大學生數(shù)學建模論文范文
時間:2023-03-23 04:17:04
導語:如何才能寫好一篇大學生數(shù)學建模論文,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
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1.數(shù)學建模競賽有利于學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。數(shù)學建模是對現(xiàn)實問題進行合理假設,適當簡化,借助數(shù)學知識對實際問題進行科學化處理的過程。數(shù)學建模競賽的選題都是源于真實的,受社會關注的熱點問題[2]。例如:小區(qū)開放對道路通行的影響(2016年賽題),2010上海世博會影響力的定量評估(2010年賽題),題目有著明確的背景和要求,鼓勵參賽者選擇不同的角度和指標來說明問題,整個數(shù)學建模的過程力求合理,鼓勵創(chuàng)新,沒有標準答案,沒有固定方法,沒有指定參考書,甚至沒有現(xiàn)成數(shù)學工具,這就要求學生在具備一定基本知識的基礎上,獨立的思考,相互討論,反復推敲,最后形成一個好的解決方案,參賽作品好壞的評判標準是模型的思路和方法的合理性、創(chuàng)新性,模型結論的科學性。同一個實際問題從不同的側面、角度去思考或用不同的數(shù)學知識去解決就會得到不盡相同的數(shù)學模型。數(shù)學建模競賽不僅是培養(yǎng)和提高學生創(chuàng)新能力和綜合素質的新途徑,也是將數(shù)學理論知識廣泛應用于各科學領域和經濟領域的有效切入點和生長點。
2.數(shù)學建模競賽有利于促進學生知識結構的完善。高校的理工科專業(yè)都開設很多基礎數(shù)學課,例如:高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、運籌學、微分方程等,目前這些課程基本上還是理論教學,主要以考試、考研為主要目標。由于缺少實際問題的應用,知識點相對分散,很多學生不知道學了有什么用,怎么用。那么如何將所學的基礎知識高效的立體組裝起來,并有針對性拓展和延伸,是一個重要的研究課題[3]。實踐表明:數(shù)學建模競賽對于促進大學生知識結構完善是一個極好的載體。例如在解決2009年賽題———眼科病床的合理安排的問題時,學生不僅要借助數(shù)理統(tǒng)計方法,找到醫(yī)院安排不同疾病手術時間的不合理性,還要結合運籌學給出新的病床安排方案,并結合實際情況評估新方案合理性;2014年賽題嫦娥三號軟著陸軌道設計與控制策略,參賽學生首先根據(jù)受力分析和數(shù)據(jù),判斷出可能的變軌位置,再結合微分方程和控制論構建模型,并借助計算機軟件求解,找到較好的軌道設計方案。整個數(shù)學建模過程中,參賽學生將所學分散的數(shù)學知識點拼裝集成化,在知識體系上,數(shù)學建模實現(xiàn)了知識性、實踐性、創(chuàng)造性、綜合性、應用性為一體的過程;在知識結構上,數(shù)學建模實現(xiàn)了學生知識結構從單一型、集中型向復合型的轉變。
3.數(shù)學建模競賽有利于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神,提高溝通能力。現(xiàn)代社會競爭日趨激烈,具備良好的團隊協(xié)作和溝通能力的優(yōu)秀人才越來越受到社會的青睞。數(shù)學建模競賽也需要三個隊員組成一個團隊,因為要在規(guī)定的時間內完成確定選題,分析問題、建立模型、求解模型,結果分析,單靠一個人是很難完成的,這就必須要由團隊成員之間相互尊重、相互信任、互補互助,并且發(fā)揮團隊協(xié)作精神,才能讓團隊的工作效率發(fā)揮到最大。同時,數(shù)學建模作為一種創(chuàng)造性腦力活動,不僅要求團隊成員之間學會傾聽別人意見,還要善于提出自己的想法和見解,并清晰、準確地表達出來。團隊成員間良好的溝通能力,不僅可激發(fā)團隊成員的競賽熱情和動力,還可以形成更加默契、緊密的關系,從而使競賽團隊效益達到最大化。
二、依托數(shù)學建模競賽,提升大學生創(chuàng)新實踐能力的對策
