数学建模的思想和方法范例6篇

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数学建模的思想和方法

数学建模的思想和方法范文1

摘要:数学建模是一种利用数学思想解决实际问题的方法,通过抽象、简化建立数学模型,能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学思想和教学手段。

关键词:数学建模;建模思想;数学教学

数学建模把现实生活中的问题加以提炼、简单,抽象成数学模型,并对该模型进行探究、归纳,利用所学数学知识、思想、方法验证它的合理性、再用该模型来解释或解决相应的数学问题的过程。

在数学教学(或解题过程)中引入数学建模思想,适当开展数学建模的活动,对学生的能力培养起着重要作用,也是数学教学改革推进素质教育的一个切入点。数学建模为我们提供了将数学与生活实际相联系的机会,提供了理论联系实际的平台,数学建模的过程,就是将数学理论知识应用于实际问题的过程。

一、数学建模思想的提出

随着素质教育不断深入,数学建模理念不断深化,提高数学建模教学势在必行。数学建模能力的培养,既能使学生可以从熟悉的问题情境中引入数学问题,拉近数学与实际生活的联系,激发学生学习数学的兴趣,又能培养学生的数学应用意识。

二、数学教学中应用数学建模思想的实际意义

(1)激发学生学习数学的兴趣

在教学过程中,设置问题情境,引导学生主动分析探究问题,鼓励学生积极展开讨论,培养学生主动探究实际问题的能力,能够从具体的实际问题中抽象出数学问题,建立数学模型,达到应用数学知识解决实际问题的功效。

(2)培养学生的应用意识和创新意识

通过数学建模教学,既可以培养学生的数学应用意识、巩固学生的数学方法,又可以培养学生的创新意识以及分析和解决实际问题的能力。

(3)数学建模教学改善了教和学的方式

数学建模使教学过程由以教为主转变为以学为主,突出学生大胆提出各种突破常规,超越习惯的想法和质疑,充分肯定学生的正确的、独特的见解,重视了学生的创新成果。

(4)重视课本知识的功能

数学建模应结合正常的教学内容逐步渗透,把培养学生的应用意识落实到平时的数学过程中,逐步提高学生的建模能力,达到“如何由思想转化为具体步骤”,而不是单纯地教步骤,教操作。

(5)加强数学建模思想在实际问题中的应用

要让学生学会建模,就必须从一些学生比较熟悉的实际问题出发,让他们有获得成功的机会,享受成功的喜悦,从而培养学生发现问题,转化问题的能力,逐步培养他们的建模能力。

三、数学建模思想应用的方式:

1、以教材为载体,重视基本方法和基本解题思想的渗透。

数学建模为培养学生的应用意识,提高学生分析问题解决问题的能力,教学中首先应结合具体问题,教给学生解答应用题的基本方法、步骤和建模过程,建模思想。

2、根据所学知识,引导学生将实际应用问题进行分类,建立数学模型,向学生渗透建模思想

为了增强学生的建模能力,在应用问题的教学中,及时结合所学章节内容,引导学生将实际应用问题进行分类使学生掌握熟悉的数学模型,发挥“定势思维”的积极作用,可顺利解决数学建模的困难。这样,学生遇到应用问题时,针对问题情景,就可以通过类比寻找记忆中与题目相类似的数学模型,利用数学建模思想,建立数学模型。

3、突破传统教学模式,实行开放式教学向学生渗透建模思想

传统的课堂教学模式通常是教师提供素材,学生被动地参与学习与讨论,学生真正碰到实际问题,往往仍感到无从下手。因此要培养学生建模能力,需要突破传统教学模式。

四、数学建模能力的培养:

数学建模应结合平常的教学内容切入,把培养学生的应用意识落实到教学过程中,使学生真正掌握数学建模的方法,培养学生的数学建模能力。

1、以课本知识为基础,培养数学建模能力

数学建模能力的培养是一个渐进的过程。因此,从七年级开始,应有意识地逐步渗透建模思想。课本每章开始都配有反映实际问题的插图,抽象出各章主要的数学模型,一般也是由实际问题出发抽象出来的,反映了数学建模思想。

