每個人都曾試圖在平淡的學(xué)習(xí)、工作和生活中寫一篇文章。寫作是培養(yǎng)人的觀察、聯(lián)想、想象、思維和記憶的重要手段。寫范文的時候需要注意什么呢?有哪些格式需要注意呢?這里我整理了一些優(yōu)秀的范文,希望對大家有所幫助,下面我們就來了解一下吧。
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文3000字篇一
摘 要:數(shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫并解決實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)手段,是數(shù)學(xué)與各個領(lǐng)域溝通的橋梁,本文先介紹了數(shù)學(xué)建模的概念,然后對matlab軟件相關(guān)特點做出介紹,其次從數(shù)學(xué)建模實例出發(fā),說明了matlab軟件在數(shù)學(xué)建模中的重要作用,結(jié)果表明matlab軟件可以使數(shù)學(xué)建模效率提高,結(jié)果清晰、明確,同時在數(shù)學(xué)教學(xué)方面也有重大意義。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;matlab;數(shù)學(xué)模型;數(shù)值計算
21世紀(jì)的今天,我們生活在“大數(shù)據(jù)”時代里,數(shù)據(jù)信息隱藏于各行各業(yè),如互聯(lián)網(wǎng)、股市、勘探、軍工、商業(yè)等,可以說我們每天都在跟數(shù)據(jù)打交道,因此高效的數(shù)據(jù)處理方式顯得尤為重要。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)之間的橋梁,建模的思想與以往解決問題的思路有很大的不同,我們以往求解數(shù)學(xué)問題時,都有明確的目標(biāo)和已知條件,我們只要通過合理的方法,進(jìn)行多次的數(shù)學(xué)運算,便能得到問題的解析解,但在現(xiàn)實生活中,很多實際問題是很難得到解析解的,甚至求解的問題和結(jié)果的范圍都是模糊不清的,數(shù)學(xué)建模主要就是解決這樣的問題,我們以實際問題出發(fā),根據(jù)已有的經(jīng)驗,對已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析、處理,通過合理的簡化,建立合適的模型,再求解模型,最終會得到結(jié)果,這種方法行之有效,在實際生活中,通過建模已經(jīng)解決了大量難題,近年來,隨著科技的飛速發(fā)展,很多數(shù)學(xué)軟件應(yīng)運而生,如matlab、mathematic、maple等,目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)學(xué)軟件便是matlab,它是1984年由美國mathwork公司推出的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開發(fā),數(shù)據(jù)可視化、數(shù)值計算的高級計算語言和交互式環(huán)境,憑借計算功能強大、操作簡便的特點在數(shù)學(xué)軟件中脫穎而出,使得很多人在建模中選擇該軟件。
為了說明matlab軟件能夠提高數(shù)學(xué)建模的效率和質(zhì)量,本文將以2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽a題為例,來演示matlab軟件在數(shù)學(xué)建模中的作用,下面首先對數(shù)學(xué)建模做簡要介紹。
1 數(shù)學(xué)建模簡介
1.1 數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)建模一詞出現(xiàn)的時間并不是很長,大概可以追溯到30年前,它的出現(xiàn)是基于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,尤其近半個世紀(jì)以來,隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,數(shù)學(xué)建模便應(yīng)運而生,并得到迅速的發(fā)展,直到現(xiàn)在已經(jīng)大致形成了體系,在我國,數(shù)學(xué)建模比賽也有20多年的時間了,建模參考書籍越來越多,內(nèi)容越來越完備,不同的書籍對數(shù)學(xué)建模的定義雖然有所不同,但大致可以歸納位:對實際問題進(jìn)行分析,做出簡化假設(shè),分析其內(nèi)在規(guī)律,并運用數(shù)學(xué)符號和數(shù)學(xué)語言將規(guī)律描述出來,再用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具,得到一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)稱為數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型的過程叫做數(shù)學(xué)建模。
