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大一数学建模论文范例_大一数学建模论文范例怎么写

2023-12-07 07:46 来源:学术参考网 作者:未知

大一数学建模论文范例

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大一数学论文大学生范文精选

  大学数学是大学生必修的课程之一,由于大一是过渡期,在大一开设数学这门课程对于教学质量有着重要的作用。下面是我为大家整理的大一数学论文,供大家参考。

  大一数学论文 范文 篇一:《数学学科德育 教育 渗透思考》
  摘要:结合数学学科的特点教师对学生进行道德教育,数学教师要善于在学科教学中渗透德育教育,培养学生尊重事实的科学态度,正确的学习目的,理性思考的精神和科学的态度,培养学生辩证唯物主义世界观,增强学生喜爱数学的兴趣,培养学生高尚的人格特征和思想道德修养。

  关键词:数学学科;渗透;德育教育

  我国教育部印发《中等职业学校德育大纲》指出,学校要充分发挥主导作用,与家庭、社会密切配合,拓宽德育途径,实现全员、全程、全方位育人。上至教育部下至学校都越来越意识到在学生中进行德育教育的重要性,那么在学校怎么能更好地开展德育教育呢?学科德育就是进行德育教育的重要阵地之一。现今各个国家都把德育教育作为一项非常重要的工作,并且都在积极探讨在学科教学中如何渗透德育教育。因此,我们职业学校的每个教师都应该努力探索德育教育的本质和特点,充分发挥德育的主 渠道 作用。数学学科作为学校学科教育的重要组成部分,有其独特的风格和特点,也应承担着德育教育的任务。第一,数学是一门研究客观物质世界的数量关系及空间形式科学,具有严密的符号体系、独特的公式结构和图像语言,其显著的特点有:高度的抽象性、严密的逻辑性、应用的广泛性和内涵的辩证性。第二,数学学科学习的目的是掌握一定的数学基础知识,形成一定的数学素养,是对学生一生受用的 方法 和能力。这些数学能力包括:空间想象能力、 逻辑思维 能力、基础运算能力和数学建模能力等。第三,数学课作为职业学校 文化 基础课之一,所用资源少,易开展教学活动。结合数学学科的特点,笔者认为可以从以下几点进行德育教育。

  1根据中职学校数学学科的特点和数学课的现状,教师的人格

  品行和良好的师生关系是进行德育教育的关键数学学科的特点给人的感觉是枯燥、无味,对于职业学校的学生更是如此。德育要讲究艺术性,要充分发挥情感的感染作用。作为一名数学教师在数学课上每位教师尊重和顺应人性、同学的个性,保护同学的尊严,发掘和表扬学生的内在情感,调动他们积极的心理因素。教师动之以情,才能激发学子之情,使之乐其所学。学生感受到教师对他们的关心,从心底上认可这个教师,从而真正建立起新型的科学的师生关系。

  2结合数学教材内容,向学生进行爱祖国和爱科学的教育

  在用到正负数及运算法则时,教师给学生说明或是让学生自己上网查找相关内容,可以知道在世界闻名的数学典籍《九章算术》中,就已经提出了相关概念,使得代数学早于西方于公元前2000年就已经产生了;著名的勾股定理、“杨辉三角”、圆周率的计算以及著名数学家陈景润的“陈氏定理”、华罗庚发起和推广的优选法等,我国科学的成就令世界各地的每个炎黄子孙自豪,可以激发起学生强烈的爱科学、爱国情和民族自豪感,同时激励学生学习的进取向上精神。

  3培养正确的学习动机和目的,提高学生学习数学兴趣,增强社会责任感

  我们学习数学的最终目的是能用数学,因而不管是教师还是学生都应该知道数学在我们生活中或是我们所学专业课上的应用。例如我们在学习圆柱时,就可以和汽车专业所学的发动机上的气缸联系起来讲解表面积和体积相关知识;我们在学习分段函数时,就可以和与我们生活相关的水费、电费、出租车收费联系起来等。

