初中数学建模论文题材及范文已发送
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利用数学知识解决现实生活的具体问题了成为当今数学界普遍关注的内容,利用建立数学模型解决实际问题的数学建模活动也应运而生了。下文是我为大家搜集整理的关于2017数学建模b题优秀论文的内容,欢迎大家阅读参考!
浅谈数学建模实验教学改革
摘要:阐述了数学建模课程在大学生知识面的拓宽、全方位能力的培养以及人文素质的提高三方面的重要作用,提出了数学建模课程有助于提高学生的综合素质。从数学建模理论课程和实验教学两者之间的区别与联系的角度提出了实验教学改革的必要性,最后针对数学建模实验教学的具体情况提出了实验教学改革的 措施 。
关键词:数学建模;实验教学;教学改革
一、数学建模课程有助于提高学生的综合素质
随着 教育 改革的不断深入,我国目前正在开展以“素质和素质教育”为核心的教育思想与教育观念大讨论。在1983年召开的世界大学校长会议中,对理想的大学生综合素质提出了三条标准:专业知识要掌握本学科的 方法 论、具有将本学科知识与实际生活与其他学科相结合的能力以及具有良好的人格素质。[1]
数学是一切科学和技术的基础,数学的思考方式对培养学生科学的思维方法具有重要意义,因而数学的重要性是毋庸置疑的。数学和各学科的相互渗透及其在技术中的应用,推动了数学本身的发展和各个学科理论的发展。戴维在1984年说过:“对数学研究的低水平的资助只能来自对于数学研究带来的好处的完全不妥的评价。显然,很少有人认识到当今被如此称颂的‘高技术’本质上是数学技术。”数学的广泛应用性主要取决于数学的 思维方式 。数学对于学生的培养,不只是数学定理的证明,公式、定义的理解,重要的是培养学生具备正确的思想方法,而且可以依据自己所学到的知识不断创新、不断寻找新的途径。
21世纪以来,数学建模课程的开设在国内高校中稳步展开,并获得了广泛认同。参加数学建模竞赛的学校和人数逐年上升,数学建模课程的重要性得到广泛认可,越来越多的高校开设了数学建模课程。[2-4]与传统数学所给的应用题有所不同,数学建模课程着重培养学生的创造性。由于数学建模是从实际问题着手,经过分析、抽象、简化建立数学模型,然后求解、验证并解释实际问题的过程。 社会实践 中的有些实际问题,没有一个明确的已知条件,有时甚至连求解目标也要经过分析问题的各种因素自行确定。这就要求建模者具有较宽的基本知识面,分析问题的能力,具有一定的 想象力 、联想力、洞察力和创新力,具有归纳综合和计算能力等等,即要求具有较好的数学 文化 素质。
1.数学建模课程拓宽了学生的知识面
一方面,数学专业的基础理论教材内容比较成熟,并且侧重定理证明以及演算方法的训练,对问题的实际背景以及模型提取过程介绍不多,而数学建模课程恰好弥补了这一不足。另一方面,由于数学建模问题的实用性和广泛性,大学生在建模实践中要用到很多知识,这些知识已超出了学生的专业知识范围。除了数学知识外,还必须掌握诸如计算方法、计算机语言、应用软件及其他学科的知识等。它是多学科知识的高度综合,宽泛的学科领域和广博的技能技巧是学生所不曾涉猎过的,只能通过学生自学和讨论来进一步掌握。
2.数学建模课程对学生能力的培养是全面的
数学建模的题目多数直接来源于科研、生产、工程与管理的实际问题,且大多是经过适当简化的正在研究或正在探讨阶段中的尚未完全解决的实际问题的部分或片段。解决数学建模问题的过程是对大学生数学与计算机知识、发现及解决问题能力、信息收集能力、论文写作能力及团队协作能力等各方面能力的综合考查。在数学建模实践中,大多数问题既没有唯一的答案,也没有唯一的方法,要解决问题必须要求学生具有独立的思考能力,充分发挥自己的创造能力、想象能力,深刻了解背景,查阅大量资料,并且参加实际调查,根据自身对问题的熟悉程度和知识的掌握来选择思路与方法。通过对所得结果不断地思考和改进,培养和训练学生的科研能力
3.数学建模课程使学生的毅力、意志以及团结合作精神等人文素质方面得到了培养
每年一期的全国大学生数学建模竞赛采取半封闭的形式持续三个昼夜。这是一个非常艰苦的创新过程,不仅培养了大学生刻苦探索的态度、不屈不挠的精神、坚韧不拔的毅力,还培养了学生孜孜不倦、精益求精和锲而不舍的创新精神,并且数学建模竞赛采取三人一个小组,三名同学在竞赛过程中共同解决一个竞赛题目。这就需要他们在竞赛的不同阶段团结协作,密切配合,取长补短,合理分工。因此,数学建模可以培养学生的团队意识与协作精神。
二、数学建模的理论课程与实验教学
数学模型是由数字、字母或其他数学符号组成的,描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法,它是对于现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。而创建一个数学模型的全过程称为数学建模,即运用数学的语言、方法去近似地刻画该实际问题,并加以解决的全过程。换句话说,数学建模是从定量化的角度,用数学语言和方法,通过对实际问题抽象、简化建立数学模型,然后通过计算,解决实际问题的过程。[6]数学建模课程与传统的数学教学不同。前者侧重于将数学作为工具,来分析和解决各种实际问题,是以培养学生解决实际问题的能力和应用创新能力为目标的实践性课程。而后者则侧重于公式推导、定理证明等。
数学建模课程包括数学建模理论课程和实验教学。数学建模的实验教学是指学生在教师指导下用计算机和数学软件学习数学,它强调将符号计算、数值计算、数据处理、数学软件和数学建模理论课程相结合的数学课程教学。[5]
数学建模的理论课程和实验教学是相辅相成、不可缺少的,也是互相促进的。首先,数学建模理论课程主要是对实际问题进行分析并得到数学结构模型以及模型结果的解释和应用,而对于模型的求解则很少涉及,相反,实验教学则是借助计算机和数学软件对模型进行求解,充分利用计算机的有利条件,让学生手、眼、脑共用,积极主动地使用数学。其次,数学建模理论课程很少涉及模型的解法,而实验教学则是介绍若干数学方法及相应的软件,以方便地完成模型的求解。最后,数学建模理论课程包含丰富的建模案例,主要对实际问题进行分析以及建立模型等理论过程,而实验教学则通过计算机和软件将所建立的模型进行求解,从而使学生将理论和实践相融合,提高学生运用数学知识解决实际问题的能力。
三、实验教学的改革
教育必须反映社会的实际需要,数学建模进入大学课堂,既顺应时代发展的潮流,也符合教育改革的要求。对于数学教育而言,既应该让学生掌握准确快捷的计算方法和严密的逻辑推理,也需要培养学生用数学工具分析解决实际问题的意识和能力,传统的数学教学体系和内容无疑偏重于前者,开设数学建模课程则是加强后者的一种尝试。
实际问题的解决不仅需要利用数学建模的理论知识,即根据实际问题的内在规律,通过分析做出必要的假设,适当的运用数学工具,得到一个数学结构,更要利用数学建模的实验操作知识将得到的数学结构进行求解(在实际求解中,利用计算机或者软件进行求解),而且求解所得到的结果要能够解释实际问题。因此,实际问题的解决要求数学建模的理论课程内容和实验教学内容配套同步,有机结合。
目前很多高校的数学建模课程共54课时,其中包括课堂理论讲授36课时和实验教学18课时两部分。限于课时和教学进度,现有的实验教学以学生掌握数学软件的基础操作为主要目的,达不到与课程讲授内容的配套同步,学生对于数学软件的学习掌握也存在较多的问题。因此,有必要对数学建模课程的实验教学进行改革。
实验教学改革以问题为引导,采用专题研讨的形式开展,结合台州学校“数学实验在线平台”的建设,学生利用平台掌握基础的数学软件使用方法、命令格式,并且围绕课堂讲授的数学专题模块开展配套的数学建模实验研讨。具体而言,针对不同难易程度的题目类型,实验教学内容分别以三种不同的形式进行。
1.初步的数学软件题目类型
此类题目类型以熟悉掌握数学软件的常用命令格式为目的。例如,绘出某个二元函数的三维曲面图。又如,求一个已知方阵的行列式、逆、特征值以及对应特征向量。再如,求某个具体多项式的根。
这类题目的已知条件比较简单,只需要直接利用软件的某个指令就可以得到所求解的结果,学生在了解相关的软件指令基础上就能独立完成任务。对于这类题目类型,规定学生利用课余时间登录实验平台进行操作,并由授课教师在线评判其正确与否。
2.简单的数学建模题目类型
此类题目类型以提高使用数学软件能力为目的。例如,列出所有的水仙花数(水仙数是一个三位数,其各位数字立方和等于该数本身)。又如,已知某车间生产不同的产品,不同的产品所需要的原料和工时数据,以及不同产品所获得的利润数据。要求在给定原料和工时的条件下,如何安排生产,使得获得的利润最大。再如,给定一片海域一组数据,该数据包括一些离散点的坐标以及在该坐标处的水深,在已知船吃水深度的条件下,求船安全行驶的范围或者容易触礁的范围。
这类题目的已知条件唯一确定,所得到的结果也是唯一的,需要通过简单的编程实现。学生需要对问题进行分析,并具备一定的编程基础才能进行求解并完成规定的任务。对于这类题目类型,授课教师可以利用实验教学的课程时间先进行简单的分析和阐述,然后要求学生利用课余时间独立完成,最后由授课教师进行评判。