應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決實際問題時,建立數(shù)學(xué)模型是至關(guān)重要的一步,也是比較困難的一步,建立數(shù)學(xué)模型的過程,就是把一個實際問題進(jìn)行合理的簡化,并對相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)查、收集、整理,分析出問題的內(nèi)在規(guī)律,并用數(shù)學(xué)符號將這種隱含的規(guī)律表達(dá)出來,然后運用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對其進(jìn)行分析、計算,最終解決問題,這一步對建模者的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高,要求建模者有較為完善的數(shù)學(xué)體系,并且還要有敏銳的想象力和洞察力,數(shù)學(xué)建模的作用越來越受到數(shù)學(xué)工程界的普遍認(rèn)可,它以成為現(xiàn)代科技者的必備技能之一。
1.2 數(shù)學(xué)建模的一般步驟
下面結(jié)合數(shù)學(xué)建模的幾個環(huán)節(jié)和數(shù)學(xué)建模實例,簡要介紹matlab在數(shù)學(xué)建模中的一般步驟,模型準(zhǔn)備:在建模前要了解問題的實際背景,搜索問題信息,明確求解目的,從而確定用何種數(shù)學(xué)方法和建立何種數(shù)學(xué)模型;模型假設(shè):根據(jù)實際對象的特征和建模的目的,抓住問題的主要因素,對問題進(jìn)行合理簡化,用精確的語言提出恰當(dāng)?shù)募僭O(shè);模型建立:在假設(shè)的基礎(chǔ)上,利用合理的數(shù)學(xué)工具刻畫各變量、常量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu);④模型求解:利用獲取的數(shù)據(jù) 和已有的數(shù)學(xué)方法,來求解上一步的數(shù)學(xué)問題,對模型的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)計算⑤模型分析:對所建立的模型的思路進(jìn)行闡述,對所得的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)上的分析;⑥模型檢驗:將模型與實際情況進(jìn)行比較,以此來檢驗?zāi)P偷臏?zhǔn)確性、合理性,如果不符合實際情況需重新建立模型;⑦模型的推廣:在現(xiàn)有的模型基礎(chǔ)上,對模型進(jìn)行更加全面的考慮,使模型更能反映實際情況。
2 建模實例
由于matlab軟件具有很強的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化功能,同時具備有操作方便的特點,所以當(dāng)把matlab軟件運用在數(shù)學(xué)建模里時,必將提高數(shù)學(xué)建模的質(zhì)量和效率,并能起到事倍功半的效果,下面以2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽a題為例來說明matlab軟件在數(shù)學(xué)建模里的重要作用。
2014年高教杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽題目a題是嫦娥三號軟著陸軌道設(shè)計與優(yōu)化問題,嫦娥三號是中國國家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測器,包括著陸器和玉兔號月球車,嫦娥三號在高速飛行的情況下,要保證準(zhǔn)確地在月球預(yù)定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)軟著陸,關(guān)鍵問題是著陸軌道與控制策略問題。在衛(wèi)星著路的過程中,不考慮主減速段,完全由姿態(tài)調(diào)整發(fā)動機控制水平運動的階段為粗避障和精避障段,為了節(jié)省燃料,應(yīng)盡量減少衛(wèi)星在空中的懸停時間。題目中附件三、附件四分別是距月球表面2400米和100米的高程圖,根據(jù)高程圖中的數(shù)據(jù)信息,我們可以確定最佳的降落位置。我們可以運用matlab軟件對于高程圖的進(jìn)行處理,首先用matlab軟件軟件中imread命令將其轉(zhuǎn)化為矩陣形式,然后分別做出月球表面立體的三維圖和等高線二維平面圖,建立數(shù)值地形的不同區(qū)域,我們可以通過三維圖很直觀的觀察到月球表面具體地形、地貌,通過等高線二維圖形,我們可以清楚地看到月球表面地勢高低變化成度,從而確定衛(wèi)星降落地最佳地點。本文只以100米高程圖作為例子演示,具體地操作程序以及輸出結(jié)果如下:
g=imread(‘附件4距100m處的高程圖。tif’);
