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数学建模的特点范文1
1ProtelDXP仿真软件进行电路仿真
1.1进行原理图绘制ProtelDXP仿真软件进行运行,在主窗口菜单中点击【File】菜单选项,进行项目文件与原理图文件的建立与保存。在两个图建立之后,在元件库中找到需要的元件,同时对相关元件的属性进行编辑,之后用连线工作进行原理图的绘制工作。原理图如图1所示。
1.2负反馈对电路的影响在图1中的引入了电流串联负反馈,其反馈电阻为R,对电路的影响主要包括两个方面:第一,使电路放大电压的放大倍数有所降低,引入负反馈之后,电压放大倍数表示。其中,AuF代表未引入反馈的电压放大倍数,Au代表引入反馈以后的电压放大倍数,F代表反馈电路的反馈系数。第二,在引入负反馈之后,电路的通频带变得更宽。
2ProtelDXP仿真软件仿真分析
2.1ProtelDXP仿真软件瞬态分析对式(2)与式(3)进行对比之后可以验证:引入负反馈之后,电路电压放大倍数有所降低。
2.2ProtelDXP仿真软件交流小信号分析对交流小信号进行分析,可以得到电路的频率响应特性曲线。在仿真的过程中,假设三极管各级之间的电容与导线的电容忽略不计,得到电路的上限频率fH为无穷大,fL值就是通频带宽度。通过计算可知,引入负反馈之后放大电路的通频带变宽。
3模拟电子技术教学体会
3.1调整好学生的学习心态ProtelDXP仿真软件是ProtelTechnology公司推出的电子CAD软件,该软件是的界面语言为英文,导致很多学生在运用的过程中存在一定的困难,而该软件界面语言转化为中文之后,会对其中的某些功能造成不良影响。因此,在运用的过程中要明确ProtelDXP仿真软件中的功能。在进行教学的过程中,首先让学生对一些比较基础的教学内容进行学习,让学生在学习的过程中产生轻松感与成就感,从而消除学生学习ProtelDXP仿真软件过程中出现的畏难情绪。在此基础上实现教学内容与教学难度的增加。
3.2ProtelDXP仿真软件绘图方法的掌握在ProtelDXP仿真软件运用的过程中要常用常练,对实际产品的电路原理图进行分析,从而更好地掌握ProtelDXP仿真软件的相关操作知识与技巧,提高学生理论联系实际的能力。在模拟电子技术教学的过程中,要选取能够运用ProtelDXP仿真软件的教学内容,让学生能够通过ProtelDXP仿真更好地掌握模拟电子教学内容与知识。在将PCB导入数据的过程中,应该采用手动布局的方式,依据原理图将相同的元件归到一起,在布局的过程中应该将元件在多个方向进行尝试,选择创造线路较为简单的元件布局方向。在布置的过程中应该先选择比较重要的、多管脚、连线较多的元件。
3.3教学理论联系实际在教学活动中,学生处于主体地位,教师应该尊重与引导学生的思维活动,对教学内容进行精心设计,对教学方法进行用心选择,为学生创造更多的动手机会,提高学生的学习兴趣与积极性,促进学生的全面发展。
4结语
数学建模的特点范文2
【关键词】数学建模;教学改革;创新实践
1.2015年广西自治区级重点教改课题:财经类院校数学教学质量提高的探索与研究(2015JGZl592015A03);2.广西财经学院2016年教师创新创业教育能力研究专项课题:“互联网+”时代数学建模对创新创业型人才培养模式的探索与研究――以广西财经学院为例(2016JSZXCl4).
全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,至今已有24年,目前已成为我国高校规模最大的基础性学科竞赛.竞赛之初,主要是以理工科类院校参加为主,文科和财经类院校较少参与.随着竞赛的普及,人们对数学建模竞赛有了更深刻的认识,意识到数模竞赛在提高大学生综合素质和培养创业创新能力方面发挥了重要的作用.近几年来,参赛的规模、院校和专业越来越多.2015年,来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡和美国的1326所院校、28665个队(其中本科组25646队、专科组3019队)、近86000名大学生报名参加本项竞赛.
我校自2004年5月,由广西财政高等专科学校和广西商业高等专科学校合并组建广西财经学院以来,开始组织学生参加本科组竞赛.从开始每年8支队伍,逐步增加到10支队伍,到了2010年,基本上稳定在15支队伍左右.近5年来,我们每年举办数学建模培训讲座,开设数学建模选修课,每年基本上都获得1或2个全国奖(同时获得赛区一等奖),3个赛区二等奖,4个赛区三等奖,在2015年还获得了1个全国一等奖,实现零的突破.在取得这些成绩的同时,我们也摸索出适合财经类院校数学建模的一些做法,我们的数学建模教学指导团队逐渐稳定并走向成熟.
