计算机在数学建模中的应用范文

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计算机在数学建模中的应用

篇1

【关键词】计算机模拟;数学建模;随机模拟;离散系统

【中图分类号】O242【文献标识码】A

一、引言

模型(Model)和模型建构(Modeling)不仅仅是科学理论体系中的重要内容,也是我们认识世界的重要工具和方法.计算机技术的飞速发展给许多学科带来了巨大的影响,计算机使问题的求解变得更加简单方便,同时,也使解决问题的领域变得更加宽泛.计算机适合解决不确定、规模大且难以解析化的数学模型.例如,对于一些带随机因素的复杂系统的问题,建模之前常需要做一些简化假设,这可能导致与实际情况相距甚远,解答无法应用.此时,利用计算机进行模拟几乎成为了唯一的选择.在历届全国和国际大学生数学建模比赛(MCM/ICM)中,计算机模拟常用于去求解、检验,是建模过程中非常重要的一种方法[1].

一般地,计算机模拟在以下几种情况中能有效解决问题:

(1)难以在实际环境中进行实验和观察,只能用计算机模拟,比如太空飞行的研究;

(2)需要在短时间内观察到系统发展的全过程,用来估计某些参数对系统变化的影响;

(3)需要对系统进行长时间观察、运行比较,从大量方案中寻求最优方案;

(4)难以用解析式表示的系统;

(5)虽然有解析式,但是分析、计算过程过于复杂,只能借助计算机模拟来提供简单可行的方法.

在通常情况下,计算机模拟是按时间来划分的,因为计算机模拟实质上是系统随时间变化而变化的动态写照.目前,计算机模拟大致可以分为随机模拟(蒙特―卡洛方法)、离散系统模拟和连续系统模拟三类.其中,蒙特―卡洛(MontoCarlo)方法是典型的静态模拟;离散系统模拟和连续系统模拟是属于动态模拟.下面将就具体问题讨论这三种数学建模竞赛中经常用到的模拟方法.

二、问题的定义与分类

数学建模的第一步,就是提出问题,对具体问题进行分析、整理与归类.

1.问题的定义

问题是指不能直接利用已有知识处理,但是可以间接用已有知识处理的情境[2].

2.问题的分类

根据计算机模拟的种类,问题主要可以分为以下三种模式:非线性规划问题、离散系统问题和连续系统问题三种类型.下面举例说明一下这三种不同类型的问题.

(1)非线性规划(nonlinearprogramming)问题

非线性规划是具有非线性约束条件或目标函数的数学规划,研究一个n元实函数在一组等式或不等式的约束条件下的极值问题,且目标函数和约束条件至少有一个是未知量的非线性函数.

例1非线性规划问题

minf(x)x∈En.s.t.gi(x)≥0i=1,2,…,m.aj≤xj≤bjj=1,2,…,n.

(2)离散系统(discretesystem)问题

离散系统是指系统状态只在有限的时间点或可数的时间点上有随机事件发生的系统.

例如排队系统,显然,状态量的变化只是在离散的随机事件点上完成.假设离散系统状态的变化是在一个时间点上瞬间完成的.

例2离散系统问题:库存问题

在销售部门、工厂等领域中都存在库存问题,库存太多造成浪费以及资金积压,库存太少不能满足需求也会造成损失.部门的工作人员需决定何时进货,进多少,使得所花费的平均费用最少,而收益最大,这就是库存问题.

某企业当天生产的产品必须售出,否则就会变质.该产品单位成本为2.5元,单位产品售价为5元.企业为避免存货过多而造成损失,拟从以下2种库存方案中选出一个较优的方案:

方案甲:按前1天的销售量作为当天的库存量;

方案乙:按前2天的平均销售量作为当天的库存量.

(3)连续系统(continuoussystem)问题

连续系统是指时间和各个组成部分的变量都具有连续变化形式的系统.例如自动控制系统,只有当受控过程和控制方式同时为连续时的系统才称为连续控制系统.

例3连续系统问题:追逐问题

追逐问题如图,正方形ABCD的四个顶点各有一人.在某一时刻,四人同时出发以匀速v=1m/s按顺时针方向追逐下一人,如果他们始终保持对准目标,则最终按螺旋状曲线交汇于中心点O.试求出这种情况下每个人的行进轨迹.

三、模型的建立与计算机模拟

1.随机模拟(蒙特―卡洛方法)

(1)蒙特―卡洛(MontoCarlo)方法简介

蒙特―卡洛(MontoCarlo)方法(或称随机模拟法),是计算机模拟的基础,源于1977年法国科学家蒲丰提出的一种计算圆周率π的方法―随机投针法,即著名的蒲丰投针问题[3].蒙特―卡洛方法的基本思想,是建立一个概率模型,使所求问题的解正好是该模型的参数或其他有关的特征量.然后,通过模拟多次随机抽样实验,统计出某事件发生的百分比.只要实验次数n很大,该百分比便近似于事件发生的概率.蒙特―卡洛方法属于试验数学的一个分支.

(2)模型建立

例1中,对于非线性规划问题

minf(x),x∈En.

s.t.gi(x)≥0(i=1,2,…,m).

aj≤xj≤bj(j=1,2,…,n).

用蒙特―卡洛方法求解的基本思想是,在估计的区域{(x1,x2,……,xn)|xj∈[aj,bj],j=1,2,……,n}.

内随机取若干个试验点,然后从试验点中找出可行点,再从可行点中选择最小点.

假设试验点的第j个分量xj服从[aj,bj]内的均匀分布.

符号假设

P:试验点总数;maxP:最大试验点总数;

K:可行点总数;maxK:最大可行点数;

X:迭代产生的最优点;

Q:迭代产生的最小值f(X),其初始值为计算机所能表示的最大数.

2.离散系统模拟

离散系统模拟是指对离散系统,即系统状态只在有限的时间点或可数的时间点上有随机事件发生的系统进行模拟.例如排队系统.本文例2中讨论某企业生产的库存系统的计算机模拟方法,这是排队系统的一个典型例子.下面对例2中的问题进行分析模拟:

(1)模型建立

假定市场对该产品的每天需求量是一个随机变量,并且从以往的统计分析得知它服从正态分布:N(135,22.4).

计算机模拟的思路如下:

一、获得市场对该产品需求量的数据;

二、计算出按照2种不同方案,经T天后企业所得的利润值;

三、比较大小,并从中选出一个更优的方案.

引入下列记号:

D:每天需求量;

Q1:方案甲当天的库存量;

Q2:方案甲当天的库存量;

S1:方案甲前1天的销售量;

S21:方案乙前1天的销售量;

S22:方案乙前2天的销售量;

S3:方案甲当天实际销售量;

S4:方案乙当天实际销售量;

L1:方案甲当天的利润;

L2:方案乙当天的利润;

TL1:方案甲累计总利润;

TL2:方案甲累计总利润;

T:预定模拟天数.

(2)模型的求解

利用Matlab编程来实现这一过程,这需要建立如下的M-文件:

function[TL1,TL2]=kucun(T,S1,S21,S22)

TL1=0;TL2=0;k=1;

whilek

Q1=S1;Q2=(S21+S22)/2;

D=normrnd(135,22.4);

ifD

S3=Q1;

else

S3=D;

end

ifD

S4=Q2;

else

S4=D;

end

L1=5*S3-2.5*Q1;L2=5*S4-2.5*Q2;

TL1=TL1+L1;TL2=TL2+L2;

k=k+1;

end

S1=S3;S22=S21;S21=S4;

给出一个初值,反复运行上述程序,通过比较最后可得出每一个方案的优劣.计算机模拟在排队系统中其他方面如加工制造系统、订票系统、计算机系统、交通控制系统等,都有广泛的应用.

3.连续系统模拟

对连续系统的模拟,实际上是将连续状态变量在时间上进行离散化处理,并由此模拟系统的运行状态.下面对例3中的问题进行分析模拟:

(1)模型建立

a.建平面直角坐标系A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).

b.取时间间隔为Δt,计算每一点在各个时刻的坐标.

设某点在t时刻的坐标为(xi,yi),则在t+Δt时刻的坐标为(xi+vΔtcosα,yi+vΔtsinα),

其中cosα=xi+1-xid,sinα=yi+1-yid,

d=(xi+1-xi)2+(yi+1-yi)2.

c.取足够小的ε,当d

d.连接每一个点在各个时刻的位置,即得所求运动轨迹(如图2).

(2)模型的求解

利用Matlab编程来实现这一过程,这需要建立如下的M-文件:

v=1;dt=0.05;x=[001010];x=[010100];fori=1:4plot(x(i),y(i),'.'),holdonendd=20;while(d>0.1)x(5)=x(1);y(5)=y(1);fori=1:4d=sqrt((x(i+1)-x(i))^2+(y(i+1)-y(i))^2);x(i)=x(i)+v*dt*(x(i+1)-x(i))/d;y(i)=y(i)+v*dt*(y(i+1)-y(i))/d;plot(x(i),y(i),'.'),holdonendend

四、结果分析

对以上各个例子中的结果进行分析,发现计算机模拟的结果能更加真实的表现系统实际的动态变换过程.事实上,还有很多实际问题都可以用计算机模拟来解决,如背包问题、安排比赛选手的比赛日程、三国时期的“华容道”问题等等都可以用计算机模拟来解决.

