实用数学建模论文感悟(通用16篇)
感悟是人类智慧的结晶,它来源于对于生活和人性的思考和洞察。反思自己的经历和成长过程,寻找其中蕴含的感悟之道。以下是一些给人以启发和思考的感悟文章,欢迎大家阅读。
数学建模论文感悟篇一
: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。
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。
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。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。
数学建模论文感悟篇二
摘要:随着现代社会的发展,数学的广泛用途已经无需质疑,他深入到我们生活的方方面面。现阶段,数学建模已经成为应用数学知识解决日常问题的一个重要手段。本文通过简述数学建模的方法与过程,以及应用数学建模解决实际经济问题的应用,展现的了数学学习的重要意义,以及数学在经济问题解决中的重要作用。
关键词:数学;数学建模;经济;应用
经济现象具有多变性,随着经济社会的发展,国际间贸易往来的日趋紧密,日常经济形势受到的影响因素越来越复杂多变。而日常经济生活中所遇到的经济现象同样存在着诸多的变化的影响因素。如何应对这些难以把控的变量,做好风险的预估、成本的核算、进行最大成本的规划,所有这些都可以借助数学知识、应用数学建模为工具进行较为理性的计算,为经济决策、企业规划提供重要的帮助。
一、数学建模
数学建模,其实就是建立数学模型的简称,实际上数学建模可以称之为解决问题的一种思考方法,借助数学工具应用已知的定理定义进行合理的运算,推导出一种理性的结果的过程。数学建模是可以联系数学和外部世界的一个中介和桥梁,在工业设计、经济领域、工程建设等各个方面,运用数学的语言和方法进行问题的求解和推导,实际上,都是一种数学建模的过程。数学建模的主要过程可以总结为如下的框图形式:实际上,数学模型的最终建立是一个反复验证、修改、完善的动态过程,很少能够通过一次过程就建立起完美适合实际问题的数学模型。通过上述过程的多次循环执行:1.模型准备:分析问题,明确建模的目的,统计各种信息数据;2.模型假设:根据建模目的,结合实际对象的特性,对复杂问题进行简化,提取主要因素,提炼精确的数学语言;3.模型建立:根据提炼的主要因素,选择适当的数学工具,建立各个量(变量、常量)间的数学关系,化实际问题为数学语言;4.模型求解:对上述数学关系进行求解(包括解方程、图形分析、逻辑运算等);5.模型分析:将求解结果与实际问题结合,综合分析,找到模型的缺陷和不足,进行数学上的优化,建立稳定模型;6.模型检验:将模型得到的结果与实际情况相验证,检验模型的合理性和适用性。
二、经济问题数学模型的建立
经济类问题因为其特有的特点,可以按照变量的性质分为两类:概率型和确定型。概率型应用于处理具有随机性情况的模型,可以解决类似风险评估、最优产量计算、库存平衡等问题;确定型则可以基于一定的条件与假设,精确的对一种特定情况的结果做出判断,如成本核算、损失评估等。对经济问题的建模计算实际上是一个从经济世界进入数学世界再回到经济世界的过程。建立经济数学模型,需要首先对实际经济问题和情况有一个较为深入的认识,然后通过细致的观察梳理,抽出最为本质的特征性的东西。将原始的复杂的经济问题简化提炼为一个较为理想的自然模型,然后基于这个原始模型应用数学知识建立完整的数学经济模型。
三、建模举例
四、结语
综上所述,我们可以看到,数学建模在经济中的应用可以非常广泛,对很多的决策和工作都可以提供参考和指导,如提高利润、规避风险、降低成本、节省开支等各个方面。上文只提供了一个简单的例子,和初步的介绍,其深入的理念和概念更加值得我们去努力的学习和思考。
数学建模论文感悟篇三
高校数学教育是高等教育的基础学科,占据重要的一席之地。如何改变学生对数学枯燥乏味的学习状态,让学生轻松愉快地参与到数学学习中,是当前高校数学教学者面临的一个重要课题。在高校数学教学中开展数学建模竞赛,不仅能培养学生的创新思维,还能有效提高提高学生的创新能力、综合素质和对数学的应用能力。本文对高校开展数学建模竞赛与创新思维培养进行了分析阐述,并对此进行了一定的思考。
数学建模是一种融合数学逻辑思想的思考方法,通过运用抽象性的数学语言和数学逻辑思考方法,创造性的解决数学问题。当前很多高校中开始引入数学建模思想来加强学生创新能力的培养,可以使学生的逻辑思维能力和运用数学逻辑创新解决问题的能力得到提升。数学建模竞赛起源于1985年的美国,几年后国内几所高校数学建模教师组织学生开始参与美国的数学建模大赛,促进了数学建模思维的快速发展。直到1992中国首届数学建模大赛召开,而后一发不可收拾,至今仍以每年20%左右的速度增长,呈现一派繁荣景象。
2.1数学建模竞赛自主性较强。自主性首先体现在在数学建模过程中学生可以根据自己的建模需要通过一切可以利用的资源、工具来进行资料查阅和收集,建模比赛队员可以根据自己的意见和思维进行灵活自由解答,形式不拘一格。其次体现在数学建模竞赛的组织形式呈现多元化特点,组织制度上也较为灵活多样,数学建模主要侧重于分析思想,没有标准答案可以参考分享。2.2建模队伍呈日益燎原之势。1992年首届中国数学建模大赛开展以来,其影响力与日俱增,高校和社会各界对数学建模颇为重视,参赛队伍、参赛学生的质量一直处于上升状态,数学模型也日渐合理科学,学生团队在国际数学建模大赛中屡创骄人战绩。2.3组织培训日益加强。数学建模竞赛对学生数学知识的掌握及灵活运用、口套表达、语言逻辑思维、综合素质都有着非常高的要求,因此高校遴选参赛选手都投入了很大的精力,组织培训的时间很长,培训内容也很丰富,为数学建模竞赛取得好成绩奠定了坚实的基础。
3.1学生的团队协作能力和意识得到增强。数学建模竞赛的团队组织形式活泼自由,通常采用学生组队模式开展,数学建模竞赛队伍形成一个团结战斗的整体,代表着不仅仅是学校的声誉,还一定程度上展示着国家的形象。经过长时间的培训,对数学模型的研究和分析,根据学生训练中的优势和特长,进行合理科学的小组分工,让学生快速高效地完成整个数学建模,在建模过程中学生统筹协作、密切配合,发挥各自的优势和长处,确保数学建模取得最大效用,学生的团队协作能力和意识得到锻炼,责任感和荣誉感进一步增强,通过建模竞赛彰显团队的合作能力和中国数学建模方面的发展。
3.2高校学生参赛积极性高涨。近年来大学生数学建模竞赛的参与性高涨,参赛人数保持着20%左右的上涨幅度,参赛成绩也较为理想,创新能力得到了较好的锻炼和培养,综合素质得到提高,数学的应用能力提升。
3.3高校学生数学逻辑思维能力和灵活运用知识的能力得到提升。数学建模竞赛充满着刺激性和挑战性,是学生各方面综合能力的一个展示。在数学建模竞赛中,学生不仅要需要扎实丰厚的数学知识储备,还需要具备清晰的数学逻辑思维和语言表达能力。同时要有机智的临场发挥能力和应变能力,不怯场、不惊慌,有充分的思想准备,能轻松应对其他参赛选手和评委的提问,能组织条理性、逻辑性的语言进行表述,将参赛小组数学模型的含义和设计清晰完整的传达给评委和其他参赛选手。在这个过程中,无疑会使学生的数学逻辑思维和语言表达能力及灵活运用数学知识的能力有一个较大的提升。
3.4学生的自学能力和意志力得到锻。数学建模竞赛对参赛学生的综合知识和能力要求非常高,难度也非常大,需要与众不同的智慧和能力。可以说数学建模过程中,有许多高深的知识难于理解,有的日常学习过程中根本接触不到,需要数学建模参赛小组成员的互助合作,充分发挥各自优势和平时培训中的知识积淀,通过借助大量的工具书及参考资料,加上团队的`理解分析去摸索,探寻数学建模所需要的基础知识,无疑这对学生的自学能力培养是一个很好的锻炼。另外,搜寻资料、学习数学建模知识的过程是枯燥乏味的,需要长久的耐力和信心,无疑这对学生的坚毅不畏难的品质是一个很好的培养和磨炼。
3.5创新思维与能力得到有效提升。经过艰苦复杂的数学建模训练,高校学生信息收集与处理复杂问题的能力得到培养锻炼,学生数量观念得到增强,能够养成敏锐观察事物数量变化的能力,数学的严谨推导也使学生养成认真细心、一丝不苟的习惯,逻辑思维能力得到提高,思路变得更加富有条理性,能灵活地处理各种复杂问题,有效解决数学疑难,数学理论能更好第应用于实践,数学素养进一步得到提升。
综上所述,高校学生数学建模竞赛的开展,能较高地提升学生的创新能力和综合素养,团队合作能力、竞争能力、表达交流能力、逻辑思维能力、意志品质能力等都能得到良好的塑造。高校要积极组织和开展数学建模竞赛,使学生的综合素质得到发展和锻炼。学校用重视和鼓励全体学生参与数学建模竞赛,通过竞赛实现学生各方面能力尤其是创新能力的培养。
[1]赵刚.高校数学建模竞赛与创新思维培养探究[j].才智,20xx(06).