3.具有一定综合性质的数学建模题目类型
此类题目以培养学生建立模型和分析求解能力为目的。例如,根据某集团的经济效益指标、发展能力指标、内部运营指标以及客户满意度指标在2011年和2012年的数据,分析并阐述客户满意指标的走势。又如,收集数据,从手机品牌、外观、功能和质量等方面分析目前市场主流手机产品的价格定位规律,以及分析各品牌手机的价格策略与市场占有份额的关系。再如,选择某个事件(例如2010年的上海世博会、全国竞赛题)的某个侧面,建立数学模型,利用互联网或者调查收集的数据,定量分析该事件的影响力。
这类题目的已知条件比较复杂和灵活,有些题目甚至需要自己收集,有时甚至连求解目标也要自行确定。对于这类题目,授课教师应先利用实验教学课程时间指导研讨,然后要求学生通过团队合作完成基本的建模思路整理和模型求解,并以实验 报告 的形式提交数学模型和模型求解的实验结果。
参考文献:
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[2]叶其孝.数学建模教学活动与大学生教育改革[J].数学的实践与认识,1997,27(1):92-96.
[3]李大潜.中国大学生数学建模竞赛[M].北京:高等教育出版社,1998:313-321.
[4]姜启源.数学实验与数学建模[J].数学的实践与认识,2001,31(5):613-617.
[5]蒲俊,张朝伦,李顺初.探索数学建模教学改革提高大学生综合素质[J].中国大学教学,2011,(12):24-26.
[6]陈慧.数学实验课程教学改革研究[J].中国大学教学,2007,(12):35-36.
浅谈数学建模与创新
摘要:数学建模是一门十分注重理论联系实际的课程,它有助于培养学生的创新能力、动手能力和 自我评价 能力。本文分析了数学建模竞赛对数学教学改革和创新所起的作用,指出数学建模的起源、发展和目的。着重在提高学生的学习兴趣、做好选题工作、评价工作和指导工作上进行分析和讨论。
关键词:数学建模;数学建模竞赛;创新能力
1 数模竞赛的起源与历史
数模竞赛是由美国工业与应用数学学会在1985年发起的一项大学生竞赛活动,目的在于激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,开拓知识面,培养创精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革。我国大学生数学建模竞赛是由教育部高教司和中国工业与数学学会主办、面向全国高等院校的、每年一届的通讯竞赛。其宗旨是:创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争。1992载在中国创办,自从创办以来,得到了教育部高教司和中国工业与应用数学协会的得力支持和关心,呈现出迅速的发展发展势头,就2003年来说,报名阶段须然受到“非典”影响,但是全国30个省(市、自治区)及香港的637所院校就有5406队参赛,在职业技术学院增加更快,参赛高校由2002年的1067所上升到了2003年的1410所。可以说:数学建模已经成为全国高校规模最大课外科技活动。
2 什么是数学建模
数学建模(Mathematical Modelling)是一种数学的思考方法,是“对现实的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的表示。”从科学,工程,经济,管理等角度看数学建模就是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工具。顾名思义,modelling一词在英文中有“塑造艺术”的意思,从而可以理解从不同的侧面,角度去考察问题就会有不尽的数学模型,从而数学建模 的创造又带有一定的艺术的特点。而数学建模最重要的特点是要接受实践的检验,多次修改模型渐趋完善的过程。
3 竞赛的内容
竞赛题目一般来源于工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,只需要学过普通高校的数学课程。题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型假设、建立和求解、计算方法的设计和计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表述的清晰程度为主要标准。
4 竞赛的目的
随着科学技术的飞速发展,现代中学生的生活背景越来越丰富,他们看问题的视野也越来越开阔。
国家新的课程改革的进行,不但使广大教师的教育理念发生了根本性的改变,同学们的学习理念也发生了巨大改变,过去的那种单纯的知识性的传授和学习的模式已转变为以能力培养为主、学以致用的教学和学习模式,同学们的接受能力和学习能力得到极大提高。所以在中学阶段向同学们更多介绍一些科技事件或自然现象的知识储备基本具备。下面就中学阶段如何开设好数学建模选修课谈几点体会。
提高学生的学习兴趣,培养他们的创新能力是开设数学建模选修课的主要目的
数学建模就是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程。
兴趣是最好的老师。而数学建模在数学知识与实践之间建立了一个沟通的平台,通过这个平台,同学们可以体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,对数学有一种感性的认识,激发他们学习数学的兴趣。
做好选题工作是开好数学建模选修课的关键
数学学习过程中,问题是关键。如何提出一些贴合学生实际、具有代表意义、能培养学生创新意识、提高学习能力、真正让学生感兴趣的问题是开好数学建模选修课的第一步。做好数学建模选题工作,可从以下几个方面入手。
可操作性。通过数学建模,学生将了解和经历解决实际问题的全过程,体验数学与日常生活及其他学科的联系,感受数学的实用价值,增强应用意识,提高实践能力。所以在选题时要考虑到不同学校、不同层次的学生的接受能力,争取让每一个学生能够根据自己的生活 经验 发现并提出问题,对同样的问题,可以发挥自己的特长和个性,从不同的角度、层次探索解决的方法,从而获得综合运用知识和方法解决实际问题的经验,发展创新意识。
实践性。开设数学建模选修课的主要目的之一就是让同学们在能力培养的同时,学以致用。所以所选课题应来源于实践,尽量是学生所熟悉的、或亲身经历的现实问题,让学生有一种身临其境的感觉,以提高他们的求知欲。
知识性。高中阶段的学习虽然强调能力培养,但也应该注意到,学生的学习过程也是一个知识积累、为下一步的继续学习打基础的过程。所以我们在数学建模选题的时候,应选取一些解决问题所涉及的知识、思想、方法与高中数学课程内容有联系的问题。让同学们在探索的过程中体会到所学知识的作用。
做好数学建模过程中的指导工作是开好数学建模选修课的重要保障
数学建模是一门实践性很强的科目,学生在初接触时往往抓不住问题的关键,很难将实际问题中的信息数学化。同时就同学们的学习方式给以必要的指导。具体可从以下几个方面入手。
引导学生学会发现并提出问题。最初开设数学建模时,可以先由老师提出一些问题供学生选择,或者提供一些实际情景,引导学生提出问题。随着课程的推进,教师应逐渐让学生学会从自己生活的世界中发现问题、提出问题。
引导学生学会数学建模的基本程序,让同学们掌握科学的 学习方法 。数学建模可以通过以下框图实现。
指导学生成立课题组,学会合作学习。数学建模学习对知识和能力的要求明显高于传统意义上的学习,在这种学习过程中,个人力量往往很难奏效,所以数学建模经常采取课题组的模式。
做好学生在数学建模过程中表现的评价工作对学生的后继学习是一个有力促进
高中阶段开设数学建模选修课的目的主要是以培养学生的学习能力、提高他们的创新意识为主要目的。通过师生之间的互动,使同学们在互动中展示自我,张扬个性,提高他们的 总结 能力和应变能力。评价内容应关注以下几个方面:
科学性。建模过程中使用的数学方法是否得当,求解过程是否合乎常理。
创新性。问题的提出和解决的方案是否充分发挥了学生的主观能动性,有新意。
合作性。学生在数学建模中是否采取了各种合作方式解决问题,养成与人交流的习惯,并获得良好的情感体验。
真实性。建模的结果是否是学生本人参与制作的,数据是否是真实的。
实效性。建模的结果是否具有一定的实际意义。
新的九年义务教育数学课程标准认为:数学是人们对客观世界定性把握和定量刻画,逐渐抽象概括,形成方法和理论,并进行广泛应用的过程。义务教育的课程不仅要考虑数学自身的抽象性、精确性和应用的极端广泛性等特点,更应遵循学生学习数学的心理规律,强调从学生已有的生活经验出发,让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型,并进行解释与应用的过程。从这个意义上说,我们的中学数学教育的过程应该是一个教会学生建模和解模,并会用模的过程。目前,二期课程改革明确要求加大研究性和探究性课程的力度,这无疑将推动数学模型课在中学阶段的开设和推广。
参考文献
[1]王彬.数学建模在中职研究性学习中的实践研究[J].东北师范大学,2010-05-01.