总之,使用计算机模拟来进行数学建模,可以使求解更加快捷、方便和精确,另外,也使得解决问题的领域扩大,从离散、连续确定性领域延伸到随机的非确定性领域,计算机模拟正是处理此类问题的重要方法.

【参考文献】

[1]谢国瑞,郝志峰,汪国祥.概率论与数理统计[M].北京:高等教育出版社,2012.

篇2

关键词:数学建模;思想;应用;方法;分析

0引言

随着自然科学的发展,利用数学等思想来解决实际问题,越来越受到人们的重视,数学作为一门历史悠久的自然科学,是在实际应用的基础上发展起来,但是随着理论研究的深入,现在数学理论已经非常先进,很多理论都无法付诸实践,在这种背景下,如何利用现有的数学理论来解决实际问题,成为了很多专家和学者研究的问题。通过实际的调查发现,要想利用数学来解决实际问题,首先要建立相应的数学模型,将实际的问题转化成数学符号的表达方式,这样才能够通过数学计算,来解决一些实际问题,从某种意义上来说,计算机就是由若干个数学模型组成的,计算机软件之所以能够解决实际问题,就是根据实际应用的需要,建立了一个相应的数学模型,这样才能够让计算机来解决。

1数学建模思想分析

1.1数学建模思想的概念

数学是一门历史悠久的自然科学,在古时候,由于实际应用的需要,人们就已经开始使用数学来解决实际问题,但是受到当时技术条件的限制,数学理论的水平比较低,只是利用数学来进行计数等,随着经济和科技水平的提高,尤其是在工业革命之后,自然科学得到了极大的发展,对于利用自然科学来解决实际问题,也成为了人们研究的重点,在市场经济的推动下,人们将这些理论知识转化成为产品。计算机就是在这种背景下产生的,在数学理论的基础上,将电路的通和不通两种状态,与数学的二进制相结合,这样就能够让计算机来处理实际问题,从本质上来说,这就是数学建模思想的范畴,但是在计算机出现的早期,数学建模的理论还没有形成,随着计算机软件技术的发展,人们逐渐的意识到数学建模的重要性,发现利用数学建模思想,可以解决很多实际的问题,而数学建模的概念,就是将遇到的实际问题,利用特定的数学符号进行描述,这样实际问题就转化为数学问题,可以利用数学的计算方法来解决。

1.2数学建模思想的特点

如何解决实际问题,从有人类文明开始,就成为了人们研究的重点,随着自然科学的发展,出现了很多具体的学科,利用这些不同的学科,可以解决不同的实际问题,而数学就是其中最重要的一门学科,而且是其他学科的基础,如物理学科中,数学就是一个计算的工具,由此可以看出数学的重要性,进入到信息时代后,计算机得到了普及应用,无论是日常生活中还是工作中,计算机都有非常重要的应用,而在信息时代,注重的是解决问题的效率。与其他解决问题的方式相比,数学建模显然更加科学,现在数学建模已经成为了一门独立的学科,很多高校中都开设了这门课程,为了培养学生们利用数学解决实际问题的能力,我国每年都会举办全国性的数学建模大赛,采用开放式的参赛方式,对学生们的数学建模能力进行考验,而大赛的题目,很多都是一些实际问题,对于比赛的结果,每个参赛队伍的建模方式都有一定的差异,其中选出一个最有效的方式成为冠军。由此可以看出,对于一个实际的问题,可以建立多个数学模型进行解决,但是执行的效率具有一定的差异,如有些计算的步骤较少,而有些计算的过程比较简单,而如何评价一个模型的效率,必须从各个方面进行综合的考虑。

2数学建模思想的应用

2.1计算机软件中数学建模思想的应用

通过深入的分析可以知道,计算机之所以能够解决实际问题,很大程度上依赖与计算机软件,而计算机软件自身就是一个或几个数学模型,在软件开发的过程中,首先要进行需求的分析,这其实就是数学建模的第一个环节,对问题进行分析,在了解到问题之后,就要通过计算机语言,对问题进行描述,而计算机语言是人与计算机进行沟通的语言,最终这些语言都要转化成0和1二进制的方式,这样计算机才能够进行具体的计算。由此可以看出,计算机就是依靠数学来解决实际问题,而每个计算机软件,都可以认为是一个数学模型,如在早期的计算机程序设计中,受到当时计算机技术水平的限制,采用的还是低级语言,由于低级语言人们很难理解,因此在程序编写之前,都会先建立一个数学模型,然后将这个模型转化成相应的计算机语言,这样计算机就可以解决实际的问题,由于计算机能够自行计算的特点,只要输入相应的参数后,就可以直接得到结果,不再需要人为的计算。

2.2数学建模思想直接解决实际问题

经过了多年的发展,现在数学建模自身已经非常完善,为了培养我国的数学建模人才,从1992年开始,每年我国都会举办一届全国数学建模大赛,所有的高校学生都可以参加,大赛采用了开放性的参赛方式,通常情况下,对于题目设置的也比较灵活,会有多个题目提供给队员选择,学生可以根据自己的实际情况,来选择一个最适合自己的问题。而数学建模大赛举办的主要目的,就是让学生们掌握如何利用数学理论,来解决实际问题,在学习数学知识的过程中,很多学生会认为,数学与实践的距离很远,学习的都是纯理论的知识,学习的兴趣很低,与一些实践密切相关的学科相比,选择数学专业的学生很少,而数学建模的出现,在很大程度上改善了这种情况,让人们真正的了解数学,并利用数学来解决复杂的问题。受到特殊的历史因素影响,我国自然科学发展的起步较晚,在建国后经历了很长一段时间封,闭发展,与西方发达国家之间的交流比较少,因此对于数学建模等现代科学,研究的时间比较短,导致目前我国很少会利用数学建模来解决实际问题,相比之下,发达国家在很多领域中,经常会用到数学建模的知识,如在企业日常运营中,需要进行市场调研等工作,而对于这些调研工作的处理,在进行之前都会建立一个数学模型,然后按照这个建立的模型来处理。

2.3数学建模思想应用的发展

从本质上来说,数学是在实际应用的基础上,逐渐形成的一门学科,但是受到当时技术水平的限制,虽然人们已经懂得去计算,却并知道自己使用的是数学知识,随着自然科学的发展,对数学的应用越来越多,而数学自身理论的发展速度很快,远远超过了实际应用的范围,同时随着其他学科的发展,数学变成了一种计算的工具,因此数学应用的第一个阶段中,主要是作为一种工具。随着电子计算机的出现,对数学的应用达到了一个极限,人们在数学和物理的基础上,制作出了能够自动计算的机器,在计算机出现的早期,受到性能和体积上的限制,只能进行一些简单的数学计算,还不能解决实际的问题,但是计算机语言和软件技术的发展,使其在很多领域得到了应用,在计算的基础上,能够解决很多问题,而软件程序的开发,其实就是建立数学模型的过程,由此可以看出,数学建模思想应用的第二阶段中,主要是以现代计算机等电子设备的方式,来解决实际的问题。

3数学建模思想应用的方法

3.1分析问题

数学模型的应用都是为了解决实际问题,虽然很多问题都可以通过建模的方式来解决,但是并不是所有的问题,因此在遇到实际问题时,首先要对问题进行具体的分析,首先就是看是否能够转化成数学符号,如果能够直接用数学语言来进行描述,那么就可以容易的建立相应的数学模型,但是通过实际的调查发现,随着经济和科技的发展,遇到的问题越来越复杂,其中很多都无法直接用数学语言来描述,这就增加了数学建模的难度。由此可以看出,分析问题作为数学建模的第一个环节,也是最重要的一个环节,如果问题分析的不够具体,那么将无法建立出数学模型,同时对数学模型的建立也具有非常重要的影响,通过实际的调查发现,能够建立高效率的数学模型,都是对问题分析的比较彻底,甚至有些独特的理解,只有这样才能够采用建立一个最简单的模型,而随着数学建模自身的发展,现在建立模型的过程中,对于一个实际的问题,经常需要建立多个模型,这样通过多个数学模型协同来解决一个问题。

3.2数学模型的建立

在分析实际问题后,就要用数学符号来描述要解决的问题,这是建立数学模型的准备环节,要想利用数学来解决实际问题,无论采用哪种方式,都要转化成数学语言,然后才能够通过计算的方式解决,而数学模型的过程,就是在描述完成后,建立相应的数学表达式,通常情况下,在分析问题时,都能够发现某种内在的规律,这个规律是数学建模的基础。如果无法找到这个规律,显然就不能利用现有的一些数学定律,从而建立相应的表达式,最后解决相应的问题,由此可以看出,分析问题的内在规律,是影响数学建模的重要因素,而这个规律的发现,除了在现有的数学知识外,也可以结合其他学科的知识,尤其是现在遇到的问题越来越复杂,对于以往简单的问题,只需要建立一个简单的模型即可解决,而现在复杂的问题,经常需要建立多个模型。因此现在数学建模的难度越来越大,从近些年全国数学建模大赛的题目就可以看出,对于问题的描述越来越模糊,甚至出现了一些历史上的难题,而不同学生根据自己的理解,建立的模型也具有很大的差异,其中一些模型非常新颖,为实际问题的解决提供了良好的参考,目前我国对数学建模的研究有限,尤其是与西方发达国家相比,实践的机会还比较少。

