数学建模分类方法范文
时间：2023-12-28 17:56:52
导语：如何才能写好一篇数学建模分类方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号 O242 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0202-02
1 概述
2000年6月，人类基因组计划中DNA全序列草图完成。DNA序列由A、T、C、G4种碱基按一定规律排列而成。当前生物信息学最重要的课题之一是研究由这4种碱基排列成的序列中蕴藏的规律。目前在这项研究中最普通的思想是省略序列的某些细节，突出特征，然后将其表示成适当的数学对象。这种被称为粗粒化和模型化的方法往往有助于研究其规律性和结构。现已知20个人工序列1～10属于A类，11～20属于B类，要求运用数学建模方法发掘已知类别DNA序列的特征，从而据此对未知类别的20个DNA序列进行分类。本文对T和G碱基在各DNA序列中所占的比例数据进行标准化处理，放大两类DNA序列的差异，采用模糊相似矩阵，模糊等价矩阵，λ截矩阵方法对DNA序列进行分类。
2 模糊聚类分析模型
2.1 主要研究步骤
通过观察发现，A类DNA序列中G碱基含量较多，T碱基含量较少，而B类DNA序列则刚好相反。所以可用这20条DNA序列中T和G碱基在自身序列中所占的频率作为基本研究对象，并对T、G碱基所占的比例的原始数据进行标准化，放大差异。再建立相应的模糊相似矩阵，模糊等价矩阵和λ截矩阵，找出一个最优的λ值进行DNA序列分类并使分类准确度达到最高。最后用上述方法以及λ值对另外20个未明类别的序列进行分类。
2.2 原始数据标准化
先对T和G碱基频率作标准化处理。平移—标准差变换
（i=1,2…，20；j=2,4）
其中xi是第i个DNA序列，x'ij是指碱基A，G，C，T在第i个DNA序列中出现的频率，x"ij是对x'ij进行标准化后的标准频率值，
，，（j=2,4）。
进行平移—极差变换，（j=2,4），
可得到关于碱基频率的模糊矩阵
2.3 模糊聚分析法
相关系数刻画随机变量之间的线性相关性：相关系数绝对值越大，随机变量之间的线性关系越密切；相关系数为0，称随机变量线性无关。所以利用相关系数法对碱基频率模糊矩阵的元素进行处理，利用公式：
得到一个关于xi与xj相似程度的模糊相似矩阵rij。
如果xi与xj的相似程度为rij，那么模糊矩阵R=(rij)20×20，显然R是模糊相似矩阵，为
为了从模糊相似矩阵R得到模糊等价矩阵R=(rij)n×n，从n阶模糊相似矩阵R出发，依次求平方RR2R4…直到R2i×R2i=R2i(2i≤n,i≤log2n)，求出R传递闭包t(R)，则t(R)=R。对于已知分类的20条DNA序列，由大到小取一组λ∈[0,1]，确定相应的λ截矩阵Rλ=(λij)20×20，且λ截矩阵为一个对角线为1的对称0-1矩阵。即可将其分类：若λij=1，说明第i条DNA序列与第j条DNA序列属于同一类。若λij=0，说明第i条DNA序列与第j条DNA序列不属于同一类。对于未分类的DNA序列，利用已求出的λ值，得到相应λ截矩阵，再利用已知λ值便可对未分类的DNA序列进行分类。
2.4 分类结果及其分析
应用Matlab软件对第1-20个DNA序列数据进行处理，经平移-极差变得到类别A、B中A、T、C、G碱基的标准化频率（表1）。
可得到标准化矩阵：
那么得到表示这1-20个DNA序列之间的相关程度的模糊相似矩阵：
进而求得传递闭包t(R)及模糊相似矩阵RR=t(R)。对模糊等价矩阵R进行分析，发现选取λ∈(0.8714，0.9834)会得到最高的准确
率，高达100%，识别率为90%，没有出现误判。计算时可取平均值λ=0.9764，得到λ截矩阵Rλ=(λij)20×20。对于λ截矩阵Rλ=(λij)20×20，若λij=1，说明第i条DNA序列与第j条DNA序列属于同一类；若λij=0，则说明第i条DNA序列与第j条DNA序列不属于同一类。最后得到分类结果：
A{1，2，3，5，6，7，8，9，10}
B{11，12，13，14，15，16，18，19，20}
C类（无法识别）{4，17}。
采用以上方法对第1-20个DNA序列分类的准确率为100%，识别率为90%，没有出现误判。把标号为21-40的DNA序列添加到原来的数据中，采用同样的模型与已求出的λ值对其进行分类，结
果为：
A类{22，23，25，27，29，33，34，35，36，37，39}
B类{21，24，26，28，30，31，38，40}
C类{32}。
3 结论
本文运用数学建模模糊聚类分析法方法，对T和G碱基在各DNA序列中所占的比例数据进行标准化处理，放大两类DNA序列的差异，采用模糊相似矩阵，模糊等价矩阵，λ截矩阵方法对DNA序列进行分类，方法简单、实用，且分类结果准确率高达100%，识别率为90%，没有出现误判。
参考文献
[1]csiam.省略/mcm.2000网易杯全国大学生数学建模竞赛题.
[2]顾俊华,盛春楠,韩正忠.模糊聚类分析方法在DNA序列分类中的应用[J].计算机仿真,2005,10(22):108-129.
[3]刘焕彬,库在强,廖小勇,陈文略,张忠诚.数学模型与实验[M].北京:科学出版社,2008.
[4]徐晓秋,初立元,左铭杰,谭欣欣.DNA分类方法的探讨[J].大连大学学报,2001,8.
[5]岳晓宁,徐宝树,王竞波.基于聚类分析的DNA序列分类研究[J].沈阳大学学报,2008,20(6):104-106.
篇2
[论文摘要]建模能力的培养，不只是通过实际问题的解决才能得到提高，更主要的是要培养一种建模意识，解题模型的构造也是一条培养建模方法的很好的途径。
一、建模地位
数学是关于客观世界模式和秩序的科学，数、形、关系、可能性、最大值、最小值和数据处理等等，是人类对客观世界进行数学把握的最基本反映。数学方法越来越多地被用于环境科学、自然资源模拟、经济学和社会学，甚至还有心理学和认知科学，其中建模方法尤为突出。数学教育家汉斯·弗赖登塔尔认为：“数学来源于现实，存在于现实，并且应用于现实，数学过程应该是帮助学生把现实问题转化为数学问题的过程。”《新课程标准》中强调：“数学教学是数学活动，教师要紧密联系学生的生活环境，要重视从学生的生活实践经验和已有的知识中学习数学和理解数学。”
因此，不管从社会发展要求还是从新课标要求来看，培养学生的建构意识和建模方法成了高中数学教学中极其重要内容之一。在新课标理念指导下，同时结合自己多年的教学实践，我认为：培养建模能力，不能简单地说是培养将实际问题转化为数学问题的能力，课堂教学中更重要的是要培养学生的建模意识。以下我就从一堂习题课的片段加以说明我的观点及认识。
二、建模实践
片段、用模型构造法解计数问题（计数原理习题课）。
计数问题情景多样，一般无特定的模式和规律可循，对思维能力和分析能力要求较高，如能抓住问题的条件和结构，利用适当的模型将问题转化为常规问题进行求解，则能使之更方便地获得解决，从而也能培养学生建模意识。
例1：从集合｛1，2，3，…，20｝中任选取3个不同的数，使这3个数成等差数列，这样的等差数列可以有多少个？
解：设a，b，c∈N，且a，b，c成等差数列，则a+c=2b，即a+c是偶数，因此从1到20这20个数字中任选出3个数成等差数列，则第1个数与第3个数必同为偶数或同为奇数，而1到20这20个数字中有10个偶数，10个奇数。当第1和第3个数选定后，中间数被唯一确定，因此，选法只有两类：
（1）第1和第3个数都是偶数，有几种选法；（2）第1和第3个数都是奇数，有几种选法；于是，选出3个数成等差数列的个数为：2=180个。
解后反思：此题直接求解困难较大，通过模型之间转换，将原来求等差数列个数的问题，转化为从10个偶数和10个奇数每次取出两个数且同为偶数或同为奇数的排列数的模型，使问题迎刃而解。