1.以數(shù)學建模競賽為抓手,構建分層的數(shù)學建模教學體系,拓寬學生受益面。不同專業(yè)和年級學生的學習基礎、學習能力和培養(yǎng)的側重點都存在較大差異,構建數(shù)學建模層次化教學課程體系有利于增強學生學習和使用數(shù)學的興趣,讓更多的學生了解數(shù)學建模以及競賽,通過自己動手解決實際問題,更加真切感覺到數(shù)學的應用價值,切實增強數(shù)學的影響力,擴大學生的受益面。南京郵電大學、華南農業(yè)大學、重慶大學和南京理工大學等高校這些方面相關工作和經驗值得借鑒。因此,構建數(shù)學建模分層課程體系,在課程內容設置上,結合專業(yè)特色,有針對性設置教學方案和內容,逐步完善具有不同專業(yè)特色的數(shù)學建模教材,講義和數(shù)據(jù)庫、并保持定期更新,不斷深入推進創(chuàng)新教學理念[4];在課程時間的安排上,遵循循序漸進的基本思路,一、二年級大學生開設數(shù)學建模選修課,介紹數(shù)學建模的基本理論和一些基本建模方法,三年級、四年級和研究生階段開設創(chuàng)新性數(shù)學實驗課程,重點訓練學生應用數(shù)學知識解決實際問題的動手能力,并通過參加建模培訓、數(shù)學建模競賽以及課外科研活動,培養(yǎng)學生學習解決實際問題的能力;在課程目標的定位上,數(shù)學建模有別于其他的數(shù)學課程,集中體現(xiàn)在數(shù)學的應用、實踐與創(chuàng)新,因此,數(shù)學建模不僅是一門課程,同時也是一門集成各種技術來解決實際問題的工具[6]。
2.以數(shù)學建模競賽為載體,搭建橫縱向科技服務平臺,擴大數(shù)學建模影響力。數(shù)學建模競賽的理念是“一次參賽,終身受益”,這就要求數(shù)學建模活動要立足高遠,不斷向縱深推進與發(fā)展,將數(shù)學建模應用融入服務國計民生。因此,選擇優(yōu)秀本科學生、研究生和畢業(yè)生,結合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃,科研課題以及企事業(yè)單位關注的問題等,讓他們自己動手去調查數(shù)據(jù),查閱相關建模問題的文獻資料,建立數(shù)學模型,借助軟件進行模型求解,最后獨立撰寫出建模科技論文或決策咨詢報告。全程參與“課外實習與科技活動”的方式,不僅實現(xiàn)了因需施教、因材施教的目標,還搭建了連接企業(yè)和學生的橋梁,不僅讓大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)落到實處,為企事業(yè)單位提供了智力支撐,真正實現(xiàn)所學知識服務社會。
3.以數(shù)學建模競賽為平臺,加強教師的隊伍建設,提升教師教育教學能力。數(shù)學建模授課和指導教師的教育教學能力直接影響著學生的創(chuàng)新能力。教育教學能力是指教師從事教學活動、完成教學任務、指導學生學習所需要的各種能力和素質的總和。數(shù)學建模的教學與傳統(tǒng)數(shù)學教學相比,對教師的動手能力、教學內容駕馭能力、教學研究和創(chuàng)新能力等有較高的要求,因此,數(shù)學建模指導教師可以通過自主研修,網絡研修,參與集體備課、聽評課、教學研討等方式提高自身業(yè)務水平,同時積極參與賽區(qū)、全國組織的學習和培訓,加強交流,開闊視野,不斷地提高自我認知、認識水平。只有建成一支高素質、實力雄厚、結構合理、富有創(chuàng)新能力和協(xié)作精神的學科梯隊,數(shù)學建模整體水平才能有較大提升,才能適應數(shù)學建模發(fā)展的現(xiàn)實需要,切實有利于學生創(chuàng)新實踐能力的提高[6,7]。
三、我校數(shù)學建模教學和競賽改革的實踐
1.構建模塊化教學體系。針對我校輕工特色,結合專業(yè)培養(yǎng)需求,構建模塊化教學體系。針對食品、生工、醫(yī)藥、化工和輕化等實驗科學為主的專業(yè),重點將實驗設計、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和預測分析等內容模塊化;針對數(shù)學基礎較好的物聯(lián)網、計算機、信息計算和自動化等專業(yè),構建微分方程,運籌優(yōu)化和控制論等內容模塊化;偏于社科類的管理、會計、金融和國貿等專業(yè),重點將概率模型、優(yōu)化等內容模塊化。再結合數(shù)學建模競賽和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃,構建“專業(yè)基礎模塊+知識拓展模塊+競賽需求模塊+科研論文寫作模塊”的實踐教學體系。