[2]陈羽,徐小红,房少梅.数学建模实践及其对培养学生创新思维的影响分析[j].科技创业月刊,20xx(08).
[3]赵建英.数学建模竞赛对高校创新人才培养的促进作用分析[j].科技展望,20xx(08)5.
[4]毕波,杜辉.关于高校开展数学建模竞赛与创新思维培养的思考[j].中国校外教育,20xx(12).
数学建模论文感悟篇四
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
教师在讲解高等数学时,对其中能够引入数学模型的章节,要构建相关的数学模型,对其提出相应的问题,进行分析和处理。在该基础上,提出假设,实现数学模型的完善。教师在高等数学的教学中融入建模意识,让学生潜移默化的感受到建模思想在高等数学教学中应用的效果。这样有利于提高学生数学知识的运用能力和学习兴趣。例如,在进行教学时,针对学生所学专业的特点,选择科学、合理的数学案例,运用数学建模思想对其进行相应的加工后,作为高等数学讲授的应用例题。这样不仅能够让学生发现数学发挥的巨大作用,而且还能够有效的提高学生的数学解题水平。另外,数学课结束后,转变以往的作业模式,给学生布置一些具有专业性、数学性的习题,让学生充分利用网络资源,自主建立数学模型,有效的解决问题。
3.理清高等数学名词的概念
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。
数学建模论文感悟篇五
使学生的综合应用能力、实践创新能力和综合应用素质等多方面均能得到提升和发展。
对于医学专业的学生来说,在校所学的数学基础理论课程比较有限,并且学生对纯粹的数学知识与复杂的理论推导已经极为厌倦,如果数学建模还是以传统的“灌输式”和教师“主导型”为主、简单的应用案例为主要教学内容的话,其结果势必会使学生有一种再讲数学课和做应用题的感觉,既不能很好地激发学生的学习兴趣,也不能体现数学建模的思想方法和本质特色。
因此,如何使学生摆脱这种尴尬的现状已成为我们教学的一大难点。针对这种情况,在教学模式上,我们大胆尝试研究型教学模式,即采用“从实践中来,到实践中去”的教学理念。一方面,从最现实、最热门的医学话题出发,从学生最感兴趣的.问题入手,激发学生的学习兴趣和进一步学习的主动性,使他们从一开始就能进入到学习的角色中去;另一方面,通过开展多种方式的实践教学活动,使学生在实践中掌握数学建模的常用方法和基本技能,忽略繁琐的数学推导过程,让学生体会发现问题和思考问题的过程,培养学生解决问题的创新能力。
近些年来,我们开设的医药数学建模课受到了学生的一致好评,其关键之处在于我们一改传统的教学模式,通过组织数学建模兴趣研讨班,让每位同学都能充分地参与到研究中去并且使每位学生都有发言的机会。这些举措旨在进一步激发学生的创新意识,提高学生的数学建模实践能力。研讨班面向全校各类医学专业的学生,并以三人为单位,划分成若干个组,通过专题研讨的形式开展活动。实践证明:通过这种研讨过程,学生不仅对所学的医学知识有了更深刻的理解与认识,在文献资料查阅、计算机编程、语言表达能力等诸多方面也都有了显著的提高。通过这个过程的学习,为学生今后从事医学科研工作打下了良好的基础。
为了有效的培养学生综合应用能力和深层次学习的习惯与意识,我们在教学方法上一改往日的“讲透,讲懂”的方法,忽略纯理论的繁琐推导,突出知识的应用思想和应用意识,让学生带着问题上课,尝试在解决问题中与教师进行交流,下课带着问题回去。
在课堂教学中,重点讲解发现问题和解决问题的方法与技巧。通过课前作业,引导学生自我发现问题;通过课堂讲解和研讨,引导学生解决问题;通过课后作业,总结和巩固所学知识,学习应用与拓展知识。这种完全以学生为主,教师为辅的做法,有利于培养学生树立勇于探索求知的信心和探索新知识的能力与意识,提高学生的创新能力和敏锐的洞察力及想象力,从而提升学生的综合应用素质。
在现实生活中的实际问题是比较复杂的,往往单一的方法是难以解决的,通常是需要多种方法的综合应用方能解决。
因此,以实际问题驱动的教学模式,主要是引导学生如何将复杂的实际问题分解为一系列简单的小问题,在解决每一个小问题的过程中,让学生学习并掌握相关的数学知识与方法。这种在应用中学习的教学方法,在很大程度上解决了学生普遍存在的“学数学有什么用、学了数学不知怎么用”的困惑。
在整个教学过程中,贯穿以学生为主体,通过案例分析引导学生的思维方法,针对一个案例的解决过程和方法,要求实现举一反三,促使学生对所掌握的知识进行重组再现和优化构建,让学生在学习和问题的解决中学会不断地总结与归纳,用成功的方法再去演绎解决新的问题,通过不断地归纳演绎、对比分析、总结经验、弥补不足,进一步学习相关知识和方法,再进行实践,从而不断增强自身的综合应用能力和素质。
随着医学院校教育理念的转变以及教育体制改革的深入,对培养适应科学技术迅速发展的创新型医学人才提出了更高的要求。如何培养出具有创新能力、综合素质高的专业人才已成为亟待解决的问题之一。本文探讨了医药数学建模课程的开设对培养大学生实践创新能力的几点做法。教学实践证明:数学建模课充分锻炼了学生的各项能力,是提高医学专业学生综合应用素质行之有效的方法。
数学建模论文感悟篇六
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。
1.1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。
2.1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。
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。
[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.