例2：在一块并排10垄的田地中，选择2垄分别种植A，B两种不同的作物，每种作物种植一垄，为了有利于作物生长，要求A，B两种作物的间隔不小于6垄，则不同的选垄方法共有几种（用数字作答）。
解法1：以A，B两种作物间隔的垄数分类，一共可以分成3类：
（1）若A，B之间隔6垄，选垄办法有3种；（2）若A，B之间隔7垄，选垄办法有2种；（3）若A，B之间隔8垄，选垄办法有种；故共有不同的选垄方法3+2+=12种。
解法2：只需在A，B两种作物之间插入“捆绑”成一个整体的6垄田地，就可以满足题意。因此，原问题可以转化为：在一块并排4垄的田地中，选择2垄分别种植A，B两种作物有 种，故共有不同的选垄方法=12种。
解后反思：解法1根据A，B两种作物间隔的垄数进行分类，简单明了，但注意要不重不漏。解法2把6垄田地“捆绑”起来，将原有模型进行重组，使有限制条件的问题变为无限制条件的问题，极大地方便了解题。
三、建模认识
从以上片段可以看到，其实数学建模并不神秘，只要我们老师有建模意识，几乎每章节中都有很好模型素材。
现代心理学的研究表明，对许多学生来说，从抽象到具体的转化并不比具体到抽象遇到的困难少，学生解数学应用题的最常见的困难是不会将问题提炼成数学问题，即不会建模。在新课标要求下我们怎样才能有效培养学生建模意识呢？我认为我们不仅要认识到新课标下建模的地位和要有建模意识，还应该要认识什么是数学建模及它有哪些基本步骤、类型。以下是对数学建模的一些粗浅认识。
所谓数学建模就是通过建立某个数学模型来解决实际问题的方法。数学模型可以是某个图形，也可以是某个数学公式或方程式、不等式、函数关系式等等。从这个意义上说，以上一堂课就是很好地建模实例。
一般的数学建模问题可能较复杂，但其解题思路是大致相同的，归纳起来，数学建模的一般解题步骤有：
1．问题分析：对所给的实际问题，分析问题中涉及到的对象及其内在关系、结构或性态，郑重分析需要解决的问题是什么，从而明确建模目的。
2．模型假设：对问题中涉及的对象及其结构、性态或关系作必要的简化假设，简化假设的目的是为了用尽可能简单的数学形式建立模型，简化假设必须基本符合实际。
3．模型建立：根据问题分析及模型假设，用一个适当的数学形式来反映实际问题中对象的性态、结构或内在联系。
4．模型求解：对建立的数学模型用数学方法求出其解。
5．把模型的数学解翻译成实际解，根据问题的实际情况或各种实际数据对模型及模型解的合理性、适用性、可靠性进行检验。
从建模方法的角度可以给出高中数学建模的几种重要类型：
1．函数方法建模。当实际问题归纳为要确定某两个量（或若干个量）之间的数量关系时，可通过适当假设，建立这两个量之间的某个函数关系。
2．数列方法建模。现实世界的经济活动中，诸如增长率、降低率、复利、分期付款等与年份有关的实际问题以及资源利用、环境保护等社会生活的热点问题常常就归结为数列问题。即数列模型。
3．枚举方法建模。许多实际问题常常涉及到多种可能性，要求最优解，我们可以把这些可能性一一罗列出来，按照某些标准选择较优者，称之为枚举方法建模，也称穷举方法建模（如我们熟悉的线性规划问题）。
4．图形方法建模。很多实际问题，如果我们能够设法把它“翻译”成某个图形，那么利用图形“语言”常常能直观地得到问题的求解方法，我们称之为图形方法建模，在数学竞赛的图论中经常用到。
从数学建模的定义、类型、步骤、概念可知，其实数学建模并不神秘，有时多题一解也是一种数学建模，只有我们认识到它的重要性，心中有数学建模意识，才能有效地引领学生建立数学建模意识，从而掌握建模方法。
在新课标理念指导下，高考命题中应用问题的命题力度、广度，其导向是十分明确的。因为通过数学建模过程的分析、思考过程，可以深化学生对数学知识的理解；通过对数学应用问题的分类研究，对学生解决数学应用问题的心理过程的分析和研究，又将推动数学教学改革向纵深发展，从而有利于实施素质教育。这些都是我们新课标所提倡的。也正是我们数学教学工作者要重视与努力的。
参考文献
[1]董方博，《高中数学和建模方法》，武汉出版社.
[2]柯友富，《运用双曲线模型解题》，中学数学教学参考，2004(6).
篇3
【关键词】 小学；模式；建模能力；教学；培养研究
运用合理的数学方式、数学思想以及数学知识依次解决教学过程中出现的各种问题是目前进行数学建模的主要表现形式. 因此，需要在小学教学中，大力培养小学生数学建模的基本思想，则能够有效地提高孩子们的数学素养，将整个教学质量水平显著提高. 随着我国教育事业快速发展，加上不断更新的新课程改革理念，培养小学数学建模的思想，能够大幅度提升学生的创新性能力. 因此，如何正确培养小学生的建模思想，本文从多个方面展开探究.
一、小学数学模型的概念与培养模式的价值
（一）小学数学模型的概念
在教学中，小学数学模型主要指依据数量相依关系或者某一种事物的基本特征，积极应用形式化的语言，用简单或概括地形式将其表述出来. 在构建小学数学模型中，一切小学数学基本概念、各种数学公式与方程、公式系列构成的算法系统以及基本理论体系等都可以作为素材以促使学生正确理解与处理问题的能力. 简单言之，小学数学建模是构建模型的过程，小学数学模型思想则是教学建模过程中的基本思想.
（二）培养并研究小学数学模型价值
在小学数学教学过程中，其构建模型价值在于①能够对原始问题进行充分的事先假设-初步分析-抽象思考-不断加工. 同时灵活选用相应的数学工具、选择合适的方法与模型、从而全面的分析整个过程；②针对各种问题，对小学数学模型需要依次求解-反复验证-再次分析-不断修改-提出假设-验证并求解，能很好的表现学与用之间的关系. 因此，严格按照这样的过程能一定程度上促使孩子们，提升小学数学意识、数学眼光以及综合素养，最为重要的是提升小学数学的品质. 因此，无论是大学、中学，还是小学的视野，研究小学数学模型价值对今后学生们的学习，无疑能够显著提升.
二、综合培养小学生数学建模的能力与研究
（一）合理应用小学数学思想，把握数学建模的关键点
如何正确的培养小学生数学建模的思想，是数学教学课程中的重点. 其不能片面的应用小学数学的基础知识，与此同时，理解小学数学的思想方法以及提升运用知识的能力也是主要的因素. 所以，小学教师在进行教学工程中需要将运用数学思想方法与理念作为主要的问题，需要不断地进行研究并综合实践. 此外在数学教材中，有许多的问题依然能够多次编辑及运用，逐渐丰富小学数学建模的素材. 继而数学教师要在解决问题中，帮助学生灵活运用多个角度去思考问题，从而能够将未知渐渐转化成为已知，让低年级的小学生通过构建模型对比自身所学的知识，从而能够进一步拓展学生的思维.
（二）早期培养数学建模能力与案例分析
针对低年级的小学生，小学教师需要培养学生灵活应用感性材料，全方面、多个角度去感知数量相依关系，从而帮助学生进行数学建模. 主要是帮助学生灵活利用丰富且有趣味的学具，使用折叠或者拼凑的方法，锻炼学生分析和综合的能力. 将所观察的事物，经过自身实践操作，渐渐用准确且简单的数学语言总结结果. 将单纯的计数准备知识进行升华，发散小学生的思维，从而能大幅度提升学生的建模能力以及解决各种问题的能力. 例如应用“凑十法”， 先初步分析算法，再添加辅的学习方式配合教学. 先研究8加几的算法，在学习7加几的算法，从而感知凑十法，以提高小学生发散思维能力. 因此，只有早期正确引导学生主动构建数学模型的能力与意识，才能为高年级教学提高前提基础.
（三）数学模型的构建与灵活比较
如果想培养学生构建数学模型的能力，则需从现实生活中由“原型”渐渐过度至“抽象”. 一方面，尝试构建情景模式，让学生能够准确的把握具体与抽象模型的关系. 小学数学教师在讲解“相交与平行”理论知识的时候，一般常用铁路轨道或者练习本当中的线条等生活中各类的素材，从而使小学生易于理解，善于透过现象看到事物的本质属性. 同时，教师也必须正确引导学生如何思考、测量等方式，将数学概念模型演变成为真正的认知. 另一方面，善于利用分类与比较的方式，将抽象思维渐渐过渡到具体思维. 能对各种问题进行合理分类，找到共同点与差异性，进行反复比较，利用辨析的方法，将各个问题的本质逐步认清.