3.3数学模型的校验

在数学模型建立之后,对于这个模型是否能够解决实际问题,具体的执行效率如何,都需要进行校验,因此检验是数学模型建立最后的一个环节,也是非常重要的一个步骤,通常情况下,经过校验都能够发现模型中存在的一些问题,从而进行完善,这样才能够保证严谨性,在实际校验的过程中,要对数学模型的每个部分进行验证,通过输入特定的数据,看得到的结果是否符合理论值,如果没有问题,就说明该模型可以解决实际问题。除了检验模型的准确外,校验还有另外一个作用,就是优化模型,在选定数据后,能够看到数学模型计算的整个过程,这时就可以对具体的细节进行优化,如哪部分可以减少计算的步骤,或者简化计算的方式等,这样可以使整个模型更加科学、合理,由此可以看出,校验工作对于数学模型的建立,具有非常重要的意义。

4 结语

通过全文的分析可以知道,对于数学理论的应用,从很久之前就已经开始了,但是数学建模思想的出现,却是随着计算机技术的发展,逐渐形成的一门学科,电子计算机的出现,在很大程度上改变了处理事情的方式,利用计算机软件,只要输入相应的参数,就可以直接得到结果,这正是数学模型完成的任务,只是计算机的出现,省略了中间的计算过程,因此计算机软件的方式,是数学建模思想最好的应用方法,要想解决不同的问题,只要建立不同的模型,然后编写相应的程序。

参考文献:

[1] 吴俊,劳家仁.高校师资管理中数学建模的应用研究[J],南京工业职业技术学院学报,2009(02):84-86

[2] 温清芳,最优化方法在数学建模中的应用[J],宁德师专学报(自然科学版),2007(02):151-153

[3] 张绍艳,浅谈数学建模思想的应用[J],科技咨询导报,2007(20):233

篇3

关键词:计算机程序设计;数学建模;数据;效率;VBA

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 19-0000-02

随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医药等新的领域渗透。不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。[1]

计算机技术发展到今天,已经在各个领域产生了许多非常优秀的专业软件,在数学建模竞赛中一定要使用计算机及相应的软件,如Excel,Spss,Lingo,Mapple,Mathematica,Matlab甚至排版软件等。数学建模初期,数据质量通常较差,可以利用计算机进行规范化和目的化处理,这需要较强的计算机程序设计能力,如熟练使用EXCEL中的VBA(Visual Basic Application)。

1 计算机程序设计能力培养意义重大

早在1994年,原国家教委高教司司长周远清同志就提出了层次教育的做法,并且将计算机教育的三个层次依次定为“计算机文化基础”、“计算机技术基础”和“计算机应用基础”,现已将“计算机文化基础”更名为“大学计算机基础”,“计算机技术基础”更为“计算机程序设计基础”,并在2006年后出现“计算思维”的新思想。

我校作为药学类专业重点高等院校,在计算机程序设计方面主要培养学生使用Visual Basic进行程序设计的能力,该语言被微软公司的OFFICE软件等内置,称为VBA(VB应用),也称为宏。

计算机程序设计最基本的应用应该在于数据处理和分析,简化人工操作,提高效率,提升数据的质量和精度,为项目开展争取宝贵的时间。在建模和科研工作过程中,原始实验数据量大、格式不统一、质量不高,甚至无法直接导入计算机专业软件,也就无法进行进一步的处理和分析,所以计算机程序设计的工作是非常重要的。因此,对于认为计算机程序设计就是搞软件开发,药学相关专业的学生不需要太重视这方面知识学习的人来说,是片面甚至错误的。非计算机专业的计算机教育是让学生通过学习掌握计算机相关应用技术,并能利用这些技术为本专业服务的。

以2012年高教社杯全国大学生数学建模比赛中的本科组题目“太阳能小屋”为例,对于基础数据的处理,包括24种光伏电池组件、一年365天的辐射强度(分高于和低于70W、高于和低于200W四种情况)的计算、发电量、价格等,如果没有较好的计算机程序设计能力,在这项工作上将花费1-2天的时间(比赛时间共为3天),而在计算机程序设计VBA的帮助下,只需要在1小时内完成上述工作,只要方法正确,数据的准确度完全可以保障,大大改善了数学建模的工作进程,节省出的大量时间就可以用于问题的进一步分析和求解,得出好的结论。

2 微软公司VBA基本操作

通常情况下,数学建模竞赛的数据都会被存储在EXCEL电子表格中,如何对EXCEL中的数据进行有针对性的处理是常见工作,同样也是科研项目中经常遇到的问题。对于有VB语言基础的人来说,只需要学会如何在EXCEL中操作VBA就可以对这些复杂繁琐的问题快速处理完毕。对于参加数学建模竞赛的学生而言,掌握VBA的使用就应该像会打字一样有必要。

2.1 启动VBA

打开EXCEL数据文件,执行菜单命令“视图-工具栏-Visual Basic”,打开Visual Basic对话框,点击按钮 进入“设计模式”,点击按钮 打开工具栏,添加“按钮”控件到表格上,双击按钮进入代码窗口,编写Click事件过程及相关过程代码。

2.2 对于表格数据操作的基本语句

左侧资源管理器中可以查看当前表格的名称,如果想将Sheet1表格中的第一行第一列的数据复制到Sheet2表格的第一行第一列,可以使用语句如下:

Sheet2.Cells(1,1).Value=Sheet1.Cells(1,1).Value

选定区域单元格的语句如下:

Sheet1.Range("A1:A100").Select

应用函数Sum求和,将A列1~10行的数据求累加和放到第11行,语句如下(中括号中的数据表示相对偏移行或列数,R表示Row,C表示Column):

Sheet1.Cells(11,1).FormulaR1C1="=Sum(R[-10]C:R[-1]C)"

2.3 学会使用录制宏来学习和应用VBA

对于不熟悉的VBA操作,可以通过录制宏的形式来学习,执行菜单命令“工具-宏-录制新宏”,接下来所有在EXCEL中的操作将被自动录制成VBA代码,结束录制后,执行菜单“工具-宏-宏”,选择录制好的宏名,点击“编辑”按钮即可以查看VBA代码。

3 计算机程序设计能力培养的期望

对于教学科研型院校,培养学生的科研能力需全面,学习计算机程序设计应该就像要求学生必须具有打字和论文排版的基本能力一样得到普及和重视,这样才能在科研工作中,提升数据处理和分析的本领,科研工作因得到计算机程序设计的辅助进一步得到改善。

在实际教学过程中,我校对于“大学计算机基础”和“计算机程序设计基础”的课程安排比较合理,但是相对缺少“第三学期”的“计算机应用技术”相关计算机程序设计能力的实践学期,会造成学生学习了知识,但是往往不能很好地应用到数学建模和科研工作中。希望学校能够向其他医药院校一样,考虑增加第三学期计算机技术相关实践课程,这一做法一定对我校数学建模工作,甚至全校科研水平提升和改善有着重要意义。

参考文献:

篇4

关键词: 数学建模 高职数学教学 教学改革

一、引言

数学是高职院校的重要基础课程,如何满足培养高技能人才目标的需要,逐步实现由基础理论型学科向实践应用型学科的转变,成为高职院校数学工作者研究的课题。要在数学课中引入应用实践性环节,数学建模是非常重要的载体,通过多年来开展数学建模培训教学与竞赛的实践,我们深刻意识到数学建模的思维和方法对培养学生的创造性思维与意识及解决实际应用问题的能力具有重要的作用。探索如何将数学建模思想和方法融入高等数学教学活动中,是高职院校开展数学建模的重要内容之一。

二、数学建模在高职数学教学中的作用

数学建模的指导思想是:以学生为中心、以问题为主线、以培养创新能力为目标。数学建模是联系数学和实际问题的桥梁,是运用数学思想方法解决实际问题的过程。通过数学建模,能把数学知识科学地应用到实践中,让学生体会数学的应用价值,有效地提高学生运用数学知识的能力,提高学生在专业学习中应用数学的能力。

1.有助于提高学生运用数学的能力。

数学应用于实际问题需要用理想化的抽象方法进行模型假设,不管是理论模型还是应用模型,抽象出来的都应该是事物的本质。数学教育必须培养学生把实际问题转化为数学模型的能力。我国大学生在高中阶段接受的是纯粹应试教育,应用数学的意识很弱,对于一个实际问题,不能转化为数学形式去求解。而数学模型是联系数学和实际问题的桥梁,学生通过学习和建立数学建模,可以增强数学应用意识,提高运用数学知识解决实际问题的能力。

2.有助于培养学生的抽象思维能力和创新意识。

数学建模要求学生运用已掌握的数学知识与数学思想方法进行综合分析,发挥抽象思维能力、想象力和创造力,归纳出用以描述实际问题的数学模型,再利用数学理论方法和计算机进行计算得出结论,许多看似完全不同的实际问题经过简化,得到的数学模型是相同或相似的,这就要求学生灵活使用类比归纳、综合抽象、寻找规律等数学思想方法,不满足于现状,立意创新。

3.有助于培养学生学习数学的兴趣。

现代社会要求大学生要有较高的数学素养,只有这样,才能在科学、工程技术等领域有比较大的作为。但是现在不少大学生对数学存有畏惧心理,觉得数学不过是一大套推理和计算的技巧而已,甚至认为大学数学没什么用处,只不过是一种思维的游戏。要改正这种错误认识,学习数学模型是很好的办法。在数学建模的过程中,学生会切身体会到数学应用性和实践性,从而产生学习数学的浓厚兴趣。

