿。
7.截稿日期:20xx年9月5日(邮寄以邮戳为准,电子稿件以电脑系统时间为准)
三、联系方式
一、只考虑对成品油价影响较大的五个因素,即:原油价格、企业成本、供
求关系、承受能力、社会公平。对于每一个因素,如果其受其他因素的影响,则对该因素单独进行分析。本模型我们假设只有社会公平受地域分布、收入水平、当地物价影响。
二、假设影响成品油定价的五个因素之间没有影响,各自独立,且影响社会
公平的三个因素也是独立的,不会对其他因素造成影响。
三、假设石油资源稀缺程度和环境因素及能源效率不影响成品油定价,或者
说其影响的力度较小,忽略掉其影响。
Ⅳ、符号说明
Ⅴ、模型的建立及求解
模型一:
基于模糊综合评价模型(FCE)的我国现行成品油定价机制评价及验证模型
模糊综合评价算法概述
模糊综合评价是以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一些边界不清,不易定量的因素定量化,进行综合评价的一种方法,其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定,而是以一个模糊集合来表示。隶属度与隶属度矩阵是模糊综合评价的关键性概念。对于论域(即研究范围)U中任意元素x,都有A(x)∈
[0,1]与之相对应,则称A为U上的模糊集,而A(x)即称为x对A(A通常称之为评价集)的隶属度。隶属度A(x)越接近于1,表示x属于A的程度越高,A(x)越接近于0表示x属于A的程度越低。隶属度矩阵则为多个元素xi对于Ai的模糊关系矩阵,矩阵元素r即为x对于A的隶属度。模糊综合评级中通常分有目ijij
标层和指标层,通过指标层与评价集之间的模糊关系矩阵(即隶属度矩阵)可以得到对于目标层对于评价集的隶属度向量,从而得到目标层的综合评价结果。
模糊综合评价模型求解
基于我国现行成品油定价机制的模型分析
我国现行成品油定价机制的提出设计多方面因素,可以采用原油价格、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平这五个指标来进行衡量。将这五个指标定为一级指标。而这五个指标无法定量的给出对我国现行成品油定价机制衡量的实际标准,而且它们之间的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。在社
会公平这一指标下,又有地域分布、收入水平、当地物价这三个二级指标。它们对于成品油定价的定义,评价能力和它们之间的相互关系也是模糊不清的。综上所述,面对我国现行成品油定价机制的问题采用模糊综合评价方法来衡量是较为恰当的。
为此需要建立一个影响力评价等级集合V={V}来对成品油价格标准进行等i
级评价,并且构造出单指标因素对于各评价等级的隶属函数F(x),建立模糊关系矩阵R,同时需进行相应的基本操作,对各指标进行权重衡量,结合隶属度矩阵求出综合评价矩阵。
在计算各级指标权重方面,考虑到了传统的模糊综合评价中的权重通常由专家指定或者根据调查结果判定,这样导致主观因素太大,权重定量不够精确。为避免这些不利因素,在这个模型中采用层次分析法求出各指标权重大小。
模型假设
1)忽略竞争程度、资源稀缺以及能源效率和环保节能等因素对于模型的影响。
2)假设企业成本、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平等因素在原油价格波动时一个原油价格的上涨或者下降过程中这段时间内保持不变。
3)假设现行成品油定价机制得到了良好的实施,国内成品油价格基本上与机制定义的价格相符。
指标的层次划分
U??u1,u2,u3,u4,u5?
建立具有准则层和子准则层这两层的模糊综合评价分析模型。
指标层次表(表1)
数学建模论文范文篇二:数学建模优秀论文模板(经典中的经典)
承诺书
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.