（四）学会激发学生的主动性，自主构建数学模型
善于猜测，训练小学生的求知力，能够很好的激发他们主动思考的能力. 利用观察事物的能力，将初步的理论进行反复验证，即使结论不正确，也能促使他们积极探讨、不断挖掘潜在知识，也是构建数学模型的表现形式之一，依次为猜测-不断验证-多次修正-得出结论. 以计算圆柱体表面积为例，需要不断的猜测其面积和什么之间有无必要的联系，让小学生自主探究、不断发散思维，先分析并猜测其侧面积与上下底面积是获取圆柱体表面积的前提，接着在进行实际检验. 需要先计算圆柱体的侧面积，其侧面积是底面圆的周长与高的乘积，而圆柱体的表面积等于上下底面面积加上侧面积. 教师可准备相关材料进行示范，逐步得到准确的结果. 总之，培养并研究小学生数学建模的能力，需要充分发挥主观能动性，才能将模型理念赋予真实性.
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【关键词】数学建模思想；教学改革；现状；思路
1目前高职高专院校在教学中运用数学建模思想的现状
1.1课程内容体系存在局限性，未能体现数学建模思想的内涵。数学建模的主要思想就是将生活中复杂的内容数学化、简单化，并且根据研究对象的发展规律来实现主要矛盾的掌握，从问题的本质出发建立合理的数学模型最终获得解决问题的途径，而目前大多高职高专所使用的数学教材只注重传授理论知识和提高解题的技巧，忽略数学的应用性，导致整个教材体系缺乏对学生的实际应用能力的培养，使得学生只会做题，不会去利用数学思想解决实际问题，高职高专学生的实际应用意识和科技创新能力本身比较弱，对他们而言，教材应该具备实用性，应该和各个学科的内容产生融合而不是一味的强化理论知识。此外，在高等数学的课堂上，教师大都拿着教材照本宣科，没有做到根据学生的实际情况进行调整，使得教学效率和学生能力一直无法提高。1.2传统的授课方式存在弊端，教学方法较为单一。传统的数学教学课堂可以理解为“包办”模式，教师详细的讲解数学定理的内容，原理甚至利用大量的时间在黑板上一步一步推导、验证定理成立的原因以及例题求解的过程，在课堂上剩余的时间里学生只是按部就班的去遵循老师所讲的内容，照着例题去做练习，这样由老师单方面的灌输，虽然可以使学生快速的了解新的知识和内容，但很容易使得学生出现走神的现象，使得课堂效率收到了极大的影响，此外，也容易让学生产生依赖的心里，主动获取知识分析知识的能力逐渐消失，最终会导致学生丧失在实际生活中利用数学思想解决问题的能力，使得以学生为主体的课堂成为空谈。1.3考核方式与学生实际需求存在较大差距在目前高职高专数学考试中大都出现了一种严重的问题，就是学生课堂所学内容与期末考试脱节，在教学中很多不同专业的学生在数学学习的过程中采用一致的评价标准，然而每个专业所学内容与对数学基础知识的要求都不同，并且每个专业的课时、进度都不一样，这就导致学生所学和考试脱节的现象发生，不同的专业所学内容应有不同层次的要求，这样一味的以统一的模式考试，使得很多学生丧失了学习数学的信心和兴趣。
2基于数学建模思想的教学改革的思路
2.1将数学建模思想和专业课相结合，构建新的课程体系。按专业分类设置数学课程理论教学内容；将数学建模思想穿插在整个教学过程中，但不能再每节内容前都机械的引入数学建模,而是要结合学生实际，对数学教学内容进行选择和整合。采用案例教学法和讨论法相结合的方式培养学生的数学应用能力，在教学中对一个新概念或是新内容都力求用与专业课紧密相连的实例引入。按专业分类设置数学建模课程实验教学内容。数学建模思想的渗入，要求数学课堂应重思想轻理论，因此可以让学生利用MATLAB、lingo等数学软件减轻学生的运算负担，更注重数学的应用性。数学建模思想和课堂相结合能充分调动学生的积极性，让学生深刻体会到数学本身就是刻画世界的模型而并非纯理论体系，改变学生对数学的偏见，提高学生的数学素养。2.2通过加强例题的应用性来深入数学建模思想老师在课堂的教学中除了传授新知识外，还可选取生活中与教学相关的例子，拉近书本与生活之间的距离，如利用物理、经济、生物等方面的经典案例来实现日常生活的渗透，这样不仅能调动学生的学习兴趣，还能进一步提高学生解决问题与分析问题的能力。2.3在作业中着重体现数学建模思想的应用在高等数学教学中除了让学生掌握基本的概念和方法后，还得有效的提高学生解决问题的能力，在教学中就需要引入十分重要的环节，即课后作业的布置，也就是在每一节课结束后为了巩固和提高学生的应用能力而布置一定的作业，其中最有效的方法就是让学生根据所学内容结合实际写论文，以这样的方式来使得学生将所学理论知识与实际相结合，将数学知识更好的融入平常生活中，最终实现提高学生分析问题解决问题的能力的目标，以及加深学生将数学建模思想和应用性结合的意识。通过布置作业方式的改革，使得学生能够提出更具体的问题，需要借助建模的思想将问题简化、假设和求解。最后达到解决问题的目的。2.4建立科学的考核方式传统的考核方式单一，只是简单考察学生的计算能力，并未和实际相联系，不能将学生的创新能力很好的体现出来，我们应该将学生成绩分成三部分，平时成绩+数学论文+数学实验，通过这几部分的结合能更好的降低不及格率，挖掘学生的潜力，全面提高学生的综合素质。培养应用型人才是高职高专教育的主要目标，而将数学建模思想带入到课堂，能够充分挖掘出学生的创新思维和分析能力，有效的培养出学生的数学应用能力。同时，在建立模型的过程中，可以让学生深刻体会到如何将问题数学化，如何用数学工具解决数学化的问题，又如何将数学问题和实际问题联系起来的过程，引导学生用数学建模思想来解决专业知识，让数学知识在专业课学习中得到最大的应用
参考文献
[1]李大潜.将数学建模思想融入大学数学类主干课程[J].中国大学教学,2006(01).
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[4]李长青,吴伟志,张野芳.在高等数学教学中引入数学建模思想的探索与实践[J].浙江海洋学院学报（自然科学版）,2011(03).