  4结合数学学科的特点,培养学生理智的思考、按客观规律办事的良好的人格特征

  数学是一门自然科学,科学的问题来不得半点虚假,数学语言的精确性使得数学中的结论不会模棱两可。伽利略:世界的奥秘是本巨大的书,而这本书是用数学语言写成的。越来越多的人认为数学语言是各种科学的通用语言,可见数学语言的精确性。在数学的观点下,一加一只能等于2不可能是其他结果,但在其他的学科就不一定了。不管是数学语言还是通过数学推理得到的结果都不允许有任何弄虚作假的行为存在。我们在日常教学中,应该结合数学的思考方式与 学习方法 ,培养学生事实求是,有根有据,勇于改正错误的科学态度和自觉按客观规律办事习惯。

  5结合数学学科的特点,对学生进行辩证唯物主义世界观的教育

  数学本身的发生和发展过程中就充满着唯物辩证法。恩格斯曾把数学作为“辩证的辅助工具和表现方式”。数学从实践中发现了问题,然后分析已知存在的问题,找出它们间的关系,利用数学知识, 总结 出来的规律,然后回到实践中检验和运用,这正是体现了辩证唯物主义中从感性—理性—实践的认识论观点。

  6挖掘数学教材中的美育素材,通过美学教育,培养学生高尚情操和思想道德修养

  我国著名数学家华罗庚说:“数学本身也有无穷的美妙。”数学中的符号、图形、数字排列等都蕴藏着丰富的美育因素。可以告诉学生,圆就代表我们的班集体或者是我们的国家,每个同学就像圆上一个个离散的点,集体的形象与荣誉与我们每个人都是息息相关的。在学习集合的交、并、补的运算时,除了说明符号的简洁、和谐美的同时也可灌输团体意识。在学习直角坐标系时,就可以给学生灌输我们做人也应该方方正正坚持自己的原则。学习点的时候,每个点都是由一对有序的实数组成的,可以把坐标看成是在社会中影响我们自身发展的先天因素和后天因素,而后天因素主要决定了我们未来的发展,从而鼓励每个学生从现在开始努力学习、认真做人、锻炼各种能力,一定会有美好的将来。在教学过程中引导学生发现美、欣赏美、讨论美,逐步培养学生的审美意识审美情趣,培养学生高尚情操和思想道德修养,有助于学生全面发展。

  综上所述,结合数学学科的特点对学生进行德育教育是可行的。在数学学科教学中,虽然不能像语文、政治那样直接、系统地对学生进行德育教育,但只要我们善于挖掘教材中的德育因素,在教学过程中实事求是,联系实际,善于引导,就能行之有效地进行德育渗透,使学生学习知识的同时各方面的素质不断提高。

  参考文献:

  [1]中等数学教学中的德育新论,网络.

  [2]高等数学教学中的德育渗透[J].吉林省经济管理干部学院学报.
  大一数学论文范文篇二:《浅谈数学教学德育教育的渗透》
  摘要:德育在学校教育中占有举足轻重的地位,是方向、是灵魂,位居各育之首。数学作为基础教育的一门重要学科,在培养学生德育方面,应发挥重要的作用。因此,教师应在数学教学中努力寻找德育点,有机渗透德育,把教书与育人紧密地结合在一起。

  关键词:小学数学;数学教学;德育教育;

  一、引言

  有句话说“百年教育、德育为先”,可见学校教育将德育教育放在相当重要的位置。如今,随着社会的快速进步和科学技术的迅猛发展,小学数学德育教育如何从传统的教育模式中挣脱出来,注入完善的、科学性的内涵,形成一套行之有效的新教育模式。数学虽作为一门理性学科,却蕴含着丰富德育内容。可以根据这门学科的特点,进行德育渗透的教育,使得小学生不仅学到书本的知识,还懂得做人的道理!