论文首页的三要素:1.标题:基于xx模型的xx问题研究2.摘要:针对每一个问题分别阐述问题、方法、结果3.关键词:…、…、建模论文题目形式一般采用以下两种:Ø 基于xx模型/方法(主要的、特色的)Ø 赛题所给题目/研究的问题
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.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() 和托克 () 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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数学建模竞赛论文格式
在各领域中,大家都接触过论文吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。写起论文来就毫无头绪?下面是我为大家收集的数学建模竞赛论文格式,仅供参考,希望能够帮助到大家。
一、纸质版论文格式规范
第一条,论文用白色A4纸打印(单面、双面均可);上下左右各留出至少厘米的页边距;从左侧装订。
第二条,论文第一页为承诺书,第二页为编号专用页,具体内容见本规范第3、4页。
第三条,论文第三页为摘要专用页(含标题和关键词,但不需要翻译成英文),从此页开始编写页码;页码必须位于每页页脚中部,用阿拉伯数字从“1”开始连续编号。摘要专用页必须单独一页,且篇幅不能超过一页。
第四条,从第四页开始是论文正文(不要目录,尽量控制在20页以内);正文之后是论文附录(页数不限)。
第五条,论文附录至少应包括参赛论文的所有源程序代码,如实际使用的软件名称、命令和编写的全部可运行的源程序(含EXCEL、SPSS等软件的交互命令);通常还应包括自主查阅使用的数据等资料。赛题中提供的数据不要放在附录。如果缺少必要的源程序或程序不能运行,可能会被取消评奖资格。论文附录必须打印装订在论文纸质版中。如果确实没有需要以附录形式提供的信息,论文可以没有附录。
第六条,论文正文和附录不能有任何可能显示答题人身份和所在学校及赛区的信息。
第七条,引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上资料)必须按照科技论文写作的规范格式列出参考文献,并在正文引用处予以标注。
第八条,本规范中未作规定的,如排版格式(字号、字体、行距、颜色等)不做统一要求,可由赛区自行决定。在不违反本规范的前提下,各赛区可以对论文增加其他要求。
二、电子版论文格式规范
第九条,参赛队应按照《全国大学生数学建模竞赛报名和参赛须知》的要求命名和提交以下两个电子文件,分别对应于参赛论文和相关的支撑材料。
第十条,参赛论文的电子版不能包含承诺书和编号专用页(即电子版论文第一页为摘要页)。除此之外,其内容及格式必须与纸质版完全一致(包括正文及附录),且必须是一个单独的文件,文件格式只能为PDF或者Word格式之一(建议使用PDF格式),不要压缩,文件大小不要超过20MB。
第十一条,支撑材料(不超过20MB)包括用于支撑论文模型、结果、结论的所有必要文件,至少应包含参赛论文的所有源程序,通常还应包含参赛论文使用的数据(赛题中提供的原始数据除外)、较大篇幅的`中间结果的图形或表格、难以从公开渠道找到的相关资料等。所有支撑材料使用WinRAR软件压缩在一个文件中(后缀为RAR);如果支撑材料与论文内容不相符,该论文可能会被取消评奖资格。支撑材料中不能包含承诺书和编号专用页,不能有任何可能显示答题人身份和所在学校及赛区的信息。如果确实没有需要提供的支撑材料,可以不提供支撑材料。
三、本规范的实施与解释
第十二条,不符合本格式规范的论文将被视为违反竞赛规则,可能被取消评奖资格。
第十三条,本规范的解释权属于全国大学生数学建模竞赛组委会。
说明:
(1)本科组参赛队从A、B题中任选一题,专科组参赛队从C、D题中任选一题。
(2)赛区可自行决定是否在竞赛结束时收集参赛论文的纸质版,但对于送全国评阅的论文,赛区必须提供符合本规范要求的纸质版论文(承诺书由赛区组委会保存,不必提交给全国组委会)。
(3)赛区评阅前将纸质版论文第一页(承诺书)取下保存,同时在第一页和第二页建立“赛区评阅编号”(由各赛区规定编号方式),“赛区评阅纪录”表格可供赛区评阅时使用(由各赛区自行决定是否使用)。评阅后,赛区对送全国评阅的论文在第二页建立“送全国评阅统一编号”(编号方式由全国组委会规定),然后送全国评阅。
全国大学生数学建模竞赛论文格式规范 本科组参赛队从A、B题中任选一题,专科组参赛队从C、D题中任选一题。 论文用白色A4纸单面打印;上下左右各留出至少厘米的页边距;从左侧装订。 论文第一页为承诺书,具体内容和格式见本规范第二页。 论文第二页为编号专用页,用于赛区和全国评阅前后对论文进行编号,具体内容和格式见本规范第三页。 论文题目和摘要写在论文第三页上,从第四页开始是论文正文。 论文从第三页开始编写页码,页码必须位于每页页脚中部,用阿拉伯数字从“1”开始连续编号。 论文不能有页眉,论文中不能有任何可能显示答题人身份的标志。 论文题目用三号黑体字、一级标题用四号黑体字,并居中;二级、三级标题用小四号黑体字,左端对齐(不居中)。论文中其他汉字一律采用小四号宋体字,行距用单倍行距,打印时应尽量避免彩色打印。 提请大家注意:摘要应该是一份简明扼要的详细摘要(包括关键词),在整篇论文评阅中占有重要权重,请认真书写(注意篇幅不能超过一页,且无需译成英文)。全国评阅时将首先根据摘要和论文整体结构及概貌对论文优劣进行初步筛选。 引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料) 必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中均明确列出。正文引用处用方括号标示参考文献的编号,如[1][3]等;引用书籍还必须指出页码。参考文献按正文中的引用次序列出,其中书籍的表述方式为:[编号] 作者,书名,出版地:出版社,出版年。参考文献中期刊杂志论文的表述方式为:[编号] 作者,论文名,杂志名,卷期号:起止页码,出版年。参考文献中网上资源的表述方式为:[编号] 作者,资源标题,网址,访问时间(年月日)。 在不违反本规范的前提下,各赛区可以对论文增加其他要求(如在本规范要求的第一页前增加其他页和其他信息,或在论文的最后增加空白页等);从承诺书开始到论文正文结束前,各赛区不得有本规范外的其他要求(否则一律无效)。 本规范的解释权属于全国大学生数学建模竞赛组委会。[注]赛区评阅前将论文第一页取下保存,同时在第一页和第二页建立“赛区评阅编号”(由各赛区规定编号方式),“赛区评阅纪录”表格可供赛区评阅时使用(各赛区自行决定是否在评阅时使用该表格)。评阅后,赛区对送全国评阅的论文在第二页建立“全国统一编号”(编号方式由全国组委会规定,与去年格式相同),然后送全国评阅。论文第二页(编号页)由全国组委会评阅前取下保存,同时在第二页建立“全国评阅编号”。全国大学生数学建模竞赛组委会2009年3月16日修订数学建模论文一般结构1摘要 (单独成页)主要理解 、主要方法、 主要结果、 主要特点 (不要图、不要表)作用:了解文件重要性,对文件有大致认识最佳页副:页面2/3。2、问题重述和分析3、问题假设假设是建模的基础,具有导向性,容易被忽视。