篇5
关键词：运筹学；数学建模；教学；案例
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）08-0106-03
运筹学应用分析、试验、量化的方法，对经济管理系统中人、财、物等资源进行统筹安排，为决策者提供有依据的最优方案，以实现最有效的管理。该课程主要培养学生在掌握数学优化理论的基础上，具备建立数学模型和优化计算的能力。本文提出一种新的教学改革思路，将运筹学和数学建模两门课程合并为一门课程，即开设大容量交叉课程《运筹学与数学建模》来取代《运筹学》和《数学建模》两门课程，采用案例教学和传统教学相结合的教学方法，数学建模和优化算法理论并重的教学模式。这样既可以避免出现极端教学和随意选取教学内容的现象，又可以将新颖的教学方法与传统方法相结合，按照分析问题、数学建模、优化算法理论分析及其方案制定、实施等解决实际问题步骤展开教学。下面就该课程开设的必要性、意义、可行性、注意事项及其存在问题等方面进行分析。
一、开设《运筹学与数学建模》课程的必要性
1.一般院校的运筹学课程的教学课时大约为64或56（包含试验教学），所以教学中不能囊括运筹学的各个分支。一方面，由于课时量不足，教师选取教学内容时容易出现随意性和盲目性；另一方面，教学中为强化运筹学的应用，消弱理论教学，从而导致学生对知识的理解不透彻，在实际应用中心有余而力不足。
2.运筹学解决实际问题的步骤是：（1）提出和形成问题；（2）建立数学模型；（3）模型求解；（4）解的检验；（5）解的控制；（6）解的实施。大部分教学只涉及步骤（3），即建立简单数学模型，详细介绍运筹学的算法理论，与利用运筹学解决实际问题的相差甚远。因此，学生仍然不会应用运筹学解决实际问题，从而导致学生认为运筹学无用。
3.数学建模课程包含大量的运筹学模型；运筹学在解决实际问题的环节中包含建立数学模型步骤。目前两门课程分开教学，部分内容重复教学，浪费教学课时。
二、开设《运筹学与数学建模》课程的意义
1.激发学生的学习动机，培养学习兴趣。该课程包含数学建模和运筹学两门课程的内容，内容容量大，教学课时丰富，教学过程中能够以生产生活中的实际问题为案例，分析并完整解决这些问题，创造实际价值，使学生认识到该课程不但对未来的工作很重要，而且还有可以利用运筹学知识为企业或个人创造价值，改变运筹学“无用论”的观念。从而激发学生的学习动机，产生浓厚的学习兴趣。
2.合理处理教学内容。运筹学与数学建模的课时量相对充足，能够安排更多的内容，能够系统、完整地介绍相关知识，在一定程度上避免了运筹学内容安排的随意性和盲目性。
3.促进教学方法改革。运筹学与数学建模的教学不再是简单的数学建模和理论证明，教学内容丰富、信息量大，传统的一支笔一本教案一块黑板的模式不再适用，需寻找新的教学方法，促进了多种教学方法的融合。
4.培养学生综合能力。实际案例源于社会、经济或生产领域，需要用到多方面的知识，但学生不可能掌握很多专业知识。因而，在解决实际案例的过程中，需要查阅大量的相关文献资料，并针对性阅读和消化。而且，实际案例数据量大，需要运用计算机编程实现。因此，通过该课程的学习，可以提高学生多学科知识的综合运用能力和运用计算机解决实际问题的能力。
5.改变教学考核方式。教学改革后，教学内容已延伸到运用优化知识解决实际案例的整个过程。教学过程中既有对实际案例分析、建模，又有算法介绍、求结果的检验及其最终方案的实施。因而，传统的单一闭卷考试改为笔试和课后论文相结合的方式。
三、开设该课程的可行性
1.运筹学和数学建模互补性、递进性使得开设该课程在理论上可行。数学建模是利用数学思想去分析实际问题，建立数学模型；运筹学是利用定量方法解决实际问题，为决策者提供决策依据。由此可见，建立数学模型为运用运筹学解决实际问题的重要步骤。所以，运筹学可以认为是数学建模的进一步学习。同时，运筹学模型为数学建模课程介绍的模型中的一部分，并且运筹学处理实际问题的方法为数学建模提供了专业工具。因此，运筹学与数学建模在内容上是互补的。由此可知，开设该课程在理论上是可行的。
2.计算机的发展使得开设该课程在操作上可行。随着计算机的发展，能很快完成大数据量的计算，实际案例的数据分析、数学建模及其求解能快速实现，从而使得该课程的教学工作能顺利开展。
3.大学生的知识储备使得开设该课程在基础上可行。学习该课程的学生是高年级学生，通过公共基础课和专业基础课的系统学习，分析问题、解决问题的能力得到进一步提高。同时，运筹学和数学建模所需基础知识类似，学习该课程所需的线性代数、概率论与数理统计、高等数学及微分方程等课程也已经学习，运用运筹学与数学建模知识解决实际案例所需的基础知识已经具备。因此，开设该课程是可行的。
篇6
关键字：初中数学；建模；探讨
一、数学建模含义
所谓数学建模就是把所要研究的实验问题，通过数学抽象构造出相应的数学模型，再通过数学模型的研究，使原问题获得解决的过程。即数学建模是将某一领域或某一实际问题，经过抽象、简化、明确变量和参数，并根据某种规律建立变量和参数间的一个明确的数学模型，然后求解该问题，并对此结果进行解释和验证。
二、强化数学建模教学的意义。
根据数学建模的特点，在初中数学教学中，渗透建模思想，开展建模活动，具有重要意义。
1、促进理论与实践相结合，培养学生应用数学的意识。
数学建模的过程，是实践—理论—实践的过程，是理论与实践的有机结合。强化数学建模的教学，不仅能使学生更好地掌握数学基础知识，学会数学的思想、方法、语言，也是为了学生树立正确的数学观，增强应用数学的意识，全面认识数学及其与科学、技术、社会的关系，提高分析问题和解决问题的能力。
2、培养学生的能力。
数学建模的教学体现了多方面能力的培养：（1）翻译能力，能将实际问题用数学语言表达出来，建立数学模型，并能把数学问题的解用一般人所能理解的非数学语言表达出来；（2）运用数学能力；（3）交流合作能力；（4）创造能力。
3、发挥了学生的参与意识，体现了学生的主体性。
根据现代建构主义学习观，知识不能简单地由教师或其他人传授给学生，而只能由学生依据自身已有的知识和经验主动地加以建构。所以数学建模的教学，符合现代教学理念，必将有助于教学质量的提高。
三、 初中数学建模基本环节
数学素质教育的主战场是课堂，如何围绕课堂教学选取典型素材激发学生兴趣，以润物细无声的形式渗透数学建模思想，提高建模能力呢？根据我们的实践，采用知识的发生、形成过程与应用相渗透的教学模式可以实现这个目标，以“问题情景----建立模型----解释、应用与拓展”的基本叙述方式，使学生在朴素的问题情景中，通过观察、操作、思考、交流和运用中，掌握重要的现代数学观念和数学的思想方法，逐步形成良好的数学思维习惯，强化运用意识。这种教学模式要求教师以建模的视角来对待和处理教学内容，把基础数学知识学习与应用结合起来，使之符合“具体----抽象----具体”的认识规律。
其五个基本环节是：
1、创设问题情景，激发求知欲
根据具体的教学内容，从学生的生活经验和已有的知识背景出发，选编合适的实际应用题，让学生带着问题在迫切要求下学习，为知识的形成做好情感上的准备，并提供给学生充分进行数学实践活动和交流的机会。
2、抽象概括，建立模型，导入学习课题
通过学生的实践、交流，发表见解，搜集、整理、描述，抽象其本质，概括为我们需要学习的课题，渗透建模意识，介绍建模方法，学生应是这一过程的主体，教师适时启发，介绍观察、实验、猜测、矫正与调控等合情推理模式，成为学生学习数学的组织者、引导者、合作者与共同研究者。
3、研究模型，形成数学知识
对所建立的模型，灵活运用启发式、尝试指导法等教学方法，以教师为主导，学生为主体完成课题学习，形成数学知识、思想和方法，并获得新的数学活动经验。
4、解决实际应用问题，享受成功喜悦
用课题学习中形成的数学知识解答开始提出的实际应用题。问题得以解决，学生能体会到数学在解决问题时的实际应用价值，体验到所学知识的用途和益处，成功的喜悦油然而生。
5、归纳总结，深化目标
根据教学目标，指导学生归纳总结，拓展知识的一般结论，指出这些知识和技能在整体中的相互关系和结构上的统一性，使学生认识新问题，同化新知识，并构建自己的智力系统。同时体会和掌握构建数学模型的方法，深化教学目标。此外，通过解决我国当前亟待解决的紧迫问题，引导学生关心社会发展，有利于培养学生的主体意识与参与意识，发挥数学的社会化功能。
四、有关开展初中数学建模教学的几点建议