4.有利于提高学生运用计算机的能力。

随着计算机技术的发展,大量功能强大的数学软件应运而生,数学软件的使用使得过去很多繁琐的数学计算变得非常容易。而数学模型的求解往往计算量十分巨大,需要借助数学软件解决。通过求解数学建模,熟练运用数学软件,大大提高了学生应用计算机解决数学问题的能力。

三、将数学建模的思想和方法融入高职数学教学中

高职高专的目标是培养高等技能型应用人才。学生走上工作岗位后经常需要建立数学模型解决实际问题。不仅需要数学知识和解数学题的能力,而且需要多方面的综合知识和能力。高职教育要在高度信息化的时代培养具有创新能力的高技能应用型人才。将数学建模引入高职数学教学中已是大势所趋。

1.制定切实可行的教学大纲,构建合理科学的高职高专数学教学体系。

教学大纲是保证教学质量和人才培养规格的重要文件,是组织教学过程、安排教学任务的基本依据。合理制订教学计划、科学设置教学内容,可以提高学生学习的针对性和实用性。为服务专业,我们应该与专业课教师一道,根据学校各专业课程的需要,共同讨论数学课程教学内容等的安排,逐步形成适合本校专业特色的数学课程教学体系。根据各专业的不同需要设置公共模块和选学模块,搭建大平台、多模块的数学课程教学体系框架。

2.编写融入数学建模思想和方法、体现鲜明高职特色的教材。

教材是重要的教学载体,在体现教育思想、实现教育目标上起着非常重要的作用。数学建模是一项实践性的活动。而高职高专培养的是技能型人才,高等数学教材必须突出以实践为基础,以应用性职业岗位需求为中心,以素质教育与创新教育为目的,以培养学生能力为本位的教育观念,从而体现数学建模的思想和方法。针对高职高专的人才培养目标,应该多将实践性教学内容编入教材。

3.采用案例教学,培养学生的数学应用意识与能力。

在高等数学教学过程中,对于每一个新概念或新内容,都尽量用一个能激发学生求知欲的案例引入,在每个知识的教学过程中,尽量列举与相关内容相联系的、与生产生活实际和所学专业紧密结合的应用实例,让学生充分意识到数学本身就是刻画现实世界的模型,并不是纯理论推导而毫无用处的游戏。例如经济学中的边际分析、弹性分析、征税问题等例子。不但能使学生学到知识,而且能让他们体验到探索、发现和创造的过程,是培养学生数学应用与创新意识和能力的好途径。

4.开设数学实验,培养学生的实践动手能力。

数学建模的一个关键步骤是利用计算机求解模型,数学实验是数学建模过程的重要组成部分。通过数学实验,可以加强学生对数学概念的理解,提高学生学习数学的积极性。数学实验提供了一种利用计算机进行交互式学习的环境,学生能够根据自己的设想,动手做数学实验。在这样的教学模式下,学生积极主动地学习,观察能力、归纳能力和思维能力会得到很好的训练和提高,实践动手能力和综合素质也会得到提高。

四、以数学建模为切入点推动高职数学教学改革

1.以数学建模为切入点推动高职数学教学内容和教学方法的改革。

高职教育是培养高等技能型应用人才的教育,因此高职数学的教学内容应充分体现“以应用为目的,以必需、够用为度”的原则,应将数学作为专业课程的基础,强调其应用性及解决实际问题的实用性。基于此考虑,我们一方面可以进一步扩大数学建模活动的受益面,有条件的话可以开设数学建模和数学实验的相关课程,系统介绍数学建模的思想方法和数学软件的使用方法等。另一方面可以在高职数学教学过程中融入数学建模思想和方法,可以把一些实际问题引入课程教学内容,花适当的课时讲解一些简单的数学建模,增强数学内容的趣味性、应用性和实践性。教学方法上,注重理论联系实际,注重将数学的应用贯穿于教学的始终,采用“启发式”、“互动式”的教学模式,运用多媒体和数学实验等多种形式。

2.以数学建模为切入点推动高职数学教学手段和教学工具的改革。

随着现代科学技术的高速发展,数学的应用领域也变得日益广泛。数学建模竞赛的赛题都是一些经过适当简化加工的实际问题,这些数学模型为数学的应用提供了很好的实例。这些实例使学生认识到数学是有用的,进而乐于深入了解数学应用的方法与技巧。在数学建模中,为了求出模型的解,必须用到计算机及有关的数学软件。数学的应用与计算机及数学软件已紧密结合。传统的教学手段——粉笔加黑板,已不适应数学教学的发展和应用现状。计算机进入数学教学势在必行,首先,可以开展多媒体教学,提高学生学习的兴趣;其次,引入数学软件求解数学问题,以及采用数学实验课的形式,促进数学教学与计算机技术的结合。

五、结语

将数学建模的思想和方法融入高等数学课程教学过程是高职高专数学教学改革的必由之路,我们应该加大改革与探索的力度,以数学建模为切入点推动高职数学教学改革,从而让高等数学更好地为高职高专的培养目标服务,为培养出更多更优秀的高等技能型人才作出应有的贡献。

参考文献:

[1]万萍.高职数学建模活动模式的实践与探索[J].国土资源职教改革与创新,2009(Z1).

[2]原乃冬.高等数学教学中渗透数学建模思想的尝试[J].绥化学院学报,2005(4).

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论文摘要:论述数学建模对培养学生的创造性、竞争意识和社会应变能力的作用, 研究了数学建模对高职数学教学的重要作用, 提出了数学教育不仅要使学生学会并掌握一些数学工具,更应着眼于提高学生的数学素质能力,而数学建模竞赛正是培养这种能力的有效载体.

高等职业教育作为教育类型得到了空前发展.高职教育在于培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高素质技能型人才不仅成为人们的一种共识, 而且逐步渗透到高职院校的办学实践中.数学课程作为一门公共基础课程如何服务于这个目标成为高职基础课程改革中的热点.将数学建模思想融入高职数学教学应是一个重要取向之一.

一、数学建模竞赛对大学生能力培养的重要性

大学生数学建模竞赛起源于美国, 我国从1989 年开始开展大学生数模竞赛,1994年这项竞赛被教育部列为全国大学生四大竞赛之一,每年都有几百所大学积极参加.数学建模竞赛与以往主要考察知识和技巧的数学竞赛不同,是一个完全开放式的竞赛.数学建模竞赛的主要目的在于“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,鼓励学生踊跃参加课外科技等活动,开拓知识面,培养创造精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革”.数学建模竞赛的题目没有固定的范围和模式,往往是由实际问题稍加修改和简化而成,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识.题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造性,参赛者从所给的两个题目中任选一个,可以翻阅一切可利用的资料,可以使用计算机及其各种软件.竞赛持续3天3夜,参赛者可以在此期间充分地发挥自己的各种能力.数学建模竞赛也是一个合作式的竞赛,学生以小组形式参加比赛,每组3人,共同讨论,分工协作,最后完成一份答卷论文.数学建模涉及的知识几乎涵盖了整个自然科学领域甚至涉及到社会科学领域.而且愈来愈多的人认识到学科交叉的结合点正是数学建模.数学建模竞赛是能够把数学和数学以外学科联系的方法.通过竞赛把学生学过的知识与周围的现实世界联系起来,培养了学生的下列能力:

(一)有利于大学生创新性思维的培养

高等教育的重要目的是培养国家建设需要的中高层次人才,而许多教育工作者认识到目前的高等学校教学中还存在着许多缺陷,其中一个重要的问题是培养的学生缺乏创造性的思维,缺乏一种原创性的想象力.这是我国高等教育的一个致命弱点,严重制约了我国科技竞争力.我国高等学校的教学还是以灌输知识为主,这种教育体制严重扼杀了学生的能动性和创造性.数学建模竞赛并不要求求解结果的唯一性和完美性,而是重点要求学生怎样根据实际问题建立数学关系,并给出合乎实际要求的结果和方案,重点考察的是学生的创造性思维能力.

(二)有利于学生动手实践能力的培养

目前的数学教学中,大多是教师给出题目,学生给出计算结果.问题的实际背景是什么? 结果怎样应用? 这些问题都不是现行的数学教学能够解决的.

数学模型是一个完整的求解过程,要求学生根据实际问题,抽象和提炼出数学模型,选择合适的求解算法,并通过计算机程序求出结果.在这个过程中,模型类型和算法选择都需要学生自己作决定,建立模型可能要花50%的精力,计算机的求解可能要花30%的精力.动手实践能力有助于学生毕业后快速完成角色的转变.

(三)有利于学生知识结构的完善

一个实际数学模型的构建涉及许多方面的问题,问题本身可能涉及工程问题、环境问题、生殖健康问题、生物竞争问题、军事问题、社会问题等等,就所用工具来讲,需要计算机信息处理、Internet 网、计算机信息检索等.因此数学建模竞赛有利于促进学生知识交叉、文理结合,有利于促进复合型人才的培养.另外数学建模竞赛还要求学生具有很强的计算机应用能力和英文写作能力.

(四)有利于学生团队精神的培养

学生毕业后,无论从事创业工作还是研究工作,都需要合作精神和团队精神.数学建模竞赛要求学生以团队形式参加,3个人为一组,共同工作3天.在竞赛的过程中3位同学充分的分工与合作,最后完成问题的解决.集体工作,共同创新,荣誉共享,这些都有利于培养学生的团队精神,培养学生将来协同创业的意识.任何一个参加过数学建模竞赛的学生都对团队精神带来的成功和喜悦感到由衷的鼓舞.