2、以课堂教学为平台,培养数学建模能力

在课堂教学中想培养数学建模能力不是简单把实际问题引入,而应根据所学数学知识与实际问题的联系,在教学中适时地进行培养。

3、以生活性问题为基点,培养数学建模能力

大量与日常生活相联系的数学问题,大都可以通过建立数学模型加以解决。只要结合数学课程内容,适时引导学生考虑生活中的数学,会加深对数学知识的理解和运用,恰当地将其融入课堂教学活动中,会增强数学应用的信心,获得必要的应用技能。

4、以实践活动为媒介,培养数学建模能力

在平时的教学中,应加强实际问题的教学,使学生从自身的生活背景中发现数学、创造数学、运用数学,培养建模应用能力。

5、以相关学科为链接,培养数学建模能力

数学建模的思想和方法范文2

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

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同时,其他地区性和专业性的数学建模竞赛也蓬勃地开展起来,其中影响较为广泛的有研究生数学建模竞赛、美国大学生数学建模国际竞赛等。为了提高大学生运用数学工具分析解决实际问题的能力,借助于数学建模竞赛的推动,目前,数学建模课程几乎在我国所有的高等院校都在开设,成为我国高校发展速度最快的课程之一。西南科技大学作为传统的工科院校,工科数学课程教学在不同的工科专业课程教学中具有基础性的作用,所以,把数学建模的思想和学校工科数学课程教学结合在一起,既能促进学生对数学及应用的进一步认识,又更能培养学生的实践创新能力。

一、数学建模思想的作用与意义

(一)数学建模对工科数学课程教学改革的促进传统的工科数学教学在课程内容的设置上主要分三个部分:高等数学,概率统计和线性代数。这三门课程都存在着重经典,轻现代;重连续,轻离散;重分析,轻数值计算;重运算技巧,轻数学思想方法;重理论,轻应用的倾向。各个不同数学课程之间又自成体系,过分强调各自的系统性和完整性,忽视了在实际工程中的应用,不利于培养学生运用数学知识解决实际问题的能力,造成学生所学不知所用,并且影响到后续专业课程的学习。作为教师,面临着学生提出的“学数学到底有什么用?”这类问题。为了解决学生普遍的疑惑,首先可在工科数学课程教学中渗透数学建模思想。许多新的数学定义在引出的时候都会提供或多或少的引例,比如极限中的化圆为方问题、导数的瞬时速度问题以及定积分中的曲边梯形面积问题等等。在对基本数学概念进行讲述时,一方面让学生从具体的引例去掌握抽象的数学定义,另一方面更要学生理解数学建模思想的应用。

在课后进一步提供与之相关的生物、社会、经济等方面的数学模型,不但加大了课程的信息量,丰富了教学内容,而且拓宽了学生的思路,激发学生学习数学的积极性,初步培养学生数学建模的思想。其次,开设数学建模的必修和选修课程,以数学建模竞赛为导向,系统地向学生介绍数学建模方法,引导学生将数学建模思想和自己的专业课程相结合,组织丰富的数学建模和专业课程交叉结合实践活动,将其所学的数学基础知识进行整合,增强学生对数学的应用意识及能力,为其专业课程的学习打下坚实的数学基础。