1、数学建模作业的评价以创新性、现实性、真实性、合理性、有效性等几个方面作为标准，对建模的要求不可太高，重在参与。
2、数学建模问题难易应适中，千万不要搞一些脱离中学生实际的建模教学，题目难度以“跳一跳可以让学生够得到”为度。
篇7
关键词：数学建模 数学模型 高等数学教学
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0180-01
随着科学技术的飞速发展，作为当代科学技术重要标志之一的数学，在各行各业科学研究中的作用日益凸显，利用数学方法解决各种实际问题已成为衡量研究水平高低的标准之一，数学建模受到广泛的重视，成为科研人员进行科学研究的有力工具。作为承担培养国家科研人才重任的高校，承担着普及和推广数学建模的责任。全国高等学校数学课程指导委员会明确提出，要加强对学生建立数学模型并利用计算机分析处理实际问题能力的培养和训练。中国工业与应用数学学会每年组织全国大学生数学建模竞赛，来促进和培养大学生数学建模的能力。但是很多高校参加数学建模竞赛的只是很少的一些学生，多数学生对数学建模了解不够，这种现象极大地阻碍了数学建模的普及和发展，也阻碍了我国科研水平的提高。在所开设的数学课程中融入数学建模内容，使学生接触、学习并掌握数学建模的思想和方法，解决实际问题，无疑是解决这一问题行之有效的方法。
1 数学建模在高等数学教学中的意义
1.1 使学生深刻体会数学的作用，激发学习高等数学的兴趣
我校是一所医学院校，高等数学是一门必修的公共课，传统的高等数学的内容和方法与医药学的知识联系不紧密，很多学生不了解这门课程对他们的工作和学习到底有什么用，感到枯燥乏味，抽象难学，缺乏学习的兴趣。而数学建模是数学知识与应用能力共同提高的最佳结合点，是激发学生学习欲望，培养主动探索，努力进取学风和团结协作精神的有力措施。如果在高等数学教学中融入数学建模，将高等数学与数学模型，尤其是医药学模型有机相结合，体现从实际问题中抽象出数学模型，并用数学知识加以解决的思想方法，不仅使学生充分感受到数学理论和方法巨大的应用价值，充满学之以用的渴望，还能培养学生积极主动，团结协作的意识，提高分析问题和解决问题的实际应用能力，激发学生学习高等数学的兴趣和热情，调动学生学习的积极性和主动性。
1.2 培养学生的逻辑思维和创造性思维能力
数学建模是在实验，观察、分析的基础上，将实际问题进行合理的简化与假设，把一个实际问题转化为一个数学问题，并用数学的方法解决和验证的过程。需要学生运用全面地。发展的、变化的思维去观察、分析和解决问题，这个过程会极大提高学生的逻辑思维能力。同时，数学建模是开放性问题，没有统一的标准和方法，这正是启迪创新意识和创新思维，锻炼创新能力的重要途径。针对同一个问题，学生可以充分发挥他们的想象力和创造力，寻找解决问题的知识，取得宝贵的实践经验，使自己的创造性思维得到提高。
1.3 促进教师素质的提高
在当今的社会环境中，数学建模是不仅仅只涉及数学一个学科，而是包含物理、化学、医学、经济等众多领域，综合性极强的项目，这就对教师队伍的素质和水平提出了更高的要求，教师除了具有深厚数学基础、较强的逻辑思维能力、理解分析能力，实际动手能力，还必须具有广博的知识面，对新知识和新事务强烈的渴望和汲取，教师只有不断全面提高自身的综合素质，才能把先进的数学建模的思想和方法教给学生，才能适应当前飞速发展的社会对高素质人才的需要，也能极大提高教师自身的业务能力和科研水平。
2 高等数学教学中的数学建模
2.1 数学建模对高等数学教学的作用
与初等数学相比，高等数学的许多概念更为抽象，如果直接给出概念，很容易出现不易理解和应用的问题，如函数的极限、连续、导数、定积分等。实际上，这些概念的形成的本身就来自于解决实际问题的过程，我们完全可以通过一些简单直观的实际问题解决过程来引入相关的概念，使学生深刻领会概念的本质，了解利用概念解决实际问题的思想方法和过程，培养学生数学建模的意识。例如：（1）可以用“如何求变速直线运动的变化率―瞬时速度”和“如何求细菌繁殖的变化率―增殖速度”两个实际问题来引入导数的概念，使学生领会导数的数学本质就是函数的瞬时变化率，许多类似问题的变化率如化学反应速度、边际成本等都可以用导数来解决。（2）可以用“如何求曲边梯形的面积”和“如何求变速直线运动的路程”两个实际问题来引入定积分的概念，使学生领会定积分的数学本质就是通过分割、近似代替、求和、取极限的步骤所得到的具有特定结构的和式极限，当这个和式的极限存在时，就把这个极限值称为函数在闭区间上的定积分。许多实际问题如不规则平面图形的面积、液体压力、单位时间内的血流量、心脏输出量的测定等都可以用定积分来解决。
2.2 在高等数学教学中融入数学建模
数学的价值在于应用，要想使学生体会到高等数学的价值，就要在教学中结合不同学科的实际问题，引导学生利用所学的数学知识加以解决，培养学生数学建模的经验。例如：（1）在极限部分使用细菌繁殖模型、药物吸收模型。（2）在连续部分使用巧切蛋糕模型、椅子平稳模型。（3）在导数部分使用水面上升速度模型、经济学中边际需求和边际利润等模型。（4）在导数的应用部分使用小血管中的轴流问题模型、易拉罐设计问题模型、咳嗽问题模型、磁盘最大存储量模型。（5）在定积分部分除了教材中的应用外，又使用了牙弓长度模型、单位时间内的血流量模型、心脏输出量的测定模型、资金流量的现值模型。（6）在微分方程部分使用放射性同位素衰变模型、溶液稀释模型、种群增长模型、牛顿冷却模型、新产品销售量模型等。
任何一门科学，只有成功应用数学时，才能真正达到完善。在高等数学教学中融入数学建模，就是培养学生数学建模的思想、方法和意识，为了把数学知识应用于各个学科，各个领域奠定坚实基础。
参考文献
[1] 周义仓，赫孝良.数学建模实验[M].西安交通大学出版社，2001：91-106.
篇8
【关键词】数学建模教学策略
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）11-0016-02
进入20世纪以来，数学的应用以空前的广度和深度向诸如经济、人口、生态、地质等新的领域渗透。数学的应用已成为科技进步的重要推动力，无论是微观的机理研究，还是宏观的决策分析都离不开数学的应用，人们已习惯用数学思维思考问题，用数学语言表达问题，用数学方法解决问题。而要用数学方法来解决实际问题，首先需要建立实际问题的数学模型，即针对该实际问题，分析其重要特征，进行必要的简化假设，运用适当的数学工具，建立的一个数学结构。我们把这样的一个过程称为数学建模。数学建模是实现与发挥数学应用功能的重要手段，同时也是启迪创新思维、培养创新人才的一个重要途径。
英、美等国自二十世纪七十年代在研究生和本科阶段相继开设了“数学建模”课程，并于七十年代末期进入中学课堂。我国在上个世纪八十年代中期，借鉴英、美等国开设“数学建模”课程的经验，由清华大学应用数学系主任萧树铁教授首倡并实践，在清华大学和国内部分高校开设了“数学模型”课程[2]。
近几年，随着“全国大学生数学建模竞赛”规模和受认可程度的日益壮大，随着教育部在新课标中将“数学建模”设为新增内容模块，随着对高等数学教学改革的呼声日益强烈，越来越多的地方院校开始重视数学建模教育的重要作用，在理工类专业甚至是经管类专业大量开设“数学建模”课程。但数学建模课程与传统的数学课程不同，数学建模课重点在于培养学生的创新思维和创新能力，如何进行有效的数学建模教学是一个问题。
本文将对目前大学数学建模教学现状进行分析，总结出教学过程中存在的突出问题，并提出大学数学建模教学策略。
一、数学建模教学的现状分析
目前，开设“数学建模”课程的院校越来越多，但是通过调查我们发现效果并不是很理想，学生用数学解决实际问题的能力并没有得到很大程度上的提高。经过深入的调查和分析，我们发现主要有以下几个方面的问题。
首先，学生缺乏良好的基础。建立数学模型解决各种实际问题，需要开放式的数学建模思维，需要善于联想发散的创新意识，需要坚持不懈的顽强毅力，需要合理分工团结合作的协助能力。而这些往往都不是传统课程教学中所侧重的，在从小学到大学的传统数学课上，学生从课堂上学到的可能更多的是具体的知识方法，做的可能更多的是有固定解法有正确答案的数学题。因此数学建模课程的基础要求与培养目标和学生的建模基础之间存在巨大的差距。所以没有好的学习基础，不能得到好的学习效果也就是很自然的事情了，在仅仅一门“数学建模”课上进行弥补也是几乎不太可能的事情。