二、将数学建模思想融入高职数学教学中

通过数学建模,给我们的教学模式提出了更多的思考,使我们不得不回过头重新审视一下我们的教学模式是否符合现代教学策略的构建?现代的教学策略追求的目标是提倡学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力.只有遵循现代的教学策略才能培养出适应新世纪、新形势下的高素质复合型人才.知识的获取是一个特殊的认识过程,本质上是一个创造性过程.知识的学习不仅是目的,而且是手段,是认识科学本质、训练思维能力、掌握学习方法的手段,在教学中应该强调的是发现知识的过程,而不是简单地获得结果,强调的是创造性解决问题的方法和养成不断探索的精神.在学习、接受知识时要像前人创造知识那样去思考,去再发现问题,在解决问题的各种学习实践活动中尽量提出有新意的见解和方法,在积累知识的同时注意培养和发展创新能力.数学建模恰恰能满足这种获取知识的需求,是培养学生综合能力的一个极好的载体,更是建立现代教学模式的一种行之有效的方法.因此,在数学教学中应该融入数学建模思想.如何将数学建模思想融入数学课程中,我认为要合理嵌入,即以科学技术中数学应用为中心,精选典型案例,在数学教学中适时引入,难易适中.以为要抓好以下几个关键点:

(一)在教学中渗透数学建模思想

渗透数学建模思想的最大特点是联系实际.高职人才培养的是应用技术型人才,对其数学教学以应用为目的,体现“联系实际、深

化概念、注重应用”的思想,不应过多强调灌输其逻辑的严密性,思维的严谨性.学数学主要是为了用来解决工作中出现的具体问题.

而高职教材中的问题都是现实中存在又必须解决的问题,正是数学建模案例的最佳选择.因此,作为数学选材并不难,只要我们深入钻研教材,挖掘教材所蕴涵应用数学的材料,从中加以推广,结合不同专业选编合适的实际问题,创设实际问题的情境,让学生能体会到数学在解决问题时的实际应用价值,激发学生的求知欲,同时在实际问题解决的过程中能很好的掌握知识,培养学生灵活运用和解决问题、分析问题的能力.数学教学中所涉及到的一些重要概念要重视它们的引入,要设计它们的引入,其中以合适的案例来引入概念、演示方法是将数学建模思想融入数学教学的重要形式.这样在传授数学知识的同时,使学生学会数学的思想方法,领会数学的精神实质,知道数学的来龙去脉,使学生了解到他们现在所学的那些看来枯燥无味但又似乎天经地义的概念、定理和公式,并不是无本之木、无源之水,也不是人们头脑中所固有的, 而是有现实的来源与背景, 有其物理原型和表现的.在教学实践中, 我们依据现有成熟的专业教材,选出具有典型数学概念的应用案例,然后按照数学建模过程规律修改和加工之后作为课堂上的引例或者数学知识的实际应用例题.这样使学生既能亲切感受到数学应用的广泛,也能培养学生用数学解决问题的能力.总之,在高职数学教学中渗透数学建模思想,等于教给学生一种好的思想方法,更是给学生一把开启成功大门的钥匙,为学生架起了一座从数学知识到实际问题的桥梁,使学生能灵活地根据实际问题构建合理的数学模型,得心应手地解决问题.但这也对数学教师的要求就更高,教师要尽可能地了解高职专业课的内容,搜集现实问题与热点问题等等.

(二)在课程教学及考核中适度引入数学建模问题

实践表明,真正学会数学的方法是用数学, 为此不仅要让学生知道数学有用,还要鼓励他们自己用数学去解决实际问题.同时越来越多的人认识到,数学建模是培养创新能力的一个极好载体, 而且能充分考验学生的洞察能力、创造能力、数学语言翻译能力、文字表达能力、综合应用分析能力、联想能力、使用当代科技最新成果的能力; 学生们同舟共济的团队精神和协调组织能力,以及诚信意识和自律精神.在教学实践中,在数学课程的考核中增加数学建模问题,并施以“额外加分”的鼓励办法,在平常的作业中除了留一些巩固课堂数学知识的题目外,还要增加需要用数学解决的实际应用题.这些应用题可以独立或自由组合成小组去完成, 完成的好则在原有平时成绩的基础上获得“额外加分”.这种作法, 鼓励了学生应用数学,提高了逻辑思维能力, 培养了认真细致、一丝不苟、精益求精的风格,提高了运用数学知识处理现实世界中各种复杂问题的意识、信念和能力, 调动了学生的探索精神和创造力, 团结协作精神, 从而获得除数学知识本身以外的素质与能力.

(三)、适时开设《数学建模和实验》课

数学建模竞赛之所以在世界范围内广泛发展,是与计算机的发展密不可分的,许多数学模型中有大量的计算问题,没有计算机的情况下这些问题的实时求解是不可能的。随着计算机技术的不断发展, 数学的思想和方法与计算机的结合使数学从某种意义上说已经成为了一门技术.为使学生熟悉这门技术,应当增设《数学建模和实验》课,主要以专题讲座的形式向同学们介绍一些成功的数学建模实例以及如何使用数学软件来求解数学问题等等.与数学建模有密切关系的数学模拟,主要是运用数字式计算机的计算机模拟.它根据实际系统或过程的特性,按照一定的数学规律,用计算机程序语言模拟实际运行状况,并根据大量模拟结果对系统和过程进行定量分析.在应用数学建模的方法解决实际问题时,往往需要较大的计算量,这就要用到计算机来处理.计算机模拟以其成本低、时间短、重复性高、灵活性强等特点,被人们称为是建立数学模型的重要手段之一,由此也可以看出数学建模对提高学生计算机的应用能力的作用是不言而喻的.

当今世界经济的竞争是高科技的竞争,是人才综合素质与能力的竞争.数学建模竞赛对培养学生的创造性、竞争意识和适应社会应变能力,具有不可低估的作用.所以说进行数学建模的教学与实践,既适应了知识经济时代对高等学校人才培养的要求,同时也为创新人才的培养开辟了一条新的途径.

参考文献

[1] 姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,1986.

篇6

关键词:创新能力;数学建模;创新意识

作为当代大学生,具备创新意识,拥有创新能力是非常必要的。因为在竞争激烈的今天,许多企业更注重的是创新型人才。我们只有通过不断的去探索、实践、创新,才能寻求到解决问题的更好途径,进而有机会去提高自己。如今,许多高校仍然采取硬式化的教学模式,只是注重学生理论知识的培养,而学生动手能力差,缺乏实际操作能力,创新意识薄弱,导致创新人才的缺乏。因此,增加大学生创新意识,培养大学生创新能力是高等院校教学的重要目标。通过实践证明数学建模对于培养大学生的创新能力具有一定的促进作用。

一、数学建模对大学生创新能力培养的理论依据

1.知识结构的全面化

数学建模并不是单纯的根据数学知识来解决实际的问题,它是由数学知识延伸出来,不断地去扩充到各个学科的综合解题技能。因此,数学建模是没有界限的。对于各个专业的学生,他们都是从同一个起跑点开始,拥有平等的机会去学习数学建模。由于数学建模涉及到多学科知识,对于大学生来讲最重要的是能够找到需要的理论知识来作为支撑。数学建模是要求大学生解决一个从未见过的问题,学生必须围绕着问题的核心,运用各种方法找到与问题相关联的学科资料,从中筛选出所需要的理论知识。这将有效地提高学生查阅相关资料的能力,同时也能拓展大学生的视野,以便其掌握更多方面的学科知识,加强其对广阔自然科学的理解,同时对大学生知识结构的扩充也起着决定性的作用。

2.计算机的应用化

在当今这个信息化的时代,计算机已经被广泛地使用。因此掌握并精通计算机对大学生创新能力的培养具有一定的促进作用。数学建模恰恰有利于培养和提高学生的计算机应用能力。例如在各种选址中最优化问题、配送问题中考验学生如何巧妙的利用编程能力,鼓励学生去探索更加简洁、新颖的方法,等。这些模型的求解都要通过计算机来实现。因此精通一些软件与面向对象的语言是非常必要的,例如C,C++,SPSS,matlab,lingo等。

二、大学生创新能力在数学建模中的实际体现

1.从多个角度去解决问题

数学建模是通过对实际问题进行合理的抽象,设及简化,建立变量、参数之间的数学模型,并求解模型,最后用所求结果去解释、检验以及指导实际问题的过程。数学建模竞赛题目来源于具有实际背景的生产、管理、社会、经济等领域的实际问题,这类问题一般都未做人工处理。例如在2008年的竞赛,对高等教育学费标准的研究,需要考生通过各种综合因素来评价:政治因素、传统历史文化因素、思想观念因素、国际因素、经济因素等。除此之外参赛者还得考虑各方面的承受能力、高等教育个人收益率以及地区差异。所以对于这种实际的问题,参赛的学生不仅要认真查阅相关资料,还需用所学的数学和计算机知识,建立数学模型来解决。正因为竞赛题目的开放性和多样性,评阅老师会更看重于那些有闪光点的论文,而闪光点就在于竞赛论文中是否出现创新性思维。