一、教学方法与创新实践
每年秋季学期期末,我校数学建模教学团队就本年度取得的成绩做工作总结,并讨论和布置安排次年的数学建模工作.我校数学建模竞赛工作主要分为校内选拔赛和暑期集中培训。
(一)校内竞赛
每年4月初在全校范围内,开始招募队员参加培训,主要利用双休日或晚自习,每周6课时,连续培训5周,约30个课时.针对财经类院校学生的特点,培训的内容主要有数学软件、数学模型及论文写作.其中数学软件的入门培训主要包括Matlab、SPSS、统计R软件;数学模型的培训则以姜启源、谢金星、叶俊的《数学模型》为教材,主要培训较为简单的初等模型、优化模型、回归模型等;论文写作则以如何查找文献资料、论文包含的要点及写作规范为侧重点.校内竞赛主要以宣传和普及竞赛为主,同时选拔对数学建模感兴趣的学生,尽量鼓励更多的同学参与到数学建模竞赛中来.5月中下旬,开展校内竞赛,选拔优秀学生,6月初确定竞赛名单。
(二)暑期集中培训
与大部分院校一样,我们学校也开展暑期集中强化培训,我校每年组织校内竞赛选拔的学生参加为期15天的暑期培训.结合财经类院校学生的特点,我校暑期培训与大部分高校会有所不同.除了常规的数学软件强化培训、论文写作、竞赛模拟外,我校数学建模教学团队的每位教师都做了大量的准备工作,罗列数学建模常用的近20种算法,包括多因素分析法、层次分析法、方差分析法、主成分分析法和SVM算法、拉格朗日插值法、灰色预测法、时间序列分析法、蒙特卡罗(MC)仿真模型、最少二乘法与多项式拟合、BP神经网络方法等等.由每一位教师负责讲授其中一种或几种,并结合案例开展教学及软件操作。
二、竞赛活动的几点启示
数学建模竞赛活动是一个长期的过程,从初期培训到选拔队员,再到暑期强化培训、模拟竞赛,以及最后的全国赛复赛.通过这几年对数学建模竞赛的摸索与实践,我们对数学建模竞赛工作有了更深的认识。
(一)数学建模竞赛工作须与本校实际相结合,探索出适合本校学生特点的工作方式与教学方法
一般而言,理工科院校的学生,数学基础较好,计算机编程能力较强.而财经类院校的学生虽不具备上述特点,但通常他们都具有较强的写作能力和经济学知识背景.在实际的教学和培训中,应扬长补短,继续完善和提高写作水平,同时强化和提高学生的建模思想和能力。
(二)数学建模竞赛活动需要有一支乐于奉献的教学团队
我校数模教学团队由十几名教师组成,80%以上都是80后年轻教师,其中有4个博士.他们年轻富有激情,乐于挑战和奉献,能够很好地将建模方法与自身从事的科研相结合,并将研究内容介绍给学生,有效的拓宽了学生的视野,为建模培训提供了有力的保障。
(三)数学建模竞赛活动对推动数学教学改革具有重大的意义
数学建模的特点范文3
关键词:高职;数学建模;针对性
毋庸置疑,开展数学建模活动对于学生的发展具有重要意义。不仅可以提高学生的创新意识、应用数学和理论联系实践的能力,而且在建模的过程中培养了良好的合作学习习惯,很大程度上体现了以学生为主体的教学思想。五年制高职相对于中学、大学来讲是一个特殊的群体,预科段学习的内容是初等数学的知识,大专段学习的是高等数学的内容。由于种种因素的影响,虽然课程多、知识面广,但是难易程度上稍低,不像中学大学那样更深入地挖掘教材。在这样的情况下如何在高职数学教学中开展数学建模的教学,笔者谈谈自己的几点想法。
一、教学开展形式
高职数学教学不可能像本科院校那样开展一门数学建模专业课程,也不像中学有繁重的升学任务、面临中考高考,因而可以有更多的时间和精力投入到数学建模中去,特别是对于理科班的学生来讲。所以,从教学形式上可以有以下两种形式。①组织学生参加数学建模兴趣小组(选修课)。这类似于大学中的选修课,但组织形式却更为开放,每周有固定的时间、地点供学生参与。虽然没有学分的限制,但是却以学习成果展示的形式评价学生学习情况,对于优秀的模型可以在校刊上发表。②日常教学中引入。在数学课程教学过程中,认真分析现行教材中的应用因素,有意识地挖掘它们,提出、建构数学模型,并且以专题课、研讨课的形式组织学生活动。结合学生的实际情况,对于理科班(数学专业班)的学生来讲,应该和其他专业的学生有所区分。既强调广泛的参与性,又注重对有能力的学生重点培养。