  二、将德育教育渗透到数学学科教材中

  根据数学这门学科的特点,以及小学生的接受能力,注入德育教育的、形象生动的图画和有说服力的内容。做到有机结合,自然渗透的效果。众所周知,小学阶段是 儿童 、青少年身心发展的关键时期,对于刚刚步入学校的低年级学生来说,是认知社会和接受新鲜事物的萌芽期,所以小学数学德育教育工作从此刻开始,进行渗透德育教育。小学数学德育教育如细雨,润物无声,数学学科是沙土。在数学教学过程中,教师无时无处不渗透着细雨之水。而小学生犹如长在沙土里的嫩草,吸吮着沙土中的水分。因此,小学数学中德育渗透,就是将德育本身的因素与数学学科所具有的因素有机地结合起来,使德育内容在潜移默化中逐步形成学生个体内在的思想品德。而数学教材是教学工作主要使用的教学工具,也是授课的依据,更是小学生获取知识与理解做人的来源,由此,编制科学有效的数学教材为课堂授课提供有益的方式。在人们以往的观念中,德育教育应该只是和语文、思想品德等学科有关,以目前的教育内涵来看,这种观念是落后的,也是十足错误的。教育学家赫尔巴特曾有教育 名言 :“教学如果没有进行道德教育,只是一种没有目的的手段,道德教育如果没有教学,就是一种失去了手段的目的”。由此可见,将德育教育渗透到数学教学课堂中来是最为重要的,也是最具有原则性的教育。

  三、将德育教育渗透到数学教学课堂中

  教师在课堂上教学时,充分挖掘数学教材中的德育因素与知识,渗透德育教育。诸如小学数学教材中的例题、习题、注释、解析中,融入不少进行德育的、形象生动的图画,以及由说服力的数学数据或知识点。将德育因素融合数学知识进行传授、能力培养和思想品德教育为一体的综合性教学模式。把显性的教学问题和隐性的德育教育有机地结合起来,从而实现数学的育人功能。无论是在备课中,还是在课堂上,教师要善于找准在数学教学中德育渗透的切入点,以提高课堂教学实效。可以结合教学内容进行德育渗透中华民族悠久灿烂的数学史源远流长,博大精深。也可以运用现代信息技术、多媒体教学手段,将要授课的内容加入生动的德育元素。重要的是在小学数学教学中,要充分联系教材,联系小学生生活实际,善于将渗透德育教育延申到课堂内外。

  四、课堂内外相结合,通过数学活动进行渗透德育教育

  在小学数学教学的过程中,德育渗透不能只局限在课堂上,还应该与课外学习有机结合,教师可以开展一些课外数学活动渗透德育。要增强数学课堂的趣味性与实践性,营造一种轻松愉快的情境,注重数学知识与现实生活的联系,使学生意识到数学并不是枯燥无味的,数学离不开生活,生活中处处有数学,从而让学生乐此不疲地致力于学习内容。引导学生学会学以致用将知识回归生活,做到学以致用是数学学习的本质归宿,学生要有将数学知识运用到生活中的意识。如在学习乘法估算后,让学生回家后调查每个人一天的用水量,回学校后估算全班60人一天的用水量,再估算全校三千多人的用水量。在巩固新知的同时让学生体会到了水资源的宝贵,珍惜水资源、节约水资源的思想就会在小学生们小小的心灵扎根。又如,在学生学过统计后,让学生回家后调查自己家庭每天使用垃圾袋的数量,然后通过计算一个班的家庭,一个星期,一个月,一年使用垃圾袋的数量,结合我校附近的垃圾场影响环境的现象,最终总结出垃圾袋对环境造成的影响,这样让学生既可以掌握有关数学知识,又对他们进行了环保教育。再比如,培养小学生动手动脑的能力时,督促小学生手、口、脑、眼、耳多种感官并用,这样做,不但能扩大小学生的信息源,创设良好的思维情境。也能满足小学生好动、好奇的特性。例如:教学“长方体认识”,可以先出示学生日常生活中熟悉的长方体实物,如:火柴盒、粉笔盒、砖头等,这些物体都是长方体。然后让学生自己列举长方体实物(书柜、木箱、厚书、铅笔盒等),通过感知实物,学生对什么样的物体是长方体获得了初步的感性认识,从而感受美、享受美。