% 用imread函數(shù)讀取圖片信息,注意路徑要以電腦中圖片的實際路徑為準(zhǔn)
gg=double(g);
% 將圖片中的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)值矩陣信息以便以matlab軟件進(jìn)行后期處理
gg=gg-1/255;
% 將彩色值轉(zhuǎn)為0-1的漸變值以便于觀察
[x,y]=size(gg);
% 取原圖大小
[x,y]=meshgrid(1:y,1:x);
% 以原圖大小構(gòu)建網(wǎng)格
mesh(x,y,gg);
% 呈現(xiàn)三維地貌圖
contour(x,y,gg);
% 呈現(xiàn)月球表面等高線圖
grid on
3 結(jié)論
從本文數(shù)學(xué)建模實例可以看出,在建模時,當(dāng)需要對圖片、表格、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時,我們可以運用matlab軟件進(jìn)行解決,matlab憑借其豐富的庫函數(shù)和工具箱,能夠非常方便的解決這些問題,并且將數(shù)據(jù)可視化,結(jié)果清晰明了,顯示出其他軟件無法比擬的優(yōu)勢,除此之外,matlab軟件在數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計算以及規(guī)劃、預(yù)測等多方面數(shù)學(xué)問題都占有絕對的優(yōu)勢,因此,我們提倡將matlab軟件引入教學(xué)中去,讓更多的學(xué)生在建模前了解其相關(guān)知識,進(jìn)行軟件操作,這不僅能夠激發(fā)學(xué)生的建模積極性,而且可以使學(xué)生掌握一項技能,同時也提高學(xué)生動手實踐能。
參考文獻(xiàn)
[1] 卓金武。matlab在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用(第二版)北京航空航天大學(xué)出版社 2014
[2] 姜啟源,謝金星,葉俊。數(shù)學(xué)模型(第四版)高等教育出版社 2011
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文3000字篇二
淺談大學(xué)生數(shù)學(xué)建模的意義
【摘 要】本文重點分析了數(shù)學(xué)建模對當(dāng)前數(shù)學(xué)教育教學(xué)改革的現(xiàn)實意義,探討了數(shù)學(xué)建模對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng),闡述了計算機在數(shù)學(xué)建模競賽中的作用和地位,最后介紹了數(shù)學(xué)建模對數(shù)學(xué)教學(xué)改革的啟示意義。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模;綜合素質(zhì);教學(xué)改革
長期以來,我國的數(shù)學(xué)教學(xué)中一直普遍存在著重結(jié)論而輕過程、重形式而輕內(nèi)容、重解法而輕應(yīng)用等弊端,不注重學(xué)生數(shù)學(xué)能力和素質(zhì)的培養(yǎng);過分強調(diào)對定義、定理、法則、公式等知識的灌輸與講授,不注重這些知識的應(yīng)用,割斷了理論與實際的聯(lián)系,造成學(xué)與用的嚴(yán)重脫節(jié),致使在我們的數(shù)學(xué)教育體制下培養(yǎng)出來的學(xué)生的能力結(jié)構(gòu)都形成了一種嚴(yán)重的病態(tài),主要表現(xiàn)在:數(shù)學(xué)理論知識掌握得還可以,但應(yīng)用知識的能力很差,不能學(xué)以致用,缺乏創(chuàng)造力和解決實際問題的能力,這些問題使我們的學(xué)生在走向工作崗位時上手速度慢,面對新的數(shù)學(xué)問題時束手無策,不能將所學(xué)的知識靈活運用到實際中去。顯然,這種教育體制和理念與現(xiàn)代教育理念是背道而馳的,是必須拋棄的。開展數(shù)學(xué)建模教學(xué)或數(shù)學(xué)建模競賽,能夠培養(yǎng)學(xué)生各方面的綜合能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì),對于當(dāng)前數(shù)學(xué)教育教學(xué)改革有著極為重要的現(xiàn)實意義。
1 數(shù)學(xué)建模能夠豐富和優(yōu)化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),開拓學(xué)生的視野
數(shù)學(xué)建模所涉及到的許多問題都超出了學(xué)生所學(xué)的專業(yè),例如“基金的最佳適用”、“會議籌備”、“地震搜索”等許多建模問題,分別屬于不同的學(xué)科與專業(yè),為了解決這些問題,學(xué)生必須查閱和學(xué)習(xí)與該問題相關(guān)的專業(yè)書籍和科技資料,了解這些專業(yè)的相關(guān)知識,從而軟化或削弱了目前教育中僵死的專業(yè)界限,使學(xué)生掌握寬廣而扎實的基礎(chǔ)知識,使他們不斷拓寬分析問題、解決問題的思路,朝著復(fù)合型人才和具備全面綜合素質(zhì)人才的方向發(fā)展。