二、建模题材选取
在大学理工科的数学建模课程中,教师会讲到一大批微分方程、概率统计、网络图论的典型问题和模型。这样的数学建模问题很显然不是高师高职类院校的学生所能解决的。但是他们相比中学生来讲知识面更广,对高等数学的知识已经有了一定程度的掌握。所以,在数学建模题材的选取上应该具备如下特点。
(1)与学生的数学知识水平相结合。问题设置不可以太复杂,要具备一定的可读性和可操作性,学生通过努力能够建立相应的模型为宜。预科段的学生,可以利用二次函数的最值解决用料最省、造价最低、利润最大等问题,虽然没有用到深奥的数学知识,但是能够让学生体会到成功的喜悦。对于大专段的学生来说,可以引入一些利用高等数学知识建模的问题。例如,可以用微分法求解下列问题:森林失火了,消防站接到报警后派多少名消防员前去救火呢?派的队员越多,森林的损失越小,但是救援的开支会越大。所以,需要综合考虑森林损失费和救援费与消防员人数之间的关系,以总费用最小来决定派出队员的数目。
(2)能表现出数学建模的一般过程特点。数学建模成功的关键在于学生的深层次参与,注重每一个环节的能力训练。要培养学生的阅读和语言转化能力,即普通语言转化为数学语言,抽象为数学符号;要培养学生的抽象、概括能力,即如何把一个生活问题转化为数学问题;培养学生的理论联系实际,应用数学的能力。这些能力在每一个环节中都应该有细致的体现。数学建模的一般过程如下所示:现实对象的信息(表述)数学模型的构建(求解)数学模型的解答(解释)现实对象的解答(验证)现实对象的信息。
(3)有生产、生活的实际背景和较好的应用价值。数学来源于生活,越贴近生活的问题越是能激发学生的兴趣、体现学习数学的价值。例如:把椅子往不平的地面上一放,通常只有三只脚着地,放不稳。然而只需稍挪动几次,就可以使四只脚同时着地,放稳了。如何利用数学模型解释上述现象?
(4)求解手段多样化,体现计算机的辅助作用。科技发展到今天,仅仅利用一支笔和几把尺子很显然是不够的,计算机的应用领域非常广泛,利用计算机软件解决数学建模问题是我们必须掌握的一门知识。常用的软件有:Matlab、Mathematica、lingo、SAS等等。
三、注重评价
在高职类院校中开展数学建模,从课程安排上不像其他课程那样最后要考核合格,很多学生是凭着兴趣参与的。从这个方面来讲,也造成了数学模型的质量好坏不齐,评价的形式、结论难以定性。从数学建模本身来讲,衡量一个模型的优劣全在于它的应用效果,而不是看采用了多么高深的数学方法、数学知识。如果对于某个实际问题我们用初等的方法和所谓高等的方法建立了两个模型,他们的应用效果相差无几,那么受到欢迎并采用的,一定是前者。另外,建模的多样性也促使学生在建模的过程中寻找不同的角度建立不同的模型,只要问题得以解决,都应该得到老师的肯定。
如何展示、肯定学生在数学建模上获得的成绩?汇报课、数学模型展、校刊校报专题论文展、论文比赛等等都可以一定程度上反映学生的建模水平,激发学生的学习兴趣,促进学校数学建模的开展。
在高师高职类院校中开展数学建模教学,能够很好地推动学生学习数学的兴趣,培养学生的创造力和应用数学的能力。教学过程中不仅要注重数学建模的一般特点,还要结合学生的具体情况,制订合理可行的计划,因材施教,这样才能体现数学建模的价值,收到良好的教学效果。
参考文献:
[1]茹玉兰,郭立昌.数学建模在中学数学教学中的尝试[J].中学数学教学参考,2000(8).
[2]姜启源.数学模型[M].北京:高等教育出版社,1993.