(二)数学建模对工科大学生素质教育的推动

目前,数学建模课程作为全校的素质选修课程对全校学生开设,为数学建模思想在不同学科、不同专业中的渗透提供了更好的条件。由于新技术、新工艺的不断涌现,提出了许多需要用数学方法解决的新问题。高速、大型计算机的飞速发展,使得过去即便有了数学模型也无法求解的课题(如大型水坝的应力计算,中长期天气预报等)迎刃而解。无论是传统的机械、材料、生物等工科专业,还是通讯、航天、微电子、自动化等高新技术,或者将高新技术用于传统工业去创造新工艺、开发新产品,数学不再仅仅作为一门科学,它成为许多技术的基础,而且直接走向了技术的前台。技术经济来临,对工科大学生来说,既是机会,更是挑战。而学生素质能力的拓展,数学建模成为一个不可或缺的重要手段。数学建模课程内容的设置,由于面对的是全校学生,所以涉及面多为非专业性的社会、经济中的数学应用问题,看似数学建模对专业教育培养目标并没有起到很大的促进作用,其实不然。一方面,在课程教学中,针对具体的建模案例,补充一些优化理论、微分方程及差分方程理论、模糊评价方法和决策分析等相关的数学知识,可扩展学生的数学知识面。同时,数学建模的实践活动,可增强学生数学意识,提高数学应用等各方面的综合能力。因此当学生具备对问题一定的分析、抽象、简化能力之后,加之其丰富的联想能力,大胆使用数学建模中的类比法,不难将所学数学建模方法应用于本专业问题的分析与数学建模之中。

二、数学建模与工科数学相结合的探讨

(一)数学建模思想与高等数学课程的结合

长期以来,高等数学在高校工科专业的教学计划中是一门重要的基础理论必修课,主要内容是函数极限、连续、微积分、向量代数与空间解析几何、级数理论、微分方程等方面的基本概念,基本理论及基本运算技能,其目的是使学生对数学的思想和方法产生更深刻的认识并使学生的抽象思维与逻辑推理能力、分析问题、解决问题得到培养、锻炼和提高。

传统的高等数学教学主要是讲解定义、定理证明、公式推导和大量的计算方法与技巧等,在课堂中,填鸭式教学法仍占主要地位,在表达方法上一直采用“粉笔+PPT”的讲授法,教师在课堂上把所有知识系统而又完整地讲授给学生,教学内容还是比较单调,这种教学方式会使学生越来越觉得数学枯燥无味;再加上目前的学生深受应试教育的影响,学习主动性还不够,缺乏应用数学知识解决实际问题的意识和能力。教师如果能随时随处将数学建模思想渗透在讲课内容中,使学生对概念产生的历史背景有所了解,让学生在学习数学时,体会到知识的整体性、综合性及应用性,这样学生才能通过理解把新知识消化吸收并熟练运用。比如,在学习函数连续性的时候,可以介绍“椅子能否在不平的地面上放稳”这一简单的模型,让学生体会到抽象的介值定理在生活中的小应用;在学习利用函数形态描绘函数图形的时候,适当引入Matlab软件的介绍以及绘图功能,让学生掌握复杂的二维及三维图形的描绘;在微分方程一章,淡化物理模型,从人口计划生育的基本国策出发,提出人口增长的Malthus模型及Logistic模型,从数学角度阐述控制人口增长的必要性。

(二)数学建模思想与概率统计课程的结合

概率及统计学的应用在现实生活中更是随处可见,课程一般在高校大学二年级开设。在概率统计课堂教学中融入数学建模思想方法有利于培养应用型人才,特别是对管理类和经济类的人才,有利于提高低年级学生运用随机方法分析解决身边实际问题的能力。严格的说,概率论的理论推导比较繁琐,学生相关的理论基础也不具备,因此基本理论的讲授不过分强调全面性,讲清楚条件与结论,留给学生更多的问题让他们自己思考,讨论,培养自己利用概率统计建模解决问题的良好习惯。在每一个单元的教学中,可以适当安排几个例子让学生思考。如在随机事件与概率部分,从简单的摸球问题和硬币正反面问题,延伸到生活处处可见的彩票销售;在学习概率分布的时候,重点列举正态分布和泊松分布在现实生活中的常见例子,并提出简单的排队论问题让学生进一步讨论;在随机变量的数字特征部分,可以学习报童的收益问题以及航空公司的预定票策略。#p#分页标题#e#

