([1]CollegeofArtsandSciences,YunnanNormalUniversity,Kunming,Yunnan650222;[2]YunnanInstituteofElectro下面是小编为大家整理的大学生数学建模论文【五篇】【优秀范文】,供大家参考。
大学生数学建模论文范文第1篇
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:10.16400/ki.kjdks.2015.02.044
Independent College Mathematical Modeling Education Curriculum Reform
――Take College of Arts and Sciences, Yunnan Normal University as an example
LIU Ruijuan[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
2.1 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。
2.2 云南师范大学文理学院数学建模课程存在的问题
本文作者从2011年开始讲授数学专业的数学建模课程,数学建模作为数学专业的专业基础课程,在教学过程中发现数学建模课程存在的问题。
(1)教材涉及面太广,如姜启源的《数学模型》教材是我国自开设建模课程以来比较权威的一本建模教材,很多高校都在使用,但是从初等模型、简单的优化模型、线性规划模型、微分方程模型到马氏链模型等共13章,而课程安排只有周4课时,教学时间上较为紧张;另外整本教材基本都是案例,内容多且涉及的数学建模方法很少,学生看着一本厚厚的教材,心里难免畏惧,而实际上并不能完全讲授;对于三本独立院校的学生来说,专业基础不是很扎实,教材一些内容较深,学习起来较为吃力。
(2)课堂教学基本以教师为中心,教师采用纯讲授的教学方法,学生很少参与,因而缺乏学习数学建模的兴趣与积极性,学生也怕学。
基于上述问题的存在,影响学生学习数学建模课程的积极性,并且我们要参与各类建模赛事,如果不及时进行教学改革,势必影响教学和学习效果,在建模竞赛中也难取得较好的成绩,虽然关于建模课程改革的课题和论文较多,但是紧扣我院实际的还基本空白,不利于应用型人才的培养,所以有必要对现有的数学建模课教学模式进行改革。
3 对云南师范大学文理学院数学建模课程改革尝试的思路
本文作者从2011年开始教授数学建模课程开始,就在实践中开始摸索适合云南师范大学文理学院的数学建模课程改革思路,经过几年的实际教学和竞赛指导,主要收获如下:
(1)主体教材辅助方法、软件教材进行教学。目前作者使用的姜启源编写的《数学模型》对于独立学院的学生来说这本教材内容太难、太多了。作者近年来除讲解教材的基本模型外,尝试对教材进行补充、重组和开发,具体方式有根据历年的全国建模竞赛的题目类型,有倾向性地进行教学安排,并插入历年建模真题和常用方法进行课堂讲授,同时插入一些实际问题让学生进行建模论文的写作,根据我院学生的数学基础和竞赛的实际(对历年的真题出现的题型和用到的方法出现的频率)对章节进行取舍。
(2)数学建模课程教学方法改革。由于数学建模课程要进行实战演练,在学期配备相应的建模大作业习题,如手机购买问题,地方人口问题,水资源短缺问题,气候干旱问题,网吧数量萎缩等实际问题,要求学生在指定的时间内进行数据收集,整理,分析处理并以论文形式展现研究成果,同时安排论文模拟答辩,锻炼学生的解决实际问题的能力。同时学院也积极聘请省级建模专家进行专题讲座,提高大家学习的积极性。
(3)数学建模课程教学竞赛团队。我院近年来连续积极组织学生参加各类官方、民间数学建模竞赛赛事。我院专门组建立了一支建模指导教师团队,除了学期必修外,在全国建模竞赛前的假期还专门组织学生进行赛前培训,教师负责制分专题讲授离散模型、连续模型、优化模型、微分模型、概率模型、统计回归模型和软件讲授、论文写作等,突出体现教师的专长,提高了课堂教学效率,增强了学生学习的积极性。
(4)开设与数学建模课程相关的软件课程。为了让学生更好地参与到数学建模中来,我们从大学一年级就有针对可开设数学软件和建模讲座。开设Mathematic,MATLAB,Lingo等软件选修课,进行数学的应用与建模能力的培养,提高学生数学建模能力,在运筹学等课程中,有意识地让学生进行作业的排版练习,如WORD,EXCEL等常用排版计算软件。