数学建模的特点范文4
关键词:独立学院;数学建模;教学改革
数学模型就是对于一个实际问题按其内在规律,进行一些合理的、必要的假设,运用适当的数学工具得到的一个数学结构。而通过数学的分析与计算,求解此数学结构使其所得结果能成功解决原实际问题的过程即为数学建模。
20世纪80年代初,数学建模教学开始进入我国大学课堂,经过20多年的发展,现在绝大多数本科院校和许多专科学校都开设了各种形式的数学建模课程和讲座,为培养学生利用数学方法分析、解决实际问题的能力开辟了一条有效的途径。
独立学院是在大力推广普及高等教育环境下发展起来的一种新的办学模式,是相对独立的本科层次的院校。独立学院主要培养的是应用型、实用型人才,在教学中更应注重培养学生分析问题、解决问题的能力。所以,根据独立学院特色人才培养需要,独立学院数学建模课程如何改革是数学教育工作者面临的一个重要课题。
一、独立学院开设数学建模课程的必要性
1.独立学院人才培养目标的需要
数学建模是联系实际问题与数学的桥梁,伴随着科技的蓬勃发展,数学建模被广泛地应用于自然科学、工程技术、医学、经济学等众多科学领域中,而独立学院从创办伊始,就瞄准市场需要确定办学目标,走应用型、实用型的道路,培养高素质、高质量的应用型人才,而数学建模是培养应用型人才的最好方式之一。可见,数学建模教育以其独特的内容和方式契合了复合型人才的培养需求,为适应市场需求,就必须重视数学建模素质的培养。
2.数学建模竞赛的需要
全国大学生数学建模竞赛时,国家教委高教司、中国工业与应用数学学会共同主办的面向全国大学生的竞赛活动,目的在于激励学生学习数学的兴趣,提高建立数学模型以及运用计算机解决实际问题的能力。大学生参加数学建模竞赛不仅可以激发学生数学学习的热情,培养学生创新和解决问题的能力,还能培养团结协作能力,大学生数学建模竞赛要求三人一队,这说明建模竞赛是一个团队合作项目,需要发挥团队中每个成员的特长,力争找到解决问题的最优方案。随着数学建模活动的发展和深入,为了培养出有实践技能和动手能力,能较快地适应岗位的要求,解决实际问题的应用型人才,独立学院也加入了数学建模竞赛队伍行列中,因此,数学建模教学必须紧跟时代步伐。
二、独立学院数学建模课程改革的迫切性
1.独立学院教学对象的特殊性
从学生实际情况出发,独立学院学生在入学时数学基础相对薄弱且参差不齐,自控力和自学能力相对较弱。学生面对较难学的高等数学,尚有畏难情绪,而数学建模课程涉及到概率统计、统筹学、图论、数学实验等多个数学分支,学生在学习时更是感到力不从心。
2.独立学院教师结构年轻化,数学建模师资力量缺乏
数学建模课程涉及的知识非常多,很多是以前在高等数学学习过程中没有涉及到的领域,比如,新的数学专业知识(如统筹学、线性规划、图论、微分方程、概率统计等)、数学软件应用(如综合应用软件Matlab、优化软件Lingo/Lindo、统计软件SPSS等)、其他专业领域问题的背景(如工程技术、医学、社会生活、经济学等)。数学建模课程涉及多个数学分支,各个专题又不完全独立,需要教师具备对应用数学各学科的宏观驾驭能力,因此,从知识结构来看,数学建模的全部教学由一位教师单独完成的难度非常大,而独立学院青年教师大多是刚毕业的高校研究生,一方面,缺乏授课经验;另一方面,受到自身专业的限制,不可能面面俱到。
3.教材选用不当
独立学院选用的数学建模教材大多仍是沿用其他普通高校的教材,而独立学院学生基础知识面不够宽泛,理解和独立钻研能力有限,因此,这些数学建模的教材对于独立学院学生来说比较深奥。因此,我们就要努力探索数学建模教育与培养复合型人才相结合的新模式。
三、改革的具体措施
通过在学院开设数学建模公选课,并结合学生上课情况以及学生课后反馈,总结出了以下改革措施。
1.培养学生的学习兴趣,增强学生的学习动机
(1)明确数学建模的目的、意义,加强教学成果的宣传