常犯错误有缺少假设或假设不切实际。对一些关键性的或对结果有重大影响的条件或参数应该在假设中明确约定。作假设的两个原则:① 简化原则:抓住主要矛盾,舍弃次要因素,方便 数学处理。② 贴近原则:贴近实际。以上两个原则是相互制约的,要掌握好“度”。通常是先建模后假设。4、符号说明 (可以合并)5、模型建立与求解(重要程度 :60%以上)6、模型检验(误差一般指均方误差)7、结果分析 (可以合并)8、模型的进一步讨论 或 模型的推广9、模型优缺点10、参考文件11、附件(结果千万不能放在附件中)论文最佳页面数:15-21页 论文结构一题目摘要1.问题的重述2.合理假设3.符号约定4.问题的分析5.模型的建立与求解6.模型的评价与推广1、误差分析2、模型的改进与推广对XXXX切实可行的建议和意见:1.……2.…………7.参考文献8.附录 数学建模论文一般格式 摘要(主要理解、主要方法、主要结果、主要特点)或(背景、目标、方法、结果、结论、建议) 问题重述与分析 问题假设 符号说明 模型建立与求解 模型检验 结果分析 模型的进一步讨论 模型优缺点优秀论文要点:1. 语言精练、有逻辑性、书写有条理2. 文字与图形相结合,使内容直观、清晰、明了、容易理解3. 切忌只用文字进行说明,多运用图形或表格,并对图形或表格做精简的分析,毕竟文字性东西太过于枯燥、乏味,没人有耐性去看那么冗长的文章4. 对论文中所引用或用到的知识、软件要清晰地予以说明。5. 在附录中附上论文所必须要的一些数据(图形或表格),并将论文中所编写的程序附上去各步骤解释摘要:主要理解 、主要方法、 主要结果、 主要特点 (不要图、不要表)作用:了解文件重要性,对文件有大致认识最佳页副:页面2/3问题重述与分析: 一向导、对题意的理解、 建模的创造性创造性是灵魂,文章要有闪光点。好创意、好想法应当既在人意料之外,又在人意料之中。新颖性(独特性)与合理性皆备。误区之一:数学用得越高深,越有创造性。解决问题是第一原则,最合适的方法是最好的方法。误区之二:创造性主要体现在建模与求解上。创造性可以体现在建模的各个环节上,并且可以有多种表现形式。误区之三:好创意来自于灵感,可遇不可求。好创意来自于对数学方法的掌握程度与对问题理解的透彻程度。 表达的清晰性好的文章 = 好的内容 + 好的表达 替读者着想。该交代的要交代,如对题目的理解,关键指标或参数的引入,建模的思路,结果的分析等。 写好摘要,包括:建模主要方法、主要结果,模型主要优点。 专人负责写作,及早动手。考虑写作的过程也是构思框架、理清思路的过程,有利于从总体上把握建模的思路,反过来促进建模。 适当采用图表,增加可读性。
数学建模论文写作 一、写好数模答卷的重要性 1. 评定参赛队的成绩好坏、高低,获奖级别,数模答卷,是唯一依据。 2. 答卷是竞赛活动的成绩结晶的书面形式。 3. 写好答卷的训练,是科技写作的一种基本训练。 二、答卷的基本内容,需要重视的问题 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.答卷的文章结构 题目(写出较确切的题目;同时要有新意、醒目) 摘要(200-300字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结论) 关键词(求解问题、使用的方法中的重要术语) 1)问题重述。 2)问题分析。 3)模型假设。 4)符号说明。 5)模型的建立(问题分析,公式推导,基本模型,最终或简化模型等)。 6)模型求解(计算方法设计或选择;算法设计或选择,算法思想依据,步骤及实现,计算框图;所采用的软件名称;引用或建立必要的数学命题和定理;求解方案及流程。) 7)进一步讨论(结果表示、分析与检验,误差分析,模型检验) 8)模型评价(特点,优缺点,改进方法,推广。) 9)参考文献。 10)附录(计算程序,框图;各种求解演算过程,计算中间结果;各种图形,表格。) 3. 要重视的问题 1)摘要。 包括: a. 模型的数学归类(在数学上属于什么类型); b. 建模的思想(思路); c. 算法思想(求解思路); d. 建模特点(模型优点,建模思想或方法,算法特点,结果检验,灵敏度分析,模型检验……); e. 主要结果(数值结果,结论;回答题目所问的全部“问题”)。 ▲ 注意表述:准确、简明、条理清晰、合乎语法、要求符合文章格式。务必认真校对。 2)问题重述。 3)问题分析。 因素之间的关系、因素与环境之间的关系、因素自身的变化规律、确定研究的方法或模型的类型。 5)模型假设。 根据全国组委会确定的评阅原则,基本假设的合理性很重要。 a. 根据题目中条件作出假设 b. 根据题目中要求作出假设 关键性假设不能缺;假设要切合题意。 6) 模型的建立。 a. 基本模型: ⅰ)首先要有数学模型:数学公式、方案等; ⅱ)基本模型,要求完整,正确,简明; b. 简化模型: ⅰ)要明确说明简化思想,依据等; ⅱ)简化后模型,尽可能完整给出; c. 模型要实用,有效,以解决问题有效为原则。 数学建模面临的、要解决的是实际问题,不追求数学上的高(级)、深(刻)、难(度大)。 ⅰ)能用初等方法解决的、就不用高级方法; ⅱ)能用简单方法解决的,就不用复杂方法; ⅲ)能用被更多人看懂、理解的方法,就不用只能少数人看懂、理解的方法。 d.鼓励创新,但要切实,不要离题搞标新立异。数模创新可出现在: ▲ 建模中,模型本身,简化的好方法、好策略等; ▲ 模型求解中; ▲ 结果表示、分析、检验,模型检验; ▲ 推广部分。 e.在问题分析推导过程中,需要注意的问题: ⅰ)分析:中肯、确切; ⅱ)术语:专业、内行; ⅲ)原理、依据:正确、明确; ⅳ)表述:简明,关键步骤要列出; ⅴ)忌:外行话,专业术语不明确,表述混乱,冗长。 7)模型求解。 a. 需要建立数学命题时: 命题叙述要符合数学命题的表述规范,尽可能论证严密。 b. 需要说明计算方法或算法的原理、思想、依据、步骤。 若采用现有软件,说明采用此软件的理由,软件名称。 c. 计算过程,中间结果可要可不要的,不要列出。 d. 设法算出合理的数值结果。 8) 结果分析、检验;模型检验及模型修正;结果表示。 a. 最终数值结果的正确性或合理性是第一位的; b. 对数值结果或模拟结果进行必要的检验; 结果不正确、不合理、或误差大时,分析原因, 对算法、计算方法、或模型进行修正、改进。 c. 题目中要求回答的问题,数值结果,结论,须一一列出; d. 列数据问题:考虑是否需要列出多组数据,或额外数据对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供依据; e. 结果表示:要集中,一目了然,直观,便于比较分析。 ▲ 数值结果表示:精心设计表格;可能的话,用图形图表形式。 ▲ 求解方案,用图示更好。 9)必要时对问题解答,作定性或规律性的讨论。最后结论要明确。 10)模型评价 优点突出,缺点不回避。 改变原题要求,重新建模可在此做。 推广或改进方向时,不要玩弄新数学术语。 11)参考文献 12)附录 详细的结果,详细的数据表格,可在此列出,但不要错,错的宁可不列。主要结果数据,应在正文中列出,不怕重复。检查答卷的主要三点,把三关: a. 模型的正确性、合理性、创新性 b. 结果的正确性、合理性 c. 文字表述清晰,分析精辟,摘要精彩 三、关于写答卷前的思考和工作规划 答卷需要回答哪几个问题――建模需要解决哪几个问题; 问题以怎样的方式回答――结果以怎样的形式表示; 每个问题要列出哪些关键数据――建模要计算哪些关键数据; 每个量,列出一组还是多组数――要计算一组还是多组数。 四、答卷要求的原理 1. 准确――科学性; 2. 条理――逻辑性; 3. 简洁――数学美; 4. 创新――研究、应用目标之一,人才培养需要; 5. 实用――建模、实际问题要求。 五、建模理念 1. 应用意识 要解决实际问题,结果、结论要符合实际; 模型、方法、结果要易于理解,便于实际应用;站在应用者的立场上想问题,处理问题。 2. 数学建模 用数学方法解决问题,要有数学模型; 问题模型的数学抽象,方法有普适性、科学性,不局限于本具体问题的解决。 3. 创新意识 建模有特点,更加合理、科学、有效、符合实际;更有普遍应用意义;不单纯为创新而创新。