(5)通过积累建立数学建模课程学习资源。如本校学生历年的较优秀的参赛论文,平时作业
教师教案、课件等,数学建模优秀论文等学习环境和信息交互空间。另外,给学生身边实际的问题,如云南水资源短缺问题,干旱气候预测问题,地区人口预测问题,网吧问题等进行建模练习,让学生把数学建模课程与实际应用结合起来。
(6)课程考核形式多样化。本文作者通过课堂考勤,课堂回答问题,课堂讨论,平时作业,期末大作业,作业课堂答辩等多种方式结合的方法进行课程考核。根据问题的大小,由学生独立或组队完成实际问题,若完成得好在原有成绩的基础上获得“平时成绩加分” ,给出最后考核的分数,提高学生学习数学建模课程的积极性,从而提高学生的建模能力。
(7)积极组织学生参加全国大学生数学建模竞赛和各类网络建模赛事。截至目前为止,我们已经连续五年组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,连续两年组织学生参加“认证杯”数学中国数学建模竞赛,成绩优良。并且由信息工程学院定期举办建模和软件讲座参与各类数学建模比赛,熟悉比赛流程,了解论文撰写过程,为每年九月的全国数学建模做准备。
4 建模课程改革初步成效体现
我校作为独立学院从2010年开始尝试开设数学建模课程,推动大学数学素质教育方面,进行了一些探索和实践,并同年开始组织学生参加全国数学建模竞赛和网络建模竞赛,成效显著。
首先,从竞赛获奖来看,2010年全国大学生数学建模竞赛中,4个参赛队分别荣获1个省级一等奖,占总奖项的25%;2个省级二等奖,占总奖项的50%;1个省级三等奖,占总奖项的25%,获奖率100%;
2011年全国大学生数学建模竞赛中,4个参赛队分别荣获1个省级一等奖,占总奖项的25%;2个省级二等奖,占总奖项的50%;1个省级三等奖,占总奖项的25%,获奖率100%;
由于从2012年开始,数学建模竞赛组委会对建模奖项做了限制调整,获奖比例仅为原来的50%,所以2012年全国数学建模竞赛指导的参赛队教练组15个参赛队其中荣获2个省级一等奖,1个省级二等奖,9个省级三等奖,获奖率为80%,其中省级一等奖占总奖项的16.7%,省级二等奖占总奖项的8.33%,省级三等奖占总奖项的75%。
2013年“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛2个队参赛,第一阶段两个参赛队均获云南最好成绩全国二等奖,第二阶段一个队荣获云南省唯一个全国一等奖,取得全球建模能力高级认证;另一个参赛队荣获全国三等奖,取得全球建模能力基础认证,获奖率100%。
2013年全国数学建模竞赛,26个参赛队参赛,其中荣获1个国家二等奖,2个省级一等奖,3个省级二等奖,4个省级三等奖的优异成绩,奖项水平首次冲入国家奖项,建模水平大幅度提高,其中全国二等奖占总奖项的10%,省级一等奖占总奖项的20%,省级二等奖占总奖项的30%,省级三等奖占总奖项的40%。
2014年全国数学建模竞赛,22个参赛队参赛,其中荣获2个国家二等奖,2个省级一等奖,4个省级二等奖,4个省级三等奖的优异成绩,奖项水平较上年建模水平大幅度提高,其中全国二等奖占总奖项的16.7%,省级一等奖占总奖项的16.7%,省级二等奖占总奖项的33.3%,省级三等奖占总奖项的33.3%。
可以看到从开设数学建模课程以来,我校的数学建模水平到目前稳步提升,很好地锻炼了学生的创新能力和动手能力,同时增强了学生学习的自信心和积极性,成效显著。其次,从综合能力来看,通过建模课程的改革,学生的应变能力和思维能力都获得了很大的提升。
参考文献
[1] 段璐灵.数学建模课程教学改革初探教育与职业,2013(5).
[2] 常青.数学建模教学的实践与思考.http://.cn/gzsxb/jszx/jxyj/201211/t20121113_1143732.htm.2014/06/13.
[3] 姜启源,谢金星,叶俊.数学模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
[4] 朱道元.从数学建模看新世纪的数学教改[D]新世纪数学学科发展与教学改革研讨会论文集.东南大学数学系,2000.
[5] 杨霞,倪科社,王学锋.积极开展数学实践教学活动培养学生创新意识与实践能力[J].大学数学,2010(A01).
[6] 张银龙,刘敏.创新人才的培养与数学建模意识的形成[J].长春金融高等专科学校学报,2008(2).