独立学院学生虽然基础较薄弱,但他们思维活跃,动手能力强,数学建模突出的数学应用的特点和技术功能激发了学生的求知欲,希望学生能学以致用。因此,对刚入学的新生就应加强数学建模目的、意义以及成果的宣传,培养学生对数学建模的好奇心,启发引导学生去理解学习数学的最终目的是为了解决实际问题。
(2)加强数学的基础教育,潜移默化地渗透数学建模意识
高等数学是独立学院针对低年级学生开设的公共基础课,若授课时数学教师就注意在授课过程中融入数学建模思想,如,介绍导数的应用时,可讲些瞬时速度、切线斜率、边际利润等实际问题的例子,介绍零点定理时,引入椅子问题,让学生理解如何利用数学建模思想解决生活中的问题,为高年级学习数学建模课程打下坚实基础。在平时的教学中穿插数学建模的事例,还可以培养学生的创新能力,激发起学生研究数学建模的兴趣,提高他们运用数学知识进行建模的能力。
2.提升创造性思维,培养学生的动手能力
(1)将理论知识的学习与实践能力的提高相结合
独立学院学生的课程设置是比较紧张的,尤其是一些工科专业,还有安排外出实习的课程,在全院全面开设数学建模课不切实际。因此,学院可以开设数学建模公选课,这个公选课可分为理论课与实验课两部分,数学建模不仅要求学生找到数学模型,还要会用软件对模型进行分析求解,学生还要具备熟练地利用软件处理数据的能力,因此,开设实验课从平时开始训练学生的动手能力是非常必要的。
(2)重视师资培养,师生合作共同科研
我们需要建立一支素质高、稳定性强的数学建模教师队伍,而青年教师经验不足,必然会影响学生的学习效果,但青年教师学习能力强,学习劲头足,学院可以给青年教师提供培训学习的机会,选择一些优秀的年轻教师参加学术会议或者去别的学校学习经验,鼓励教师积极参加相关科研项目,同时,学院可以鼓励学生参与到课题研究中,师生合作共同进行科学研究,这不仅可以提高学生的创新能力,还可以给科研工作注入新生力量,碰撞出新的思想火花。
3.选用与独立学院学生特色相符的教材
独立学院学生由于数学基础较弱,对枯燥、抽象的数学知识缺乏兴趣,数学建模所需知识的广度和深度决定了学生在学习过程中会遇到各种困难,因此针对这些特点,独立学院选用的数学建模教材既要兼顾数学建模课程的科学性与系统性,又要结合独立学院教学对象的特殊性。教学时可以先选用一些趣味性较强的简单案例,淡化理论性太强的东西,增加实践性教学,让学生从低起点了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程。在激发出学生的学习兴趣并将此兴趣转化为动力后,再将课程的内容逐步深入,循序渐进。避免因课程太难,使得学生产生自卑、消极情绪。
4.为学生提供相互学习和交流的平台
独立学院可以根据自身情况为学生提供相互学习的机会。
(1)成立数学建模社团
社团宗旨是传播数学建模文化,组织学习活动。如,组织名师讲座、经验成果交流会、数学建模文化艺术节等。
(2)建立数学建模微博、QQ群、公邮等,让更多的学生了解数学建模的过程和分享成功的体验
数学建模教学有利于提高学生的创新意识和动手能力,提升学生的数学素养,在独立学院开展数学建模课程能很好地培养学生的应用能力。本文分析了独立学院数学建模的教学现状,提出了关于数学建模教学模式和教学方法的改革措施,但独立学院办学的时间尚短,经验不足,数学建模课程改革是一个长期的系统工程,作为一名数学教师,应该在教学中多积累经验,不断提高自身教学水平,才能在改革中取得更大成效。
参考文献:
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数学建模的特点范文5
Abstract:This paper discusses the mathematical modeling in teaching reform in Colleges and universities the necessity, summed up the practical experience.