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重点:数模论文的格式及要求 难点:团结协作的充分体现 一、 写好数模论文的重要性 1. 数模论文是评定参与者的成绩好坏、高低、获奖级别的惟一依据. 2. 数模论文是培训(或竞赛)活动的最终成绩的书面形式。 3. 写好论文的训练,是科技论文写作的一种基本训练。 二、数模论文的基本内容 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 0、摘要 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 三、需要重视的问题 0.摘要 表述:准确、简明、条理清晰、合乎语法。 字数300-500字,包括模型的主要特点、建模方法和主要结果。可以有公式,不能有图表 简单地说,摘要应体现:用了什么方法,解决了什么问题,得到了那些主要结论。还可作那些推广。 1、 建模准备及问题重述: 了解问题实际背景,明确建模目的,搜集文献、数据等,确定模型类型,作好问题重述。 在此过程中,要充分利用电子图书资源及纸质图书资源,查找相关背景知识,了解本问题的研究现状,所用到的基本解决方法等。 2、模型假设、符号说明 基本假设的合理性很重要 (1)根据题目条件作假设; (2)根据题目要求作假设; (3)基本的、关键性假设不能缺; (4)符号使用要简洁、通用。 3、模型的建立 (1)基本模型 1) 首先要有数学模型:数学公式、方案等 2) 基本模型:要求完整、正确、简明,粗糙一点没有关系 (2)深化模型 1)要明确说明:深化的思想,依据,如弥补了基本模型的不足…… 2)深化后的模型,尽可能完整给出 3)模型要实用,有效,以解决问题有效为原则。数学建模面临的、是要解决实际问题,不追求数学上的高(级)、深(刻)、难(度)。 ▲能用初等方法解决的、就不用高级方法; ▲能用简单方法解决的,就不用复杂方法; ▲能用被更多人看懂、理解的方法,就不用只有少数人看懂、理解的方法。 4)鼓励创新,但要切实,不要离题搞标新立异,数模创新可出现在 ▲建模中:模型本身,简化的好方法、好策略等; ▲模型求解中; ▲结果表示、分析,模型检验; ▲推广部分。 5)在问题分析推导过程中,需要注意的: ▲分析要:中肯、确切; ▲术语要:专业、内行; ▲原理、依据要:正确、明确; ▲表述要:简明,关键步骤要列出; ▲忌:外行话,专业术语不明确,表述混乱、繁琐,冗长。 4、模型求解 (1)需要建立数学命题时:命题叙述要符合数学命题的表述规范,论证要尽可能严密; (2)需要说明计算方法或算法的原理、思想、依据、步骤。若采用现有软件,要说明采用此软件的理由,软件名称; (3)计算过程,中间结果可要可不要的,不要列出。 (4)设法算出合理的数值结果。 5、模型检验、结果分析 (1) 最终数值结果的正确性或合理性是第一位的 ; (2)对数值结果或模拟结果进行必要的检验。 当结果不正确、不合理、或误差大时,要分析原因,对算法、计算方法、或模型进行修正、改进; (3)题目中要求回答的问题,数值结果,结论等,须一一列出; (4)列数据是要考虑:是否需要列出多组数据,或额外数据;对数据进行比较、分析,为各种方案的提出提供可依赖的依据; (5)结果表示:要集中,一目了然,直观,便于比较分析。(最好不要跨页) ▲数值结果表示:精心设计表格;可能的话,用图形图表形式。 ▲求解方案,用图示更好 (6) 必要时对问题解答,作定性或规律性的讨论。 最后结论要明确。 6.模型评价 优点要突出,缺点不回避。若要改变原题要求,重新建模则可在此进行。推广或改进方向时,不要玩弄新数学术语。 7、参考文献 限于公开发表的文章、文献资料或网页 规范格式: [1] 陈理荣,数学建模导论(M),北京:北京邮电大学出版社,1999. [2] 楚扬杰,快速聚类分析在产品市场区分中的应用(J),武汉理工大学学报,2004,23(2),20-23. 8、附录 详细的数据、表格、图形,计算程序均应在此列出。但不要错,错的宁可不列。主要结果数据,应在正文中列出。 9、关于写答卷前的思考和工作规划 答卷需要回答哪几个问题――建模需要解决哪几个问题 问题以怎样的方式回答――结果以怎样的形式表示 每个问题要列出哪些关键数据――建模要计算哪些关键数据 每个量,列出一组还是多组数――要计算一组还是多组数…… 10、答卷要求的原理 ▲ 准确――科学性 ▲ 条理――逻辑性 ▲ 简洁――数学美 ▲ 创新――研究、应用目标之一,人才培养需要 ▲ 实用――建模。实际问题要求。 四、建模理念 1. 应用意识:要让你的数学模型能解决或说明实际问题,其结果、结论要符合实际;模型、方法、结果要易于理解,便于实际应用;站在应用者的立场上想问题,处理问题。 2. 数学建模:用数学方法解决问题,要有数学模型;问题模型的数学抽象,方法有普适性、科学性,不局限于本具体问题的解决。相同问题上要能够推广。 3. 创新意识:建模有特点,要合理、科学、有效、符合实际;要有普遍应用意义;不单纯为创新而创新 五、格式要求 参赛论文写作格式 论文题目(三号黑体,居中) 一级标题(四号黑体,居中) 论文中其他汉字一律采用小四号宋体,单倍行距。论文纸用白色A4,上下左右各留出厘米的页边距。 首页为论文题目和作者的专业、班级、姓名、学号,第二页为论文题目和摘要,论文从第三页开始编写页码,页码必须位于每页页脚中部,用阿拉伯数字“1”开始连续编号。 第四页开始论文正文 正文应包括以下八个部分: 问题提出: 叙述问题内容及意义; 基本假设: 写出问题的合理假设; 建立模型: 详细叙述模型、变量、参数代表的意义和满足的条件及建模的思想; 模型求解: 求解、算法的主要步骤; 结果分析与检验:(含误差分析); 模型评价: 优缺点及改进意见; 参考文献: 限公开发表文献,指明出处; 参考文献在正文引用处用方括号标示参考文献的编号,如[1][3]等。参考文献按正文中的引用次序列出,其中 书籍的表述方式为: [编号] 作者,书名,出版地:出版社,出版年 参考文献中期刊杂志论文的表述方式为: [编号] 作者,论文名,杂志名,卷期号:出版年 参考文献中网上资源的表述方式为: [编号] 作者,资源标题,网址,访问时间(年月日) 附录:计算框图,原程序及打印结果。 六、分工协作取佳绩 最好三人一组,这三人中尽量做到一人数学基础较好,一人应用数学软件和编程的能力较强,一人科技论文写作水平较好。科技论文的写作要求整篇论文的结构严谨,语言要有逻辑性,用词要准确。 三人之间要能够配合得起来。若三人之间配合不好,会降低效率,导致整个建模的失败。 在合作的过程中,最好是能够找出一个组长,即要能够总揽全局,包括任务的分配,相互间的合作和进度的安排。 在建模过程中出现意见不统一时,要尊重为先,理解为重,做到 “给我一个相信你的理由”和“相信我,我的理由是……”,不要作无谓的争论。要善于斗争,勇于妥协。 还要注意以下几点: 注意存盘,以防意外 写作与建模工作同步 注意保密,以防抄袭 数学建模成功的条件和模型: 有兴趣,肯钻研;有信心,勇挑战;有决心,不怕难;有知识,思路宽;有能力,能开拓;有水平,善协作;有办法,点子多;有毅力,轻结果。