大学生数学建模论文范文第2篇
题目公布后要上网查阅资料及大量文献,对问题进行分析,然后选定1道题目.题目选定后,再对问题进行深入分析并建立模型.有些问题还要处理大量数据,如2006年“全国大学生数学建模竞赛”的本科组B题是“艾滋病疗法的评价及疗效预测”,给出了5000多组数据,如果靠手动处理如此之多的数据,工作量是难以想象的.有些问题则需要做数学实验进行模拟,如2007年“全国大学生数学建模竞赛”的本科组B题是“乘公交,看奥运”,共给出了800多条公交线路[4],模型建立后要进行模拟实验,否则无法验证模型的准确性和合理性.我校每年从5月份开始做数学建模竞赛的报名、组织工作.学生的参赛热情很高,每年都有200多人报名.而我校每年参加正式比赛的规模仅为12队计36人,故需要进行选拔以择优录取.选拔的模式也是按照正式比赛的模式进行:给定题目,3d后提交论文.面对如此众多的学生及选拨的需要,必须有场地使学生在规定时间内完成论文,并且不受干扰.同时,在实验室内也便于教师进行指导和学生之间的交流、讨论,而这些在普通教室内是不可能实现.凡此种种,建立数学建模实验室是完全有必要的.
2数学建模实验室的硬件建设
在数学建模实验室中收集一些数学模型、概率、统计、优化、运筹和计算方法等方面的书籍和历年竞赛的一些获奖论文.数学建模竞赛是一种开放式的竞赛,竞赛过程中除了上网查阅文献资料外,还要参考一些专业方面的书籍,在实验室中陈列这些资料便于学生取阅.历年的获奖论文无论在创新性还是在规范性方面都做的比较好,培训和竞赛过程中这些资料对学生有很大的帮助和较好的启发性.计算机是实验室建设的一个基本要求.由于在选拔前学生人数众多,不可能做到每人一台机器,但我们要确保正式竞赛期间每个参赛队员都有计算机使用.应该经常检查机器的损毁情况,保证计算机的正常使用和运行,特别是保证正式竞赛期间计算机的完好.定期对计算机的硬件进行更新,并有专人管理数学建模实验室,正式竞赛期间禁止非参赛人员进出.建设通畅的网络.竞赛开始后需从数学建模官网下载竞赛试题,竞赛期间也需要大量查阅资料,竞赛结束后要通过网络上传论文,故此数学建模实验室的网络更显得尤为重要.要保证数学建模实验室机房供电的稳定性.突然停电会造成数据的丢失,既浪费了参赛队员的精力和时间,也会严重影响他们的情绪,不利于竞赛的顺利进行.所以要保障好特别是正式竞赛期间实验室的供电稳定.另外,数学建模实验室中还应配备多媒体,这样便于培训过程中指导教师进行教学和演示,收到事半功倍的效果.
3数学建模实验室的软件建设
纵观历年的全国大学生数学建模竞赛的试题,题型以优化、概率统计、运筹、图论、数据分析居多,解决这些问题往往要进行大量的数据处理或实验模拟.这些工作都需要靠软件来完成.所以在软件建设方面应配置常用的一些数学软件和文字处理软件,做到及时更新,并在培训过程中培养学生熟练使用软件解决问题的能力.(1)竞赛指导教师的培训.选派指导教师积极参加建模竞赛的各种全国性的培训,与建模竞赛活动开展较好、取得优异成绩的高校做好指导教师的经验交流工作,加强指导教师的自主学习,扩大知识面.(2)Matlab:用于数值计算、数据模拟、绘制图像.进行数据拟合、函数逼近、数值积分与微分、矩阵计算、方程及方程组的求解、求常微分方程和偏微分方程数值解、作图等.(3)SPSS:用于处理、分析数据.对数据进行预处理、假设检验(参数检验、非参数检验及其它检验)、方差分析、相关分析、回归分析、聚类分析、时间序列分析、因子分析、可靠性分析等.(4)Lingo/Lindo:用于求解线性及非线性规划问题.Lingo/Lindo可以用于求解线性规划、非线性规划、线性和非线性方程组的求解以及代数方程求根,还可以提供与其它数据文件(如文本文件、EXCEL电子表格文件、数据库文件等)的接口,易于方便地输入、求解和分析大规模最优化问题.(5)Word:用于文字、公式、图像的编辑、表格的制作及论文的写作和排版.(6)Excel:用于处理数据及数据的排序、选取.可以进行批处理数据、数据筛选、数据排序、数据统计、创建图表等.
4结语
大学生数学建模论文范文第3篇
[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.
大学生数学建模论文范文第4篇
关键词:数学建模;
高等数学教学
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1005-5312(2014)23-0223-01
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。
项目来源:河南省教育厅人文社会科学研究项目资助“贾鲁河流域生态健康评价研究”(2014-qn-112)。
参考文献:
[1]范英梅.高等数学、计算机与数学建模教学的关系分析[J].广西大学学报(自然科学版),2004,9.