2 數(shù)學(xué)建??梢耘囵B(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力
數(shù)學(xué)建模要求建模者利用自己所掌握的數(shù)學(xué)知識及對實際問題的理解,通過積極主動的思維,提出適當(dāng)?shù)募僭O(shè),并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而利用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法(現(xiàn)有的或新創(chuàng)造的)求解此模型,并對解做出評價,必要時對模型做出改進(jìn)。這一過程包括了歸納、整理、推理、深化等活動,因此把數(shù)學(xué)建模引入課堂教學(xué),必將改變目前數(shù)學(xué)教學(xué)只見定義、定理不見問題背景的局面,必將改變知識僵化、學(xué)而不用的局面,從而調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的能力。
3 數(shù)學(xué)建模能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力
數(shù)學(xué)模型來源于客觀實際,錯綜復(fù)雜,沒有現(xiàn)成的答案和固定的模式,因此學(xué)生在建立和求解這類模型時,必須積極動腦,而且常常需要另辟蹊徑,在這里,常常會迸發(fā)出打破常規(guī)、突破傳統(tǒng)的思維火花,通過這種實踐活動,可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力,促使他們在頭腦中樹立推崇創(chuàng)新、追求創(chuàng)新和以創(chuàng)新為榮的意識。在從實際問題中抽象出數(shù)學(xué)模型的過程中,須把實際關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)關(guān)系,這要求他們敢于想象和聯(lián)想,此外他們還要從貌似不同的問題中抓住其本質(zhì)的和共性的東西,這將培養(yǎng)他們把握問題內(nèi)在本質(zhì)的能力,即洞察力,可以說,培養(yǎng)學(xué)生的這些能力始終貫穿在數(shù)學(xué)建模的整個過程。
4 數(shù)學(xué)建模可以培養(yǎng)學(xué)生熟練地運用計算機的能力
5 數(shù)學(xué)建模可以增強大學(xué)生的適應(yīng)能力
通過數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)及競賽訓(xùn)練,他們不僅受到了現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維及方法的熏陶,更重要的是對不同的實際問題,如何進(jìn)行分析、推理、概括以及如何利用數(shù)學(xué)方法與計算機知識,還有各方面的知識綜合起來解決它。因此,他們具有較高的素質(zhì),無論以后到哪個行業(yè)工作,都能很快適應(yīng)需要。不僅如此,由于建模決不是一件輕而易舉的事,需要學(xué)生對實際問題進(jìn)行反復(fù)多次的研究、分析、觀察和對模型進(jìn)行反復(fù)多次的計算、論證及修改等,整個過程是一個非常艱辛的探索過程,這可以培養(yǎng)學(xué)生高度的責(zé)任感、堅韌不拔的毅力、遭遇挫折后較強的心理承受能力以及孜孜不倦、精益求精的探索精神,使他們具有良好的心理素質(zhì)與精神狀態(tài)。同時數(shù)學(xué)建模一般都是由幾個人組成的團隊來完成的,其成功與否,完全取決于大家的密切合作,既要合理分工,又要密切配合,這樣又可以培養(yǎng)學(xué)生的組織管理能力、協(xié)調(diào)能力和相互協(xié)作的團隊精神,這些對他們今后走向工作崗位都是大有裨益的。
此外,數(shù)學(xué)建模從教育觀念、內(nèi)容、形式和手段都有一定的創(chuàng)新,對數(shù)學(xué)教學(xué)改革有積極的啟示意義。首先,數(shù)學(xué)建模突出了教與學(xué)的雙主體性關(guān)系。教師要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力及特點,不斷修正自己的教育內(nèi)容和方法。學(xué)生要對教師所給予的信息有批判性地、創(chuàng)造性地、發(fā)展性地能動反映,要在相互討論、相互啟發(fā)下尋求更多更好的解答方案。這種雙主體的關(guān)系是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的根本突破。