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關鍵詞:數(shù)學建模教學工程理論實踐應用
中圖分類號:G623文獻標識碼: A
1、數(shù)學建模教學工程的理論
數(shù)學建模是應用數(shù)學模型來解決各種實際問題的過程,它通過對實際問題的抽象、簡化并確定變量和參數(shù),再利用數(shù)字、公式、圖表、符號等數(shù)學語言描述事物的內在規(guī)律,借助計算機求解數(shù)學問題,并解釋、檢驗、評價所得的解,從而確定能否將其用于解決實際問題的多次循環(huán)、不斷深化的過程。而對在校大學生系統(tǒng)進行數(shù)學建模思想及方法的教育過程則稱之為數(shù)學建模教學工程。建立和完善數(shù)學建模教學工程有利于學生全面素質的培養(yǎng),既可以豐富、活躍大學生的課外活動,也可以為發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)優(yōu)秀學生創(chuàng)造機會和條件,對提高學生學習數(shù)學的積極性,學好難度相對較大的大學數(shù)學有非常重要的促進作用。
數(shù)學建模在教學工程中的實踐應用
2.1.在定積分中的應用
定積分是大學數(shù)學教學的重要組成部分,其在理論教學和實際生活中都有所運用。比如某地方矸石不允許堆放在未征用的土地上,那么如何根據(jù)下?lián)芙涃M、設計年產量和預期開采年限這三個變量確定征地與堆放矸石方案呢?首先我們分析問題的關鍵地方就是征地費與堆積矸石用電這兩方面,這時候就可以運用定積分來分析堆積矸石的電費,建立數(shù)學模型,從而合理地按照預期開采量來征地和堆放煤矸石。
2.2在微分方程中的應用
在我們生活中會經常運用到微分方程來解決實際問題,比如目前在社會上引起廣泛關注的減肥問題,如何利用數(shù)學建模思想確定合理的減肥方式呢?對于這個問題可以將減肥的兩個主要方法:控制飲食與加強體育鍛煉作為變量建立模型,運用微分方程分析不同變量對減肥效果的影響,進而對減肥者提供參考,幫助人們樹立科學的減肥理念,取得滿意的減肥效果。
2.3在概率統(tǒng)計中的應用
日常生活中會經常遇到概率統(tǒng)計問題。比如某種植物有AA、Aa、aa三種基因類型,如何使這種植物的基因實現(xiàn)純種化呢?可以利用全概率公式建立若用AA型基因和不同基因類型進行繁殖后第n代與第n-1代基因之間的遞推關系式,通過計算極值來預測基因分布趨勢,進而分析如何進行純種化的問題。
3.如何培養(yǎng)大學生數(shù)學建模能力
在大學數(shù)學教學中,幫助學生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并想方設法利用數(shù)學建模思想解決問題是非常重要的。針對不同階段,筆者認為應采取相應的教學方法來培養(yǎng)學生的數(shù)學建模能力。
3.1 感知學習階段
該階段主要分布在大一期間,以培養(yǎng)應用意識與簡單應用能力為主要目的。這期間的教學結構主要包括以下四個方面:學習初步階段的應用數(shù)學;對數(shù)學建模的入門學習;數(shù)學軟件的入門學習;實際應用高等數(shù)學、線性代數(shù)思想的例子或者是一些數(shù)學小實驗。與之相適應的教學方法有:(1)參與一些數(shù)學建模協(xié)會的活動;(2)參與一些數(shù)學知識應用競賽;(3)開設一些具有針對性的講座;(4)在高等數(shù)學、線性代數(shù)學習中應用相關軟件并配合實驗。
3.2 理論應用階段
該階段主要是分布在大二、大三期間,以培養(yǎng)按數(shù)學建模思想解決理論的、抽象的問題為主要目的。這期間的教學結構主要有:學習經濟、管理學中的數(shù)學模型,機電工程技術中的數(shù)學模型,生物、化學中的數(shù)學模型,金融學中的數(shù)學模型,物理學中的數(shù)學模型;相應的教學內容主要包括以下五個方面:(1)開設有關的數(shù)學建模課程;(2)開設群組選修課程;(3)開展校園文化活動和社會實踐活動;(4)學生做專題報告;(5)參與MCM(大學生數(shù)學建模競賽)活動。