[2]何伟.在高等数学教学中如何体现数学建模的思想[J].数学的实践与认识,2003,10.
[3]马戈等.现代教育技术环境下高等数学教学改革的实践与思考[J].高等数学研究,2004,5.
[4]蒋莉.浅谈数学建模在培养大学生数学能力的作用[J].理论探索,2012,2.
[5]沙元霞.基于数学建模的应用型人才培养[J].长春师范学院学报(自然科学版),2012,9.
[6]黄世华等.数学建模教学的方法研究[J].科教研究,2012,2.
[7]刘浩,杨艳梅.大学生数学建模教育的几点思考[J].数学教育与研究,2012,4.
[8]杨小钟.初探高校数学建模课程改革[J].大观周刊.2012,8.
[9]徐茂良.在传统数学课中渗透数学建模思想[J].数学的实践与认知.2002,7.
[10]杨进峰.经济应用数学教学研究[J].陕西教育,2012,7.
[11]吴秀兰等.浅议数学建模思想如何与高等数学教学相结合[J].吉林省教育学院学报.2012,9.
大学生数学建模论文范文第5篇
关键词:数学建模;
高校素质教育;
创新能力
随着社会的发展,数学技术已经成为高新技术的重要组成部分,社会对数学的需求主要表现在社会各部门需要大量的能善于运用数学知识及数学的思维方法来解决实际问题的人,他们通过建立数学模型将实际问题与数学工具有效地沟通,最终解决问题,取得经济效益和社会效益。
什么是数学建模呢?数学建模就是将现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题。大学生数学建模竞赛最早于1985年在美国出现。1989年我国学生开始参加美国的数学建模竞赛,1992年我国组织举办了10个城市的大学生数学模型联赛,1994年起开始主办全国大学生数学建模竞赛,每年一次。十几年来,全国大学生数学建模竞赛规模飞速发展,参赛校数从1992年的79所增加到2007年的968所院校,参赛队数从1992年的314队增加到2007年的11 729个队。本文通过分析数学建模的意义、方法和步骤,结合高校素质教育的主要内容,探讨数学建模在高校的素质教育中所起的作用。
一数学建模的意义、方法和步骤
(一)数学建模的意义
首先,数学建模在一般的工程技术领域中发挥着重要的作用。毕业论文不管是过去还是现在,在机械、电机、土木和水利等工程技术领域中,数学建模都发挥着举足轻重的作用;
随着计算机技术的发展,CAD技术大量的替代传统工程设计中的现场实验,更方便和扩展了数学建模在这些领域中的应用。第二,“高技术本质上是一种数学技术”,数学建模作为一种有用的工具,大量的应用在通讯、航天、微电子和自动化等高新技术领域。第三,数学建模大量应用到计量经济学、数学生态学和数学地质学等新兴的学科中。第四,数学建模具体地应用在国民经济和社会活动的分析与设计、预报与决策、控制与优化、规划与管理等方面。
(二)数学建模的方法
数学建模的方法主要有机理分析法和测试分析法;
机理分析主要是通过已经认识的客观事物特性,找出内部机理数量规律,由数量规律建立数学模型;
而测试分析则需要用到概率和数理统计知识来进行建模,也就是说。测试分析是用来解决“黑箱”问题的。
(三)数学建模的步骤
数学建模一般包括以下几个步骤:模型准备,模型假设,模型建立,模型求解,模型分析,硕士论文模型检验和模型应用。具体来说就是先了解实际问题,并用数学语言来描述问题;
再根据问题的特征和建模的目的,进行必要的简化,提出恰当的假设;
在假设的基础上,用数学工具来刻划各变量之间的数学关系,建立相应的数学模型;
然后利用获取的数据资料,对模型的所有参数做出计算(估计);
并对所得的结果进行数学上的分析;
最后将模型分析结果与实际情形进行比较,以此来验证模型的准确性、合理性和适用性:如果模型与实际较吻合,则要对计算结果给出其实际含义,并进行解释;
如果模型与实际吻合较差,则应该修改假设,再次重复建模过程。
二高校素质教育的要求讨论高校素质教育,首先要明确什么是素质教育。素质教育最根本的要求是让学生在德、智、体、美、劳等方面全面发展。在高校,素质教育已经变得非常具体和面向社会性,如1998年8月29 日第九届全国人民代表大会常务委员会第四次会议通过的《中华人民共和国高等教育法》第五条规定:“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才,发展科学技术文化,促进社会主义现代化建设。”第十六条(二)规定:“本科教育应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的基础理论、基本知识,掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识,具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力。”我国在《中共中央国务院关于深化教改推进素质教育的决定(猢5)》中明确了素质教育中“智育工作要转变教育观念,改革人才培养模式,积极实行启发式和讨论式教学,激发学生独立思考和创新的意识,切实提高教学质量。”对高等教育特别提到“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。”