关键词:数学建模 教学改革
Key words: mathematical modeling teaching reform
作者简介:林冬梅(1967.11-)山东临朐人,淄博职业学院 讲师 硕士,数学应用专业。
数学建模教学改革是适应、推动社会发展的必须,是数学教学改革不可阻挡的潮流。
(一)、过去我们的高等教育传统数学教学模式,割裂了理论与实践的联系,只注重理论和计算,而忽略了实际问题的深层次研究和应用。目标不明确、内容枯燥,使学生即认识不到数学无所不能的作用,也提不起学习的兴趣。认识不到位、缺乏兴趣必然导致学生的数学基础松垮不牢固,继而踏入社会后就无法用精确的数学思维和严谨的计算解决实际问题,更无法促进科技成果在实践中的应用。数学建模,从定义上,我们可以知道,是利用数学方法解决实际问题的一种实践,它最大的特点就是解决实际问题,是一种实践。数学建模要求学生能够自如的融会不同的数学知识、计算机知识、运筹学、汉语言等,使学生在解决实际问题的同时,培养其分析综合能力、抽象概括能力、想象洞察能力、运用数学工具能力,为学生在日后的工作中点燃技术应用的热情,插上促科技应用的翅膀。其次,数学建模通常采用多人组队、明确时间、完成规定任务的形式。完成一项数学建模任务依靠的是成员之间的讨论、分工、合作。如果把数学建模看成是企业中的一项工程任务,团队中任何一个人工作滞后都可能影响任务的进程,最终可能会导致企业被淘汰出局。
(二)、从实践层面:随着人类社会的发展,数学的应用以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。很多教育先进的国家已经深刻认识到通过有效方式将数学与实践密切结合起来的重要性。经过探索,1985年美国首度推出了一种叫做MCM的一年一度大大学生数学模型竞赛,旨在通过完成问题的阐述分析,模型的假设和建立,计算结果及讨论的方式,提高学生的创新联想能力。随即我国自1989年开始参加这一竞赛。数年的教学、参赛实践证明数学建模大幅度提高了学生用数学方法解决实际问题的意识和能力,对提高学生科研能力及综合素质的培养起到了巨大的作用。现在,全国大学生数学建模竞赛已发展成为我国最大的学生课外科技创新活动。基于这个现实,我国的许多高校加入了进行数学建模教学的行列,而且取得了不俗的成绩。比如浙大开出了面向不同对象的各种数学建模课程 6门,形成了一定的规模,每年听课学生都达到上千人。
当然,任何一项革新或制度的实施都需要具体的措施来有力保障。
首先,制定一个数学建模教学改革的规划。“凡事预则立,不预则废”,只有在充分调研的基础上,对数学建模拟定一个长远教学实施规划,才能确保数学建模教学课程的有序开设及逐步完善。该项规划应该包含以下内容:
(一)、教学队伍力量的评估和确立。
因数学建模较传统教学而言,还是一种新兴事物,为确保其在教学实践中能够取得预期效果,起到以点带面的作用,并为日后数学建模积累丰富的经验,必须把认真负责、有强烈敬业精神,综合素质高、教学效果好的教师选。然后对这支教学队伍的教学经历、知识结构、年龄结构、业务专长、师资配置情况进行综合评估,确保教学队伍年龄、知识、专业的合理性。
(二)、明确数学建模课程内容体系结构,教学内容组织方式与目的。
数学建模课程教学内容可分为:(1)、建模概论,介绍什么是数学模型,建模的一般步骤与一些注意点。(2)、初等模型,介绍如何用微积分方法来研究生活中经常遇到的一些问题。(3)、微分方程模型,在介绍人口模型、服药治疗等问题的同时,介绍集中参数法与分布参数法、工程师原则、房室系统方法、参数识别等常用的建模技巧。(4)、状态转移模型,介绍线性代数中向量、矩阵的灵活应用,线性空间、线性相关与独立概念的应用、特征值在矩阵迭代中的作用等。(5)、优化模型。(6)、计算复杂性简介,通过实例让学生认识到计算量大小的重要性。(7)、离散模型,介绍由于计算机科学的最新发展而产生的一些新问题和新模型。(8)、决策与对策,介绍一些常见的决策与对策问题及最新发展。(9)、逻辑模型,介绍逻辑推理在建模中的应用,逻辑推理方法在信息论建立上的应用等。
(三)、教学条件的创造,包含教材使用与建设;为促进学生主动学习提供扩充性资料;创造实践性教学环境和网络教学环境。
1、精心比较挑选较大影响的数学建模教材,并在教改实践中不断积累丰富的教学经验和教案,在此基础上,在规划时间内出版适合本校特点的实验性教材,并广泛推广使用。
2、建立了全校性数据中心,高性能大容量的网络课件服务器和磁盘存贮系统,建立数学建模板块,对优秀学生实践论文、获奖论文进行汇编、提供最新建模参考文献集、国内外大学生数学建模竞赛题汇编等。