2.借助团队合作培养创新意识

在当今这个充满激烈竞争的社会环境中,团队合作精神对一个大学的发展具有主导作用。然而在数学建模的过程中,团队合作精神就有很好的体现,它不仅体现出了合作精神,而且对大学生的创新能力的培养起着重要的作用。由于竞赛时间有限,这就要求学生在有限的时间内,从各种知识的熔炉里提取出有用的信息,通过自学加以消化、理解并准确地表达和应用在数学模型中。因为在比赛的过程中,学生们多人一组,相互讨论,每个人的观点意见都不一样,他们之间难免会出现冲突、矛盾、争执,但正是因为他们的各抒己见使得思维相互碰撞,才会产生出更新颖、更有效、更全面的解决方案。因此,在此过程中不仅培养了学生的团队合作精神,使大学生体会到了相互协助的重要性,而且增强了其团队创新意识,更有利于大学生今后的社会创新发展。总而言之,数学建模有利于培养学生的团队协调能力和创新能力在内的综合能力。

三、通过数学建模培养大学生创新能力

数学建模是培养大学生创新能力的一条重要渠道,因为在数学建模的过程中,通过数学建模竞赛活动可以培养学生创新精神和实践能力。为了更好的培养学生的创新能力,高等院校更应该注重以下两点:

1.引导大学生自主思考,增强创新意识

在数学建模中,学校要积极为学生构建独立思考的环境,为学生提供自由想象和实践的空间,鼓励学生提出解决问题的不同方法,例如,老师应该给学生提供不同的问题,给与他们一定的方法指导,让他们独立地解决问题。使学生善于发现并探索新的解决问题的方法,培养学生的发散思维,能更好地将抽象问题具体化,进一步提高大学生的创新思维和能力。

2.加强高等院校建模课程的开设

作为参与数学建模竞赛前的学习准备工作,大学中数学建模课程的开放则显得尤为重要。我院从第一次参与天津市数学建模竞赛以前就已开设了系统性的数学建模培训课程,争取对不同专业,不同基础的参赛选手给予数模指导,我院在长达两学期的选修课程以及2个多月的暑期培训课程中使得很多大学生的数学建模水平都有了很大的提高,同时我们也开展了一系列的相关活动来加强本校大学生的数学建模相关理论知识和实际操作水平,从而促进了本校大学生创新思维能力的培养。因此,更多的高等院校应该加强对建模课程的重视和开设。

四、讨论总结

目前随着高校数学建模课程的开设,通过老师的讲解与指导,以及学生们对各种方法,各种模型的努力学习掌握,并且通过对一些实际问题的解决,他们能更好的体会到只有不断的探索、创新,才能提高自己解决问题的能力,进而培养自己的创新意识和创新能力。

综上所述,以数学建模为平台,学生们可以通过学习与实践相结合,增强创新意识,提高创新能力,才能更好的解决生活中的问题。因此,数学建模对培养大学生的创新能力起着非常重要的作用,也对推动社会的发展有着一定的促进作用。

参考文献:

[1]周菊玲.数学建模-培养学生创新能力的重要途径[J].新疆师范大学学报:自然科学版,2006,(3).

[2]熊启才,等.加强数学建模课程建设,培养和提高学生创新能力[J].安康师专学报,2006,(5).

[3]张引娣,薛宏智,王阿霞.利用数学建模提高大学生的创新能力和综合素质[J].高等建筑教育,2010,(3).

[4]付军,朱宏,王宪昌.在数学建模教学中培养学生创新能力的实践与思考[J].数学教育学报,2007,(4).

[5]韩中庚.数学建模方法及其应用[M].北京:高等教育出版社,2005.

[6]杨永琴.创新能力培养的理论模型分析[J].涪陵师范学院学报,2004,(6).

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关键词:高校数学建模改革

所谓数学建模就是指针对现实生活中所存在的实际问题进行必要的简化提炼假设下以抽象为数学模型,并运用各类数学方法(数学工具与计算机技术)验证该模型合理性并将该模型所提供的结论来解释现实所存在问题的过程。

一、高校数学建模存在问题

1.突击式教学

国内外的建模竞赛引发高校数学建模的迅速发展,大量学校在数学建模教育没有得到全面普及的情况下开办了建模培训班以期在最短时间内培养学生的建模思维,这就导致了大量功底不扎实(建模需要学生具备专业数学的基本知识与计算机编程能力)的学生因备战而进行时间短、任务重的突击式学习,此外,学校为使学生在最短时间内掌握全面的知识每天都更换教学内容,学生的头脑一直处于被动的填充状态,很难吸收融汇所学知识并进行个人创新。

2.理论式教学

高校数学以“高等数学、线性代数、概率统计”为基础数学理论课程,教学过程中主要讲解“定义、定理、性质、计算”四大块,属于一个较为完善的理论教学体系。数学建模属于新型教学课程,是凌架于基础理论之上的“简化、抽象”具有自身独特思考方式能解决实际问题的数学手段,而目前高校数学建模课程被定位为“数值计算方法+方法简单应用” [12]课程,数学建模教学大多依据基础数学理论式教学模式进行教学安排着学生进行学习与训练,以载入书籍的定论进行教学极其容易让学生形成默认与接受式学习,建模教学是培养“数学思维、数学思想”开拓创新的数学精神而并非学习理论会写公式就能解决问题的,理论式教学不仅导致学生只能被动的学习与训练,也扼杀了建模本身的灵魂导致建模本身再无创新。

3.两开式教学

目前高校数学建模往往采用理论课与上机课分开的两开式教学,教授理论的教师有着清晰的思维、完备的理论、得体的教学,但对于学生所问及的复杂计算求解过程,教师往往会安排在上机课时为其演示解答,但理论教师与计算机教师并非一人担任,对于教授理论的教师所遗留的问题计算机教师并不了解,这较导致了学生的学习过程被分化为“纯理论+纯计算”的两开式学习,在进行数学建模时往往模型很好学生却不知如何去解这样的问题时有发生。

二、高校数学建模改革方向

1.转变教学指导思想,实现知识本位到能力本位的转变

数学建模能够帮助学生将数学理论知识与实际问题有效结合增强学生解决实际问题的能力,包括学生感兴趣的“经济、控制、化学、物理、生态、航天、医学”等各学科的各类模型。这就需要高校数学教学转变以往“紧扣课本、围绕理论公式”的封闭式教学指导思想,通过提升学生的学习兴趣来培养学生创造性思维能力,教学中需要重视学生正确分析计算与推理的能力,让学生通过运用数学语言定理方法去找寻问题的内在规律,从而建立实际有效的模型。教师在教学过程中应注重培养学生的发散思维,鼓励与引导学生结合各门学科知识,通过多种途径方式寻找多个解决实际问题的答案,从而实现知识本位到能力本位的转变。

2.打破传统单一教学方法,实现教学方法的全方位转变

作为开拓性教育的数学建模要求学生具有“丰富的数学综合知识、高度的抽象概括能力、熟练应用各类应用软件的能力” [3]。对此,教师应该打破传统单一教学方法,实现教学方法的全方位转变,例如在教学中通过借鉴各类数学模型(穿插相关生动具备启迪性数学模型)来丰富教学内容。教师在教学中可以打破以往黑板加粉笔的模式,合理运用多媒体教学来提升学生的兴趣,通过为学生介绍演示相关数学软件的应用方法来实现教学与实验的合理结合,引导学生主动参与进行动手编制解决问题,并重视训练学生实际运用计算机与相关软件处理问题的能力。

3.适当增删原本教学内容,增加数学实验内容教学

伴随计算机技术的日益普及与发展,高性能的数学软件陆续问世(Matlab , Maple),数学建模对学生应用数学理论知识解决世界问题的能力有了新要求,也就不再需要原本教材中所讲述的需要依靠特殊技巧处理的的计算机教学内容[4];原本的概率论与数理统计课程中的重点内容为概率论部分,而数学建模因是从培养学生解决实际问题出发,因实际需求对概率论部分内容要求较少而对数理统计内容要求较多,同样在教学中需要重新对此进行合理的安排。此外,还应开设如运筹学等较为实用的课程。

数学实验属于新型教学模式,它能够将“数学知识、数学建模、计算机应用”三者进行有效融合,学生通过数学实验能更深入的对数学基本理论知识进行了解并熟练运用相关数学软件,即学生以数学实验的具体问题为载体、以计算机软件为工具通过积极思考与主动参与建立数学模型解决实际问题。

三、结束语

数学建模具有“内容的高度抽象概括性、需求知识和能力的综合性、解决问题的广泛应用性” [5]等优势,作为一种重要的实验教学方式,数学建模不仅促进了数学与其他学科的有效融合,更是提升了学生运用理论知识来解决实际问题的能力。高校数学建模实施后大量的传统教学思想与方法面临了严峻的挑战,现行的教育理念、方法等已无法适应数学建模的要求,教学改革已势在必行。

参考文献

[1]周丽.略论数学建模教育与高校数学教学方式改革[J]. 南昌教育学院学报. 2011(03)

[2]潘克家.高校数学建模课程改革的几点建议[J]. 科技资讯. 2011(24)

[3]许迅雷.数学建模课程的推广对促进高校教育改革的研究[J]. 价值工程. 2011(32)

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关键词 数学建模;慕课;自主学习;MATLAB;SPSS;

中图分类号:G642.0 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2016)20-0097-02

Abstract In this paper, the problems existing in the mathematical modeling course are expounded in medical college.Aiming at theseproblems, the method of solving the teaching quality of mathematicalmodeling course is put forward.