而统计学的应用在各个学科更为常见,认真讲好实用统计方法,重点讲解回归分析法,选用一些没有标准答案的开放性统计建模问题给学生研讨,培养学生的建模能力。课堂讲授中介绍SPSS统计软件以及Matlab中的统计工具箱,引导学生利用计算机处理和分析数据,解决实际问题。课堂讲授时注意知识性与趣味性相结合,以数学建模例子为载体,培养学生的数学建模思想,提高学生的学习兴趣,创造培养学生创新精神与创新能力的环境。

(三)数学建模思想与线性代数课程的结合

线性代数课程内容包括矩阵运算、行列式、线性方程组、向量线性关系、矩阵的特征值和特征向量、二次型。虽然该课程的教学内容并不多,但它的教学仍然难以摆脱过于实用的“工具”思想。教学方式大都还是先由教师在课堂上讲清楚各类概念和算法,然后学生通过做作业来巩固掌握这些方法。基于线性代数的数学模型没有高等数学和概率统计课程里面的丰富,但是,在学习线性代数的同时,可以强化数学建模的计算机求解能力。强大的科学计算软件Matlab就是基于矩阵论的,线性代数里面的计算在Matlab中都已经实现。因此,在教学过程中,不断尝试用数学软件求解线性代数问题,可以让学生接触到先进的数据处理方式和科学计算方法,为数学建模思想的具体实现提供有力的支撑。

三、建议

为了促进学生的素质教育,配合学校教学“质量工程”的展开,全面提高以工科为主的学生数学知识的应用和拓宽专业实际应用的能力。针对数学建模教学研究中存在的问题,特提出以下建议:

第一,从学校以及学院两个层面加大对数学建模课程的宣传以及选课指导,让学生充分认识了解课程作用与意义,鼓励工科学生以及其它专业学生选修数学建模课程,扩大必修面,增加选修人数。

第二,加强数学建模课程体系建设,引进具有高学历或高职称同时具有课程教学和竞赛培训丰富经验的教师充实课程师资力量,并积极鼓励现有教师进行进修提高,继续推进精品课程数学模型的后续建设,大力推进数学建模题库及数学建模实践基地建设。

数学建模的思想和方法范文4

现代化信息技术的发展,促进了高等数学和计算机通信技术的紧密关联,但是目前的大学高等数学教育中,学生对高等数学与实际应用的关联性没有正确认知,甚至对高等数学的学习提不起兴趣。在高等数学教学中融合数学建模思想,是大学数学教育中的重要环节,能够激起学生对高等数学知识与运用的探索兴趣,提高学生数学和应用相结合的能力,提升现代大学生高等数学学科的综合素养。

1高等数学教学改革中培养学生数学建模思想的重要性

1.1提高学生对数学知识的学习兴趣

在大学数学教学中融合数学建模思想的教育,能够充分激发学生对数学知识的学习兴趣,受到数学建模思想的影响,学生对数学知识中的各个思想产生深刻认知,包括微分思想、积分思想、极限思想和排列组合思想等,实际的数学建模应用实践过程中,将抽象的数学知识具体化、具体的问题形象化,培养大学生敏锐的数学灵感,加强学生解决实际问题的能力[1]。

1.2丰富高等数学课堂的教学手段

数学建模思想教育作为一种教学手段,丰富了教学过程,高等数学的教学过程中,教师一般采取使用案例讲解高等数学理论知识的方式,由此随着教学进程的发展,学生的学习兴趣降低。而采取数学建模思想和数学教学相融合的教学手段,能够将具体应用结合到课堂教学内,强化学生对高等数学知识的认知,提高数学知识运用的能力,增强数学学科的综合素质。

2将数学建模思想渗透到高等数学教学改革中的方法策略

2.1系统培养大学生高等数学的建模思想

大学生对于数学建模思想其实已经有了基础认知,比如很多的物理应用和数学建模有着直接的紧密关联,但是认知程度仅仅局限于较为浅层的表面,对于很多数学建模思想的概念模糊,不理解到底什么是建模、怎样建模等。高等数学学科教师要在数学课堂学习之初,首先向学生明确数学建模的思想和方法定义,让学生深刻了解数学建模思想的含义,再借助具体的教学案例,对学生进行数学建模训练,促进学生数学建模的技能水平,解决实际学习和生活中的问题。有些问题是无法通过简单思考直接解决的,通过对问题的分析和观察,问题被细化分解,再通过已有知识收集数据,针对问题中无法直接解决的难点提出假设,问题被简化之后,找到硬性因素并根据其中的关系建立起数学描述模型,计算模型参数实施对模型准确性和实用性的验证,最后建立起应用模型[2]。