数学建模论文感悟篇七
摘要:数学作为很多学科的计算工具,可以说是现代科学的基础,要想利用数学来解决实际问题,首先要建立相应的数学模型,本文在数学建模思想概念和特点的基础上,从计算机软件、实际生活中的应用等方面,对其应用的发展进行了分析,最后从分析问题、建立模型、校验模型三个阶段,对数学建模的方法,进行了深入的研究。
关键词:数学建模;思想;应用;方法;分析
引言
随着自然科学的发展,利用数学等思想来解决实际问题,越来越受到人们的重视,数学作为一门历史悠久的自然科学,是在实际应用的基础上发展起来,但是随着理论研究的深入,现在数学理论已经非常先进,很多理论都无法付诸实践,在这种背景下,如何利用现有的数学理论来解决实际问题,成为了很多专家和学者研究的问题。通过实际的调查发现,要想利用数学来解决实际问题,首先要建立相应的数学模型,将实际的问题转化成数学符号的表达方式,这样才能够通过数学计算,来解决一些实际问题,从某种意义上来说,计算机就是由若干个数学模型组成的,计算机软件之所以能够解决实际问题,就是根据实际应用的需要,建立了一个相应的数学模型,这样才能够让计算机来解决。
1数学建模思想分析
1.1数学建模思想的概念
数学是一门历史悠久的自然科学,在古时候,由于实际应用的需要,人们就已经开始使用数学来解决实际问题,但是受到当时技术条件的限制,数学理论的水平比较低,只是利用数学来进行计数等,随着经济和科技水平的提高,尤其是在工业革命之后,自然科学得到了极大的发展,对于利用自然科学来解决实际问题,也成为了人们研究的重点,在市场经济的推动下,人们将这些理论知识转化成为产品。计算机就是在这种背景下产生的,在数学理论的基础上,将电路的通和不通两种状态,与数学的二进制相结合,这样就能够让计算机来处理实际问题,从本质上来说,这就是数学建模思想的范畴,但是在计算机出现的早期,数学建模的理论还没有形成,随着计算机软件技术的发展,人们逐渐的意识到数学建模的重要性,发现利用数学建模思想,可以解决很多实际的问题,而数学建模的概念,就是将遇到的实际问题,利用特定的数学符号进行描述,这样实际问题就转化为数学问题,可以利用数学的计算方法来解决。
1.2数学建模思想的特点
如何解决实际问题,从有人类文明开始,就成为了人们研究的重点,随着自然科学的发展,出现了很多具体的学科,利用这些不同的学科,可以解决不同的实际问题,而数学就是其中最重要的一门学科,而且是其他学科的基础,如物理学科中,数学就是一个计算的工具,由此可以看出数学的重要性,进入到信息时代后,计算机得到了普及应用,无论是日常生活中还是工作中,计算机都有非常重要的应用,而在信息时代,注重的是解决问题的效率。与其他解决问题的方式相比,数学建模显然更加科学,现在数学建模已经成为了一门独立的学科,很多高校中都开设了这门课程,为了培养学生们利用数学解决实际问题的能力,我国每年都会举办全国性的数学建模大赛,采用开放式的参赛方式,对学生们的数学建模能力进行考验,而大赛的题目,很多都是一些实际问题,对于比赛的结果,每个参赛队伍的建模方式都有一定的差异,其中选出一个最有效的方式成为冠军。由此可以看出,对于一个实际的问题,可以建立多个数学模型进行解决,但是执行的效率具有一定的差异,如有些计算的步骤较少,而有些计算的过程比较简单,而如何评价一个模型的效率,必须从各个方面进行综合的考虑。
2数学建模思想的应用
2.1计算机软件中数学建模思想的应用
通过深入的分析可以知道,计算机之所以能够解决实际问题,很大程度上依赖与计算机软件,而计算机软件自身就是一个或几个数学模型,在软件开发的过程中,首先要进行需求的分析,这其实就是数学建模的第一个环节,对问题进行分析,在了解到问题之后,就要通过计算机语言,对问题进行描述,而计算机语言是人与计算机进行沟通的语言,最终这些语言都要转化成0和1二进制的方式,这样计算机才能够进行具体的计算。由此可以看出,计算机就是依靠数学来解决实际问题,而每个计算机软件,都可以认为是一个数学模型,如在早期的计算机程序设计中,受到当时计算机技术水平的限制,采用的还是低级语言,由于低级语言人们很难理解,因此在程序编写之前,都会先建立一个数学模型,然后将这个模型转化成相应的计算机语言,这样计算机就可以解决实际的问题,由于计算机能够自行计算的特点,只要输入相应的参数后,就可以直接得到结果,不再需要人为的计算。
2.2数学建模思想直接解决实际问题
经过了多年的发展,现在数学建模自身已经非常完善,为了培养我国的数学建模人才,从1992年开始,每年我国都会举办一届全国数学建模大赛,所有的高校学生都可以参加,大赛采用了开放性的参赛方式,通常情况下,对于题目设置的也比较灵活,会有多个题目提供给队员选择,学生可以根据自己的实际情况,来选择一个最适合自己的问题。而数学建模大赛举办的主要目的,就是让学生们掌握如何利用数学理论,来解决实际问题,在学习数学知识的过程中,很多学生会认为,数学与实践的距离很远,学习的都是纯理论的知识,学习的兴趣很低,与一些实践密切相关的学科相比,选择数学专业的学生很少,而数学建模的出现,在很大程度上改善了这种情况,让人们真正的了解数学,并利用数学来解决复杂的问题。受到特殊的历史因素影响,我国自然科学发展的起步较晚,在建国后经历了很长一段时间封,闭发展,与西方发达国家之间的交流比较少,因此对于数学建模等现代科学,研究的时间比较短,导致目前我国很少会利用数学建模来解决实际问题,相比之下,发达国家在很多领域中,经常会用到数学建模的知识,如在企业日常运营中,需要进行市场调研等工作,而对于这些调研工作的处理,在进行之前都会建立一个数学模型,然后按照这个建立的模型来处理。
2.3数学建模思想应用的发展
从本质上来说,数学是在实际应用的基础上,逐渐形成的一门学科,但是受到当时技术水平的限制,虽然人们已经懂得去计算,却并知道自己使用的是数学知识,随着自然科学的发展,对数学的应用越来越多,而数学自身理论的发展速度很快,远远超过了实际应用的范围,同时随着其他学科的发展,数学变成了一种计算的工具,因此数学应用的第一个阶段中,主要是作为一种工具。随着电子计算机的出现,对数学的应用达到了一个极限,人们在数学和物理的基础上,制作出了能够自动计算的机器,在计算机出现的早期,受到性能和体积上的限制,只能进行一些简单的数学计算,还不能解决实际的问题,但是计算机语言和软件技术的.发展,使其在很多领域得到了应用,在计算的基础上,能够解决很多问题,而软件程序的开发,其实就是建立数学模型的过程,由此可以看出,数学建模思想应用的第二阶段中,主要是以现代计算机等电子设备的方式,来解决实际的问题。
3数学建模思想应用的方法
3.1分析问题