其次,數(shù)學(xué)建模促進(jìn)了課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革。長期以來,我們的課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容都具有強烈的理科特點:重基礎(chǔ)理論、輕實踐應(yīng)用;重傳統(tǒng)的經(jīng)典數(shù)學(xué)內(nèi)容、輕離散的數(shù)值計算。然而,數(shù)學(xué)建模所要用到的主要數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)知識恰好正是被我們長期所忽視的那些內(nèi)容。因此,這迫使我們調(diào)整課程體系和教學(xué)內(nèi)容。比如可增加一些應(yīng)用型、實踐類課程等等;在其余各門課程的教學(xué)中,也要盡量注意到使數(shù)學(xué)理論與應(yīng)用相結(jié)合,增加實際應(yīng)用方面的內(nèi)容和例題,從而使教學(xué)內(nèi)容也得到了更新。
再次,數(shù)學(xué)建模增加了教師對新興科技知識的傳授,拓寬了學(xué)生的知識面。這些特點對于目前數(shù)學(xué)教材中存在的內(nèi)容陳舊、知識面狹窄及形式呆板等問題,具有借鑒作用。數(shù)學(xué)建模的試題通常聯(lián)系新興的學(xué)科,在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,各種新興學(xué)科、邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn),廣博的知識面和對新興科學(xué)技術(shù)的追蹤能力是獲得成功的關(guān)鍵因素之一。
數(shù)學(xué)建模不僅有利于學(xué)生更好的掌握知識、運用知識,也有利于高校的科研和教學(xué),使學(xué)生和教師能在平時的學(xué)習(xí)、工作中自動形成勤于思考的好習(xí)慣,數(shù)學(xué)建模競賽與學(xué)生畢業(yè)以后工作時的條件非常相近,是對學(xué)生業(yè)務(wù)、能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng),特別是開放性思維和創(chuàng)新意識,這項活動的開展有利于學(xué)生的全面素質(zhì)的培養(yǎng),既豐富、活躍了廣大學(xué)生的課外生活,也為優(yōu)秀學(xué)員脫穎而出創(chuàng)造了條件。
【參考文獻(xiàn)】
[1]顏筱紅,粱東穎。高職院校數(shù)學(xué)建模教學(xué)的研究[j].廣西教育,2013(2):54,134.
[2]秦立春,何友萍。高職院校數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)現(xiàn)狀與對策[j].柳州師專學(xué)報,2012(3):103-105.
[3]李大潛。中國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽[m].2版。北京:高等教育出版社,2001.
[4]謝金星。2008高教社杯全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽[j].工程數(shù)學(xué)學(xué)報,2008(25):1-2.
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文3000字篇三
淺談數(shù)學(xué)建模與大學(xué)生能力培養(yǎng)
摘要:數(shù)學(xué)建模作為現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個重要組成部分被越來越多的人所重視。本文描述數(shù)學(xué)建模課程及數(shù)學(xué)建模競賽在培養(yǎng)大學(xué)生各種能力中的作用。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;競賽;大學(xué)生;能力
一、引言
數(shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)的語言和方法,去描述或模擬實際問題中的數(shù)量關(guān)系,并解決實際問題的一種強有力的教學(xué)手段。數(shù)學(xué)建模是應(yīng)用數(shù)學(xué)的語言和方法解決實際問題的過程,也是一個培養(yǎng)大學(xué)生各種能力的綜合過程。
大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽最早是1985年在美國出現(xiàn)的。1989年在幾位從事數(shù)學(xué)建模教育的教師的組織和推動下,我國幾所大學(xué)的大學(xué)生開始參加美國的競賽。自1994年起,教育部高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會共同主辦全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,每年一屆,這項活動被教育部列為全國大學(xué)生四大競賽之一。隨著全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的廣泛影響,越來越多的高校組織隊員參加該項競賽,這項競賽的規(guī)模以平均年增長25%以上的速度發(fā)展。2008年全國有31個省/市/自治區(qū)(包括香港)1,023所院校、12,846個隊、38,000多名來自各個專業(yè)的大學(xué)生參加競賽,比2007年新增院校15所。2009年全國有33個省/市/自治區(qū)(包括香港和澳門特區(qū))1,137所院校、15,046個隊、45,000多名來自各個專業(yè)的大學(xué)生參加競賽,是歷年來參賽人數(shù)最多的(其中西藏和澳門是首次參賽)。