2.2高等数学课程中融入数学建模方法教学

高等数学和实际物理问题之间契合度较高,高等数学来自于实际具体的应用场景,教师在讲解数学知识的过程中将具体的物理案例结合到课程中来,改变传统的抽象化数学知识讲授的模式。例如,讲解实用性较强的数学工具时,如微分、积分等,讲解完毕之后针对其中的具体应用问题,引导学生根据合理运用数学工具,建立起模型以达到解决问题的目的,培养和加强学生数学工具的运用能力。教学课程中融合数学建模思想和方法的教育,提升了数学教学的趣味性,消除数学知识的枯燥感,让学生将建模思想和演示工具结合在一起,产生更完整的认知。

2.3营造活跃的课堂教学气氛,激发学生的学习热情

传统的教学模式中,常常是采取“教师讲课、学生听课、课下完成作业”的刻板方式,课堂气氛低沉,教学过程枯燥,学生缺少数学学习的热情。在高等数学教育课堂上融入数学建模思想教育,首先要求教师采取全新的作业练习方式,让作业内容突破课程内容的限制,运用群体思维来进行作业练习,针对学生的实际情况,创设合理的数学建模训练内容,不为学生提供现成的答案,也不限定方法,为学生提供广阔的创造发展空间。学生针对教师提出的具体训练要求,可以个人完成、也可以采取小组单位合作的方式,完成书面报告或论文,加强师生之间的互动交流,在讨论中互相学习、启发彼此,完成高等数学技能的共同提高[3]。

2.4加强数学实验课程的实践考察力度

高等数学教师要在数学课堂上加强对学生实践的引导,让学生在课堂上进行数学建模实验,要求学生完成数据获取,通过不同的参数得到所需要的数据之后,由教师进行审核检验,完成实验报告,加强数学实验课程的实践考察力度。教师在实验过程中,要充分发挥自身技能,深入为学生讲解实验中涉及到的数学原理,并且剖析原理和实践相结合的深入内涵,让学生真正地理解数学知识原理,利用自身所掌握的数学知识,加强数学建模实验的实践应用。另外,数学教师要根据实际教学情况,在学期中和学期末完成对学生数学建模的考试考核,加强学生对数学建模思想教育的重视,深刻知道数学建模的重要性,在数学教学课程中,加强实践应用,完善数学建模思维,提高高等数学的学习能力,强化自身数学学科的综合素养。

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关键词:高中数学;建模思想;运用

数学是解决生活问题的重要工具,在高中数学教学中运用建模思想,符合新课程标准对学生学习数学的要求,能够提高学生的创新能力和解决实际问题的能力。由于高中数学内容较为繁杂,而高中学生的心智模式还不成熟,教师在高中数学中运用建模思想时要根据学生的实际水平,并遵循一定的原则灵活运用。

一、数学建模的含义

1.数学模型与数学建模思想

数学模型是利用数学语言把某种事物的主要特征表述出来的一种数学结构,它主要反映数学的数量关系和空间形式。数学建模思想在数学问题和实际问题中都有着广泛应用,并随着计算机技术的不断发展,推动了数学建模知识的完善和普及。

2.高中数学建模要解决的问题

高中数学建模要解决的问题主要有三种:第一种,条件完全明确,问题有准确答案;第二种,条件不完全明确,需要在建模过程中对假设明确化;第三种,条件不明确,情况复杂,而且存在多个变量。在高中数学中建模一般步骤如下图所示:

二、高中数学教学中数学建模思想的具体运用

1.理顺数量关系,渗透线性规划思想

高中学生对事物有着好奇心和求知欲,但是他们的心智还不成熟,而数学建模需要具备灵活的思维方式,这就要教师在教学过程中帮助学生理顺数量关系,其中要用到一种重要的数学方法:线性规划。线性规划是辅助人们进行科学管理的一种数学方法,运用线性规划思想建立数学模型一般有以下三个步骤:首先,根据影响所要达到目的的因素找到决策变量;其次,由决策变量和所在达到目的之间的函数关系确定目标函数;再次,由决策变量所受的限制条件确定决策变量所要满足的约束条件。这样我们得到的数学模型的目标函数为线性函数,约束条件为线性等式或不等式时称此数学模型为线性规划模型。

2.多角度思考建模,培养学生的发散性思维

发散性思维是一种扩散状态的思维模式,它表现为多维发散状,如一题多解、一物多用等,在数学教学中要运用多种方法解决一类问题,从多角度进行思考建模。主要的发散性思维方式有逆向思维、横向思维、平面思维、组合思维,这些思维方法都可以运用到数学建模中,从而帮助学生从全方位出发,建立数学模型。

3.理论联系实际,培养学生解决实际问题的能力

数学的学习是指向实用性的,高中数学的学习中经常会遇到很多与实际生活联系紧密的问题,如买房问题、银行贷款问题等,这些问题的解决方法能够指导学生的实际生活,因而在高中数学教学中教师要把数学和实际生活紧密联系起来建立数学模型,培养学生解决实际问题的能力。

数学建模思想的运用能够提高高中数学的课堂效率,能够提高学生学习数学的兴趣,因此在高中数学课堂中教师要引导学生从多角度出发建立数学模型,要帮助学生理顺数量关系,渗透数学建模思想,并理论联系实际,提高学生解决实际问题的能力。

参考文献:

[1]何明.新课改背景下的高中数学模型的建模研究[J].教育科学论坛,2009(12).

[2]王茜.构建数学模型 培养创新思维[J].成功:教育,2009(8).

[3]陆世标.数学建模在中学数学教学中的渗透和实例[J].南宁师范高等专科学校学报,2008(2).

[4]傅海伦.论课程标准下的数学建模教学的优化[J].中小学教师培训,2008(4).

数学建模的思想和方法范文6

算法改进数学建模改进意见一、数学建模发展现状分析

1.数学建模概述

数学模型是反应客观世界的一个假设对象,通过系统分析客观事物的发生规律、变化规律,测算出客观事物的变化范围和发展方向,找出客观事物发生演变的内在规律。因为任何事物都可以通过数学建模进行研究,所以数学建模在人们生产和生活的各个领域应用非常广泛。通常情况下,在对事物进行数学建模之前,应提出一个建模假设,这个假设构想是建立数学模型的重要依据,研究人员应深入研究建模对象的分析、测算、控制、选择的各参数变量,将参数变量引入数学模型中,可以通过测算精准的计算出客观事物发展的规律性参数,翻译这些参数,可以让研究者知道客观事物发生变化的具体规律。

2.在教学中应用数学建模的重要性

随着计算机网络技术的发展和改革,数学建模技术的发展速度飞快,在教学中引入数学建模思想,不仅可以提升学生的解题思维能力,还能有效地增加学生的辩证思维能力。据相关数据统计,2012年我国各高校开展的数学建模研讨会多达135场,学生通过数学建模思想的学习,将数学建模思想和所学的专业知识有机的结合在一起,深化数学建模理论在实际应用中的能力。由此可见,数学建模理论不仅对教学具有重要发展意义,还能够提升我国各领域产业的发展效果。因为数学建模理论涉及到辩证思维和数学计算,所以要想让数学建模理论在实际应用中更好的实施,必须完善其数学建模理论,制定合理的数学建模步骤,改善数学建模算法,这种才能充分体现出数学建模理论的综合应用性能。