1992年全国大学生数学建模竞赛赛题- - 某地区作物生长所需的营养素主要是氮(N),钾(K),磷(P)。某作物研究所在该地区对土豆与生菜做了一定数量的实验,实验数据如下列表格所示,其中ha表示公顷,t表示吨, 表示公斤,当一个营养素的施肥量变化时,总将另二个营养素的施肥量做实验晨,P与K 的施肥量分别取为196kg/ha与372kg/ha. 土豆:N P K 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 0 34 67 101 135 202 259 336 404 471 0 24 49 73 98 147 196 245 294 342 0 47 93 140 186 279 372 465 258 251 生菜:N P K 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 施肥量 (kg/ha) 产量 (t/ha) 0 28 56 84 112 168 224 280 336 392 0 49 98 147 196 294 391 489 587 685 0 47 93 140 186 279 372 465 558 651 试分析施肥量与产量之间关系,并对所得结果从应用价值与如何改进等方面作出估价。 ------------------------------ B题 实验数据分解 组成生命蛋白质的若干种氨基酸可形成不同的组合,通过质谱试验测定分子量来分析某个生命蛋白质分子的组成时,遇到的首要问题主是如何将它的分子量x分解为几个氨基酸的已知分子量a[i](i=)之和。某实验室所研究的问题中: n=18, a[1:18]=57,71,87,97,99,101,103,113,114,115,128,129,131,137 ,147,156,163,186. x为正整数≤1000, 针对该实验室拥有或不拥有微型计算机的情况,对上述问题提出你们的解答,并就所研讨的数学模型与方法在一般情形下进行讨论。 2005高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目 (请先阅读 “对论文格式的统一要求”) A题: 长江水质的评价和预测 水是人类赖以生存的资源,保护水资源就是保护我们自己,对于我国大江大河水资源的保护和治理应是重中之重。专家们呼吁:“以人为本,建设文明和谐社会,改善人与自然的环境,减少污染。” 长江是我国第一、世界第三大河流,长江水质的污染程度日趋严重,已引起了相关政府部门和专家们的高度重视。2004年10月,由全国政协与中国发展研究院联合组成“保护长江万里行”考察团,从长江上游宜宾到下游上海,对沿线21个重点城市做了实地考察,揭示了一幅长江污染的真实画面,其污染程度让人触目惊心。为此,专家们提出“若不及时拯救,长江生态10年内将濒临崩溃”(附件1),并发出了“拿什么拯救癌变长江”的呼唤(附件2)。 附件3给出了长江沿线17个观测站(地区)近两年多主要水质指标的检测数据,以及干流上7个观测站近一年多的基本数据(站点距离、水流量和水流速)。通常认为一个观测站(地区)的水质污染主要来自于本地区的排污和上游的污水。一般说来,江河自身对污染物都有一定的自然净化能力,即污染物在水环境中通过物理降解、化学降解和生物降解等使水中污染物的浓度降低。反映江河自然净化能力的指标称为降解系数。事实上,长江干流的自然净化能力可以认为是近似均匀的,根据检测可知,主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的降解系数通常介于之间,比如可以考虑取 (单位:1/天)。附件4是“1995~2004年长江流域水质报告”给出的主要统计数据。下面的附表是国标(GB3838-2002) 给出的《地表水环境质量标准》中4个主要项目标准限值,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类为可饮用水。 请你们研究下列问题: (1)对长江近两年多的水质情况做出定量的综合评价,并分析各地区水质的污染状况。 (2)研究、分析长江干流近一年多主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的污染源主要在哪些地区? (3)假如不采取更有效的治理措施,依照过去10年的主要统计数据,对长江未来水质污染的发展趋势做出预测分析,比如研究未来10年的情况。 (4)根据你的预测分析,如果未来10年内每年都要求长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内,且没有劣Ⅴ类水,那么每年需要处理多少污水? (5)你对解决长江水质污染问题有什么切实可行的建议和意见。 附表: 《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中4个主要项目标准限值 单位:mg/L 序号 分 类 标准值 项 目 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 1 溶解氧(DO) ≥ (或饱和率90%) 6 5 3 2 0 2 高锰酸盐指数(CODMn) ≤ 2 4 6 10 15 ∞ 3 氨氮(NH3-N) ≤ ∞ 4 PH值(无量纲) 6---9
1、小学低年级数学游戏教学方法的案例研究。
2、以学习为中心的小学数学教学过程研究。
3、激发小学生数学学习兴趣的实践研究。
4、农村小学与初中数学教学衔接问题的研究。
5、小学低年级学生数学学习兴趣的培养。
6、游戏化教学在小学数学教学中的应用与研究。
7、激发兴趣对小学生数学探究能力影响的研究。
8、小学数学教学中信息技术应用策略研究。
9、《几何画板》在小学平面图形上的教学应用研究。
注意。
1、选题能决定论文的阅读价值。导师在某一方面的知识面是很广的,研究也是有深度的,所以如果对新的有价值的选题肯定特别有兴趣。
2、选题能够规划文章的方向、角度和规模,弥补知识储备的不足。对于所搜集的资料进行整理,加固积累,加深理解,对于分散的思想进行选择、鉴别和几种,最后对文章进行整体轮廓的勾勒。
3、合适的选题可以保证写作的顺利进行,提高研究能力。选题是论文实践的第一步,需要积极思考,适当的选题能够使论文写作过程进行得比较顺利。
4、考虑写作过程。在确定选题的时候虽然有些新颖的观点固然可以吸引到是的眼球,但是有的学生提出的新观点水平太高,可是学生的知识储备不够,语言表达得也不精练、准确、专业,结果弄巧成拙。也有的学生提出的观点自己在论证时就感觉到不是很可信。
利用数学知识解决现实生活的具体问题了成为当今数学界普遍关注的内容,利用建立数学模型解决实际问题的数学建模活动也应运而生了。下文是我为大家搜集整理的关于2017数学建模b题优秀论文的内容,欢迎大家阅读参考!