Key words mathematical modeling; MOOC; autonomous learning; MATLAB; SPSS

1 前言

目前,医学院校学生普遍对高等数学课程重视程度不够,很多高校也减少了高等数学课程的学时。但医学生一旦走入社会,认识不到利用数学问题解决实际应用问题,在科研方面利用数学的方法进行各种统计分析,会影响自己的工作。数学建模就是通过计算得到的结果来解释实际问题,并接受实际的检验,来建立数学模型的全过程[1]。对学生进行数学建模课程的培养,可以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,使他们在以后的工作中能经常性地想到用数学去解决问题,提高他们尽量利用计算机软件及当代高新科技成果的意识,能将数学、计算机有机地结合起来去解决实际问题。因此,在医学院校开展数学建模课程是十分必要的。

2 医学院校开展数学建模课程存在的问题与重要性

自1993年国家开展第一届大学生数学建模竞赛,现在已经日益发展起来,受到更多的高校和学生的欢迎。通过数学建模竞赛,学生对实际应用的数学问题通过建立模型的方法得以解决,以提高实际应用能力、创新能力和团队协作能力。但由于医学院校学生本身对数学课程学习较少,而且对计算机软件也是最基础的学习,因此,对医学院校学生来说,数学建模竞赛基础比较薄弱。

学生重视程度不够 医学院校的学生,大部分是临床、护理、药学等医学相关专业,他们对医学专业课学习的热情较高,认为这些才是以后工作学习相关的重要课程,而对于那些其他的基础课程学习热情不高,认为只要考试及格即可,在学习态度上不够重视,导致对很多关于数学的基础算法、建模需要的模型设计在脑海中完全没有概念,因此一旦进行数学建模竞赛,就相对显示出其与一般综合性大学学生素质的差距。

医学高等数学内容教学浅显 现阶段数学建模课程并没有相对应的教材,而且并没有开设相应的课程,而所学的高等数学课程一般为32~60学时,只涉及一些基础的数学知识,对于统计课程的开设也只是学习到医学阳性分析、卡方检验之类的可以应用到医学论文应用的内容。一个数学建模过程会涉及的全面的数学知识,如果没有对数学内容理解透彻,就难以将数学建模做出来。医学生数学功底难以应对复杂的数学建模过程。

自学能力有待提高 目前大学生的学习状态从高中转换到大学,很多学习习惯仍然没有形成,仍旧延续高中时被动学习的习惯,没有掌握主动学习的方法和习惯。而数学建模的过程是需要学生自主学习,数学建模没有正确答案,只是考查学生谁的算法更好,更加准确地验证实际问题。建模过程是多学科知识、技能和能力的高度综合,因此,自学能力要求学生在数学建模中对未知的题目、陌生的领域自己去学习、去掌握。

检索创新能力、团队协作能力不够 数学建模是以小组为单位,组建成团队,团队中的成员要发挥各自的特长,擅长对数学问题的解读,擅长检索文献,擅长计算机软件编程以及擅长对论文的演讲解释。医学生初入大学,对文件检索课程学习较少,而医学院校基本上以医学文献检索介绍为主,对于综合性的数据库介绍较少,因此,学生还无法准确掌握检索的方法而找到合适的参考文献。要想建立成功的模型,不仅要求团队中的每一位成员都有一定的能力,更重要的是都要有协作精神,要相互配合、团结一心、共同努力,但目前学生都比较有个性,而且自我意识较强,相互配合及协作能力有待于进一步加强。

学校教学软件和教学场地受限 很多高校对于数学建模并没有专门的场地,基本上是临竞赛前借用计算机教室或是图书馆机房,无固定的教学场地或供学生平时学习探讨的场所。由于场地不固定,一些建模必备的软件并没有安装,如MATLAB、C++、LINGO及SPSS等,只在竞赛前临时学习培训和安装使用,因此,学生对各种软件使用起来较为生疏,需要平时的积累和练习。

数学建模对学生信息素质培养的重要性 学习数学建模相关课程和相关软件,对培养学生信息素养是十分必要的,而对于医学生来说也尤为重要。很多医学问题是由数学问题解决的,如目前常用的显著性检验、回归分析、方差分析、最大似然模型、决策树及基于二维雷当变换创建CT成像理论等,因此,数学建模对培养医学生的科研能力、处理实际应用能力、创新意识、团队协作能力、文献检索能力等是十分必要的。21世纪的大学生必备的能力就是要具备一定的信息素养,因此,数学建模对培养学生信息素养也是十分必要的。

3 解决对策

吉林医药学院根据以往的建模情况,近几年逐渐摸索出解决数学建模竞赛薄弱,培养学生数学意识,加强学生数学素养的对策,并取得一些成效。

提高学生兴趣,建立社团组织 首先,学校和团委组织学生社团,定期举办一些趣味数学的讲座。组织学生建立数学建模社团,通过社团,建立趣味数学竞赛,介绍数学和医学的联系和发展。让参加过建模竞赛的选手介绍成功的经验,从学生的角度出发,让学生对数学建模的兴趣增加,利用社团学分制度、竞赛奖励等措施培养学生对数学建模的爱好。在团队中采用新老队员结合,从简单的初等模型、计算机编程,通过简单的图书摆放方案、银行存款方案、汽车刹车距离模型、划艇比赛成绩模型等问题,引导新生对数学建模有概念,继而对数学建模有浓厚兴趣。

建立数学建模选修课 鉴于学生对数学建模知识涉猎较浅,学校增加数学建模选修课程,多位教师小班授课,将SPSS、MATLAB、运筹学、图论、微分方程、概率论与数理统计等内容结合。从数学模型引入、简单生活实例入手,逐渐增加学习难度,循序渐进,通过上机指导、模拟练习、小组讨论等多种授课方式,增加学生上机练习机会,以便在实际竞赛过程中克服紧张情绪、增加熟练程度。目前,数学建模选修课已经得到学生的热烈欢迎,选修人数每次都是爆满,而且授课中听课效果非常好。

联合计算机软件课程,多教研室辅助教学 在平时教学过程中,发现有许多学生对基础的计算机软件程序使用有困难。因此,联合计算机教研室教师,在选修课中增加对计算机软件的介绍,如C++等,这是专门的一门选修课。选修数学建模的学生可优先选修计算机课程,这种设置方式也便于学生自由选择。对于计算机基础薄弱的学生,在选修数学建模的同时也可以选修计算机基础,而对于编程较好的学生则可以省略计算机的学习过程。在组建的数学建模社团中定期聘请计算机教师给学生进行讲座,请流行病学的教授介绍疾病模型,增加学术氛围,多部门联合增强师生之间的交流。

建立慕课平台,促进学生自主学习 目前的教学模式倡导自主学习,增强学生的信息素养,培养学生的应用能力。慕课教学也是比较完善的教学形式,利用碎片化的时间,利用点滴课余时间,学生可以学习到更多高校名师授课内容。吉林医药学院引进慕课教学平台,借助慕课的教学方式,让学生利用业余时间学习,并且对学习过程中无法掌握的内容可多次重复学习,掌握所学内容。

保证教学设备,从硬件设施上保证教学质量 吉林医药学院建立数学建模小机房,内设10台电脑,可供3个建模小组同时上机操作。可以在平时让学生练习建模设计、模拟竞赛、小组讨论,让教师分组教学使用。而对于省赛和国赛,另设立专门机房,以便多人多组进行竞赛。

4 结语

通过以上措施,吉林医药学院数学建模取得良好成绩,每年均有小组获取省或国家奖项,并且学生参与积极性较高。当然,对于数学建模这门新兴的学科而言,仍然需要更多关注,如增加数学建模教材的编制,完善数学建模效果的评价体系,提高教师教学水平等。只有处理好各环节,才能提高学生的应用能力、实际操作能力及处理实际问题的能力,提高信息素养。

篇9

误解一:教师认为应用题教学就是数学建模教学

很多教师对数学建模的概念不清,甚至误解应用题就是数学建模。其实数学模型就是在用数学解决实际问题时,用数学的语言方法近似的刻画该实际问题,这是个复杂的过程,要经过多次循环,数学建模的过程可用下图表示:

数学建模的对象的确很多是应用题,但数学建模所涵盖的范围要广泛得多。应用题只能算是数学建模的一个环节,一个部分。

误解二:教师认为数学建模太难了,不适合中职的学生学习和掌握,中职学生没必要去搞数学建模

首先,数学建模教学对中职学生具有实际意义。数学课程标准中强调应该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。教师的教学应与学生的日常生活与自然现象紧密联系引导学生观察与数学有关的生活现象,探索隐藏在数学现象背后的数学规律。中等职业学校目的是为社会培养有文化、有素质、有技能的合格的技术工人。顺应改革潮流,在中职学校开展数学建模教学活动,对提高学生数学的应用能力,分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。

若中职的数学教学仅停留在数学定理和方法的教学,就使得中职数学的教学活动失去了意义。

其次,适合于中职学生研究的数学模型问题的获得渠道。通常我们能比较容易找的数学模型问题往往来自于竞赛、普通高考试题,无法直接拿来给中职的学生去讨论。因此需要寻找适合于中职学生研究的数学模型。

1.改编普通高中的数学模型问题。下面是一道改编自普通高中数学中的一道问题:在一个限速40km/h以内的弯道上,甲、乙两辆汽车相向而行,发现情况紧急,同时刹车,但两车还是相碰了。事后交警现场测得甲车的刹车距离超过12m,乙车的刹车距离超过10m,又知甲、乙两种车型的刹车距离S(m)与车速xkm/h之间的关系分别如下:S甲=0.1x+0.01x2,S乙=0.05x+0.005x2,请你帮交警分析一下两车相碰的主要责任是谁?这样的例子是完全符合学生的认知水平的。

