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数学建模比赛的意义范文1
【关键词】数学建模比赛;大学数学课程;分数系统;效用;SPSS相关性分析
一、学生调查
1.调查对象:①全国数学建模比赛:40支队伍参赛,队员来自于数学与统计学院、机电与信息工程学院、物理学院、商学院,共120名同学。其中获得全国奖的有6支队伍,省级奖的有20支队伍;②美国大学生数学建模比赛(MCM/ICM):共有32支队伍参赛,队员分别来自数学与统计学院、机电与信息工程学院、物理学院、商学院,共96名同学。其中获得一等奖1支队伍,二等奖的有11支队伍。
二、效用分数系统设计
首先调查对象所评价的单科课程分数平均值直接可用于表示单科课程的效用值,利用该值就能够表现和比较各单科数学课程与数学建模比赛之间的效用。由于每门课程的学分可以代表该门课程的学习难易程度与重要性,不妨就用学分大小数值作为课程的重要系数。而科目重要系数与总学分数的比值可以表示此科目在数学教育中所占的比重,利用此比值乘以各科的效用分数后求和,该值可以表示出所有科目与数学建模比赛之间的总效用程度。根据这些数据结果我们就可以分析他们之间的效用大小及相关性。
三、数据展示与分析
通过比较两个图,我们同样发现提高学习效用分数较高的科目同样是在数学建模比赛中运用较多的科目,这说明数学建模比赛题目对特定科目的直接要求要大于其它科目,运用的最直接最多的科目必然在提高该科目能力上比其它科目强,因此在提高学生学习能力的效用上有着表上所表现出的高低情况。并且从调查问卷的主观问题回答中,我们发现很多学生在数学建模比赛中并不能大量运用到书上所学到的知识,虽然是与这些科目完全相关,但是学生大多数情况下是在网络上获取相关知识,利用已经学会的课本知识去学习其它资源(网络与其它书本)上可能对该建模比赛题目有用的知识,进而把它运用到题目中去。并且从大量同学对调查问卷中一个问题(参加数学建模大赛你最大的收获是什么)的回答中,大多数同学认为数学建模大赛让他们深刻的了解到数学在实际中运用的意义和广泛的应用基础,激发其学习数学的兴趣,并大大提高了自身的综合能力,比如从大量资源里面查找到相关资料、团队合作的能力、独立思考能力、论文写作能力等。
在对调查问卷统计后,学生在导师对数学建模比赛中效用一问所打分数的平均值为6分,众数为6分,也有一部分同学打分较高。大多数学生表示老师在比赛中的效用并不是很大,一般也不能在题目解答上提供较直接的帮助,但学生同时也表示老师能扩宽同学思考题目的思路且在最后修改论文所提供的帮助非常大。
数学科目与数学建模比赛相互总效用表
主要原因:数学建模比赛对一些高学分的基础课程如数学分析、高等代数等科目的要求并不如其它科目直接,然而基础课程在大学数学教学环节中所占比重又较大,其中数学分析学分高达18分,高等代数学分高达10分,所以导致总效用不高。
次要原因:数学建模比赛题目对课本知识要求也不直接,通常是根据已学会的知识去掌握学习其它资源的知识,导致学生对各科目的效用分数打分不高;两大数学建模比赛的题目选择性较少,导致对不同科目相关性的覆盖面较小。
四、SPSS相关性分析
首先选取各个课程的效用平均值作为分析对象,再利用SPSS从得到两组数值之间找到一种关系来刻画这种相关性的程度大小,之前的分析属于一种主观性的分析,以下作为效用相关性的客观分析。在利用SPSS软件分析中,我们采用两种检测方法即用Kendall秩相关系数与Spearman秩相关系数值来描述两者之间的相关性,数值越接近1表示他们之间的相关性越接近于完全正相关,如上图所示,Kendall秩相关系数的值为0.812,Spearman秩相关系数的值为0.865,这两组的数值都非常接近1,说明两者彼此之间的联系十分紧密,数学建模比赛确实能有效提高学生学习数学科目的能力,同时也说明各数学科目也能在数学建模比赛中得到充分的效用,这项活动对大学生数学教育是十分有效的且有意义的。
参考文献:
[1]姜启源,谢金星,叶俊.数学模型(第三版)[M].高等教育出版社.
[2]孙成功.数学建模课程和数学建模竞赛的教育功能研究[J].天津科技大学理学院.