三数学建模在高校素质教育中所起的作用
全国大学生数学建模竞赛组委会秘书长姜启源教授认为“数学教育本质上是一种素质教育。数学的教学不能完全和外部世界隔离开来。”中国科学院院士李大潜指出,数学教育质量的优劣决定了一批人在知识经济中的竞争能力,而他们的能力缺失直接影响到国家的整体竞争力。由此,数学教育不能仅仅是按部就班的静态传授,它更应该注重对学科精神的领会,只有这样,学生在生动活泼的现实面前才不会束手无策,才能创新与发现。数学建模竞赛就是为适应这一社会要求采取的探索性措施,将数学建模引入高等教育体系中已是大势所趋。数学建模课程在我校已全面开设,结合我校师生参加数学建模竞赛的体会,我认为数学建模对高校素质教育有以下几点作用:
转贴于 (一)数学建模可以让学生感受、理解知识产生和发展的过程
在大多数高校中,数学建模课程的教学模式和教学理念都是:从问题出发组织教学,学生自己做,开放式的教学。而数学建模的题目一般都是由工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题简化加工而成,有很强的实用性;
数学建模的过程就是通过对实际问题进行分析,利用已知的相关知识和数学工具,发现其中的关系或规律,将它们用数学语言描述出来,从而把实际问题化成一个数学问题,得到一个数学模型的过程。由上可知,数学建模实际上就是学生通过参与建模,感受知识的产生和发展的过程。
(二)数学建模可以培养学生的科学精神和创新思维的习惯
创新是数学建模的生命线。数学建模的方法主要是机理分析法和测试分析法,无论是机理分析还是测试分析都是需要本着符合科学的精神去创新,去建立新的实用的模型。在数学建模中,对给出的实际问题,一般是不会有现成的模型,这就要求我们在原有模型的基础上进行创新,如2007年A题中对中国人口的预测问题,我们知道数学上有很多人口模型,但是面临新的实际问题,现成的模型是不能很好的解决的,这就要求我们进行创新,建立新的模型。学生在建模的过程中,科学精神和创新思维得到了培养。
(三)数学建模可以培养学生收集处理信息的能力和获取新知识的能力
数学建模竞赛中的题目对于学生来说非常具有挑战性,如“公交车调度”、“SAILS的传播”、“奥运会临时超市网点设计”、“长江水质的评价和预测”、“出版社的资源配置”、“艾滋病疗法的评价及疗效的预测”等。从这些题目可以看出,有些问题是学生以前从来没有接触过的,要解决它们,就需要他们在很短时间内获取与赛题有关的知识,他们通过从互联网和图书馆查阅文献、收集资料、选取信息及大量的数据处理,锻炼了他们收集处理信息的能力和获取新知识的能力。
(四)数学建模可以提高学生分析和解决问题的能力
数学建模中,我们面对新的问题,需要在很短的时间内加以解决,首先必须准确快速地分析问题,在分析问题的基础上建立模型,医学论文解决问题。因此,数学建模可以提高学生分析和解决问题的能力。
(五)数学建模可以培养学生的语言文字表达能力以及团队精神
根据数学建模竞赛的要求,要对自己的解决问题的方法和结果写成论文,因此通过数学建模可以很好提高学生撰写科技论文的文字表达水平;
竞赛要求三个同学在短短的三天内共同完成建模任务,他们在竞赛中就必须分工合作、取长补短、求同存异,从而很好的培养了学生的团队精神和组织协调的能力。
(六)数学建模可以提高高校教师的素质
一方面,通过对数学建模课程的教学,我们很多教师将数学建模的思想和方法融入数学主干课程教学的研究和试验。比如数学建模竞赛活动中经常用到计算机和数学软件,因此在日常的数学建模教学中我们普遍采取案例教学和课堂讨论,将案例教学和课堂讨论融入到数学主干课程教学中,丰富了数学教学的形式和方法。另一方面,因为竞赛中题目的实用性和挑战性,往往需要我们不同专业的教师联合起来,互通有无,以便在平常的教学中为学生更好地讲解案例,教师们通过纵向的交流提升了自己的知识水平和知识应用能力。
参考文献:
[1]姜启源,等.数学模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]贾晓峰,等.大学生数学模型竞赛与高等学校数学教学改革[J].工科数学,.21300,16(2):79—82.