2.从学生生活实际中去发掘。例如这样的问题:现在的女孩子都喜欢穿高跟鞋, 是不是每个女孩都适合穿高跟鞋?高跟鞋的后跟的高度有好几种规格,那什么样的身高适宜穿什么样的规格?这些都是有讲究的。

就是和学生生活很贴近的数学模型,让学生去搞调查研究,收集数据,学生会很有兴趣。

再如:观察城市汽车的牌照,由牌照的号码设计来估计本城市汽车的最大容量。这个问题学生是可以应用“乘法原理”去解决的。我们的桌子和椅子的高度之间应该是存在一定的比例关系的。否则在高度相差较大桌子和椅子上学习时会不舒服,容易疲劳。可以让学生去实际收集数据,建立模型,再去检验实际情况。这对学生来说会是件多么有成就感的事情啊,学生可以根据桌子的高度去判断椅子的高度。

数学教学应与学生日常生活自然现象及社会相结合,教师要引导学生观察与数学有关的生活现象探索隐藏在数学现象背后的数学规律。生活中还有诸如搬家时大衣柜能否通过楼道?阳台怎么封能省材料?有奖明信片值得买吗?自行车补胎后再补合算吗?等等这些很多问题都可以建立恰当的数学模型然后得到数学上的结论。

3.从各种书籍中收集整理。在各种关于数学建模的书籍中,不全是深奥的,难以理解的数学模型问题,也有适合于中职学生去研究的,当然需要教师去耐心的整理出来。

例如:某报纸每份0.25元,每次发行12万份,设每份提价0.01元,发行量就减少4千份,要使销售收入不低于3万元,求每份报纸的最高提价。这个例子中职学生也可以去研究,它是来自张思明1998年出版的《中学数学建模教学的实践与探索》,这本书还有很多类似的问题。

4.学生的专业课

中发掘。中职教师面对的学生在学习各种不同的专业,在这些专业课里也隐藏着很多可以通过建立数学模型去思考分析和解决的问题。如数控专业学生在专业课学习碰到的问题,就可以拿来让学生去建立对应的数学模型去解决问题。

误解三:把数学建模教学当成一般的解题教学,不清楚数学建模其实是一个需要靠教师引导的要由学生去完成的数学活动

要重视建模的过程。数学建模是一个从实际到数学,再从数学到实际的过程,不是简单的应用题教学。要在教师的启发和引导下,让学生从实际问题中建立数学模型,在去检验和解决实际问题,最终得到最好的结果。

篇10

关键词:数学实验;数学建模;素质教育;创新能力

数学是一门自然科学基础学科,自20世纪下半叶以来,数学最大的变化和发展是“应用”。数学几乎渗透到了所有学科领域,其作用也越来越大,不但运用于自然科学各学科、各领域,而且渗透到了经济、军事、管理以及社会科学各领域。事实上,当前社会发展对数学的需求并不只是对数学家和专门从事数学研究的人才的需求,更大量的需求是在各领域中从事实际工作的人善于运用数学知识及数学思想方法解决每天面临的大量实际问题,从而取得经济效益和社会效益。

高校中传统数学的应试型教学模式往往注重专业需要和偏重知识传授,主要课程如数学专业的数学分析、高等代数、解析几何、常微分方程等,又如理工科专业的高等数学、线性代数、概率统计等,内容均存在着重经典轻现代、重计算技巧轻数学思想方法等倾向。显然,这种体系不利于学生综合利用数学知识能力和创造能力的培养,严重阻碍了数学在社会实践中应起作用的发挥和数学本身的发展。因此,理工科院校的数学教学改革亟待解决在数学的教学过程中怎样培养学生学习的创造性,提高他们数学应用的能力。于是,开设数学实验和数学建模课程已成为高校数学教学改革的突破口,因为数学实验和数学建模不仅可以激发学生学习数学的兴趣,还可以提高学生解决实际问题的能力。

本文分析讨论数学实验和数学建模在理工科大学生素质培养中的重要作用,从而将大学数学教学模式由传统的过窄、过细专业造成的“专门化”和“小而全”的课程设计思想转变为课程设置厚基础、厚综合化,力求课程整体结构优化。

一、数学实验和数学建模

数学实验课是一门实践性很强的课程,它将数学理论、科学计算、数学软件以及数学建模有机结合,强化学生对数学理论的理解和应用。它通过使用计算机以及数学软件解决实际问题的过程,进一步学习数学或应用数学,激发学生的学习兴趣,培养学生的探索能力、动手能力和应用能力,有效地提高数学教学的质量。

数学建模是对客观事物进行合理的抽象和量化,然后用公式模拟和验证的一种模式化思维。建立数学模型是处理数学科学理论问题的一个经典方法,也是处理各类问题的有效方法,是数学应用于科学和社会的最基本的途径。数学建模所研究的对象是日常生活和工程实践中的实际问题,把这些实际问题转化成数学问题过程就是数学建模的过程。所以数学建模和数学紧密相连,也就是说数学本身自始至终充满了数学模型。

二、数学实验课程的意义和作用

数学实验能提高学生学习数学的兴趣和积极性。通过数学软件的使用,数学实验可以演示一些传统教学方法无法实现的知识内容,从而使学生对其有直观的认识。可视化的教学过程能使学生的思维形象化、可操作化,从而改变数学抽象的内容,使晦涩的数学理论变得生动而有趣。利用数学软件,验证某些数学定理,可以使学生深入认识数学规律,激发学生学数学的兴趣。特别是通过对实际问题的分析,建立数学模型,并使用计算机解决问题,使学生感受到数学在实际中的应用,使学生由被动地学数学变成主动地用数学。实践证明,数学实验可以促成数学教学的良性循环,即参加数学实验愈多,则愈感到自己数学知识的不足,那么就愈要学习更多的数学知识充实自己。如此,就激发了学生学习数学的积极性。

数学实验能有效提高学生的实践能力。数学实验的直观性使学生更好地接受数学理论,掌握数学规律。通过自己动手分析问题,建立数学模型,利用数学软件和计算机编程,学生的实践能力能得到有效提高,增强了学生学好数学、用好数学的信心。通过数学实验的思考、完成以及对实验结果的分析,学生能更好地理解和正确应用数学理论和方法,学生的理论水平和实践能力得以大大提高。

数学实验能提高学生的综合素质。在通过数学实验解决实际问题的过程中,学生学到了知识,提高了动手能力,更培养了独立思考的习惯,增强了探索精神和创新意识。实际问题的引入和求解,极大地开阔了学生的视野,解决问题的过程中也能培养学生的团队精神,最终提高学生的综合素质。

三、数学建模课程的意义和作用

高校作为人才培养的基地,围绕加快培养创新型人才这个主题,积极探索教学改革之路,是广大教育工作者面临的一项重要任务。正是在这种形势下,数学建模与数学建模竞赛,这个我国教育史上新生事物的出现,受到了各级教育管理部门的关心和重视,也得到了科技界和教育界的普遍关注。这主要是数学建模的教学和竞赛活动有利于人才的培养,特别是人才的综合能力、创新意识、科研素质的培养。也正因为如此,数学建模活动的实际效果正在不断地显现出来,“数学建模的人才”和“数学建模的能力”正在实际工作中发挥着积极的作用。

数学建模本身就是一个创造性的思维过程。数学建模的教学内容、教学方法以及数学建模竞赛培训都是围绕创新能力的培养这一核心主题进行的,其内容取材于实际,方法结合于实际,结果应用于实际。数学建模的教学和竞赛培训,为学生的探索性学习和研究性学习搭建了平台。数学建模的教学和竞赛,注重培养学生敏锐的观察力、科学的思维力和丰富的想象力,既要求学生具有丰富的知识,又要求学生具有较强的实践操作能力;既有智力和能力要求,又有良好的个性心理品质要求;既要求敢于竞争,又要求善于合作。数学建模真正体现了开发学生的潜能、培养学生的优秀心理品质以及积极探索态度的良好结合。在数学建模的教学与竞赛中,特别注重发挥学生的主动性、积极性、创造性、耐挫折性,特别是提倡探索精神、创造精神、批判精神、团队协作精神等。知识创新、方法创新、结果创新、应用创新无不在数学建模的过程中得到体现。实践正在证明,数学建模的教学与竞赛活动是培养大学生创新思维和创新能力的一种极其重要的方法和途径。

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。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。面临新的实际问题,现成的模型是不能很好地解决的,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。

数学建模可以培养学生的团队精神和语言文字表达能力。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地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、,从而很好地培养了学生的团队精神和组织协调的能力。

四、数学实验和数学建模课程间的相辅相成

以实际的工业、经济、生物等问题为载体,以大学生基本数学知识为基础,在教师的指导下,采用自学、文献阅读、讨论、试验等方式,“数学实验”与“数学建模”可以实现一个相辅相成的教学过程。通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件(即数学实验),学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法(即数学建模)。通过这个过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们数学方法应用能力和发散性思维的能力得到进一步的培养。数学建模与数学实验课程的融合教学能走出一条“从课堂到课外,再从课外到课堂”实践性教学模式,这样的教学模式必将深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用。

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