浅谈数学建模实验教学改革
摘要:阐述了数学建模课程在大学生知识面的拓宽、全方位能力的培养以及人文素质的提高三方面的重要作用,提出了数学建模课程有助于提高学生的综合素质。从数学建模理论课程和实验教学两者之间的区别与联系的角度提出了实验教学改革的必要性,最后针对数学建模实验教学的具体情况提出了实验教学改革的 措施 。
关键词:数学建模;实验教学;教学改革
一、数学建模课程有助于提高学生的综合素质
随着 教育 改革的不断深入,我国目前正在开展以“素质和素质教育”为核心的教育思想与教育观念大讨论。在1983年召开的世界大学校长会议中,对理想的大学生综合素质提出了三条标准:专业知识要掌握本学科的 方法 论、具有将本学科知识与实际生活与其他学科相结合的能力以及具有良好的人格素质。[1]
数学是一切科学和技术的基础,数学的思考方式对培养学生科学的思维方法具有重要意义,因而数学的重要性是毋庸置疑的。数学和各学科的相互渗透及其在技术中的应用,推动了数学本身的发展和各个学科理论的发展。戴维在1984年说过:“对数学研究的低水平的资助只能来自对于数学研究带来的好处的完全不妥的评价。显然,很少有人认识到当今被如此称颂的‘高技术’本质上是数学技术。”数学的广泛应用性主要取决于数学的 思维方式 。数学对于学生的培养,不只是数学定理的证明,公式、定义的理解,重要的是培养学生具备正确的思想方法,而且可以依据自己所学到的知识不断创新、不断寻找新的途径。
21世纪以来,数学建模课程的开设在国内高校中稳步展开,并获得了广泛认同。参加数学建模竞赛的学校和人数逐年上升,数学建模课程的重要性得到广泛认可,越来越多的高校开设了数学建模课程。[2-4]与传统数学所给的应用题有所不同,数学建模课程着重培养学生的创造性。由于数学建模是从实际问题着手,经过分析、抽象、简化建立数学模型,然后求解、验证并解释实际问题的过程。 社会实践 中的有些实际问题,没有一个明确的已知条件,有时甚至连求解目标也要经过分析问题的各种因素自行确定。这就要求建模者具有较宽的基本知识面,分析问题的能力,具有一定的 想象力 、联想力、洞察力和创新力,具有归纳综合和计算能力等等,即要求具有较好的数学 文化 素质。
1.数学建模课程拓宽了学生的知识面
一方面,数学专业的基础理论教材内容比较成熟,并且侧重定理证明以及演算方法的训练,对问题的实际背景以及模型提取过程介绍不多,而数学建模课程恰好弥补了这一不足。另一方面,由于数学建模问题的实用性和广泛性,大学生在建模实践中要用到很多知识,这些知识已超出了学生的专业知识范围。除了数学知识外,还必须掌握诸如计算方法、计算机语言、应用软件及其他学科的知识等。它是多学科知识的高度综合,宽泛的学科领域和广博的技能技巧是学生所不曾涉猎过的,只能通过学生自学和讨论来进一步掌握。
2.数学建模课程对学生能力的培养是全面的
数学建模的题目多数直接来源于科研、生产、工程与管理的实际问题,且大多是经过适当简化的正在研究或正在探讨阶段中的尚未完全解决的实际问题的部分或片段。解决数学建模问题的过程是对大学生数学与计算机知识、发现及解决问题能力、信息收集能力、论文写作能力及团队协作能力等各方面能力的综合考查。在数学建模实践中,大多数问题既没有唯一的答案,也没有唯一的方法,要解决问题必须要求学生具有独立的思考能力,充分发挥自己的创造能力、想象能力,深刻了解背景,查阅大量资料,并且参加实际调查,根据自身对问题的熟悉程度和知识的掌握来选择思路与方法。通过对所得结果不断地思考和改进,培养和训练学生的科研能力
3.数学建模课程使学生的毅力、意志以及团结合作精神等人文素质方面得到了培养
每年一期的全国大学生数学建模竞赛采取半封闭的形式持续三个昼夜。这是一个非常艰苦的创新过程,不仅培养了大学生刻苦探索的态度、不屈不挠的精神、坚韧不拔的毅力,还培养了学生孜孜不倦、精益求精和锲而不舍的创新精神,并且数学建模竞赛采取三人一个小组,三名同学在竞赛过程中共同解决一个竞赛题目。这就需要他们在竞赛的不同阶段团结协作,密切配合,取长补短,合理分工。因此,数学建模可以培养学生的团队意识与协作精神。
二、数学建模的理论课程与实验教学
数学模型是由数字、字母或其他数学符号组成的,描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法,它是对于现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。而创建一个数学模型的全过程称为数学建模,即运用数学的语言、方法去近似地刻画该实际问题,并加以解决的全过程。换句话说,数学建模是从定量化的角度,用数学语言和方法,通过对实际问题抽象、简化建立数学模型,然后通过计算,解决实际问题的过程。[6]数学建模课程与传统的数学教学不同。前者侧重于将数学作为工具,来分析和解决各种实际问题,是以培养学生解决实际问题的能力和应用创新能力为目标的实践性课程。而后者则侧重于公式推导、定理证明等。
数学建模课程包括数学建模理论课程和实验教学。数学建模的实验教学是指学生在教师指导下用计算机和数学软件学习数学,它强调将符号计算、数值计算、数据处理、数学软件和数学建模理论课程相结合的数学课程教学。[5]
数学建模的理论课程和实验教学是相辅相成、不可缺少的,也是互相促进的。首先,数学建模理论课程主要是对实际问题进行分析并得到数学结构模型以及模型结果的解释和应用,而对于模型的求解则很少涉及,相反,实验教学则是借助计算机和数学软件对模型进行求解,充分利用计算机的有利条件,让学生手、眼、脑共用,积极主动地使用数学。其次,数学建模理论课程很少涉及模型的解法,而实验教学则是介绍若干数学方法及相应的软件,以方便地完成模型的求解。最后,数学建模理论课程包含丰富的建模案例,主要对实际问题进行分析以及建立模型等理论过程,而实验教学则通过计算机和软件将所建立的模型进行求解,从而使学生将理论和实践相融合,提高学生运用数学知识解决实际问题的能力。
三、实验教学的改革
教育必须反映社会的实际需要,数学建模进入大学课堂,既顺应时代发展的潮流,也符合教育改革的要求。对于数学教育而言,既应该让学生掌握准确快捷的计算方法和严密的逻辑推理,也需要培养学生用数学工具分析解决实际问题的意识和能力,传统的数学教学体系和内容无疑偏重于前者,开设数学建模课程则是加强后者的一种尝试。
实际问题的解决不仅需要利用数学建模的理论知识,即根据实际问题的内在规律,通过分析做出必要的假设,适当的运用数学工具,得到一个数学结构,更要利用数学建模的实验操作知识将得到的数学结构进行求解(在实际求解中,利用计算机或者软件进行求解),而且求解所得到的结果要能够解释实际问题。因此,实际问题的解决要求数学建模的理论课程内容和实验教学内容配套同步,有机结合。
目前很多高校的数学建模课程共54课时,其中包括课堂理论讲授36课时和实验教学18课时两部分。限于课时和教学进度,现有的实验教学以学生掌握数学软件的基础操作为主要目的,达不到与课程讲授内容的配套同步,学生对于数学软件的学习掌握也存在较多的问题。因此,有必要对数学建模课程的实验教学进行改革。
实验教学改革以问题为引导,采用专题研讨的形式开展,结合台州学校“数学实验在线平台”的建设,学生利用平台掌握基础的数学软件使用方法、命令格式,并且围绕课堂讲授的数学专题模块开展配套的数学建模实验研讨。具体而言,针对不同难易程度的题目类型,实验教学内容分别以三种不同的形式进行。
1.初步的数学软件题目类型
此类题目类型以熟悉掌握数学软件的常用命令格式为目的。例如,绘出某个二元函数的三维曲面图。又如,求一个已知方阵的行列式、逆、特征值以及对应特征向量。再如,求某个具体多项式的根。
这类题目的已知条件比较简单,只需要直接利用软件的某个指令就可以得到所求解的结果,学生在了解相关的软件指令基础上就能独立完成任务。对于这类题目类型,规定学生利用课余时间登录实验平台进行操作,并由授课教师在线评判其正确与否。
2.简单的数学建模题目类型
此类题目类型以提高使用数学软件能力为目的。例如,列出所有的水仙花数(水仙数是一个三位数,其各位数字立方和等于该数本身)。又如,已知某车间生产不同的产品,不同的产品所需要的原料和工时数据,以及不同产品所获得的利润数据。要求在给定原料和工时的条件下,如何安排生产,使得获得的利润最大。再如,给定一片海域一组数据,该数据包括一些离散点的坐标以及在该坐标处的水深,在已知船吃水深度的条件下,求船安全行驶的范围或者容易触礁的范围。
这类题目的已知条件唯一确定,所得到的结果也是唯一的,需要通过简单的编程实现。学生需要对问题进行分析,并具备一定的编程基础才能进行求解并完成规定的任务。对于这类题目类型,授课教师可以利用实验教学的课程时间先进行简单的分析和阐述,然后要求学生利用课余时间独立完成,最后由授课教师进行评判。
3.具有一定综合性质的数学建模题目类型
此类题目以培养学生建立模型和分析求解能力为目的。例如,根据某集团的经济效益指标、发展能力指标、内部运营指标以及客户满意度指标在2011年和2012年的数据,分析并阐述客户满意指标的走势。又如,收集数据,从手机品牌、外观、功能和质量等方面分析目前市场主流手机产品的价格定位规律,以及分析各品牌手机的价格策略与市场占有份额的关系。再如,选择某个事件(例如2010年的上海世博会、全国竞赛题)的某个侧面,建立数学模型,利用互联网或者调查收集的数据,定量分析该事件的影响力。
这类题目的已知条件比较复杂和灵活,有些题目甚至需要自己收集,有时甚至连求解目标也要自行确定。对于这类题目,授课教师应先利用实验教学课程时间指导研讨,然后要求学生通过团队合作完成基本的建模思路整理和模型求解,并以实验 报告 的形式提交数学模型和模型求解的实验结果。
参考文献:
[1]陈祖福.面向21世纪改革高等教育的教学内容和课程体系[J].教学与教材研究,1994,(1).