数学模型的应用都是为了解决实际问题,虽然很多问题都可以通过建模的方式来解决,但是并不是所有的问题,因此在遇到实际问题时,首先要对问题进行具体的分析,首先就是看是否能够转化成数学符号,如果能够直接用数学语言来进行描述,那么就可以容易的建立相应的数学模型,但是通过实际的调查发现,随着经济和科技的发展,遇到的问题越来越复杂,其中很多都无法直接用数学语言来描述,这就增加了数学建模的难度。由此可以看出,分析问题作为数学建模的第一个环节,也是最重要的一个环节,如果问题分析的不够具体,那么将无法建立出数学模型,同时对数学模型的建立也具有非常重要的影响,通过实际的调查发现,能够建立高效率的数学模型,都是对问题分析的比较彻底,甚至有些独特的理解,只有这样才能够采用建立一个最简单的模型,而随着数学建模自身的发展,现在建立模型的过程中,对于一个实际的问题,经常需要建立多个模型,这样通过多个数学模型协同来解决一个问题。
3.2数学模型的建立
在分析实际问题后,就要用数学符号来描述要解决的问题,这是建立数学模型的准备环节,要想利用数学来解决实际问题,无论采用哪种方式,都要转化成数学语言,然后才能够通过计算的方式解决,而数学模型的过程,就是在描述完成后,建立相应的数学表达式,通常情况下,在分析问题时,都能够发现某种内在的规律,这个规律是数学建模的基础。如果无法找到这个规律,显然就不能利用现有的一些数学定律,从而建立相应的表达式,最后解决相应的问题,由此可以看出,分析问题的内在规律,是影响数学建模的重要因素,而这个规律的发现,除了在现有的数学知识外,也可以结合其他学科的知识,尤其是现在遇到的问题越来越复杂,对于以往简单的问题,只需要建立一个简单的模型即可解决,而现在复杂的问题,经常需要建立多个模型。因此现在数学建模的难度越来越大,从近些年全国数学建模大赛的题目就可以看出,对于问题的描述越来越模糊,甚至出现了一些历史上的难题,而不同学生根据自己的理解,建立的模型也具有很大的差异,其中一些模型非常新颖,为实际问题的解决提供了良好的参考,目前我国对数学建模的研究有限,尤其是与西方发达国家相比,实践的机会还比较少。
3.3数学模型的校验
在数学模型建立之后,对于这个模型是否能够解决实际问题,具体的执行效率如何,都需要进行校验,因此检验是数学模型建立最后的一个环节,也是非常重要的一个步骤,通常情况下,经过校验都能够发现模型中存在的一些问题,从而进行完善,这样才能够保证严谨性,在实际校验的过程中,要对数学模型的每个部分进行验证,通过输入特定的数据,看得到的结果是否符合理论值,如果没有问题,就说明该模型可以解决实际问题。除了检验模型的准确外,校验还有另外一个作用,就是优化模型,在选定数据后,能够看到数学模型计算的整个过程,这时就可以对具体的细节进行优化,如哪部分可以减少计算的步骤,或者简化计算的方式等,这样可以使整个模型更加科学、合理,由此可以看出,校验工作对于数学模型的建立,具有非常重要的意义。
4结语
通过全文的分析可以知道,对于数学理论的应用,从很久之前就已经开始了,但是数学建模思想的出现,却是随着计算机技术的发展,逐渐形成的一门学科,电子计算机的出现,在很大程度上改变了处理事情的方式,利用计算机软件,只要输入相应的参数,就可以直接得到结果,这正是数学模型完成的任务,只是计算机的出现,省略了中间的计算过程,因此计算机软件的方式,是数学建模思想最好的应用方法,要想解决不同的问题,只要建立不同的模型,然后编写相应的程序。
数学建模论文感悟篇八
数学建模是衔接数学与应用问题的桥梁,该课程主要培养学生的综合素质要求。本文针对于数学建模的课程考核问题进行探讨,分析数学建模课程考核存在问题,改革思路,并提出多层次综合考核方式,应用于数学建模的课程考核,效果良好。
数学建模;课程考核;创新能力
数学建模是一门介绍数学知识应用于解决实际问题的方法课程,该课程主要讲授如何针对日常生活中的实际问题,做假设简化并进行抽象提取,然后用数学表达式或者数学公式等将该问题表达出来,并求解该问题,从而达到解决实际问题的目的。数学建模的教学内容包含常见数学模型的介绍、数学软件编程和处理实际问题的数学方法。即数学建模是一门衔接数学与实际问题的应用型课程,其教学、考核等都与其他数学课程不同。中共中央国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确指出:“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质。”特别对于当前处于经济结构调整期,“中国制造”向“中国创造”转型,国家需要大量的高素质创新型人才。而高校是培养高素质创新型人才的重要基地,需要改变原有的人才培养模式,提高学生的动手能力和综合素质,培养适合经济发展需要的高素质创新型人才。因此,本科教学中越来越重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力。数学建模竞赛是利用数学知识解决实际问题的竞赛活动,要求参赛学生利用三天三夜的时间完成数学建模竞赛,整个竞赛过程中学生需要分析问题、查找资料、建立模型、编程求解、撰写建模论文等步骤。这些步骤要求参赛学生具有较强的信息收集、知识获取、分析、编程、论文撰写、团队协作等能力。因此,数学建模竞赛活动是培养学生各方面能力的竞赛,也是全国参与人数最多、受益面最广、举办时间最长的竞赛活动之一。数学建模是信息与计算科学和应用数学专业的专业必修课,参加数学建模竞赛的必须培训课程,数学建模的考核不仅仅是给出该课程的成绩,更重要的承担为数学建模竞赛选拔参赛人员的任务。本文针对数学建模的考核问题进行讨论。
(1)考核手段和目的存在误区。传统的考核方法注重于理论知识的检验,忽略了对学生创新意识、实践能力的培养。同时,教育主管部门对于该课程的考核要求与其他课程类似,仅仅考核知识点的.掌握,忽视了该课程的开设目地,从而使得部分学生的利用数学方法解决实际问题的能力未能提高,没有达到学习此课程的目的。(2)考核重结果,轻过程。目前,数学建模是考查课程,该课程的考核存在两个极端:简单根据学生的数学建模论文给予成绩或试卷考试成绩。考核结果忽略了对学生的各方面能力的考察,导致开卷考试变成了学生的简单应付了事;而且部分考核只看最后的结果,而忽略了数学建模的整个训练过程。(3)考核方式单一。数学建模课程牵涉数学方法、编程能力、论文的写作能力、及其综合动手能力等。单纯从试卷或最终数学建模论文不能体现学生的各种能力。导致学生的某一种能力掩盖了其他能力的展现,导致数学建模竞赛学生选拔过程中存在一种现象:通过各种方式选拔的“优秀”学生,真正参加数学建模竞赛时,根本无法动手。(4)教学改革需要。随着大数据、人工智能、深度学习等领域的兴起,数学知识是解决此类实际问题的必须工具,解决该类问题的过程其实就是数学建模的过程。随着“新工科”培养计划的兴起,数学、编程、写作能力成为衡量人才的重要指标。数学建模是衔接数学和实际问题的桥梁,设置合理的考核方式,体现学生多方面能力是数学建模课程考核改革的动力。