20世紀(jì)八十年代以來,我國各高等院校相繼開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程。數(shù)學(xué)建模課程是在高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率與數(shù)理統(tǒng)計之后,為實現(xiàn)理論和實踐一體化、進(jìn)一步提高運用數(shù)學(xué)知識和計算機技術(shù)解決實際問題,培養(yǎng)創(chuàng)新能力所開設(shè)的一門廣泛的公共基礎(chǔ)課。教育必須反映社會的實際需要,數(shù)學(xué)建模課程進(jìn)入大學(xué)課堂,既順應(yīng)時代發(fā)展的潮流,也符合教育改革的要求。
素質(zhì)教育是新世紀(jì)高校高等數(shù)學(xué)教育改革的一個重要方向。在大學(xué)校園中,數(shù)學(xué)建模課程的開設(shè)及數(shù)學(xué)建?;顒拥拈_展,能有效地激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,使大學(xué)生掌握準(zhǔn)確快捷的計算方法和嚴(yán)密的邏輯推理,培養(yǎng)大學(xué)生用數(shù)學(xué)工具分析解決實際問題的能力,是實施素質(zhì)教育的一種有效途徑。
二、數(shù)學(xué)建模對大學(xué)生能力的培養(yǎng)
通過數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)與參加數(shù)學(xué)建模競賽的實踐,使我們深刻感受到數(shù)學(xué)建模過程,不僅是對大學(xué)生知識和方法的培養(yǎng),更是對當(dāng)代大學(xué)生各種能力的培養(yǎng)有著深遠(yuǎn)的意義。
1、有利于提高學(xué)生分析解決問題的能力。數(shù)學(xué)建模教學(xué)強調(diào)如何把實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,要求建模者利用自己所掌握的數(shù)學(xué)知識及對實際問題的理解提出合理的假設(shè),從一個個實際問題中抽象出數(shù)學(xué)問題,建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型,利用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法來求解此模型,解決實際問題,并對模型進(jìn)行評價改進(jìn)。因此,數(shù)學(xué)建模教學(xué)為大學(xué)生架設(shè)了由抽象的數(shù)學(xué)理論知識通向具體的實際問題的橋梁,是使大學(xué)生的數(shù)學(xué)知識和應(yīng)用能力共同提高的有效方式。大學(xué)生通過參與數(shù)學(xué)建模及競賽活動,能切身體會到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的實用價值,這是傳統(tǒng)教學(xué)無法達(dá)到的效果,從而激發(fā)了大學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,提高了學(xué)生分析解決實際問題的能力。
2、有利于培養(yǎng)大學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。數(shù)學(xué)建模通過積極主動的發(fā)散性思維,培養(yǎng)學(xué)生“應(yīng)用數(shù)學(xué)”的能力。這是數(shù)學(xué)教育的根本任務(wù),當(dāng)然應(yīng)當(dāng)成為數(shù)學(xué)應(yīng)用于教學(xué)目的中的重中之重。應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力是一種綜合能力,它離不開數(shù)學(xué)運算、數(shù)學(xué)推理、空間想像等基本的數(shù)學(xué)能力,但它主要側(cè)重于從實際問題中提出并表達(dá)數(shù)學(xué)問題的能力,運用并初步構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的能力,對數(shù)學(xué)問題及模型進(jìn)行變換化歸的能力,對數(shù)學(xué)結(jié)果進(jìn)行檢驗和評價、闡釋和處理的能力。數(shù)學(xué)建模過程包括了歸納、整理、推理、深化等過程,因此把數(shù)學(xué)建模引入課堂教學(xué),學(xué)生能夠?qū)W會如何利用所學(xué)知識構(gòu)造數(shù)學(xué)模型,求解數(shù)學(xué)模型,從而解決實際問題,并且做出必要的評價與改進(jìn),從而加深對數(shù)學(xué)知識的理解,提高了應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。