二、数学建模方法

通过对数学建模理论进行系统分析可知,常用的数学建模种类有很多,其应用性能也存在很大的差异性,具体分类情况如下。

1.初等教学法

初等教学法是最基础的数学建模方法,这种建模方法构建出的数学模型的等级结构很简单,一般为静态、线性、确定性的数学模型结构,这种数学模型的测算方法相对简单,其测量值的范围也很小,一般应用在学生成绩比较、材料质量对比等单一比较的模型中。

2.数据分析法

对数据信息庞大的数据进行测算时,经常会应用到数据分析法,这种数学模型建立在统计学的基础上,通过对数据进行测算分析和对比,可以精准地计算出数据的变化规律和变化特征,常用的测算方法有时序和回归分析法。

3.仿真模拟法

在数学建模中引用计算机网络技术,不仅可以提高数学模型的准确度和合理性,还能通过计算机模拟技术更直观、更客观地体现出数学模型的实验方法。统计估计法和等效抽样法是仿真模拟数学模型最常应用的测算方法,通过连续和离散系统的虚拟模型,制定出合理的试验步骤,并测算出试验结果。

4.层次分析法

层次分析法可以对整体事物进行层级分离,并逐一层级的对数学模型结构进行测算,这种分析方法可以体现数学模型的公平性、理论性和分级性,所以被广泛地应用在经济计划和企业管理、能源分配领域。

三、数学建模算法的改进意见

1.数学建模算法

目前常用的数学建模算法主要有6类,其具体算法如下:①模拟算法,通过计算机仿真模拟技术,将数据引入模型构架,并通过虚拟模型的测算结果来验证数学模型的准确性和合理性;②数据处理算法,数据是数学建模算法的重要测算依据,通过数据拟合、参数变量测算、参数插值计算等,可以增强数据的规律性和规范性,Matlab工具是进行数据处理的主要应用软件;③规划算法,规划不仅可以优化数学模型结构,还能增加数学建模结构的规范性,常用的规划方法有线性、整数、多元、二次规划,通过数学规划测算方法可以精准的描述出数学模型的结构变化特征;⑤图论算法,图论可以直观的反映出数学模型的结构构架,包括短路算法、网络工程算法、二分图算法;⑥分治算法,分治算法应用在层级分析数学模型中,通过数据分析对模型的动态变化进行系统的规划,对模型的原始状态进行还原处理,对模型各层级数据进行分治处理。

2.数学建模算法的改进意见

通过上文对数学模型算法进行系统分析可知,数学建模算法的计算准确度虽然很高,但其算法对工作人员的专业计算要求很高,同时由于不同类型的模型算法不同,在对数学模型进行测算时经常会出现“混合测算”现象,这种测算方法在一定程度上会大大降低数学模型测算结果的准确度,本文针对数学建模算法出现的问题,提出以下几点合理性改进意见:①建立“共通性”的测算方法,使不同类型的数学模型的测算方法大同小异;②深化数学建模的系统化、规范化、统一化,在数学建模之初,严格按照建模规范设计数学模型,这样不仅可以提高数学模型的规范性,还能提高数学模型的测算效率;③大力推进计算机网络工程技术在数学建模中的应用,因为计算机网络应用程度具有很好的测算性能,计算机软件工程人员可以针对固定数学模型,建立测算系统,通过计算机应用软件,就可以精准的计算出数学模型的测算值。

四、结论

通过上文对数学模型的算法改进和分类进行深入研究分析可知,数学建模理论虽然可以在一定程度上优化客观事物的模型系统,但是其测算理论依据和测算方法仍存在很多问题没有解决,要想实现数学模型的综合应用性能,提高测算效率,必须建立完善的数学建模算法理论,合理应用相关测算方法。

参考文献:

\[1\]韦程东,钟兴智,陈志强.改进数学建模教学方法促进大学生创新能力形成\[J\].教育与职业,2010,14(12):101-113.

\[2\]袁媛.独立学院数学建模类课程教学的探索与研究\[J\].中国现代药物应用,2013,15(04):101-142.

\[3\]王春.专家呼吁:将数学建模思想融入数学类主干课程\[R\].科技日报,2011,15(09):108-113.