案例:某人欲到苏州、杭州、桂林三地旅游,选择要考虑的因素包括四个方面:景色、费用、居住和饮食,用层次分析法选一个适合自己情况的旅游点。
⒈根据题意可以建立层次结构模型如图1所示。
⒉Excel实现过程
⑴将准则层的各因素对目标层的影响两两比较结果输入Excel表格中,进行单排序及一致性检验如图2所示。 其中:F4=PRODUCT(B4:E4),表示B4、C4、D4、E4各单元格连乘,复制公式至F7单元格。 G4=POWER(F4,1/4),表示将F4单元格的值开4次方,复制公式至G7单元格 G8=SUM(G4:G7),表示求和 H4=G4/$G$8,复制公式至H7单元格 I4= B4*H$4+C4*H$5+D4*H$6+E4*H$7,复制公式至I7单元格 J4= I4/H4 λmax= AVERAGE(J4:J7)。 CI=(J8-4)/(4-1),CR=CI/;,即通过一致性检验。
⑵按同样的方法分别计算出方案层对景色、费用、居住、饮食的判断矩阵及一致性检验,如图3所示。
⑶层次总排序,由于苏州数值最高,故选择的旅游地为苏州,如图4所示。 其中:C44=K14,G44=$C$43*C44,H48={SUM($C$43:$F$43*C48:F48)},注意:这是一个数组函数需按ctrl+shift+enter三键确定。
1.高职生的数学基础相当薄弱,学习习惯不好,然而数学知识理论性强,计算繁琐,并要求学生有足够的耐心和较强的理性思维能力,这就会让学生在学习数学相关知识时感觉有一定的难度。而另一方面,高职院校的课时量在尽量压缩,数学应用方面的内容只是蜻蜓点水,根本无法广泛而深入的涉及到位。例如,我校很多专业只开一个学期64课时的数学课,还有些专业甚至不开数学课,要建立一些比较高等的数学模型,高职学生的数学知识显然不够。
2.高职院校目前的教学方法多表现为填鸭式的教学法,过分强调严格的定理和抽象的逻辑思维,特别是运算技巧的训练讲得过于精细,考试形式单一。对于高职生来说,只要求他们会套用现成的公式及作一些简单的计算就行,但是目前的教学不能使学生发挥自己的主观能动性,也调动不了学生学习数学的兴趣。
3.目前我校只开设了一门数学方面的公共选修课《数学建模》,一共16次课,仅仅靠课堂上讲的内容让学生来参加数学建模竞赛远远不够,另外,学生又要同时兼顾其他专业课程,因此学习效果不好。
4.组织数学建模赛前培训的师资队伍理论薄弱,只靠一两个青年教师承担培训指导任务,缺乏参赛经验丰富的老教师。
5.我校学生参加数学建模的积极性不高,我校已经连续参加几年的数学建模竞赛,但最多的也就5个队,仍有多数学生称未听过有这项比赛,说明宣传不是很到位。
6.目前组队参赛的任务是交给基础部来完成,而基础部没有学生,这就会造成找队员困难的问题。
一、数学建模与数学建模意识
二、高中数学教师必须提高自己的建模意识、积累自己的建模知识。
我们在教学内容和要求上的变化,更意味着教育思想和教学观念的更新。数学建模源于生活,用于生活。高中数学教师除需要了解数学科学的发展历史和发展动态之外,还需要不断地学习一些新的数学建模理论,并且努力钻研如何把高中数学知识应用于现实生活。作为高中数学教师,在日常生活上必须做数学的有心人,不断积累与数学相关的实际问题。
三、在数学建模活动中要充分重视学生的主体性
四、处理好数学建模的过程与结果的关系
_曾说过:“由一种形式转化为另一种形式不是无聊的游戏而是数学的杠杆,如果没有它,就不能走很远。”由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此如果我们在数学教学中注重转化,用好这根有力的杠杆,对培养学生思维品质的灵活性、创造性及开发智力、培养能力、提高解题速度是十分有益的。学生对问题的研究过程,无疑会激发其学习数学的主动性,且能开拓学生的创造性思维能力,养成善于发现问题、独立思考的习惯。教材的每一章都由一个有关的实际问题引入,可直接告诉学生,学了本章的教学内容及方法后,这个实际问题就能用数学模型得到解决,这样,学生就会产生创新意识。