数学建模比赛的意义范文2
关键词:创新;高校学生;数学建模;能力培养
【分类号】O141.4-4
1、引言
创新意识和创新能力对于一个民族的进步和国家的兴旺的重要性不言而喻 。而一个国家的创新型人才直接反映了这个民族和国家的综合创新水平。创新型教育,特别是高校的创新教育是培养创新型人才的主要途径。高校的扩招尽管使我国的高等教育事业得到了突飞猛进的发展, 但扩招带来的发展只处在量的飞跃, 而质的提高仍需很多的工作要做。目前我国高校学生中很多学生的创新意识,创新能力(包括理论创新和实践能力)还很缺乏,自我发现问题、独立思考问题能力有待提升。那么这种现状形成的原因除了学生自身综合素质外,还有就是目前的教育形式和氛围没能够有力的促使学生创新意识和能力的培养。关于当前高校教育在学生创新能力培养和提升中的问题和不足,许多高校学者和教育专家进行过研究和讨论并提出了很多改进的方法。其中有人提出通过改革课程体系,改革教学观念来促进学生创新能力的培养;还有人提出学工部,如校团委、教导员可以开展一系列实践活动,根据当时社会热点话题,抽象出数学模型,从而提升实践创新能力。前面这几个讨论和研究都有一定的参考价值,不过都停留在理论层面,至于实际操作性还存在问题。本文提出一种具有较强操作性和高效性的高校学生创新能力培养方法―数学建模。
2、数学建模和创新能力的关系
创新意识和能力主要体现在:首先是更新, 即在对原有事物的了解基础上提出一种新事物与之替换;其次是改进, 即对原有事物进行改进或改造改变;最后是新事物的创造, 即创造出新的事物。创新的特点就是创建更具优越性的新的事物去代替原有的旧事物,主要体现在“新” 。数学建模便是结合生活中的实际问题,通过数学理论知识构建相应的数学模型的一种创新实践。高校就应该以创新为教育理念,以培养学生获得知识和利用所学知识进行创新实践,发现并解决实际问题能力为教务目标。而数学建模的主旨就是创新,是培养学生创新意识和能力很好的一个平台。
3、理论研究
3.1 数学建模内容承担着创新的载体
人的创新意识和能力的提升动力源于社会实践中的实际需求。数学建模的内容基本上涵盖了实际生活中的方方面面。在遇到这些实际问题时,各种数学模型都可能会被用到,如:人口结构模型、 交通模型、 自然环境模型、 原始生态模型、 城市规划模型等。范围再大一点的话,与数学相关的学科如金融数学、 工科数学、计量经济学、社会学等。因此,数学建模的内容为培养高校学生创新意识和能力提供了充分的题材。
3.2 数学建模过程锻炼了创新的心理意识
数学建模提倡的是建模过程和建模思维,特点是合乎实际并具实际意义。有学者提出,心理自由是创新的前提条件。某诺贝尔奖获得者也曾说过,学生的自信心对创新意识和能力至关重要。创新意识和精神的提升首先要心里自有,创新教育的环境和氛围也应是和谐、自由的。数学建模学习和比赛的理念就以学生为主体,以培养学生的主动性、创新意识与能力为目的。因此数学建模为学生营造了一种自由、和谐的心理环境。
4、数学建模具体实践
根据创新活动的前提条件,心理需求和数学建模的特点,数学建模思路以及建模对创新能力的培养的作用体现在:第一步,组队,选题。建模成员中要有具备数学、编程、文笔等方面的优势。除此之外建模成员之间还要有默契,能够形成具有较强集体荣誉感和凝聚力的团队 。在数学建模比赛中各成员都要保持团结,积极合作。选题之后,各成员要仔细分析建模材料, 从自生特长出发,明确建模主体。一个创新的建模题目会对整个活动起到引领作用。第二步,抽象背景、提出假设,引出问题。数学建模的一般思维就是简化问题背景、提取本质、提出假设、用数学方式把实际的生活问题表达出来,建立模型,根据模型的特征运用数学算法和软件或程序求解验证和改进。比较典型的是“哥尼斯堡七桥问题”, 最后能够成功解决问题的关键在于进行了合理的抽象与假设,把陆地,桥和岛分别抽象成点和线的关系,从而把七桥问题转化点线问题,并构建了具有几何特征的数学模型。数学建模过程中在一定要把问题原型转化成能够根据数学思维解决问题的形式,将问题中所有相关联的事物的的数量关系理顺。重要数据的汲取、关键的描述反映出建模成员的的数学思维特征。构建模型类型与建模成员的知识掌握的深度和宽度有关, 因此建模中的抽象背景、提出假设与简化问题的过程就是培养创新意识和能力的过程。第三步,构建模型。数学建模培训和比赛中在我难题抽象,假设提出都要求学生充分发挥直觉、逻辑和跳跃式思维,不限模式的建立数学模型。