(1)转变教育观念,树立科学考核。数学建模是一门利用数学方法、计算机编程、论文写作等方面知识解决实际问题的课程。该课程主要培养学生利用数学建模方法解决实际问题的能力。因此,任课教师改变课程考核等同于考试的观念,将考核过程贯穿学生的学习阶段,学习阶段融入整个考核过程。从而避免教、考脱节的现象,形成教考相互融合,提高学生的积极性。(2)实施多元化考核,提高学生的动手能力。数学建模课程是综合利用各种能力解决实际问题的方法论型课程,该课程的最终目的是培养学生的各种能力及其解决实际问题的综合能力。包含多个知识点的试卷测试是应试教育的体现,不足以反映学生的动手能力。多元化的考核方式能促进教学过程逐步向以训练学生的解决实际问题能力为导向,激发学生的创新意识、锻炼学生的实践能力。(3)实施多元化考核,促进学生学风。多元化考核将教学和考核的过程相互融合,学生的学习和考核交替进行,能够促使学生、自我反省,发现自己学习的不足,及时改进。同时,教考融合能够促使学生自发学习,调到学生的学习积极性,避免出现“平时送、考前紧、考后忘”的现象。
鉴于数学建模是利用计算机、数学解决实际问题的方法论文课程。该课程的教学过程包含介绍数学建模所用知识点和综合利用各个知识点解决实际问题两个阶段。该课程考核改革主要训练学生综合利用知识解决实际问题的能力,过程的训练是教学的重点。考试改革需贯穿于该课程的具体教学过程,因此将考核分为阶段考核、综合考核、结课考核、参赛考核四种方式。(1)阶段考核。数学建模的教学内容包括编程语言介绍、数学建模方法介绍和数学论文写作介绍几个主要的方面。相应地,编程能力、应用数学建模能力和论文写作能力的训练是数学建模的根本目的。因此,本项目拟根据数学建模的教学大纲安排,对每种能力进行单独考核,结合每种能力的特点,设置不同的题目,考核每种能力的得分。根据教学进度发布测试题目,初步拟定每种能力的测试成绩各占总成绩的10%,共占总成绩的30%。(2)综合考核。数学建模是综合运用各种能力的解决实际问题。在各种能力训练的基础上,强化训练学生的综合运用各种知识的能力。在此阶段,从历年数学建模题目和日常生活中挑出2~3个题目,进行适当简化处理,促使学生利用3~5天的时间完成一篇论文,进行点评评分,挑选部分典型论文进行讲解;然后要求学生继续完善论文,再次点评评分,如此循环多次。每个题目的成绩约占总成绩的10%,该阶段共占总成绩的30%。(3)结课考核。针对数学建模授课期间的知识点训练和综合训练,最后仿照数学建模的参赛组织形式,从实际生活中挑选2个侧重点不同的题目;同时,建议选课学生自由组合,3人一组,共同完成数学建模论文。该阶段对前期训练的检测,同时考核学生的团队精神,最终论文的成绩占总成绩的40%。(4)参赛考核。数学建模课程可作为数学建模竞赛的前期培训,从选课选手中选取部分成绩优秀的学生,组织他们参加全国大学生数学建模竞赛,竞赛获国家级奖,最终成绩直接评为优秀;广西区级奖最终成绩可直接评为良好。
该考核方案在信息与计算科学专业的数学建模课程试用。教学中将考核过程融入教学过程,教学过程穿插考核,这样能够防止“考核型学习现象”,促使学生逐步向“学习型考核”转变。同时,数学建模是应用型课程,多元化考试能够训练学生的应用数学、计算机编程和论文书写能力,单一考核不再适应,多元化考核能够发现学生的优点,促进教学过程转变为“以能力为导向”,符合当前的教育改革理念。数学建模讲授的内容有:线性规划模型、非线性规划模型、图论模型(最短路模型、生成树模型、网络图模型)、微分方程模型、差分方程模型、插值模型、拟合模型、回归分析模型、因子分析模型、统计检验模型、综合评价模型、模拟仿真模型等模型及其相关算法的软件编程。在教学安排中,对于数学模型部分尽可能讲解数学建模中常见模型的建模方法、模型特点及其适应范围、该模型的求解算法等。对于涉及模型求解算法的理论及其具体的求解步骤略讲或者不讲解,对于调用软件的算法集成命令及其调用方法等详细介绍。对于数学建模论文写作方面,通过阅读优秀论文,特别是我校20xx年的“matlab创新奖”论文。同时,选取部分简单例题,根据完整数学建模论文的章节要求布置任务,要求完成相应论文。然后根据学生的完成情况,进行详细点评,特别数学建模论文的写作及其注意事项。学生主动完成平时练习的积极性高,80%的同学能够按时完成布置的任务。剩下部分同学再经过多次提醒之后也补交了布置的任务。从提交的作业发现,大部分同学的作业都是自己认真完成,少数同学是在参考他人的基础之上完成。在课程结束后,参照数学建模的形式,要求同学们可以自由组队,队员人数为1~3人,根据人数的多少,设置不同的评价标准。为考查学生的学习情况,本人给出几道历年真题或类真题,这些题目是根据当前的热点新闻等经过加工而提出。从学生提交的结课论文来看,已经达到了预期效果,大部分同学具备了数学建模的基本素质,掌握了数学建模技巧,能够完成数学建模论文。通过两年的试用,信息与计算科学专业参加数学建模竞赛的人数比往年增加20%,而获得省(区)级奖以上的奖项比往年增加40%。因此,说明数学建模考核方案对学生的评价具备一定的准确性。
为配合考核方案的实施,特拟定考核改革调查问卷,本人共做了两次问卷调查,共收到近八十分问卷。问卷包括数学学习兴趣、参加数学建模的积极性、考核严厉与否、考核方案认同度等内容。统计调查问卷发现,学生对数学知识的学习兴趣明显提高,参加数学建模竞赛的积极性也大幅度提高。并且大部分学生认同考核方案,也赞成将考核过程与教学过程相结合。从调查问卷的统计结果看:有近70%的学生认为该课程应该严格考核;76%的学生认同该考核方案。由此可见,数学建模考核方式改革具有一定的推广和实施价值(见图1)。
根据实施《数学建模》考核改革方案的学生反馈情况,总的来看,学生对考核方案比较认同,也同意严格考核。从学生的参赛人数和获奖比例也说明了该考核方案能有效提升学生的学习兴趣,提高学生的各方面能力。
[2]谢发忠,杨彩霞,马修水.创新人才培养与高校课程考试改革[j].合肥工业大学学报,20xx.24(2):21-4.
[3]李红枝,毛建文,古宏标,黄榕波,邢德刚.创新意识和创新能力培养中高校考试改革的探索[j].山西医科大学学报,20xx.13(4):397-400.
[5]蒲俊,张朝伦,李顺初,付晓舰.地方综合性大学理工科学生数学建模创新培养改革的探讨[j].中国大学教学,20xx.7:56-8.
数学建模论文感悟篇九
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
数学建模论文感悟篇十
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.