3、与当地企业密切联系,建立适合本校教学特点的数学建模实践基地,使学生有良好的实践性教学环境。
数学建模的特点范文6
关键词:数学建模素质教育教学改革培养
实施素质教育的重点是培养学生具有创新精神和实践能力,造就合格的社会主义事业接班人。为此,广大教育工作者就如何向学生传授知识的同时,全面提高学生的综合素质进行着不断地探索与研究,并提出了许多解决问题的方法和思路。笔者结合多年的教学实践,认为数学建模是实施素质教育的一种有效途径。
一、数学建模的内涵及其发展过程
数学建模是通过对现实问题的抽象、简化,确定变量和参数,并应用某些“规律”建立起变量、参数间的确定的数学问题;然后求解该数学问题,最后在现实问题中解释、验证所得到的解的创造过程。数学建模过程可用下图来表明:
因此,数学建模活动是一个多次循环反复验证的过程,是应用数学的语言和方法解决实际问题的过程,是一个创造性工作和培养创新能力的过程。而数学建模竞赛就是这样的一个设计数学模型的竞赛活动。
1989年我国大学生首次组队参加美国的数学建模竞赛(AMCM),1992年开始由中国工业与应用数学学会(CSTAM)举办我国自己的全国大学生数学建模竞赛(CMCM)。到1994年改由国家教委高教司和中国工业与应用数学学会共同举办,每年一次,数学建模教育实践相继开展。现已成为落实素质教育、数学教育改革的热点之一。1996年“全国大学生数学建模竞赛”工作会议后,全国高校掀起了数学建模热潮,参加院校逐年递增。到目前为止,数学建模竞赛己经成为全国大学生的四大竞赛之一。
数学建模教育及实践对密切教学与社会生活的联系、促进大学数学课程的更新具有十分重要的意义,特别是对大学生综合素质的提高有着不可低估的作用。本文拟就数学建模对学生素质能力的培养、以及对数学教学改革的启示谈一些拙见,供同行参考。
二、数学建模对大学生素质能力的培养作用
1.数学建模有利于培养学生的创造能力和创新意识
数学建模通常针对的是从生产、管理、社会、经济等领域中提出的原始实际问题,这类问题一般都未作加工处理,也未作任何假设简化,有些甚至看起来与数学毫无关系。因此,建模时首先要确定出哪些是问题的主要因素,哪些是次要因素,做出适当的、合理的假设,使问题得到简化;然后再利用适当的数学方法和知识来提炼和形成数学模型。一般地讲,由于所作假设不同,所使用的数学方法不同,可能会做出不同的数学模型,这些模型甚至可能都是正确的、合理的。例如,1996年全国大学生数学建模竞赛A题(可再生资源的持续开发和利用),就这一题而言,可以在合理、科学的假设前提下,利用微分方程建立鱼群演变规律模型;也可以建立可持续捕捞条件下的总产量最大的优化模型;还可以建立制约各种年龄的鱼的数量的微分方程和连结条件,然后采用迭代搜索法处理,它给学生留下了极大的发挥空间,任凭学生去创造和创新。评阅答卷时教师对具有创造性和创新意义的在评定等级上还可给予倾斜。因此,数学建模是一种培养学生创造能力和创新精神的极好方式,其作用是其他任何课堂教学无法替代的。
2.数学建模有利于培养学生的组织协调能力
在学校里学生通常是自己一个人念书、做题,几个人在一起活动的机会不多,特别是不同专业的学生在一起研究讨论问题的机会就更不多了,而建模比赛是以3人组成一队一起参加的,这样设置的初衷就是为了建立队员之间的相互信任,从而培养队员的协作能力。比赛要求参赛队在3天之内对所给的问题提出一个较为完整的解决方案,这么短的时间内仅仅依靠一两个人的“聪明才智”是很难完成的,只有合3人之力,才能顺利给出一个较好的结果来,而且要给出一份优秀的解决方案,创新与特色是必不可少的。因此3人在竞赛中既要合理分工,充分发挥个人的潜力,又要集思广益,密切协作,形成合力,也就是要做个“人力资源”的最优组合,使个人智慧与团队精神有机地结合在一起。因此数学建模可以培养同学的合作意识,相互协调、、取长补短。认识到团队精神和协调能力的重要性对于即将面临就业选择的莘莘学子来说无疑是有益的,以至对他们一生的发展都是非常重要的。
3.数学建模有利于培养和提高学生的自学能力和使用文献资料的能力
数学建模所需要的知识,除了与问题相关的专业知识外,还必须掌握诸如微分方程、数学规划、计算方法、计算机语言、应用软件及其它学科知识等,它是多学科知识、技能和能力的高度综合。宽泛的学科领域和广博的技能技巧是学生原来没有学过的,也不可能有过多的时间由老师来补课,所以只能通过学生自学和讨论来进一步掌握。教师只是启发式地介绍一些相关的数学知识和方法,然后学生围绕需要解决的实际问题广泛查阅相关的资料,从中吸取自己所需要的东西,这又大大锻炼和提高了学生自觉使用资料的能力。而这两种能力恰恰是学生今后在工作和科研中所永远需要的,他们可以靠这两种能力不断地扩充和提高自己。