由于建模中所涵盖的具体问题都来源于现实生活,都没有确定的答案和直接套用的模式,所以构建的模型也不是唯一的。数学模型关键是要具有简单、合理和科学准确性,而非复杂、专业的模型更具优越性。针对实际的生活问题构建出合理而又科学的模型之后,就需要对模型进行分析和求解。而求解过程则需要给出精确高效率的结果,这便要求在求解过程中采用具有创新的数学方法和专业软件。第四步,模型的评价。一个数学模型都会存自身的优点和缺点,在评价这些优缺点时需要考虑多方面的因素,如模型结果是否真实的反映实际问题, 具不具有正确性与可操作性,存不存在逻辑上的自相矛盾,有没有推广的价值等。第五步,模型的推广与预测。同一个数学模型,往往可以应用到实际生活中的,甚至可以用来解决没有多大相关性的实际问题。如房室模型可以应用到药物在人体内的分解和代谢过程,同时也可以应用到不同浓度的液体相互渗透等方面。再如,生态模型可以应用到某地区动植物微生物繁殖,相处的问题,又可以应用到社会科学中人群相处的问题。这些不同的模型应用一般就是根据不同的情景和需要修正原来建模问题中的某些假设,将模型推广,当然也可以根据实际情况,完善算法加以推广。综上, 数学建模的过程反应了建模成员的综合性的素质,如:人际关系、 社会阅历、 知识框架、 汲取信息能力、编程水平、 文笔等素质。因此数学建模要注重每一个环节,每一个细节,既要注重建模结果又要注重建模过程,从而充分利用建模这个高效的平台进行创新意识和能力的培养。
5、数学建模的成果与结论 结合重庆科技学院数理学院本专业学生中参加建模学习、培训和比赛的学生(后面简称建模成员)与没有参加建模培训、比赛的学生(后面简称非建模成员)的实际学习情况,对这两种情况在研究范围和固定条件下进行比较分析,得以下结论:建模成员与非建模成员在数学思维、人际关系、考研、 就业等方面表现出较大的区别,主要表现在:首先是在思维方面, 前者看待问题和分析问题比较有深度和宽度, 能够集思广益,触类旁通,而解决问题的思路和方法也比较灵活,比较开放, 而后者分析问题比较狭隘,思想禁锢,单调,表现出保守的一面。再就是在人际关系方面,前者一般具有较好的交集群,无论是班级还是寝室,无论是同学还是老师都能够很好地与之相处,尤其表现在有集体活动或是集体比赛中都能够表现出较强的协调能力和组织能力,而后者的这方面的综合素质没有没有突出的表现。还有在考研和就业方面, 前者一般都会找到自身的发光点和优势,准确的定位,选择适合自己的学校和专业,备考工作一般准备的都非常充分,尤其是在考研复试或应聘面试的时候,对自身知识框架的熟悉和自我素质的了解,能够更加得到考官的认可,而后者在这两方面往往有纠结、紧张和不自信的表现。
参考文献:
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数学建模比赛的意义范文3
关键词:数学建模;数学的价值;团队协作
我院数学建模协会建于2009年,经过三年时间的基本建设,现已初具规模。我们从宣传、组织、培训、比赛等方面入手,努力提高高职生对数学建模的认识,增强他们对数学建模的兴趣。在已结束的三届建模大赛中发挥积极作用并取得了显著成绩。
1 加大高职院校学生对数学建模的知悉率
“数学建模是什么?是工业上的模型吗?它跟数学有什么关系?”这就是许多同学第一次听到数学建模时脑海中出现的问题。后来听说我们学院曾有人得过这项赛事的全国奖,即便如此,还是对它不了解。从来也没有听别人认真讲过,只是一些道听途说,更别说会参与,多数人连想都不敢想。为了提高我院学生对数学建模的知悉率,揭开“数学建模”的神秘面纱,我们通过宣传、造势,尽量突出其在培养学生的科学精神和协作精神方面的独特作用,让学生感受到研究生活中的数学问题是十分有益而又有趣的事,努力营造一定的数学建模氛围。建模协会举办了许多课外活动,其目的主要是配合数学课堂教学,拓展学生知识面,提高学生多方面数学素质能力。设法让他们相信“数学建模”并非是一门高不可攀的学问,带领会员们慢慢地步入建模天地,由陌生到模糊、由模糊到感觉、由感觉到实践……以至于迷上。
2 开展形式多样的建模活动,努力寻找数学失落的价值