  五、结合数学学科特点,通过德育渗透,培养良好习惯

  数学是一门严谨的学科,科学性与逻辑性很强,但可以让小学生在学好数学的同时从中养成严格、认真的好习惯。显而易见,小学生计算粗心,错误率高。而提高计算能力就一定要养成仔细计算的习惯。在平时的教学训练中,教师要时时提醒学生不要抄错数,看清是什么运算,加减时注意进位和退位等等,在这里就不一一举例了。简而言之,只要教师善于挖掘、善于捕捉,时时注意、注重在数学课堂中对学生的德育渗透,数学学科的的德育教育一定会取得很好的成效,最终达到德育、智育的双重教育目的。

  参考文献:

  [1]齐建华.数学教育学[M].郑州大学出版社.2006.07

  [2]管建福.小学数学教学艺术[M]2000
  大一数学论文范文篇三:《浅谈大学数学素质拓展课程的教学实践》
  0 引言

  数学不仅是一种科学的语言和工具,是众多科学与技术必备的基础,而且是一门博大精深的科学,更是一种先进的文化,在人类认识世界和改造世界的过程中一直发挥着重要的作用与影响。建设创新型国家的战略构想,需要大批拔尖创新人才,作为大学中重要基础课的大学数学课程,对此负有重要的责任。数学中许多新概念、新方法的引入和发展,众多数学问题和相关实际问题的解决,十分有利于大学生创新精神、 创新思维 和创新能力的培养[1]。

  在大学数学课程学习的过程中,培养学生应用数学的意识和兴趣,逐步提高学生的应用能力是大学数学课程教学改革的重要方向。当前大学数学课的教学,大多仍是以教材为中心,以课堂为中心,实践教学较少,课外科技活动的配合注意不够。这些也都是影响学生数学应用意识和应用能力培养的重要因素,应当有所改革。多年来的教学改革实践表明:开设数学拓展课程与数学选修课程,是激发学生学习数学积极性,培养学生数学应用能力和创新能力的一条行之有效的重要途径。

  1 开设数学选修课程的必要性

  数学的教学不能仅仅是看出知识的传授,而应该使学生在学习知识、培养能力和提高素质诸方面都得到教益,兼顾数学文化和教学素养方面的要求。

  大学非数学专业数学课程分为必修和选修课程,一般工科的本科学生高等数学,线性代数,概率论与数理统计为必修课程。而选修课程则由学生依据自身发展需求和学习时间规划,自主选择。选修型课程以拓展知识结构。数学类选修课的目的是引导学生广泛涉猎不同学科领域[2],拓宽知识面,学习不同学科的思想和方法,进一步打通专业,拓宽知识结构,强化素质,自觉养成主动学习、独立思考的习惯,不断提高自我建构知识、能力和素质的本领,培养探索和创新精神。全面提升素养。促进学生个性的发展和学校办学特色的形成,是一种体现不同基础要求、具有一定开放性的课程。

  大学数学教育应以培养学生数学能力和提高学生的数学素养为目标。当前,数学课程教学内容与社会的发展不适应问题主要表现在课程教学内容未能及时反映数学发展的最新成果,依然固守形式演绎体系而忽略了非常重要但非演绎的、非严格的重要内容;局限于于课本,只讲课本中呈现的内容而忽略了课程内容的来源与出处的讲解[3]。在教学上,大学数学教学方式单一,越来越形式化,过于注重概念、定理的推导和证明、计算以及解题的技巧,使得数学远离我们周围的世界,远离我们的日常生活。过分强调数学的逻辑性和严密性,导致学生觉得数学过于抽象无法理解[4]。在教学过程中采用传统陈旧的教育理念:重理论轻计算、重技巧轻思想、重推理轻应用。