数学建模;运筹学;教学实践
数学建模论文感悟篇十一
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abc。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]。
二、利用高等数学的解决实际问题
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。
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。
=-(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。
数学建模论文感悟篇十二
1.1提高学生的语言和文字表达能力
1.2提高学生发现问题和应用计算机的能力
1.3培养学生自主团结协作的团队精神
1.4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
2.2开设数学建模公选课
2.3利用课外实践活动提升数学建模影响力
数学建模论文感悟篇十三
1培养创造性思维学生在学习数学知识的过程中,虽然其接受的知识和经验是前人研究和发现的成果,但对于学生来说,其处于知识再发现的地位。教师向学生教授数学发现的思维和方法,换言之就是重点引导学生重温数学经验和知识的研究道路,进而保证学生的再发现能够顺利实现。这也是培养学生创新思维和能力的一个重要途径。利用数学建模能够有效地弥补数学教学过程中存在的缺陷,使学生充分体会到数学发现过程中的乐趣,进而激发学生学习数学的热情和积极性,培养其创造性思维。
2选择经典案例开展数学建模讨论、分析教师在实际的数学课堂教学中,可选择一些社会实际案例为讲授分析的主要对象,如实际生活和高科技的热点话题。教师可对此类实例进行必要的分析与讲解,在此过程中,积极引导学生独立钻研和研究问题,并培养学生主动查阅相关资料、自主讨论的能力。与此同时,教师还要及时与学生进行交流,答疑释难,并要求学生在自己实际能力的基础上构建恰当的模型,由易到难,循序渐进。除此之外,还要使学生充分发挥其主观能动性,培养学生发现问题,思考问题以及处理问题的能力。以微积分方程为例,教师在课堂教学中,可以“经济增长”作为主要案例,向学生系统地阐述微积分方程的实际应用过程,进一步加深学生对知识的理解、掌握和应用。
3同时开设数学建模与高等数学课程在职业院校数学教学过程中,同时开设数学建模与高等数学课程,能够有效提高学生对基础知识的理解能力和掌握程度,促进学生实践动手能力的培养。在数学建模课程的开设中,应该在教师的指导下,充分利用教学软件,引导学生动手实验和计算,加深学生对知识的掌握。在此过程中,使学生充分了解到运用数学理论和方法去分析和解决实际问题的全过程,进一步提高学生的积极性和思维意识能力,使他们意识到数学在实际生活应用中的关键作用。同时,促使学生将计算机技术融入数学学习中去,以现代化的高新科技为媒介,着手实际社会问题的解决。
4创新教学模式根据职业院校学生学习的特点和知识水平,重点提高学生运用数学的技能和思维方式来处理实际生活和专业问题的能力。要想从根本上培养学生的创新能力,一定要改变原来单一固定的教学模式,尝试和探索基于学生实际情况的教学措施和方式。经过长期的实践经验研究,讨论式教学和双向教学方式对培养学生的能力非常有效。这两种教学模式能够加深学生参与课堂教学的程度,激发学生学习数学的'主动性,最终达到提高教学效率的目的。所以,数学建模可以以具体问题为媒介,采用小组集体讨论解决问题的方法,培养学生的创新能力和意识,进一步加快职业技术院校数学教学模式的创新。
5组建数学建模团队在实际的数学教学中,教师可引导学生构建数学建模团队。在教师对数学建模的深入分析为基础,充分调动学生参与问题解决的主动性,师生积极互动,最终完成数学建模。如此一来,不仅能够有效培养学生积极进取的良好学习态度,而且还能够促进学生数学逻辑思维能力的提高。
6搭建校内数学建模网络平台在职业技术院校中构建校内数学建模网络平台,积极宣传与数学建模有关的知识经验,为学生主动获取数学建模信息提供各种数据资料。数学建模网络平台的搭建,能够有效促进教师和学生,学生与学生之间的交流与沟通,大大缩短学生和数学建模之间的距离,进而促进学生自主学习能力的提高和培养。
总而言之,数学建模思想是学生将基础理论知识与实际解决问题的方法相结合的最佳途径。将数学建模融入职业院校数学中,全面培养学生的创新意识和数学应用能力,进一步使数学为达成学院的教学和培养计划奠定基础,为培养更多更优秀的现代化社会人才服务。
数学建模论文感悟篇十四
大量的应用型技能型人才,有效满足了社会各行各业的用工需求。随着国家对高职教育的重视和不断投入,提高教育的教学质量势在必行[1]。数学建模的核心是以数学模型为基础的实际运用,鉴于数学建模的这种特点,国内高职数学教育逐步把数学建模理念融入到课题教学中,提高学生的应用能力。以数学建模理念的告知书明确教学改革要求学生结合计算机技术,灵活运用数学的思想和方法独立地分析和解决问题,不仅能培养学生的探索精神和创新意识,而且能培养学生团结协作、不怕困难、求实严谨的作风[2]。笔者结合自身的教学工作经验,对基于数学建模理念的高职数学教学改革进行了探索,对教学实践中出现的问题进行了分析梳理,以期为高职数学教学改革提供新思路,推动高职数学教学水平的不断提高,培养出具有良好数学素养和专业技能的新型高职人才。
近年来,随着国内产业结构的不断调整,对于高等职业技术人才需求不断增大,社会对高等职业技术教育寄予厚望。但是传统的高职教育由于专业设置不合理,使用教材落后,实训实践场地不足,培养出的学生动手能力差、专业能力不足,面对社会发展的新形势,高职教育必须进行教学改革,提高学生的职业能力和就业竞争力。高职教育不同于普通本科教育,它有以下几方面的特点。
1人才培养目标不同
高职教育和本科教育人才培养目标不同,高职教育是以技术应用型高技能人才为培养目标,所有的教学课程设计和人才培养体系设计都是基于此目标展开的,高职教育主要是为了向产业发展提供生产、服务、管理等一线工作的高级技术应用型人才,专业能力培养和目标职业匹配度高,所以高职教育教学成果最直接的评价就是毕业生的就业竞争力和上岗后的适应能力。
2两者的教学内容不同
高职教育的教学重点是学生要掌握与实践工作关系较为密切的业务处理能力、动手能力与交流能力,把学生的职业能力建设列为教学重点,课程设计专业性强,一旦就业能为企业创造明显的效益,高职教育各专业课程差别较大。
3生源情况不同
在当前的教育教学体系下,高职教育的生源普遍较差,大多是没有希望考上大学,转而进入高职学习,希望通过掌握一定的技术来实现就业,所以高职学生的基础知识普遍较差,学习兴趣不高。数学建模给高职数学教学改革开辟了新思路,数学建模为数学理论学习和工程实践应用搭建了桥梁,在工学结合的基本原则下,采取数学建模教学理念,培养学生的数学素养及动手应用能力是一个非常有效的手段[3]。
1数学建模的概念数学建模是将数学理论和现实问题相结合的一门科学,它将实际问题抽象、归纳成为相应的数学模型,在此基础上应用数学概念、数学定理、数学方法等手段研究处理实际问题,从定性或者定理的角度给出科学的结果[4]。数学建模的发展为数学知识的应用提供了途径,对于现实中的特点问题,可以用数学语言来描述其内在规律和问题,运用数学研究的成果,结合计算机专业软件,通过抽象、简化、假设、引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,转化成为数学问题,借助数学思想建立起数学模型,从而解决实际问题。2基于数学建模思想的教学理念基于数学建模的这种学科特点,可以把数学知识应用化,因此,基于数学建模思想的教学理念可以概括为三个层次:首先,确立提高学生数学应用能力为目标,以提高学生数学学习兴趣为手段,以学习数学建模为途径;其次,结合教学内容,开发相应的数学建模案例,因地制宜、因生制宜,根据专业不同编写相应的校本教材;最后,改进教学方法,创新课堂教学模式,建立课外数学建模学习兴趣小组,带领学生进行数学应用实践活动,鼓励学生参加各种数学建模竞赛[5]。