根据高职院校学生理性思维不足而感性思维活跃的特点,作为数学课堂的延伸,建模协会不遗余力地发挥着自己的作用,借助其独有的时间灵活,内容选择余地大,活动场地,形式不受限制的优越性,帮助学生直观的感受到数学与现实生活的联系,很好的激发了其好奇心、求知欲。通过组织有一定规模的建模活动,由浅入深安排一些可用数学知识巧妙解决的问题。这些内容贴近学生实际,对数学知识和数学能力的要求不是很高,研究方式是动手动脑,讨论,调查等多种多样。由于这些建模活动风格够新颖、道理够通俗,比较符合高职生追求个性化的学习态度,有效地调动了会员的积极性。最明显的变化者当数往日谈“数”色变的五年制学生了,数学软件的强大威力在为他们减负之余还彰显出其思维活跃、敢想敢干不服输的优势。在与三年制学生选手建模的同场竞技中他们敢于高调亮相。告别了尴尬、困扰、心虚状态之后的选手一旦进入到建模乐园,历经拼搏、奋斗、徘徊、微笑、心动、惊喜,他们才真真切切的感受到了数学的魅力,相信平凡照样可以造就伟大,没有最好只有更好。随着学生热点问题不断地被攻破,建模协会积聚起越来越多对数学建模感兴趣的同学,他们开始慢慢摆脱学习数学的思维定势,逐渐走出“作题、解题”的狭小圈子,转而开始寻找数学的本意,寻找数学失落的价值。
3 通过建模竞赛培训计划的不断落实,帮助学生逐步形成数学的应用意识
随着建模活动的不断深入,遇到的数学现实问题难度加大了,高职院校学生数学基础薄弱的不利因素凸显出来,在会员感到问题棘手,知识匮乏时就需要对他们不断充电。为了配合数学老师进行系统化培训工作,我们合理地制定了培训计划,并分阶段实施:第一阶段为初级培训阶段。这一阶段主要是在课余时间进行,目的是初步树立学生的数学应用意识,使他们基本懂得如何用数学的观点看世界。第二阶段为暑期集训阶段。主要培训内容为数学建模所涉及的众多数学分支和多种建模方法以及常用的数学软件知识。第三阶段为模拟实战与案例分析阶段。前面两个阶段研究的问题还是比较容易找到相应的数学工具解决的实际问题,有大部分是为了训练学生应用意识和能力而将实际问题简化而编成的题,离真正的数学建模学习还有很大的差距。所以此时数学老师会提出条件更模糊,解决方向也不明确的实际问题,带领学生一起去解决,同时也鼓励、引导学生自己去发现身边的问题,提出解决方案,建立模型。
4 做好大赛前的准备工作,为选手“临门一脚”增加胜算
经过这三个阶段的学习和训练,学生就能初步掌握数学建模的基本思维方法,可以一展身手了。为此我们还专门对选手的应赛经验进行有针对性的培训,用学长们以往参赛的经验与教训帮助他们注意如下几个方面:(1)加强学生对竞赛中各个环节的熟悉程度,如:合理的安排时间,正确的论文格式,竞赛中的群体思维方法等等;(2)加强学生的团队精神和沟通能力、队员之间配合的默契程度,如:相互尊重,充分交流,杜绝武断评价等等;(3)加强学生对论文细节部分的处理能力,如:论文结构,论文与建模同步进行等等;(4)加强对薄弱环节的训练。
实践证明,建模竞赛对于参赛的选手来说真是一种磨练,知识的比拼,意志的考验使他们每个人都会有丰富的收获。对于数学的意义,他们的理解不再是停留在教科书上,他们更懂得了数学的价值,更懂得合作的力量。由此可见,只有参加建模竞赛,才能激励学生经过马拉松般的洗礼后成为真正的勇士,同时彰显出数学建模的育人功能;也只有通过竞赛,才能检验出组织建模活动的方式是否真的有效,学生在数学建模活动中是否真正开启了智慧,提高了能力,即建模协会的工作是否落到实处。
5 数学建模活动给我们带来的启示
数学建模协会随着三次大赛一路走来,我们发现选手们的收益远不止于此,由于参赛选手在口头表达、快速反应、勇于发表自己的见解方面都得到了很好的训练,这实际上是我们协助老师向学生施行了一项科研工作的模拟训练,如此说来学生收获的是可持续发展能力。为此,作为铺路石子的数模协会成就感大增,同时也坚定了我们的奋斗目标,那就是继续努力,争取进一步扩大数学建模活动的受益面。
参考文献:
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数学建模比赛的意义范文4
关键词 数学建模 素质教育 高职高专
中图分类号:G710 文献标识码:A
素质教育是指依据人的发展和社会发展的实际需要,以全面提高全体学生的基本素质为根本目的,以尊重学生主体性和主动精神,注重开发人的智慧潜能,注重形成人的健全个性为根本特征的教育。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。
1数学建模的内涵及数学建模竞赛的发展