其次，教师普遍缺乏开展研究性教学的经验。数学建模的教学是一种以学生为主体的创造性研究性学习。与传统数学教学以知识为中心不同，数学建模的教学强调让学生亲身体验如何“用数学”、如何抓住主要因素简化问题将实际问题化为数学问题，在实践中感受数学建模的思想，体会运用数学的力量。因此，数学建模教师在教学中不能只关注学生的学习结果，更应该重视学生在学习过程中的情感和体验，重视培养学生的直觉思维。而这些可能是目前教师所缺乏的，或者是教师在教学过程中很容易忽视的，需要我们的教师在教学过程中重视，采用恰当的教学模式教学手段，充分调动学生的学习积极性，强化实践教学，让学生在大量实践中学会建模。
再次，目前缺乏系统的适合不同层次学生学习的数学建模教材。现有的新编的数学建模教材大多面向数学建模竞赛培训，案例一般相对比较复杂，初学者学起来会比较困难，不适合初学者进行学习，也有一些早期的数学建模教材案例大多比较简单，但大多与时代脱节，不能有效的激发学生的学习兴趣。
最后，部分学校存在功利意识。数学建模教育的目的在于激发学生主动探究问题的积极性，培养学生的创新精神和研究问题的科学性，而科学研究和创新往往不是在短期内就可以看到好的成果的，数学建模教育应该重视的是学生参与建模实践的过程，在实践中体会一种用数学解决实际问题的意识，想用数学会用数学创造性的解决实际问题，从而带来能力上的提高。各种数学建模竞赛只是给学生提供更多实践机会的一个平台，能否获奖不应该是我们建模教学的根本目的，重要的是在参与的过程中，学生体会到了什么，学到了什么？但在部分学校，目前出现了重建模竞赛轻建模教学的情况，重视赛前对重点学生的突击培训，轻视在平时对所有学生的常规建模教学工作，甚至出现了，为了获奖由老师捉刀的情况，从建模能力培养上，学生自然也就不会有多大的收获。
二、数学建模的教学策略
数学建模的教学是一个系统工程，不应该简单的只是开设一门课的问题，从学生建模意识的渗透，到教师教法的研究和教学内容的恰当选取，到学校各方面的正确认识和重视，都是构建合理有效的数学建模策略所需要考虑的问题。
首先，我们要通过多种渠道分层次开展数学建模的思想和方法的推广和教学。数学建模课程的学时是十分有限的，而且“用数学”的思维习惯的养成也不是短时间内就可以完成的事情。所以数学建模思想的推广不能仅限于数学建模课，应该通过多种渠道分层次的在整个大学期间进行不断的渗透和强化，只有这样才能达到培养学生创新思维，提高学生用数学解决实际问题的能力。
我们可以尝试在高等数学，线性代数等数学类基础课上渗透数学建模的思想和方法。教师可以结合数学课的教学内容，举一些简单的、离学生生活较近的数学建模题目的例子，对数学建模的概念、步骤和方法进行讲解，并可以适当的采用matlab等数学软件用加深学生的直观影响。这样做不仅可以提前对学生进行数学建模的启蒙，也让数学类基础课的教学更加生动有趣。同时我们还可以借助学生社团的力量，在课外开展数学建模讲座和数学建模兴趣小组等活动，这对于维持学生的学习积极性体会数学建模的魅力也是非常有益的。总之，数学建模的教学一定不能局限于一个学期的课堂教学，最好能通过各种途径贯彻始终。
其次，我们要重视数学建模课主讲教师的培养。建模比赛中获过奖或者指导过学生获奖的教师也不一定能教好数学建模课，不一定能使学生的建模能力得到普遍的提高。要成为一名优秀的建模教师，需要更新教育教学观念，改变以学生为中心的教学模式，多与其他院校的建模老师交流，学习他人的成功教学模式和教学经验，还需要扩展教师的知识体系，才能驾驭开放的建模问题，最重要的是提高教师的敬业精神和教学团队的合作精神，和其他课程的教学相比较，数学建模的教学需要教师付出大量课外的劳动，没有团结合作，拼搏奉献的教学队伍，是不可能开展好数学建模的教学工作。
再次，我们要针对学校的实际情况有目的性的选择合适的案例开展教学。好的数学建模案例应该适合学生的能力水平，难度太大的问题会使得学生无从入手失去兴趣，太容易的问题也会学生感觉乏味得不到提高，我们需要随着学生建模能力的提高，逐步提高案例的难度。与实际联系紧密的热点问题可以更好的吸引学生的兴趣，体会数学建模的魅力，但所涉及的专业背景不能太深，最好在学生的认知范围以内。开放性的问题可以更好的发挥学生的想象力，给学生更大的发挥空间，更好的锻炼学生的建模能力。
参考文献：
[1]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]中国大学数学2012，12，24-25
篇9
【关键词】新课改 数学模型 中学数学建模教学
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）02-0118-03
一 中学数学建模概述
1.数学模型的定义及分类
根据全国科学技术名词审定委员会的审定公布，我们把数学模型定义为：数学模型是把对研究对象观察到的一系列结果和实践经验，总结成一套能反映其内部因素数量关系的数学公式、逻辑准则和相关算法。这些公式、准则和算法是拿来描述和研究客观现象的规律。
我们根据不同的分类方式，把数学模型分成很多种，常见的一些种类有：（1）数学模型根据模型应用的领域不同，可以划分为人口模型、交通模型、污染模型等。（2）数学模型根据建立模型的数学方法不同，可以划分为数学模型、几何模型、微分方程模型等。目前，我国大多数的教学用书中提到的数学建模的分类编排都是按照上面的标准来进行的。（3）数学模型根据表现特性的不同，考虑到数学模型中是否受到随机变量的影响，把数学模型分为确定性模型和随机性模型。进入21世纪以后，由于数学研究和数学模型在广度和深度的不断发展，近几年来还出现了突变性模型和模糊性模型、静态模型和动态模型、线性模型及非线性模型等。（4）根据数学模型建模目的的不同，分为描述模型、预报模型、优化模型、控制模型等。
2.中学数学建模教学概述
数学建模教学主要是针对过去中学数学教育内容过于抽象化，对数学知识和学生实际日常生活的联系不紧密问题而提出的。数学建模要求学生对日常生活和社会中遇到的实际问题先进行抽象化，然后建立数学模型，最后求解得出最优模型。即建模、解模的过程，如图1所示。
图1
二 中学数学建模教学
1.建模问题的合理性
考虑到中学阶段学生的知识水平有限和中学数学的教学大纲规定，我们把中学数学建模教学的主要内容进行恰当的调整。首先，应当适当缩小中学数学建模教学的选题范围，通常我们考虑的是函数（构建函数关系）、不等式组、数列、几何和求最值等几个方面。其次，在教学方法上也力求通过计算机技术辅助教学，增强其新颖性和趣味性。
2.中学数学建模教学常用的方法
第一，理论分析法。这是一种在中学数学建模教学中经常用到的方法。它具体是指：（1）对所要建立模型的问题各种变量与常量进行分析和界定范围；（2）运用我们已经公认的，如数学、物理等学科中被普遍证明的原理、定理和推论，建立合理的数学模型；（3）利用数学理论推导问题的解决方法。
第二，模拟法。这是一种在现实中通过对模拟的数学模型进行反复试验，从而达到解决问题的目的。构建模拟的数学模型，就是要运用数学知识找到一种结构和性质与建模问题主要结构和性质相同的模型。如报童卖报问题就可以用随机模拟思想解决。
第三，函数拟合法。这是一种在处理离散型数据时使用最多的方法。（1）我们依据题目所给出的初始数据，在直角坐标系上描出相对应的各个点；（2）依据各个点的分布情况，用圆滑的曲线描绘出大致图形；（3）根据图像大致拟合成相应的直线或圆锥曲线，并通过相应的关键点求解出此图像的函数关系式，这就是所要建立起来的数学模型。如我们通过一次函数、二次函数、指数函数、幂函数拟合某个工厂产量、某件产品的销量、人口增长率等，解决日常生产生活中的问题。
三 中学数学建模教学的教学方式
1.立足教材基本知识点，培养学生的趣味
由于我国的数学教材普遍存在知识理论性强，但缺乏在实际生活中的可运用性。很多学生甚至家长认为只要不是想成为数学家，离开校园工作后，数学仅仅拿来会上街买菜算账就够了。于是，大多数学生都是为了成绩而学数学，根本不知道数学可以提高自己日后的管理能力和问题的解决能力。
在提倡素质教育的今天，我们可以通过多种方式提高学生对数学问题的兴趣。如改变设问方式、变换题设条件，把教材中出现的应用问题拓宽成新的数学建模应用问题。对于教材中的一些纯理论数学问题，我们可以从科学性、现实性、新颖性、趣味性、可行性等原则出发，编制出一套有一定实际背景或应用价值的数学建模问题。按照以上的方式组织教学活动，能大大地培养起学生对数学知识的应用能力。