4.数学建模有利于培养和提高培学生的计算机应用能力
应用计算机解决建模问题,是数学建模非常重要的环节。其一,可以应用计算机对复杂的实际问题和繁琐的数据进行技术处理,若用手工计算来完成其难度是可想而知的;同时也可用计算机来考察将要建立的模型的优劣。其二,一旦模型建立,还要利用计算机进行编程或利用现成的软件包来完成大量复杂的计算和图形处理。没有计算机的应用,想完成数学建模任务是不可能的。例如1999年全国大学生数学建模竞赛题B(矿井选址问题),它需要借助计算机进行全方位的搜索,以确定最佳钻井地址,从而节约钻井费用,提高经济效益。因此,数学建模活动对提高学生使用计算机及编程能力是不言而喻的。
5.可以增强大学生的适应能力
在知识经济时代,知识更新速度不断加快,如果思维模型和行为方式不能与信息革命的要求相适应,就会失掉与社会同步前进的机会。如今市场对人才的要求越来越高,人才流动、职业变化更加频繁,一个人在一生中可能有多次选择与被选择的经历。通过数学建模的学习及竞赛训练,他们不仅受到了现代数学思维及方法的熏陶,更重要的是对不同的实际问题,如何进行分析、推理、概括以及如何利用数学方法与计算机知识,还有各方面的知识综合起来解决它。因此,他们具有较高的素质,无论以后到哪个行业工作,都能很快适应需要。
如上所述,开展数学建模教学与实践这项活动,将有助于大学生创新能力、实践能力等能力的培养,从而有助于大学生综合素质能力的提高。此外,数学建模还可以帮助学生提高论文的写作能力、增加学生的集体荣誉感、以及提高大学生的分析、综合、解决实际问题的能力,在此我们不再一一论及。
三、数学建模对数学教学改革的一些启示
数学建模从教育观念、内容、形式和手段都有一定的创新,对数学教学改革有积极的启示意义。
1.突出了教与学的双主体性关系
数学建模竞赛以师生互动为基本特点,教师的主体性与学生的主体性同时存在、互相协同,最后形成一种最优的互动关系。教师的主体性表现在:①教师是组织者。整个竞赛训练过程中的人员选拔、教学安排、分析模拟等都离不开教师的策划和严密安排。②教师是教学过程中的主导者。教师要根据学生的学习兴趣、能力及特点,不断修正自己的教育内容和方法,在发挥自身主体性同时又要开发被教育者的主体性。学生的主体性表现在:①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心向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。②学习过程中的创造与超越。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。
因此,这种双主体的关系是对以往教师为中心、为主体的教学方式的根本突破,这种突破的条件首先是竞赛机制和教育观念的创新和变革,这对我们数学教学改革提供了积极的启示。
2.促进了课程体系和教学内容的改革
长期以来,我们的课程设置和教学内容都具有强烈的理科特点:重基础理论、轻实践应用;重传统的经典数学内容、轻离散的数值计算。然而,数学建模所要用到的主要数学方法和数学知识恰好正是被我们长期所忽视的那些内容。因此,这迫使我们调整课程体系和教学内容。比如可增加一些应用型、实践类课程:像“运筹学”、“数学模型”、“数学实验”、“数学软件介绍及应用”、“计算方法”这些课程等等;在其余各门课程的教学中,也要尽量注意到使数学理论与应用相结合,增加实际应用方面的内容和例题,从而使教学内容也得到了更新。
3.增加新兴科技知识的传授,拓宽知识面
数学建模所使用的材料涉及范围十分广泛,要求教学双方具有较广的知识面,同时并不要求掌握各个专业领域中比较艰深的部分。这些特点对于目前数学教材中存在的内容陈旧、知识面狭窄及形式呆板等问题,具有借鉴作用。数学建模的试题通常联系新兴的学科,在科学技术迅猛发展的今天,各种新兴学科、边缘学科、交叉学科不断涌现,广博的知识面和对新兴科学技术的追踪能力是获得成功的关键因素之一,也是当代大学生适应市场经济,毕业以后走向社会的必备条件。
全国大学生数学建模竞赛组委会主任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,如果我们能逐步地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。
参考文献:
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