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、参数间的关系,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性过程。数学建模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。大学生数学建模竞赛最早于1985年在美国出现。1989年我国学生开始参加美国的数学建模竞赛,1992年我国组织举办了10个城市的大学生数学建模联赛,1994年起开始主办全国大学生数学建模竞赛,每年一次。十几年来,全国大学生数学建模竞赛规模飞速发展,参赛校数从1992年的79所增加到2012年的1284所院校,参赛队数从1992年的314队增加到2012年的21219个队(其中本科组17741队、专科组3478队),63600多名大学生报名参加本项竞赛。数学建模竞赛已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。从以上数据来看,参加数学建模活动的主要是本科学生,但是专科院校的学生近几年参加竞赛的增长速度还是很快的。本文通过分析数学建模的意义、方法和步骤,结合高校素质教育的主要内容,探讨数学建模在高校的素质教育中所起的作用。
2数学建模对高职院校大学生素质能力的培养作用
2.1数学建模有利于培养学生的创造能力和创新意识
数学建模问题通常是从生产、管理、社会、经济等领域中提出的原始实际问题,将这些问题做了很少的简化,一般与实际问题十分接近。在建模时首先要确定出问题中哪些是主要因素,哪些是次要因素,做出适当的、合理的假设,使问题得到进一步简化;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。这些题目一般没有固定的解法,也没有唯一的正确答案。一般地讲,由于所作假设不同,所使用的数学方法不同,会做出不同的数学模型,这些模型得出的结果一般也不相同,但是有可能它们都是正确的、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,其作用是其它任何课堂教学无法替代的。
2.2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。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。在建模培训中,也不可能将所有可能用到的知识都讲到。在模拟竞赛中,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。而在正式的建模比赛中,一个参赛队的3名同学将不能与其他任何人交流,包括指导老师和其他参赛队员。当他们拿到问题时,或许这个问题对他们来说非常陌生,这时,他们只能通过自学和内部讨论,在书籍资料,或是网上资料中查找相关知识,或者查找类似的问题,从中得到启发和借鉴,这种锻炼可以大大提高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需要的,他们可以靠这两种能力不断地扩充和提高自己。
2.3数学建模有利于培养学生的组织协调能力
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。
2.4数学建模有利于培养和提高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。或者利用计算机对大量数据进行统计分析,这些工作,没有计算机的应用,想完成数学建模任务是不可能的。例如,2012年全国大学生数学建模竞赛题C(脑卒中发病环境因素分析及干预),它需要借助计算机对大量数据进行筛选、统计。根据统计结果的分析,得出发病率与气温、气压、相对湿度间的关系。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。
2.5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参加数学建模竞赛这项活动,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,就像很多参加过数学建模的同学常说的一句话:一次参赛,终生受益!