传统的数学教学模式以教师课堂讲授为中心,学生只能被动的接受,由于学生的基础知识水平不同,掌握新知识的能力也不同,这种没有区分的教学模式教学效果差,往往带来的结果是造成基础差的学生跟不上,对数学感兴趣的学生失去兴趣。基于数学建模理念的高职数学教学改革,是以学生数学应用能力提高为目标,以数学学习兴趣培养为出发点,以数学建模为途径,以教学方式改革为保障,打造高职数学教学改革新模式,全面提高高职教育应用型人才培养水平。
1结合专业特色,突出数学教育的应用性
数学作为高职教育的基础性学科,理论性强,体系性强,对于基础知识薄弱、学习兴趣差的高职生来说感觉难学、枯燥,这是因为高职数学教育没有教会学生如何在专业学习中和以后的工作中如何去用学到的数学知识,学生感觉知识无用自然也就不会主动去学,之所以引入数学建模的思想就是为了让学生利用学到的数学知识去解决实际问题,让学生认识到数学不只是纸面上的写写算算,数学可以把实际问题抽象化,变成数学问题,利用数学的研究方法给实际问题进行科学的指导,这样高职数学教育就不再是课堂上的照本宣科,课下的演算作业,将基础数学教育和学生的专业教育相结合,带来学生用数学解决专业问题是大幅度提高学生专业能力的有效途径。
2结合学生能力,因材施教、因地制宜
高职学校的生源不如普通高校,一般学习基础较差,对于专业实训课并不明显,但是在基础学科教学过程特别突出,很多基础知识掌握不牢,甚至一点印象都没有,教师在上课时要充分考虑到这种情况,在课堂授课时给予实时的补充,以助于知识的过渡。因材施教是我国传统的教育思想,在掌握学生知识水平的基础上,教师要根据不同学习层次学生的具体情况,安排教学内容和设置教学目标,对于基础知识水平不高、学习兴趣较差、学习能力较弱的学生要进行课外辅导。高职基础课教育是专业课学习的基础,授课教师要根据学生的专业学习情况和专业特点,把迁移知识运用能力在课堂上结合学生的专业背景进行辅导,高职数学教育不仅仅是为了学习数学,更多的是发挥数学知识在其专业能力培养中的作用。
3培养学生学习兴趣,促进整体教学质量提高
高职学校的学生学习兴趣普遍不高,尤其是对于学了十几年都感觉头痛的数学,要想提高数学的教学质量,首先必须要培养学生的学习兴趣,长期以来学生在数学学习上已经有了根深蒂固的认识,培养数学学习兴趣很难,但是如果学生没有学习兴趣,教师授课内容、授课方式改革都起不了太大的作用,学生对于数学学习兴趣低由于低年级学习时受到的挫败感,因此要让学生建立学习数学的自信心,让他们体验学会数学的成就感,这样才能逐步培养他们的学习兴趣。教师可以采取以点带面的方式,先选择有一定基础的学生,再从全部课程学习中发现表现优秀的个体,组织参加建模竞赛,进行单独赛前加强指导,用这些榜样的力量提高全体同学的学习积极性。数学建模作为提高高职数学教育教学水平的“点”,能够以其趣味性强,带动学生的学习兴趣,促进高职数学教育教学水平的全面提高。
4改革教学及评价方式,建立面向应用的数学教育体系
由于基于数学建模思想的高职数学教学改革打破了以往的课堂教学方式和考核方式,学生面对的不再是期末的一张试卷,而是一个个数学建模案例,需要学生运用本学期学到的数学知识解决实际问题,教师根据学生对案例的理解程度,数学模型运用能力,实际过程分析和解题技巧等多方面给出评价,同时积极评价、鼓励学生的创新思维,并将其纳入到考核体系当中。通过以上各个方面评价的加权作为最后的评价指标。这种以数学知识应用为基础,直接面向应用的高职数学教育模式能极大的激发学生的学习积极性和知识应用能力,符合高职应用型人才培养理念,对提高高职学生的专业能力也打下了坚实的基础。基于数学建模理念的高职数学教学改革是推动高职应用型人才培养体系建设的新举措,也是推动高职基础课教学水平的重要内容,能有效解决学生学习兴趣低,基础知识掌握不牢,数学知识应用能力低等问题,通过“案例驱动法+讨论法”,引导学生再次对课本知识进行思考和应用,有利于培养学生的创新思维和应用能力。引入数学建模理念教学,把课堂学习的主动权交回给学生,既保证了高等数学原有的知识体系的完整,也可以提高教学效率。通过教学方式和评价方式改革,学生的学习主动性增强,也改变了以往对于数学学习的学习态度。高等数学作为高职教育学生必修的基础课,在培养学生基本数学素养上具有重要作用,是理工类专业课程体系的重要组成部分,基于数学建模理念的高职数学教学改革也为同类基础理论课改革提供了新思路和范例。
[1]孙丽.在高职数学教学改革中应注重数学建模思想的渗透[j].科技资讯,20xx(22):188.
数学建模论文感悟篇十五
信息化时代,数学科学与其他学科交叉融合,使得数学技术变成了一种普适性的关键技术。大学加强数学课程的应用功能,不但可以为学生提供解决问题的思想和方法,而且更为重要的是可以培养学生应用数学科学进行定量化、精确化思维的意识,学会创造性地解决问题的应用能力。数学建模课程将数学的基本原理、现代优化算法以及程序设计知识很好地融合在一起,有助于培养学生综合应用数学知识将现实问题化为数学问题,并进行求解运算的能力,激发学生对解决现实问题的探索欲望,强化数学课程本身的应用功能,凸显数学课程的教育价值,适应大学数学课程以培养学生创新意识为宗旨的教育改革需要。
大学传统的数学主干课程,如高等数学、线性代数、概率论与数理统计在奠定学生的数学基础、培养自学能力以及为后续课程的学习在基础方面发挥奠基作用。但是,这种原有的教学模式重在突出培养学生严格的逻辑思维能力,而对数学的应用重视不够,这使得学生即使掌握了较为高深的数学理论,却并不能将其灵活应用于现实生活解决实际问题,更是缺乏将数学应用于专业研究和军事工程的能力,与创新教育的基本要求差距甚远。教育转型要求数学教学模式从传统的传授知识为主向以培养能力素质为主转变,特别是将数学建模的思想方法融入到数学主干课程之中,在教学过程中引导学生将数学知识内化为学生的应用能力,充分发挥数学建模思想在数学教学过程中的引领作用。数学课程教学改革要适应这一教学模式转型需要,深入探究融入式教学模式的理论与方式,是推进数学教育改革的重要举措。
2.1理清数学建模思想方法与数学主干课程的关系。数学主干课程提供了大学数学的基础理论与基本原理,将数学建模的思想方法有机地融入到数学主干课程中,不但可以有效地提升数学课程的应用功能,而且有利于深化学生对数学本原知识的理解,培养学生的综合应用能力。深入研究数学主干课程的功能定位,主要从课程目标上的一致性、课程内容上的互补性、学习形式上的互促性、功能上的整体优化性等方面,研究数学建模本身所承载的思想、方法与数学主干课程的内容与逻辑关系,阐述数学建模思想方法对提高学生创新能力和对数学教育改革的重要意义,探索开展融入式教学及创新数学课程教学模式的有效途径。
2.2探索融入式教学模式提升数学主干课程应用功能的方式。融入式教学主要有轻度融入、中度融入和完全融入三种方式。根据主干课程的基本特点,对课程体系进行调整,在问题解决过程中安排需要融入的知识体系,按照三种方式融入数学建模的思想与方法。以学生能力训练为主导,在培养深厚的数学基础和严格的逻辑思维能力的基础上,充分发挥数学建模思想方法对学生思维方式的培养功能和引导作用,培养学生敏锐的分析能力、深刻的'归纳演绎能力以及将数学知识应用于工程问题的创新能力。
2.3建立数学建模思想方法融入数学主干课程的评价方式。融入式教学是处于探索中的教学模式,教学成效有待于实践检验。选取开展融入式教学的实验班级,对数学建模思想方法融入主干课程进行教学效果实践验证。设计相应的考察量表,从运用直觉思维深入理解背景知识、符号翻译开展逻辑思维、依托图表理顺数量关系、大胆尝试进行建模求解等多方面对实验课程的教学效果进行检验,深入分析融入式教学模式的成效与不足,为探索有效的教学模式提出改进的对策。