  在具体教学过程中,多数教师仍局限于传授知识本身,特别是局限于解题方法与技巧的训练,而对于如何在知识载体上培养学生的数学思想、 理性思维 和审美情操,提高他们的数学素养,却重视不够。应积极引导教师运用自己的科研能力去深入钻研教学内容,改进 教学方法 ,在传授数学知识的过程中落实数学在培养学生能力和素质方面的作用。应全面落实“知识传授,能力培养,素质提高”三位一体的教育理念[5]。

  数学上的不少概念、方法或理论,有些本身就来自其在现实生产和生活中的原型,并且和人文、管理、工程技术有着密不可分的联系,发现并指出这些的联系,对激发学生学习数学的兴趣,增强他们对数学的理解,是大有益处的。当然这也要求教师广泛的涉猎不同的学科领域,对大学数学教师无疑是一个新的挑战。

  2 已开设的拓展课程及模块建设

  在上述思想指引下,同时为了适应社会的更高要求和不同层次学生的自身需求,结合我校的实际情况,学校出台相应课程改革 措施 ,主要开展了两个方面的建设工作:

  2.1 拓展课程的模块建设:在现有的工科数学必修课《高等数学》、《线性代数》、《概率论与数理统计》等课程的基础上,开设了《数学建模》、《工程数学中的理论与方法》、《数学文化》、《投资理财常识》等课程,建立并完善了各门课程的课程简介、教学大纲、教学进度及推荐参考书目等,并结合多媒体的教学手段,搭建并完成了《数学建模》课程的网络教学平台,已对全校师生开放。现正在进行《数学文化》、《工程数学中的理论与方法》两门课程的网络平台建设工作。所开设的《工程数学中的理论与方法》,拟开设的《工程问题中的数学计算-MATLAB》主要针对我校的理、工、农、医专业的学生;《投资理财常识》及拟开设的《运筹学》主要针对我校管经类、质量工程类的学生。   2.2 拓展实践的模块建设:以素质拓展作为目标的课程设置,旨在提高学生应用数学知识解决实际问题的动手能力和创新能力,我们主要加强了以下几个方面的工作:

  ①以项目管理的方式鼓励学生积极参加各类科技活动:提倡学生积极申报项目,如大创项目等,鼓励学生积极参与教师的各类研究项目中,以科研小组或科技小组的形式,发表小论文、小发明、小制作、小专利等;

  ②以培养学生创新意识为导向的各类学科竞赛活动:为进一步培养学生利用理论知识来解决实际问题的分析能力和应用能力,积极鼓励学生参加各类学科竞赛,如:大学生数学建模比赛、大学生统计建模比赛、大学生创业设计大赛等;

  ③以学习的态度鼓励学生参加 社会实践 和社会调查活动。社会是一个丰富的大舞台,只有融入社会这个大舞台,才能不断积累社会 经验 ,不断增长社会实践的活动能力,从而提高自身的社会管理和适应能力,将来能更快和更好的为社会服务。

  3 取得的成绩和存在的不足

  数学建模课程是以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程,提高他们分析问题和解决问题的能力,提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力。

  工程中的数学理论与方法主要在我校特定的环境下,在学习完工程类数学必修课的基础上,针对高年级学生,加深和延拓数学的理论知识和计算方法,为数学知识要求高的专业(如工程力学专业、通信工程专业等)及准备报 考研 究生的同学提供数学帮助。

  数学文化课程在探讨数学文化的起源、收集了众多的数学 故事 和数学家的故事基础上,结合数学思想、数学方法的形成和发展,阐述了数学发展和数学教育中的人文成分,揭示了数学与社会、数学与其他文化的关系。通过该门课程的学习,让学生更进一步了解生活中的数学、数学中的美,学会欣赏数学文化及弘扬数学文化,推动数学教学的进程。