参考文献
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数学建模比赛的意义范文5
关键词:数学建模数学实验教学改革措施
随着我国大学生数学建模比赛的普及,其影响也越来越大。虽然部分学生不需要参加数学建模比赛,但是由于专业课程或者毕业论文的需要,也需要掌握一定的数学建模知识。部分学校采用课外培训的方式来满足学生数学建模竞赛的需要,但是由于课外时间有限,为了满足学生学习数学建模知识的需要,应当将数学建模和数学实验课程进行有机的整合,提高数学教学的效果。
1数学建模和数学实验教学结合的意义分析
通过将数学建模和数学实验教学充分的结合,以数学建模为载体,以数学思想方法为主线,以现代化的教学平台作为辅助力量,将强化数学实验教学作为重要的手段,对于培养大学生的数学素养和应用能力具有重要的帮助。通过将数学实验教学和数学建模结合起来,很多学生可以将学习过的知识和经验应用到毕业论文的设计中,还可以应用到解决实际问题当中。部分学生可以将数学建模的思想和数学实验软件等知识,应用到自己的研究生学习中,提高了学生在研究生阶段学习的效果。通过将数学建模和数学实验教学结合起来,使学生在分析问题和解决问题方面的能力得到了明显的提高,在社会使得到了用人单位的广泛好评。数学建模和数学实验课的结合,改变了传统数学实验教学中的验证性教学的方式,不仅教会学生利用相关数学软件来解决数学问题,而且通过数学建模的实例启发学生思考现实问题,使学生能够学会建立数学模型并且利用数学软件来解决问题。提高了学生在利用数学知识解决实际问题上的综合素质,为以后进一步的学习数学知识打下了良好的基础。数学建模和数学实验教学的简化,推进了研究型、实践式和讨论式教学的改革。解决了在传统的数学教学中重视理论的知识的普及,对于数学知识的实践比较轻视的问题,推进了数学教学改革。在数学教学中增加数学实验课,同时用适当的数学建模问题进行辅助教学。在教学的过程中可以由教师带领学生共同进行探索、研究,最终解决生活和生产中的具体问题,有利于激发学生学习数学知识的兴趣和积极性。
2数学建模和数学实验教学改革的措施和方法
第一,教学内容方面。在数学实验的教学内容方面主要分为基础数学知识和高级数学知识两个部分,基础部分主要由高等数学、线性代数概率论与数理统计等部分组成,并且学生还应当学会利用数学软件等来体验所学习过的数学知识,发现规律的过程,例如对极限、微积分、积分、矩阵、假设检验等数学内容的数学实验课[5]。高级数学内容主要包含了微分方程、数值分析、运筹学等比较专业的方面。传统的数学实验教学主要以传授知识、验证结论为主,对于充分的发挥学生在学习中的自主性,对学生的个性空间的发挥以及独自探索不够重视,不利于学生创新能力的发展和提高。按照大学数学改革的要求,不仅要求学生能够掌握基本的数学知识,同时还要有利用数学知识来分析和解决问题的能力,使大学生能够更好地适应社会发展的要求。因此在教学内容的改革上可以利用数学建模的案例来启发学生思考问题,通过建立数学模型来解决问题。使学生在解决问题的过程中,不仅进一步的熟悉和理解了数学知识,同时通过对数学软件和工具的应用,加强了学生和现实生活的联系,提高了学生解决问题的效率。通过计算机技术不仅展现出来数学理论的严谨和抽象的一面,同时也进一步的培养了学生解决问题的能力。在数学实验教学中要适当的提高设计性和综合性的内容,改变传统的被动式的教学方式,使教学内容更加的灵活和方法,提高学生在学习中的针对性和积极性。第二,教学方式方面。在教学方式上要改变以教师为主体的教学方式,通过学生进行上机验证之外,通过添加数学建模的案例,启发学生进行思考,主动的利用自己所学的数学知识来解决实际问题。在课外可以给学生布置实际问题,让学生分组解决,充分的发挥个人的特长和团队合作的能力,使学生能够共同的探讨解决问题的办法[6]。学生在做课题报告的时候可以提出自己小组的看法和创新点,回答其他学生的问题,同时分享和学习其它小组的思考方法。此外还可以充分的发挥网络平台的力量,成立数学建模协会、参与网络课程等方式,为学生提供广阔的学习和交流的平台,将数学知识和课外数学问题实现有机的结合,进一步拓展了学生学习的空间。对于学生的数学素质的培养和创新能力的提高,以及论文的写作能力等都具有重要的意义。第三,考核方面。考核作为检验教学成果的重要方法,是改进教学工作和进行教学改革的重要手段。在传统的考核方式上存在考试方式单一、教学内容陈旧等现象,没有展现出学生在学习中的积极性和主动性,对于学生的实践能力没有得到足够的重视[7]。在考核的过程中要以学生为主体,以考查学生的综合能力来作为其中的重点,对学生分析问题和解决问题的能力进行考察。对于学生在平时学习中的表现应当纳入到考核中,例如平时课堂表现,对于平时实验课的考核等,对于学生的实验报告内容,对于学生实践的论文,学生针对实际问题的建模、利用数学软件解决问题以及答辩等都需要进行考核,对于表现突出的学生可以进行加分。这对于学生依靠自己的力量来查阅资料和文献,利用自己的能力和解决问题的科研能力得到了初步的培养。
3结束语
数学建模是沟通数学科学和应用数学之间的桥梁,同时也是推动数学科学发展的重要力量。数学建模体现了完整的数学思维的过程,将数学建模思想融入到数学实验课程中,使学生在解决具体的问题中能够利用数学技术和计算机来解决实际问题。对于提高学生学以致用的能力,将所学习的数学知识和实际问题紧密的结合起来,不仅提高了学生的学习能力,而且也提高学生的数学素质,推动了数学教学的进步。
参考文献:
[1]侯晓帆,王以宁.行动学习法在教学中的应用——以数学建模实验教学为例[J].中国电化教育,2011,(4):105-108.