如在讲授高中数学必修5第一章等比数列，等比数列求和公式及应用这一节课时，教师向学生讲述这样一个实例。
教师：传说在古代印度有这样一个国王很喜欢下象棋。某天，一位棋艺很高超的棋手和国王对弈，国王得意洋洋地说：“如果你赢了我，你的任何要求我都会满足。”经过一番搏杀，国王输了。棋手慢慢地说道：“陛下只需要派人用麦粒填满象棋棋盘上的空格，第1格1粒，第2格2粒……以后每格是前一格粒数的2倍。”国王笑着说道：“这个奖励太容易办到了。”于是，他立即命令下面的官员办理。过了数天，官员慌张地报告国王：“大事不好了，如果这样下去，印度近几十年生产的所有麦子加起来都还不够。”
学生个个都露出了诧异的表情。通过这个例子，极大地调动了学生探究问题的积极性，纷纷在课堂上讨论起来。老师抓住时机引导学生求1+2+4+…+271，即和学生一起推导出等比数列求和公式。学生计算出麦子的总粒数为272-1粒，这的确是一个相当大的数。
数学应该是有趣的，也应该是有用的，最后也必然是能有效解决实际问题的。
2.立足生活问题，强化学生的应用意识
“学以致用”，应用问题来源于日常生活中大大小小的事情，通过建立中学数学模型，我们可以解决现实生活中的很多问题。如解决上班族合理负担出租车资、十字路口红绿灯的设计、蚁族住房问题、铅球投掷等问题。
如在木料加工厂，师傅们要把一根直径为200mm的圆木加工成矩形截面的柱子，请问怎样锯才能使废弃的木料最少？
思路分析：这是一个简单的
生活实际问题，要从数学理论上
来解决。首先要把这个问题抽象
成一个纯几何问题。问题的核心
就是要使废弃的木料最少。转化
成数学语言就是使柱子的截面积
最大。这其实就是一个求最大值
问题。所以，问题就可抽象为求内接于直径为d的已知圆O的最大矩形面积（如图2所示）。
考察圆木的横截面可建立模型：设圆的直径为d，这个圆的内接矩形的面积为S，其中一条边AB的长为x，而另一
条边长为y，且y= ，问题转化为求x为何值时，S
值最大。利用重要不等式或一元二次函数求得，当x= 时，
即d=100 ，废料最少。
通过上面的例题，说明我们紧密联系教材内容，可以引导学生思考日常生活中的数学问题。在课堂教学中，这种方式不仅能加深基本知识的理解和运用，同时还会增强学生应用数学的信心，让中学生获得必要的解决问题的能力。
3.立足社会热点问题，介绍建模方法
随着经济的发展，中学数学建模问题可以把国家发生的大事和热点、市场经济中的利润和成本、个人的储蓄和消费、公司的投标计划等作为材料。我们可以对这些材料进行筛选，找到与教材的合理切入点，把材料融入到课堂教学活动中。生动有趣的问题不仅可以激发学生建立模型的灵感和树立正确的价值观，还可以为日后积极主动地运用数学建模思维提供能力上的准备。
如1998年7月26日，广州至重庆高速公路广安段指挥中心接到电话预报，24小时后将有一场百年一遇的大暴雨。为了保证高速公路无险情，指挥中心决定在23小时内筑好一道防洪堤坝。这道堤坝可以用来防止正在施工的华蓥山隧道主体工程遭到山洪的损毁。经过防洪专家估算，这道堤坝的建造任务除了需要现有人员全体参战外，还要调来20辆大型翻斗车同时工作23小时。由于事出突然，只有一辆车可以立即投入使用，其余的翻斗车必须从重庆各地紧急调来。经过协调，每20分钟能有一辆翻斗车到达工地施工。已知指挥中心最多可以调来26辆翻斗车到工地，请问23小时内能不能完成建好防洪堤坝的任务？并说明理由。
第一步：弄清题意。必须读懂题意，知道整道题说的是怎样一个问题。
第二步：联系知识点。学生需要把问题情景中的文字语言转化为数学的符号语言，然后用数学公式最好是函数表达式来确定数量关系。同时，还要根据这道题的题眼来明确所涉及的知识点。
第三步：建好数学模型。首先，在明确好了自变量和因变量的关系后，学生对已有的数学理论知识进行分析和归纳，构建起问题相对应的数学模型，从而完成生活实际问题向数学关系表达式的转化。其次，在答题过程中需要严谨的思维过程和比较扎实的计算能力。这样，才能又快又准地解决问题。
于是我们有了这样的答题思路：首先，弄清题意。通过读懂题意和深刻理解题意两个方面，后者把“问题情景”转化为数学符号语言。于是，学生找到目标函数与约束条件的主要关系：翻斗车的工程量之和要大于或者等于要完成的工程总量20×23（车每小时）。其次，建立模型。把要完成防洪堤坝的主要关系模拟化、抽象成数学函数或不等式。即假设从第一辆翻斗车开始施工算起，各辆翻斗车的工作时间分别为a1，a2，……a25，a26小时，由题意可得，这些数组成一个公差为d=-1/12（小时）的等差数列，且a≤23。最后，求解最优值。把完成堤坝修筑任务转化为一般的等差数列求和问题，根据不等式来确定答案范围。
本例题是我们在高一下学期学习了等差数列求和公式和不等式知识后，结合正在修建的广渝高速公路重点工程和1998年的抗洪斗争背景编写的。这个例子不仅能使学生体会到数学建构思维，也让学生受到德育的熏陶，展示了数学在中学生社会化方面的影响。
4.立足实践，培养应用意识和建模能力
如随着经济的发展，某人也想提高自己的生活居住水平。日前，他想在广安市城里购买一套商品房，价格为38万元，首次付款10万元后，其余的款额20年按月分期付款，月利率为0.39%（公积金利率）。他希望到中国农业银行去了解一下，如果他办理商业性个人住房贷款（月利率为0.62%），请你帮他算算每月应付款多少元？用上面两种方法算算20年总共还了多少钱？（方法省略）
中华文化博大精深，游戏中也有丰富的素材，如魔方、九连环、优化骰子等，教师还可以结合教材内容提出新的游戏规则，让学生在做游戏的过程中学到知识、学会方法和理解数学思想，从中引导学生构建数学模型。由此可见，丰富的游戏对青少年数学潜力的开发影响很大。
进入21世纪以后，新课改的一个重要目标就是要在教学中不断加强综合性、应用性内容，重视联系学生的生活实际和社会实践，突出理论与知识相结合，引导学生关心社会，关心未来。因此，在教学中重视和加强数学建模的教学和应用尤为重要，是数学教学的突破口和出发点。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.全日制义务教育.数学课程标准（实验稿）[M].北京：北京师范大学出版社，2001
[2]郑洁.中学“数学建模”教学实践与研究[J].数理化学习，2009（5）
[3]李文林.数学史教程[M].北京：高等教育出版社，2002
[4]郑毓信、梁贯成.认知科学建构主义与数学教育：数学学习心理学的现代研究[M].上海：上海教育出版社，1998
[5]姜启源等.数学建模（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003
[6]李大潜.中国大学生数学建模竞赛[M].北京：高等教育出版社，2008
篇10
关键词：数学建模；课程；素质教育
中图分类号：G64文献标识码：A
一、引言
数学方法在现代经济学发展中起着越来越重要的作用，而数学模型是经济学研究必需的工具，运用所学的数学知识通过建立模型来解决经济问题是经济类专业学生在参加工作后经常要做的工作。大学教育，对于大部分学生来说是他们走向工作岗位前最后的以学习为主的阶段，也是他们各项单科知识得以融会贯通，综合素质积淀最快、最关键的时期。因此，在经济类专业学生的数学基础课上，应该重视培养学生在这方面的能力。数学建模选修课的开设和数学建模竞赛的开展，为培养学生的知识应用能力和创造性思维提供了良好的环境和机会。
数学建模是运用数学的语言和方法，去描述或模拟实际问题中的数量关系，并解决实际问题的一种强有力的数学手段。这门课程作为高等数学、线性代数、概率论与数理统计的后继课程，学生已经初步掌握高等数学的相关基础理论知识和思维方法，具备开设这门课的基础。数学建模的一般步骤可概括为以下几点：
1、建模准备。了解问题的实际背景，明确建模目的，收集掌握必要的数据资料。分析问题，弄清其对象的本质特征。
2、模型假设。根据实际问题的特征和建模的目的，对问题进行必要的简化，提出若干符合客观实际的假设。
3、建立模型。根据模型假设，利用适当的数学工具，建立各个量之间的定量或定性关系，采用尽量简单的数学工具，建立数学模型。
4、模型求解。为了得到结果解决实际问题，要对模型进行求解，在难以得出解析解时，应当借助计算机求出数值解。