  投资理财常识主要向学生介绍股票基金,期货彩票等的基础知识和交易技巧,教学中用到一些基础性的数学知识如差分方程,大数定理等,更多的则是经济、管理人文知识的熏陶,通过学习该课程,学生感觉数学的应用领域广泛,从而进一步激发学生学习数学的积极性。

  通过对我校教学情况的初步了解,尤其是针对昆明理工大学数学类拓展课程开设情况的深入调查,发现大多数的学生对课程满意或非常满意。学生感觉最大的收获在于拓展了知识层面,开拓了视野,感觉数学比以前教材中的内容要丰富和有趣的多。但在《数学文化》这类知识性比较强的课程上,学生输入的多,输出的少,不利于学生知识水平的提高。另外,学生对所开设的选修课程知识了解甚少。这表明,学生进行学习所依托的课程知识基础薄弱。通过统计《数学建模》课程学生对课程、教师和自己的期望中了解到,大多数的学生期望通过老师的讲授,能够在课堂上全面了解所学课程知识。只有半数学生希望老师给学生提供自己动手的机会,更多的学生还是习惯于在课堂上扮演倾听的角色,缺乏用数学解决实际问题的意识和能力。最后,担任选修课程的大学数学教师自身的课程水平和教学能力也有待进一步提高。开设大学数学选修课程对广大数学教师也是一个很大的挑战。尤其是在开设的初期,教师除了要改变自己的教学理念和教学方法,还要努力扩大自己的知识面,制定教学大纲,完善教材和教学内容。

  4 结束语

  大学数学教学是高等教育的一个有机的组成部分,大学数学选修课程是以数学知识与应用技能、学习策略和跨学科运用为主要内容。如何建立和完善行之有效的大学数学提高阶段的课程体系,以满足新时期学生对数学学习的需求以及国家和社会对人才培养的需要,成为当今高校大学数学教学管理部门越来越关注的问题。大学数学选修课程的开设,适应了社会的更高需求,同时也满足了更高层次学生的自身需要。但是,要真正实现课程开设的目的,仍需更多的努力,不断的完善。

  首先,急需向各高校教学管理部门、教师,尤其是学生传达课程改革的必要性,提供良好的改革环境和条件。

  其次,要用科学的教学理念改革数学选修课程教学实践,完善教学内容,改善教学方法,实施科学的课程评估方式。如“投资理财常识”之类的课程,已不是单纯的数学基础课程,除用到一些基础性的数学知识外,更多的则是经济、管理人文知识,能否将这类课程纳入人文类选修课程,使学社学习知识的同时,获得相应的学分,这是教学管理部门需要解决的问题。

  第三,时刻以学生为中心,所开设课程要能够满足学生的需要,能够激发学生的学习兴趣。

  第四,教师要进一步提高和完善自己,适应学生的个性要求,改善教学方法,开发学生的主动性和创造性,全面提高学生的综合素质。

  最后,针对课程教学中出现的问题,和课程教学效果要能够做到及时调查,不断对课程及教学做出相应调整和改善。大学数学选修课程的开设顺应了时代的要求和学生的需要,只要对之进行不断的完善,必然能够为较高层次的学生开拓出一片新的天地,为他们将来更好地适应社会的需求做好储备。

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随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视,

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",数学建模"包含五个阶段。

1.准备阶段

主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。

2.假设阶段

做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。

3.建立阶段

从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。

4.求解阶段

对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。

5.验证阶段

用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。

二、加强数学建模教育的作用和意义

(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质

数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。

(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力

数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。

(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力

所谓创造力是指"对已积累的知识和 经验 进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、 记忆力 、思考力、 想象力 四种能力所构成"[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"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的[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。

(三)建立数学建模网络课程

以现代 网络技术 为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。[5,6]

(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。

四、结束语

数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。

参考文献:

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大部分数学知识是抽象的,概念比较枯燥,造成学生学习困难,而数学建模的运用,在很大程度上可以将抽象的数学知识转化成实体模型,让学生更容易理解和学习数学知识。教师要做的就是了解并掌握数学建模的方法,并且把这种 教学方法 运用到数学教学中。

对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者 总结 了数学建模的概念以及运用策略。

一、数学建模的概念

想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。

二、在小学数学教学中运用数学建模的策略

1.根据事物之间的共性进行数学建模

想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。

教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。

2.认识建模思想的本质

建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。

建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。

3.发挥教材在数学建模上的作用

教材是最基础的教学工具,在数学教材中有很多典型案例可以利用在数学建模上,其中很大一部分来源于生活,更易于小学生学习和理解,有助于学生构建数学建模思想。教师要利用好教材,培养学生的建模能力,帮助学生建造更易于理解的数学模型,从而提高学生的学习效率。如在教学加减法时,教材上会有很多数苹果、香蕉的例题,这些就是很好的数学模型,因为贴近生活,可以激发学生的学习兴趣,培养学生数学建模的能力,所以教师应该深入研究教材。

数学建模是一种很好的数学教学方法,教师要充分利用这种教学方法,真正做到实践与理论完美结合。

1、层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。

2、多属性决策是现代决策科学的一个重要组成部分,它的理论和方法在工程设计、经济、管理和军事等诸多领域中有着广泛的应用,如:投资决策、项目评估、维修服务、武器系统性能评定、工厂选址、投标招标、产业部门发展排序和经济效益综合评价等.多属性决策的实质是利用已有的决策信息通过一定的方式对一组(有限个)备选方案进行排序或择优.它主要由两部分组成:(l) 获取决策信息.决策信息一般包括两个方面的内容:属性权重和属性值(属性值主要有三种形式:实数、区间数和语言).其中,属性权重的确定是多属性决策中的一个重要研究内容;(2)通过一定的方式对决策信息进行集结并对方案进行排序和择优。

3、灰色预测模型(Gray Forecast Model)是通过少量的、不完全的信息,建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题,制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时,都必须对未来进行科学的预测.预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律,借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析,并形成科学的假设和判断。

4、Dijkstra算法能求一个顶点到另一顶点最短路径。它是由Dijkstra于1959年提出的。实际它能出始点到 其它 所有顶点的最短路径。

Dijkstra算法是一种标号法:给赋权图的每一个顶点记一个数,称为顶点的标号(临时标号,称T标号,或者固定标号,称为P标号)。T标号表示从始顶点到该标点的最短路长的上界;P标号则是从始顶点到该顶点的最短路长。

5、Floyd算法是一个经典的动态规划算法。用通俗的语言来描述的话,首先我们的目标是寻找从点i到点j的最短路径。从动态规划的角度看问题,我们需要为这个目标重新做一个诠释(这个诠释正是动态规划最富创造力的精华所在)从任意节点i到任意节点j的最短路径不外乎2种可能,1是直接从i到j,2是从i经过若干个节点k到j。所以,我们假设Dis(i,j)为节点u到节点v的最短路径的距离,对于每一个节点k,我们检查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,证明从i到k再到j的路径比i直接到j的路径短,我们便设置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),这样一来,当我们遍历完所有节点k,Dis(i,j)中记录的便是i到j的最短路径的距离。

6、模拟退火算法是模仿自然界退火现象而得,利用了物理中固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性从某一初始温度开始,伴随温度的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找全局最优解。

7、种群竞争模型:当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝,竞争力强的达到环境容许的最大容量。使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。

8、排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。1909年,丹麦的哥本哈根电话公司A.K.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。

9、线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。

10、非线性规划:非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。20世纪50年代初,库哈(H.W.Kuhn) 和托克 (A.W.Tucker) 提出了非线性规划的基本定理,为非线性规划奠定了理论基础。这一方法在工业、交通运输、经济管理和军事等方面有广泛的应用,特别是在“最优设计”方面,它提供了数学基础和计算方法,因此有重要的实用价值。

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