[2]周游,王茂芝,王玉兰等.以数学建模竞赛为先导开展理工数学实验分层次实验教学[J].科学咨询,2013,(19):171-172.
数学建模比赛的意义范文6
【摘 要】如何提升学生对学习的热情是高职数学教学不断思考的问题,将数学建模的方式运用到教学中除了能提高学生学习热情,还能加深学生对数学的了解认识,形成正确的价值观,进而提升高职数学教育的价值。本文从高职数学教学方法和内容上,引入实际案例,特别是一些贴近现实生活的数学建模案例,给出我们在课堂上应该如何融入数学建模思想,解决实际问题。
关键词 高职数学教学;数学建模;实际案例
作为高等职业技术学院基础课中的重要课程,高职数学的职责是要为以后学习的专业课奠定牢固的根基,并且造就学生的专业素养。从笔者视角来说,学生在学习数学时缺乏自主性以及数学的应用性在教学中无法得到体现,这是数学教育在高等职业技术学院遇到的两个实际问题,也是高职院校需要在当下数学教学中积极重视处理的问题。
在本文中,探究了一些提升学生在数学方面的学习热情的办法。希望提高学生学习数学的热情、积极学习数学,那第一件事是调动学生学习数学的热情。数学建模在教育模式上是一种创新型探索,对于提升高职学生对学习数学兴趣有很大好处。将数学建模的思维和教学模式运用到高职数学教学中,利用包含实际含义、比较有实用的、也可以包含专业意义的范例,由学生独立进行判辨、探寻,感悟在探求历程学习数学的乐趣,令学生调动学习热情,掌握运用书本的知识、数学思考模式和数学知识辨析问题,解决实际问题的意识和能力。
一、结合课本的习题或例题 引入数学建模思想
高职数学的教授中,需要在关注基础和课本,利用书本教学和数学建模,并且融合数学实验。课本上的许多例题或者习题稍作推广就是一个数学建模案例。高职数学在长期的教学实践中提炼,内容不具象,但是有很好的应用性。通过数学建模选修课学习,总结得出的经验和思维方式尝试运用到高职数学教学中去。
案例1:一位美国人希望到加拿大度假,因此,他为了兑换加元用了1000美元, 币值升值了12%。但是没能成功出行,他又把这一笔加元换成美元,币值减值了12%。问:通过这两次的兑换后,他是不是实际资金减少了呢?
这是紧密贴合实际的例子,让学生产生探究兴致。其实这只是一个简单的构造函数关系的例子,我们可以用模型的方式给出解答,以此拓宽学生的思维形式。
设f(x)表示将x美元兑换成的加元数,增值比例为a;g(x)表示将x加元兑换成的美元数,减少比例为b。如果此人一来一回的兑换后不盈不亏的话,f(x)和g(x)应互为反函数,即有如下关系:g[f(x)]=x
易知:g[f(x)]<x,则此人亏了;若g[f(x)]>x,则此人有盈余。
由题设:f(x)=x+ax,a>0,x>0;
g(x)=x-bx,b>0,x>0。
则将x美元兑换成加元后,再将加元兑换成美元的数额为:
g[f(x)]=(1-b)(1+a)x,
可以看出(1-b)(1+a)=1不盈不亏,
依题设a=b=0.12,再设x=1000美元,
则g[f(x)]=(1-0.12)(1+0.12)×1000=985.6,由此可知此人亏损14.4美元。不亏甚至盈余时,应用(1-b)(1+a)≥1,得到b≤a/(1+a)=0.12/1.12≈0.107,即减少的比例不能超过10.7%。显然,换汇机构不会按此要求做亏本生意。
案例2:某人欲购买一套二居室的住房,需支付100万元,首付40万元,还需向银行申请60万元的买房贷款,贷款25年为期,月利率1%。按复利计算,还款从借款的下一个月开始。试问:此人每月应还多少钱?