5、模型分析。对模型求解得到的结果进行数学上的分析，有时是根据问题的性质，分析各变量之间的依赖关系或稳定性态，有时则根据所得的结果给出数学上的预测，有时则是给出数学上的最优决策或控制。不论哪种情况还常常需要进行误差分析、模型对数据的稳定性或灵敏性分析等。
6、模型检验。分析所得结果的实际意义，用实际问题的数据和现象等来检验模型的真实性、合理性和适用性。模型只有在被检验、评价、确认基本符合要求后，才能被接受，否则需要修改模型。要得到一个符合现实的数学模型，一个真正适用的数学模型，其实是需要不断改进、不断完善的。
大学生数学建模竞赛最早是1985年在美国出现的。1989年在几位从事数学建模教育教师的组织和推动下，我国几所大学的大学生开始参加美国的竞赛。1994年起教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办全国大学生数学建模竞赛，每年一届，这项活动被教育部列为全国大学生四大竞赛之一。20世纪八十年代以来，我国各高等院校相继开设数学建模课程。数学建模课程是在高等数学、线性代数、概率与数理统计之后，为实现理论和实践一体化、进一步提高运用数学知识和计算机技术解决实际问题，培养创新能力所开设的一门广泛的公共基础课。教育必须反映社会的实际需要，数学建模课程进入大学课堂，既顺应时展的潮流，也符合教育改革的要求。
二、强化数学建模教学的意义
数学教育是基础教育的提高阶段，应着眼于未来，为培养高素质的人才打好基础。数学建模课程的教学以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点，在教学环节中，充分注意引导学生通过对各种实际问题建立数学模型、求解及检验，掌握数学概念、方法的应用，逐步培养学生综合应用所学知识解决实际问题的能力，并且结合教学内容特点培养学生独立学习的习惯。充分重视习题课的安排和课外作业的选择，使学生有足够的复习和练习时间，及时、正确地独立完成作业。根据数学建模教学的特点，不难看出，在对经济类专业学生的数学教学中，渗透建模思想，开展建模活动，具有深远意义。
1、培养学生的应用意识。数学具有极其广泛的应用性。在我们的日常生活中，运用到数学知识的例子随处可见。在社会生活的各个领域里，数学的概念，法则和结论更是被广泛地应用着，很多看似与数学无关的问题都可以运用数学工具加以解决。数学模型是沟通实际问题与数学工具之间的桥梁，通过对学生进行数学建模教学，能够促进理论与实践相结合，并且逐渐培养学生的应用意识。
2、培养学生的能力。通过数学建模课程的教学与参加数学建模竞赛的实践，使我们深刻感受到数学建模过程，不仅是对大学生知识和方法的培养，更是对当代大学生各种能力的培养。
（1）抽象概括能力。应用数学去解决各类实际问题时，建立数学模型是十分关键的一步，同时也是十分困难的一步。建立教学模型的过程，是把错综复杂的实际问题简化，抽象、概括为合理的数学结构的过程。数学建模过程使学生对复杂的事物，有意识地区分主要因素与次要因素，本质与表面现象，从而抓住本质解决问题。它有利于提高学生思维的深刻性和抽象概括能力。
（2）自学能力。数学建模竞赛是以3人一队为单位参加的，要求大学生在3天内以论文形式完成所选题目。同时，在比赛的短短3天时间里，要查阅大量的资料，取其精华，从中寻找到所需要的资料，收集必要的信息，这也必须要求大学生掌握科学的方法。这种能力必将使大学生在未来的工作和科研中受益匪浅。
（3）洞察力和想象力。数学建模的模型假设过程就是根据对实际问题的观察分析、类比、想象，用数理建模或系统辨识建模方法作假设，通过形象思维对问题进行简单化、模型化，做出合乎逻辑的想象，形成实际问题数理化的设想。
（4）利用计算机解决问题的能力。我们倡导大学生尽量利用计算机程序或某些专用的数学应用软件如Mathematica，Matlab，Lingo，Mapple等，以及当代高新科技成果，将数学、计算机有机地结合起来去解决实际问题。数学建模教学中结合实验室上机实践，计算机的应用不仅仅表现在数学建模中模型的简化与求解，而且给大学生提供了一种评价模型的“试验场所”，这就有助于培养大学生利用数学软件和计算机解决实际问题的能力。
（5）创新能力。我们在教学中应给学生留有充分的余地，鼓励学生开阔视野、大胆怀疑、勇于进取、勇于创新，让学生充分发挥想象力，不拘泥于用一种方法解决问题，从而培养学生的创新能力。在数学建模竞赛中，对给出的具体实际问题，一般不会有现成的模型，这就要求大学生在原有模型的基础上进行大胆尝试与创新。
（6）论文写作和表达能力。数学建模成绩的好坏、获奖级别的高低与论文的撰写有着密切的关系，数学建模的答卷，是评价的唯一依据。写好论文的训练，是科技写作的一种基本训练。通过数学建模竞赛，学生能够学会如何更加准确地阐述自己的观点、想法。
（7）合作交流能力，团队合作精神。大学生数学建模竞赛过程中，必须学会如何清楚地表达自己的思想，实现知识的交流与互补；必须学会如何倾听别人的意见以发挥整体的作用；必须学会如何与别人合作，从不同的观点中总结出最优的方案以谋求最大成功。
3、体现学生的主体性。数学建模发挥了学生的参与意识，体现了学生的主体性。教师的主导作用体现在创设好问题情境，激发学生自主地探索解决问题的途径，而学生的主体作用体现在始终明确自身是竞赛的主体。学生必须在全过程集中自己的思想系统去接受教师发出的教学信息，与原有知识体系融合、内化为新的体系。学生要对教师所给予的信息有批判性地、创造性地、发展性地能动反映，要在相互讨论、相互启发下寻求更多更好的解答方案。我们通过数学建模的教与学为学生创设一个学数学、用数学的环境，为学生提供自主学习、自主探索、自主提出问题、自主解决问题的机会，数学建模教学与其他教学方式相比，具有更强的问题性、实践性、参与性与开放性，教师与学生处于平等的地位，通过学生对学习的内容进行报告、答辩、讨论等形式极大地调动了学生自觉学习的积极性。
三、强化数学建模教学的对策
1、激发学生的学习兴趣。兴趣是学习的动力，如何激发高校学生学习数学的兴趣，如何把所学的数学知识真正地应用到经济专业课中去，已经是高校数学教师探讨的热门话题。把数学建模的思想融入到平时的数学教学过程中可以激发学生学习数学的兴趣。由于数学建模的研究对象通常是一些实际问题，所以数学建模教学为学生建立了一个由数学知识通向实际问题、专业知识的桥梁，是使学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。学生参与数学建模及竞赛活动，能切身体会到学习数学的实用价值和数学对自己各方面能力的促进，这是传统教学无法达到的效果，并且激发了学生学习数学的浓厚兴趣。从这点上看，数学建模教学是符合现代教育学、心理学理论，顺应时代潮流，有助于素质教育和创新教育的全面实施。
2、通过组建数学建模协会，推进数学建模教学。通过组建数学建模协会，组织一些基础性的活动，开展一些讲座，讲授数学建模的基本原理、基本方法，内容以初等数学模型、微分方程模型、差分方程模型、优化模型为主，丰富和完善了数学教学的内容。并且通过数学建模协会举办基础知识比赛，宣传数学建模的意义，激发学生学习数学建模的兴趣，提高学生的数学应用意识和参加数学建模的积极性。
3、不断提高教师自身的水平。首先要求教师本身具有数学建模能力，否则无法组织学生的数学建模活动。因此，应该对数学教师进行数学建模培训，帮助他们树立数学建模的意识，掌握数学建模的知识、方法和教学形式，使他们能够最大限度地利用学校资源开展数学建模活动。
四、结束语
综上所述，对经济类专业学生开设数学建模课程，对学生的发展有着非常重要的意义。通过组织数学建模活动和竞赛，不仅能够提高师生对数学的认识水平，而且能够培养一批既具有创新意识、创新精神和实践应用能力，又具有竞争意识和团队意识、团结协作和拼搏精神的优秀大学生，从而促进学生综合素质的全面发展。全国大学生数学建模竞赛组委会李大潜院士曾经说过：“数学教育本质上就是一种素质教育，数学建模的教学及竞赛是实施素质教育的有效途径。”因此，我们对经济类专业学生开设数学建模课程，将数学建模活动和数学教学有机地结合起来，就能够在教学实践中更好地体现和完成素质教育。
（作者单位：1.河北金融学院；2.保定供电公司）
主要参考文献：
[1]姜启源，谢金星，叶俊.数学模型[M].第三版.高等教育出版社，2004.