[2]叶其孝.数学建模教学活动与大学生教育改革[J].数学的实践与认识,1997,27(1):92-96.
[3]李大潜.中国大学生数学建模竞赛[M].北京:高等教育出版社,1998:313-321.
[4]姜启源.数学实验与数学建模[J].数学的实践与认识,2001,31(5):613-617.
[5]蒲俊,张朝伦,李顺初.探索数学建模教学改革提高大学生综合素质[J].中国大学教学,2011,(12):24-26.
[6]陈慧.数学实验课程教学改革研究[J].中国大学教学,2007,(12):35-36.
浅谈数学建模与创新
摘要:数学建模是一门十分注重理论联系实际的课程,它有助于培养学生的创新能力、动手能力和 自我评价 能力。本文分析了数学建模竞赛对数学教学改革和创新所起的作用,指出数学建模的起源、发展和目的。着重在提高学生的学习兴趣、做好选题工作、评价工作和指导工作上进行分析和讨论。
关键词:数学建模;数学建模竞赛;创新能力
1 数模竞赛的起源与历史
数模竞赛是由美国工业与应用数学学会在1985年发起的一项大学生竞赛活动,目的在于激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,开拓知识面,培养创精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革。我国大学生数学建模竞赛是由教育部高教司和中国工业与数学学会主办、面向全国高等院校的、每年一届的通讯竞赛。其宗旨是:创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争。1992载在中国创办,自从创办以来,得到了教育部高教司和中国工业与应用数学协会的得力支持和关心,呈现出迅速的发展发展势头,就2003年来说,报名阶段须然受到“非典”影响,但是全国30个省(市、自治区)及香港的637所院校就有5406队参赛,在职业技术学院增加更快,参赛高校由2002年的1067所上升到了2003年的1410所。可以说:数学建模已经成为全国高校规模最大课外科技活动。
2 什么是数学建模
数学建模(Mathematical Modelling)是一种数学的思考方法,是“对现实的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的表示。”从科学,工程,经济,管理等角度看数学建模就是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工具。顾名思义,modelling一词在英文中有“塑造艺术”的意思,从而可以理解从不同的侧面,角度去考察问题就会有不尽的数学模型,从而数学建模 的创造又带有一定的艺术的特点。而数学建模最重要的特点是要接受实践的检验,多次修改模型渐趋完善的过程。
3 竞赛的内容
竞赛题目一般来源于工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,只需要学过普通高校的数学课程。题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型假设、建立和求解、计算方法的设计和计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表述的清晰程度为主要标准。
4 竞赛的目的
随着科学技术的飞速发展,现代中学生的生活背景越来越丰富,他们看问题的视野也越来越开阔。
国家新的课程改革的进行,不但使广大教师的教育理念发生了根本性的改变,同学们的学习理念也发生了巨大改变,过去的那种单纯的知识性的传授和学习的模式已转变为以能力培养为主、学以致用的教学和学习模式,同学们的接受能力和学习能力得到极大提高。所以在中学阶段向同学们更多介绍一些科技事件或自然现象的知识储备基本具备。下面就中学阶段如何开设好数学建模选修课谈几点体会。
提高学生的学习兴趣,培养他们的创新能力是开设数学建模选修课的主要目的
数学建模就是运用数学思想、方法和知识解决实际问题的过程。
兴趣是最好的老师。而数学建模在数学知识与实践之间建立了一个沟通的平台,通过这个平台,同学们可以体验数学在解决实际问题中的价值和作用,体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,对数学有一种感性的认识,激发他们学习数学的兴趣。
做好选题工作是开好数学建模选修课的关键
数学学习过程中,问题是关键。如何提出一些贴合学生实际、具有代表意义、能培养学生创新意识、提高学习能力、真正让学生感兴趣的问题是开好数学建模选修课的第一步。做好数学建模选题工作,可从以下几个方面入手。
可操作性。通过数学建模,学生将了解和经历解决实际问题的全过程,体验数学与日常生活及其他学科的联系,感受数学的实用价值,增强应用意识,提高实践能力。所以在选题时要考虑到不同学校、不同层次的学生的接受能力,争取让每一个学生能够根据自己的生活 经验 发现并提出问题,对同样的问题,可以发挥自己的特长和个性,从不同的角度、层次探索解决的方法,从而获得综合运用知识和方法解决实际问题的经验,发展创新意识。
实践性。开设数学建模选修课的主要目的之一就是让同学们在能力培养的同时,学以致用。所以所选课题应来源于实践,尽量是学生所熟悉的、或亲身经历的现实问题,让学生有一种身临其境的感觉,以提高他们的求知欲。
知识性。高中阶段的学习虽然强调能力培养,但也应该注意到,学生的学习过程也是一个知识积累、为下一步的继续学习打基础的过程。所以我们在数学建模选题的时候,应选取一些解决问题所涉及的知识、思想、方法与高中数学课程内容有联系的问题。让同学们在探索的过程中体会到所学知识的作用。
做好数学建模过程中的指导工作是开好数学建模选修课的重要保障
数学建模是一门实践性很强的科目,学生在初接触时往往抓不住问题的关键,很难将实际问题中的信息数学化。同时就同学们的学习方式给以必要的指导。具体可从以下几个方面入手。
引导学生学会发现并提出问题。最初开设数学建模时,可以先由老师提出一些问题供学生选择,或者提供一些实际情景,引导学生提出问题。随着课程的推进,教师应逐渐让学生学会从自己生活的世界中发现问题、提出问题。
引导学生学会数学建模的基本程序,让同学们掌握科学的 学习方法 。数学建模可以通过以下框图实现。
指导学生成立课题组,学会合作学习。数学建模学习对知识和能力的要求明显高于传统意义上的学习,在这种学习过程中,个人力量往往很难奏效,所以数学建模经常采取课题组的模式。
做好学生在数学建模过程中表现的评价工作对学生的后继学习是一个有力促进
高中阶段开设数学建模选修课的目的主要是以培养学生的学习能力、提高他们的创新意识为主要目的。通过师生之间的互动,使同学们在互动中展示自我,张扬个性,提高他们的 总结 能力和应变能力。评价内容应关注以下几个方面:
科学性。建模过程中使用的数学方法是否得当,求解过程是否合乎常理。
创新性。问题的提出和解决的方案是否充分发挥了学生的主观能动性,有新意。
合作性。学生在数学建模中是否采取了各种合作方式解决问题,养成与人交流的习惯,并获得良好的情感体验。
真实性。建模的结果是否是学生本人参与制作的,数据是否是真实的。
实效性。建模的结果是否具有一定的实际意义。
新的九年义务教育数学课程标准认为:数学是人们对客观世界定性把握和定量刻画,逐渐抽象概括,形成方法和理论,并进行广泛应用的过程。义务教育的课程不仅要考虑数学自身的抽象性、精确性和应用的极端广泛性等特点,更应遵循学生学习数学的心理规律,强调从学生已有的生活经验出发,让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型,并进行解释与应用的过程。从这个意义上说,我们的中学数学教育的过程应该是一个教会学生建模和解模,并会用模的过程。目前,二期课程改革明确要求加大研究性和探究性课程的力度,这无疑将推动数学模型课在中学阶段的开设和推广。
参考文献
[1]王彬.数学建模在中职研究性学习中的实践研究[J].东北师范大学,2010-05-01.