在现实生活中每个人都基本会碰到这样的问题。这是一个构造关于数列及多元函数的模型问题。
假设借贷期限为n个月,贷款额为An,月利率为r,按复利计算,每月需还金额为x元。
从公式看出,每月还款额x是贷款额A0、贷款期限n与月利率r的函数,这是一个多元函数。
根据题设,n=300,A0=600000,r=0.01
即每月还款额为6319元。
通过这两个例子,学生会逐步认识到,数学建模来自课本,高于课本。增强了学习的兴趣和动力。
二、将课本内容延伸,引入建模思想
在讲解高职数学的基础概念时,适当的引入生活中出现的,学生感兴趣的现象,在教学中设计问题的情景利用启发的方式,让学生调动起对学习热情,使学生在辨析问题和处理问题的思考模式与技能得到锻炼, 令学生调动学习热情,领悟学习方法。
案例3:两人相约在某天下午1:00~2:00在约定的地方相见,如若先到就要等20分钟,时间过后就离开。指定的一小时内每人任一时刻到达都是可能的,那么两人见到还是见不到,两种可能性哪种大?
在这个问题的解决方法上最直观的办法就是将学生两两分组做一个实验,最终发现见到的比见不到的组数多。问:这是偶然还是必然?
分析与解答:设x,y为两人到达预定地点的时刻,那么两人达到时间的一切可能结果落在边长为60(单位:分钟)的正方形内,即样本空间。如图所示:
两人若能见面,需满足|x-y|≤20,即x-y≤20,且y-x≤20。
令事件A表示“两人能见到面”,能会面如图中阴影部分,则
问题的延伸:先到的人至少等待多长时间,才能保证两人以90%以上的可能性见到?
由以上分析可知:
案例4:篮球比赛制定比赛规则问题
甲班同乙班举行篮球比赛,如果甲班赢的可能性比较大,问:对于甲班来说,实现3局2胜,还是5局3胜更有优势?
解决此问题的直接方法是先让学生进行篮球比赛,甲组厉害一些,乙组更弱一些。用两个赛制来进行比赛,观察结果,发现对于甲组来说,5局3胜更有利。问:这是必然吗?
分析与解答:每一局比赛中假设甲班获胜的几率为P,各局为互相独立的比赛。
3局2胜中甲班获胜的状况有两种:举行2局赛事,亦或举行3局赛事,这让甲班获胜的几率为:
5局3胜中甲班获胜的状况有三种:举行2局赛事,举行4局赛事,亦或举行5局,这让甲班获胜的几率为:
P2=p3+C32p3(1-p)+C42p3(1-p)2
=p3(10-15p+6p2)
若p>1/2,容易得到P1<P2,即,对于甲班来说制定5局3胜更容易赢得比赛。
问题的延伸:若甲乙两班的篮球水平相当,赛制怎么制定?
由以上分析可知:此时p=1/2,代入可得P1=P2,即无论什么赛制,甲班赢得比赛的概率都是1/2。
大部分实际问题被应用在高职数学中,这要求学生思考问题本身,并加以辨析推敲,以上两个案例提示学生碰到问题时要多思考,多想,切忌匆忙下定论,遇到问题需要根据实际情况处理。老师们在举例的时候则需要多考虑学生的兴趣爱好,来提高学生学习数学的热情。
三、结论
高职数学内容丰富有趣,学习高职数学不只是培养学生的能力,大量的实际问题没通过简单的数学模型,是可以解决的。在我们的教学中,多联系生活,多引入数学建模的思维方式和解题方式,可以增加学生的学习兴趣,引导学生研究身边问题的习惯,从而学好高职数学。
高职数学是容易学习的,这需要我们努力革新教学模式,建立用数学思维模式,运用生活中案例,结合书本,攻克数学的抽象,学生会感受高职数学感的乐趣,也就能掌握好高职数学。
运用高职数学同数学建模互相融合的创新教学方法。需要教师在掌握课本的同时领会数学建模,其要求也相对提高。怎样将数学建模运用到高职数学教学中,处理实际情况,让学生体会到学习数学的趣味性和实用性,这是老师需要全心探寻的方法;以学生角度看,掌握高职数学,能更方便处理实际碰到的一些问题,因此掌握高职数学非常重要。
参考文献
[1]姜启源.数学模型[M].北京,高等教育出版社,2007
[2]冯宁.数学建模融入高职数学教学体系的理论探索与实践研究[J].常州轻工职业技术学院学报,2009,(04):136-138
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