3.1改革课程教学内容,渗透数学建模的思想方法。传统的数学主干课程教学内容,将数学看作严谨的演绎体系,教学过程中着力于对学生传授大学数学的基础知识,而对应用能力的培养却重视不够。使得本应能够发挥应用功能的数学知识则沦为僵死的教条性数学原理,这失去了教学的活力。学生即使掌握了再高深的数学知识,仍难以学会用数学的基本方法解决现实问题。现行的大学数学课程教学内容中,适当地渗透一些应用性比较广泛的数学方法,如微元法、迭代法及最佳逼近等方法,有利于促进学生对数学基础知识的掌握,同时理解数学原理所蕴涵的思想与方法。
这样,在解决实际问题的时候,学生就会有意识地从数学的角度进行思考,尝试建立相应的数学模型并进行求解,拓展了数学知识的深度与广度,提升了学生的数学应用能力四、结语数学建模是数学科学在科技、经济、军事等领域广泛应用的接口,是数学科学转化成科学技术的重要途径。在数学主干课程中融入数学建模的思想与方法,可以推动大学数学教育改革的深入发展,加深学生对相关知识的理解和掌握,有助于从思维方式上培养学生的创新意识与创新能力。
此外,数学建模思想方法融入教学主干课程还涉及到许多问题,比如数学建模与计算技术如何有效结合以进行模拟仿真、融入式教学模式的基本理论、构建新的课程体系等问题,仍将有待于更深入的研究。
数学建模论文感悟篇十六
问题教学法是一种新的教学模式,与传统教学有很大的区别。在传统的教学中,教师考虑最多的是“教什么、怎样教”的问题,很少顾及学生“学什么、怎样学”,限制了学生学习的主动性和创造性。[1]为了改变这种现状,美国神经病学教授howardbarrows于1969年创立了基于问题和项目的学习(problembasedlearning)理念教学法。[2]这种方法不像传统教学模式那样先学习理论知识再解决问题,而是让学生围绕问题寻求解决方案。它强调让学生置身于复杂的、有意义的问题情境中,并让学生成为该问题情境的主体,自己去分析问题,学习解决该问题所需的知识,进而通过合作解决问题。此外,教师在该过程中也可以通过提问的方式,不断地激发学生去思考、探索,培养学生自主学习的能力。与传统的教学模式相比,问题教学模式更注重对学生自学能力、创新能力、发现问题和解决问题能力的培养。问题教学模式刚开始主要被应用于医学、市场营销、实验教学、毕业论文的写作等领域。[3]近年来,一些学者开始探索将这种教学模式引入到“数学建模”课程的教学中。黄河科技学院从20xx级信息与计算科学专业的学生开始,在“数学建模”教学活动引入问题教学模式,已经取得了初步的成效。
1.教师提出问题
教师在每次上课之前要精心设计适合学生自学的问题体系,目的是为了诱导学生的思维,激发学生的学习兴趣,让学生置身于特定的问题环境中,营造一种质疑、探究、讨论、和谐互动的学习氛围。这一步骤要求教师不仅需要熟悉教学内容,还必须更好地了解学生的实际情况,这是成功实施问题教学模式的基础。
2.积极分析问题
问题教学法的基本特点是教学环节由一连串问题组成,并且问题与问题之间的`联系具有链接性和层次性。前一个问题是后一个问题的铺垫,后一个问题又是前一个问题的深化和拓展。在学生熟悉了相关知识的基础上,根据给出的实际问题,教师引导学生进行探索。探索活动一般包括自学教材、观察实验、小组讨论等方式。学生一方面要充分利用原有认知结构中存储的有关知识信息,另一方面可以利用教材、实验或教师提供的阅读材料,获取解决问题的方法。在对问题讨论中教师要创设和谐民主的教学环境,要让学生充分发表自己的见解,大胆质疑,相互答辩,相互启发。
3.解决问题
当所有学生都对问题的解决方案有了一定的思路之后,教师组织课堂发言。让每一小组推荐一位表达能力强的学生,在课堂上把他们对解决问题的方法及结论的合理性进行讲解。在每组讲解完之后,其他学生可以对他们进行提问,而发言小组的学生要向其他同学和老师进行解释。教师在主持和引导的同时,也可以向学生提问。这样通过对一个又一个问题的提问,推动学生思考,将问题引向纵深层次,一步步朝着解决问题的方向发展。
4.对问题的结果进行评价
问题教学法不仅以问题为开端,还以问题为终结。教学的最终结果不是传授知识来消灭问题,而是在解决已有问题的基础上引发更多、更广泛的问题。因此教师在对问题的结果进行总结时要注意引导学生反思“这个问题为什么要这样解决”,“这个问题还可以怎样解决”,“从解决这个问题中我学到了什么”以及“这种解决方案还有什么不足之处”等等,从而激发他们提出新的问题,这是问题教学中最重要、最有教益的一个方面。
在基于问题教学的过程中,每次讨论的问题都围绕某一专题进行讨论学习,下面以“公平的席位分配问题”[4]为例,说明在“数学建模”中如何运用问题教学法。
1.合理设计问题
奖学金评定是学生比较关心的问题,笔者根据学生的兴趣及认知水平选择“奖学金名额分配问题”。设某校有5个系a、b、c、d、e,各系学生数分别为345、72、894、68、39,现在有74个奖学金名额,问每个系分配几个名额比较公平?[5]在给出问题后,我们将相关问题印发给学生,并让学生课下先收集关于“公平的席位分配问题”的模型及相关求解方法并认真研读。
2.小组讨论分析问题
根据课下学生收集的求解方案,上课时首先以小组为单位初步讨论。首先提出如果让同学们进行分配的话,他们会使用什么方法进行分配,让他们进行讨论。学生首先会给出比例分配方案,如果按人数比例分配到各系的名额恰好都是整数,可以得到完全公平的分配方案。但在很多情况下,按人数比例分配到各系的名额带有小数。比如在这个问题中各系分配的名额数分别为:18.00、3.76、46.65、3.55、2.04,有小数部分。可以先把整数分配完,这时各系分配的名额数为:18、3、46、3、2。共分配了72名额,还有2个名额该如何分配?大家经过讨论,会提出谁的小数部分大就把名额给谁的分配方案,于是第73个名额给b系,第74个名额给c系。最终的方案是各系名额数分别为:18、4、47、3、2。接着老师会提出下面的问题,这种分配方案对谁最不公平?学生会进一步讨论每个名额代表的人数,a为19.17人,b为18人,c为19.02人,d为22.67人,e为19.5人,说明这种分配方案对d系最不公平,而b系最占便宜,两个系中每个名额代表的人数相差了4.67人。那么要重点讨论有没有相对来说比较公平的席位分配方案。
3.学生进行发言讨论
在所有小组都讨论完之后,教师组织各组学生进行课堂发言和讨论,让每组选一人报告本小组讨论结果。教师对各组的报告进行评价,指出在讨论过程中的问题及不足之处。在这个问题中,学生根据课下收集的文献资料会逐步提出q值分配方案,q值分配方案的改进,q值+d’hondt分配方案,席位分配的平均公平度方案等等。每种方案都是前面方案的改进,最后我们提出问题,这些分配方案公平度如何?让学生逐一讨论,从而营造出一个讨论主题鲜明、学习氛围良好的课堂环境。
4.教师对结果进行评价总结
在这个问题中,经过逐一讨论,大部分学生认为问题已经圆满解决了,不会再对结果进行归纳整理,不会反思问题解决的思路。因此在最初的问题解决后,老师要引导学生进行评价总结,比如:“各个方案的公平度如何”,“我们还有没有更公平的分配方案”,“公平的席位分配方案应满足什么原则”等等。
从“公平的席位分配问题”这个案例可以看到,在教学中为学生设计一个真实的问题进行教学,学生可以通过真实问题进行学习,并且以一个真实问题的解决为主线,激发学生的学习兴趣和探索精神,再通过结果反馈信息,引导学生逐步深入理解学习内容。学生在研究问题的过程中不仅学习了课本上的知识,而且还亲身体会了解决实际问题的乐趣,为学生以后自主学习提供了极大的帮助。[6]四、结语当然,在“数学建模”课程的教学过程中问题教学模式也存在不足之处,比如课程内容多、课时少,问题讨论时间和讲授时间出现矛盾,对有的专题讨论不够深入,学生参与度不够,学生发言的深度和广度都有待于进一步提高等等。这需要教师认真归纳讲课内容,尽量分离出较多比较有吸引力的专题供学生讨论,以问题为中心规划教学内容,让学生围绕问题寻求解决方案,从而提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,激发学生的求知欲。“数学建模”课程教学的本身就是一个不断探索、创新和提高的过程,选择正确有效的教学方法能更好培养学生的创新能力,激发学生对数学建模的兴趣。