3、有利于學(xué)生抽象概括能力的培養(yǎng)。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類實際問題時,建立數(shù)學(xué)模型是十分關(guān)鍵的一步,同時也是十分困難的一步。建立教學(xué)模型的過程,是把錯綜復(fù)雜的實際問題簡化,抽象、概括為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。抽象是抽取事物的本質(zhì)屬性,使它與其他屬性分開;概括是將同類事物的相同屬性結(jié)合起來。抽象和概括是緊密聯(lián)系的,只有抽象出事物的本質(zhì)屬性才能進(jìn)行概括,如果思維不具有概括性也無從進(jìn)行抽象。抽象能力是指在建模過程中能拋棄無關(guān)的非本質(zhì)因素,從本質(zhì)上看問題,自覺地進(jìn)行層層的抽象概括,建立數(shù)學(xué)模型的能力。數(shù)學(xué)建模過程使學(xué)生對復(fù)雜的事物,有意識地區(qū)分主要因素與次要因素,本質(zhì)與表面現(xiàn)象,從而抓住本質(zhì)解決問題。它有利于提高學(xué)生思維的深刻性和抽象概括能力,它主要體現(xiàn)在學(xué)生能善于從復(fù)雜的事物中把握事物的本質(zhì)及規(guī)律,使學(xué)生面對具體問題能有條理地在簡約狀態(tài)下進(jìn)行思考,并有助于真理的發(fā)現(xiàn)。
4、有利于提高大學(xué)生自學(xué)的能力。數(shù)學(xué)建模以學(xué)生為主,教師事先設(shè)計好問題,啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生主動查閱文獻(xiàn)資料和學(xué)習(xí)新知識,鼓勵學(xué)生積極開展討論和辯論。學(xué)生通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模課程,參加數(shù)學(xué)建模競賽,需要自學(xué)他完全不了解或知之不多的有關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識,在這個過程中,有助于培養(yǎng)大學(xué)生獲取新知識的主動精神,有利于提高大學(xué)生的自學(xué)能力。
參加數(shù)學(xué)建模競賽賽前培訓(xùn)的同學(xué)大都需要學(xué)習(xí)諸如數(shù)理統(tǒng)計、優(yōu)化、微分方程、計算方法、層次分析法、數(shù)學(xué)軟件包的使用等等講座,用的學(xué)時并不多,多數(shù)是啟發(fā)性的講一些基本的概念和方法,主要是靠學(xué)生自己去學(xué),充分調(diào)動學(xué)生們的積極性,充分發(fā)揮學(xué)生們的潛能。同時,在比賽的短短3天時間里,要查閱大量的資料,取其精華,從中尋找到所需要的資料,收集必要的信息,這也必須要求大學(xué)生掌握科學(xué)的方法。這種能力必將使大學(xué)生在未來的工作和科研中受益匪淺。
5、有利于培養(yǎng)大學(xué)生的洞察力和想像力。洞察力是人們對個人認(rèn)知、情感、行為的動機與相互關(guān)系的透徹分析。通俗地講,洞察力就是透過現(xiàn)象看本質(zhì),變無意識為有意識。就這層意義而言,洞察力就是學(xué)會用心理學(xué)的原理和視角來歸納總結(jié)人的行為表現(xiàn)。洞察力是指深入事物或問題的能力,更多的是摻雜了分析和判斷的能力,可以說洞察力是一種綜合能力。
想像力是人在已有形象的基礎(chǔ)上,在頭腦中創(chuàng)造出新形象的能力。in有一句名言:想像力比知識更重要,因為知識是有限的,而想像力包括世界的一切,推動著社會進(jìn)步,并且是知識的源泉。這句話可以認(rèn)為是開設(shè)“數(shù)學(xué)建?!边@門課程的一個指導(dǎo)思想。
數(shù)學(xué)建模的模型假設(shè)過程就是根據(jù)對實際問題的觀察分析、類比、想像,用數(shù)理建?;蛳到y(tǒng)辨識建模方法作假設(shè),通過形象思維對問題進(jìn)行簡單化、模型化,做出合乎邏輯的想像,形成實際問題數(shù)理化的設(shè)想。例如,2006年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中c題“易拉罐的最優(yōu)設(shè)計問題”,第四問要求大學(xué)生利用對所測量的易拉罐的“洞察力和想像力”,做出自己的關(guān)于易拉罐形狀和尺寸的最優(yōu)設(shè)計。大學(xué)生做題的過程,無異于是對大學(xué)生洞察力和想像力培養(yǎng)的真實體現(xiàn)。