百度知道 > 理工学科添加到搜藏待解决《数学建模》悬赏分:20 - 离问题结束还有 9 天 3 小时《数学建模》开车节油问题伴随着全球经济的发展,对能源的需求量也日益增加,有专家预测,按照目前的开采速度,几十年后石油矿井将会枯竭,而国际原油期货价格在2007年也一路狂飙到每桶140多美元,最近一段时间虽然有所回落,但能源问题仍然是国际社会普遍关注的重点问题之一。在开发新能源的同时,如何有效的节约能源,提高能源的使用效率就成了舆论的焦点。我国在十一五规划中明确的把节能减排作为主要任务之一,也体现了我国领导者对能源问题的高度重视。在欧美等发达国家,汽车几乎是一种日常生活必需品,汽车产业也是其国家支柱产业之一。我国近年来随着经济的高速发展,汽车也逐渐走进了千家万户,走进了我们的生活。全国的汽车保有量早已上亿,据初步统计,我国平均每辆汽车每个月的汽油消费一般在1000元以上,按照5元/升计算,全国每年汽车消耗的汽油就达到上亿吨。所以一方面,国家鼓励大家购买和使用比较省油的小排量汽车,另外一方面,良好和正确的开车习惯也能够大大降低油耗。比如一些小排量的汽车每百公里的油耗可以低于5升,而某些大排量的汽车则可以高达10升;另外,同样的一辆汽车,某些驾驶员开过以后的百公里油耗高达10升,但是某些有经验的驾驶员可以使其低于8升,节约了20%,如果所有人都能正确合理驾驶,那么每年可以省下来得汽油量还真是个不小的数目!那么,如何开车才能使油耗最低呢?对这个问题的争论一直就没有停止过……老王说,当车速达到80~120公里/小时的时候,松掉油门并换到空档,让汽车自己滑行,这个时候几乎不费油,等速度降下来以后,再重新挂上5档,轰上油门前进,然后再换到空档,如此反复下去,肯定省油,特别是在高速公路上很有效。老李却不这么认为,他说应该保持在5档的状态,不要切换到空档,当速度比较高的时候,可以松掉油门就行了,这个时候虽然在档上,但是现在的汽车都有微电脑控制芯片,当速度很高的时候就算在档上,喷油嘴也会停止喷油,即油耗为零。但是毫无疑问,这样虽然不耗油,但是只要不踩油门,汽车速度会下降的很快,所以老王仍然认为还是他的方法比较省油。但是老李又提出,在下坡的时候,我挂在5档上滑行,速度还是可以保持的,所以他那样既安全又省油。请你结合汽车的内部动力构造,以广州本田思迪升手动档这款车型为依据,建立合理的数学模型回答以下问题:1、 老王的方法和老李的方法在平路上谁更省油?2、 如果是下坡或者上坡呢?3、 还有哪些更好的开车节油方法?4、 给某汽车杂志写一篇短文,为驾驶员如何合理驾驶,如何安全节油提一些建议。
关键词:数学建模;高等数学教学
一、引言
11世纪的数学家、物理学家和天文学家高斯曾说:“数学是科学之王。”数学贯穿于所有科学理论之中,任何科学理论如果不应用数学,它就是粗糙的,不懂数学的人是不能进行深层次的科学思维的。
在当今社会数学已经渗透向生活的各个领域,概率、比率、机会、误差、图像、逻辑、程序等等数学概念已进入日常生活;各行各业都在数量化、数字化、数学化,用到的数学知识越来越多。从科学技术的角度来看,大量与数学相关的交叉学科相继出现出现,迅速发展例如:数学化学、数学生物、数学地质学、数学心理学、数学语言学、数学社会学等。有研究者认为高科技技术本质上就是一种数学技术。例如财物、会计专业软件包都是大量应用现有的相关数学知识,开发数学模型以及应用数学技巧、方法的结果。高等数学对于培养大学生数学思维、数学意识提升逻辑思维能力有重要意义。
二、数学建模思想的重要性
传统高等数学教学注重训练学生的逻辑推理能力,而没有注意训练如何从实际问题中提炼出数学问题以及如何用数学来解决实际问题,其后果是学生们学了不少数学,但不会用,为此在高等数学的教学过程中如何提升教学效果成为教学改革的一个重要研究问题。当前高等数学教学不重视应用性,很多学生数学的学习仅仅以通过考试为目的,数学成为抽象的、枯燥的、无实际用途的科学。数学建模则以“数学的应用与模型化”为主线,重视数学建模意识和应用能力的培养。
数学建模的思想在高等数学发展的历程中很早就有,但是现代教育技术环境的发展和大学生数学建模赛事的举行为数学建模的教学发展提供了契机和更好的外部环境条件,同时也对现代高等数学的教学提出了新的要求。数学建模对于培养大学生数学能力的作用的相关研究较多,研究结果表明:数学建模能够提升大学生理论联系实际的能力、可以提升思维能力、概括能力、归纳能力、创新能力。
三、数学建模教育现状和改革思路
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,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。2012 年,来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、美国的1284所院校、21219个队(其中本科组17741队、专科组3478队)、63600多名大学生报名参加本项竞赛。竞赛能全面反应学生解决实际问题的能力、数学创造力、计算机使用能力、书面表达写作能力,特别强调创新意识、团队精神。已经成为我国大学生创新能力培养和提升的重要大型学术赛事之一。