6、有利于提高大學(xué)生利用計算機解決問題的能力。首先,計算機是數(shù)學(xué)建模的得力助手。數(shù)學(xué)建模過程中,大多數(shù)問題靈活多變,很多模型的求解都面臨著大量的計算;其次,所建模型是否與實際吻合,常常要用模型的解來判斷,而且這種工作,在建立一個實際問題的數(shù)學(xué)模型中經(jīng)常要重復(fù)多遍。因此,熟練使用計算機計算數(shù)學(xué)問題是對學(xué)生的必須要求。我們倡導(dǎo)大學(xué)生盡量利用計算機程序或某些專用的數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件如mathematica、matlab、lingo、mapple等,以及當(dāng)代高新科技成果,將數(shù)學(xué)、計算機有機地結(jié)合起來去解決實際問題。數(shù)學(xué)建模教學(xué)中結(jié)合實驗室上機實踐,計算機的應(yīng)用不僅僅表現(xiàn)在數(shù)學(xué)建模中模型的簡化與求解,而且給大學(xué)生提供了一種評價模型的“試驗場所”,這就有助于培養(yǎng)大學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件和計算機解決實際問題的能力。
7、有利于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新是指人類為了滿足自身的需要,不斷拓展對客觀世界、自身任職與行為過程和結(jié)果的活動。創(chuàng)新能力指人在順利完成以原有知識經(jīng)驗為基礎(chǔ)的創(chuàng)建新事物活動中表現(xiàn)出來的潛在心理品質(zhì)。我們在教學(xué)中應(yīng)給學(xué)生留有充分的余地,鼓勵學(xué)生開闊視野、大膽懷疑、勇于進(jìn)取、勇于創(chuàng)新,讓學(xué)生充分發(fā)揮想像力,不拘泥于用一種方法解決問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在數(shù)學(xué)建模競賽中,對給出的具體實際問題,一般不會有現(xiàn)成的模型,這就要求大學(xué)生在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽的嘗試與創(chuàng)新。創(chuàng)新是一個民族的靈魂,只有創(chuàng)新才能發(fā)展。而創(chuàng)新教育是以全面、充分發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力為核心的教育,它是適應(yīng)經(jīng)濟時代發(fā)展的教育思想。數(shù)學(xué)建模課程就是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一個極好的載體,數(shù)學(xué)建模的過程是一個創(chuàng)造性的過程,我們應(yīng)該充分發(fā)揮它在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用,它為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和創(chuàng)新精神提供了廣闊的空間。
8、有利于提高大學(xué)生論文寫作和表達(dá)能力。數(shù)學(xué)建模成績的好壞、獲獎級別的高低與論文撰寫有著密切關(guān)系,數(shù)學(xué)建模的答卷是評價的唯一依據(jù)。建模方法獨特、結(jié)果出色,但如果不能做到結(jié)構(gòu)清晰、重點突出、文字流暢,也將會失去獲獎的機會。寫好論文的訓(xùn)練,是科技寫作的一種基本訓(xùn)練。通過建模競賽,學(xué)生能夠?qū)W會如何更加準(zhǔn)確地闡述自己的觀點。所以,數(shù)學(xué)建模對培養(yǎng)學(xué)生的論文寫作能力和表達(dá)能力,都起到了積極的作用。
9、有利于培養(yǎng)大學(xué)生的合作交流能力和團隊合作精神。數(shù)學(xué)建模的問題涉及各個領(lǐng)域,都有一定的深度和廣度,所需知識較多,數(shù)學(xué)建模課程廣泛地采用討論班的教學(xué)方式,同學(xué)自己報告、討論、辯論,教師主要起質(zhì)疑、答疑、輔導(dǎo)的作用,與此同時,同學(xué)之間互相平等,互相尊重,培養(yǎng)了學(xué)生合作交流的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]姜啟源,謝金星,葉俊。數(shù)學(xué)模型[m].高等教育出版社,2004.
[2]趙靜,但奇。數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗[m].高等教育出版社,2004.
[3]劉來福等。數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)建模[m].北京:北京師范大學(xué)出版社,1999.