郑州航空工业管理学院,在2008年至2010年累计有67支队伍,共计201名学生才加了全国的大学生建模大赛,并取得了良好的成绩荣获省级一等奖6项、省级二等奖8项、省级三等奖20项,但参赛学生来自全校各个不同院系,较多集中在数理与统计学院。
综上可见:通过数学建模对提升高等数学教学效果的实践研究,可以为高等数学的教学找到一条新模式,进而提升学生综合素质,培养出能更好适应社会的应用型专业人才。另外,对于数学建模教学实践还可提升高校的数学建模竞赛成绩,提升学校知名度,并影响到更多的学生,使学生们真正热爱数学学习,全面提升个人素质。
四、数学建模教学研究的相关成果
关于数学建模与提升提升高等数学教学效果的实践研究的相关研究主要集中在以下几个方面:
(一)数学建模的教学方法研究
许多研究者对数学建模的教学从不同角度和方面进行探讨,一些比较有影响的研究有:黄世华等,针对高专院系的建模教学现状,提出从指导思想、教学理念、教学内容、教学方法、考核方式出发,课程教学应采取以问题驱动研究式为主,以知识驱动讲授式为辅的教学方法才是行之有效的。刘浩等,认为数学建模应加强数学思维的互动训练,培养创新精神;加强信息素养的训练,开拓知识面;注重团队训练,提高团队合作意识。杨小钟讨论数学建模教育对高校数学教育改革的重要意义,以及存在的问题并提出了改变教学理念的改进措施。还有研究者通过具体的模型教学,讨论了建模思想的培养和相关的教学实践心得。柴中林、王航平等针对美国大学生数学建模竞赛提出了一些培训策略。
(二)数学建模教学意义研究
对数学建模的意义研究主要集中在数学建模与大学生能力培养和非智力因素发展等方面。沙元霞等提出学校可以通过增强数学建模意识、改进数学建模思想方法、提高数学建模能力,深化教育教学改革,培养数学应用型人才。蒋莉分析了数学建模对培养大学生数学素质的作用,并提出数学建模培养了大学生的抽象思维能力,提高了大学生的创新能力。杨太文等,研究数学建模竞赛与大学数学课程间的效用发现数学建模的学习可以明显提高学生的数学学习能力。
总之,当前我国大学生数学建模的教学水平相对落后,数学建模思想和高等数学相结合,可以提升学生的学习兴趣,进而促进学生主动学习和思考,养成独立思考学习的好习惯,从而培养学生的创新意识。数学建模大赛这个平台,有给了学生一个团队协作的机会,让学生能够提升自己的理论联系实际能力、应用写作能力和创造力。数学建模思想可以提高教学效果,而高等数学课程的开展为数学建模奠定了理论基础,两者相辅相成,密不可分。
数学建模即运用数学知识与数学思想,通过对实际问题数学化,建立数学模型,并运用计算机计算出结果,对实际问题给出合理解决方案、建议等。系统的谈数学建模需从以下三个方面谈起。
1.数学建模课程。
“数学建模”课程特色鲜明,以综合门类为基础,重实践,重应用。旨在使学生打好数学基础,增强应用数学意识,提高实践能力,建立数学模型解决实际问题。注重培养学生参与现代科研活动主动性与参与工程技术开发兴趣,注重培养学生创新思维及创新能力等相关素质。
2.数学建模竞赛。
1985年,美国工业与应用数学学会发起的一项大学生竞赛活动名为“数学建模竞赛”。旨在提高学生学习数学主动性,提高学生运用计算机技术与数学知识和数学思想解决实际问题综合能力。学生参与这项活动可以拓宽知识面,培养自己团队意识与创新精神。同时这项活动推动了数学教师与数学教学专家对数学体系、教学方式与教学知识重新认识。1992年,教育部高教司和中国工业与数学学会创办了“全国大学生数学建模竞赛”。截止20xx年10月已举办有21届。大力推进了我国高校数学教学改革进程。
3.数学建模与创新教育。
创新教育是现代教育思想的灵魂。数学建模竞赛是实现数学教育创新的重要载体。如20xx年A题,葡萄酒的评价中,要求学生对葡萄酒原料与酿造、储存于葡萄酒色泽、口味等有全面认识;而20xx年D题,机器人行走避障问题,要求学生了解对机器人行走特点;20xx年B题,乘公交看奥运,要求学生了解公交换乘系统。大学生数学建模竞赛试题涉及不是单一数学知识。因此数学教师在数学教学中必须融合其它学科知识。同时学生参与数学建模竞赛有助于增强其积极思考应用数学知识创造性解决实际问题的意识。
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。
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