3.3 實際應用階段
該階段主要是分布在大四期間,以培養(yǎng)解決實用問題的綜合應用能力與研究意識為主要目的。這期間的教學結構主要有:學習數(shù)學建模特殊方法、特殊建模軟件,建立綜合解決實際問題的思維方式。相應的教學內容主要包括以下五個方面:(1)參與數(shù)學建模競賽;(2)參與C-MCM(全國大學生數(shù)學建模競賽)活動集訓;(3)完成畢業(yè)設計與畢業(yè)論文;(4)參加相關的校園文化活動(小論文、報告會、協(xié)會工作等);(5)參與相關的社會實踐活動(課題工作的參加研究、課件制作等)。
結論
數(shù)學建模在大學數(shù)學教學過程中扮演著非常重要的角色,它既能夠培養(yǎng)學生的思維轉換能力和空間想象能力,也能夠培養(yǎng)學生綜合運用數(shù)學知識解決實際問題的能力。因此在大學教學過程中,應重視對學生數(shù)學建模能力的培養(yǎng),不斷引導、循序漸進,積極鼓勵學生參與數(shù)學建模實踐活動,培養(yǎng)國家緊缺的開拓性、創(chuàng)造性人才。
參考文獻:
【1】韋程東 在常微分方程教學中融入數(shù)學建模思想的探索與實踐[期刊論文]-數(shù)學的實踐與認識2008(20)
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論文摘要: 本文從我校數(shù)學建模競賽推進數(shù)學建模課程開設的成功經驗,淺淡了數(shù)學建模促進大學生能力的培養(yǎng)。
隨著科學技術的迅速發(fā)展和計算機的日益普及,數(shù)學的應用越來越廣泛和深入,數(shù)學科學的地位發(fā)生了巨大的變化,它正在從國民經濟和科技的后臺走到了前沿。
把數(shù)學與客觀問題聯(lián)系起來的紐帶,首先是數(shù)學建模。應用數(shù)學去解決各類實際問題,首先是建立數(shù)學模型。數(shù)學建模是聯(lián)系數(shù)學與實際問題的橋梁,是數(shù)學在各個領域廣泛應用的媒介,是數(shù)學科學技術轉化的主要途徑,數(shù)學建模在科學技術發(fā)展中的重要作用越來越受到數(shù)學界和工程界的普遍重視,它已成為現(xiàn)代科技工作者必備的重要能力之一。
一、 以競賽推進數(shù)學建模課程化
數(shù)學建模作為一門嶄新的課程在20世紀80年代進入我國高校,蕭樹鐵先生1983年在清華大學首次為本科生講授數(shù)學模型課程,他是我國高校開設數(shù)學模型課程的創(chuàng)始人,1987年由姜啟源教授編寫了我國第一本數(shù)學建模教材。在八十年代后期開設數(shù)學建模選修課或必修課只是少數(shù)老牌大學。但自1992年由中國工業(yè)與應用數(shù)學學會舉辦全國大學生數(shù)學建模競賽( 94年起由國家教委高教司和中國工業(yè)與應用數(shù)學學會共同舉辦)以來,隨著參加競賽高校的學生增加,各高校相繼開設了數(shù)學建模課程。2008 年全國有31個省/市/自治區(qū)(包括香港)1023所院校、12846個隊(其中甲組10384隊、乙組2462隊)、3萬8千多名來自各個專業(yè)的大學生參加競賽。目前,在本科院校根據(jù)自己學校特點基本上開設數(shù)學課程。
我校從95年開始開設數(shù)學建模選修課,到97年學校決定在原有的基礎上,從97級學生開始,在部分專業(yè)開設數(shù)學建模必修課,并同時對其他專業(yè)開設數(shù)學建模選修課。最初開設選修課是因為參加數(shù)學建模競賽的需要,選修的學生數(shù)較少,而且必須是往年成績較優(yōu)的學生才允許選修。我們通過以競賽為平臺, 加強引導與指導, 充分激發(fā)學生的學習興趣和熱情。而且通過數(shù)學建模競賽,促進了我校教學內容、教學方法、教學手段的創(chuàng)新,參加過訓練和競賽的學生們普遍感到,以往學多門課程的知識不如參加一次競賽集訓學得全面和扎實。因為數(shù)學建模競賽需要全面掌握本領域相關知識, 在深入理解、領會前人智能精髓的基礎上, 敢于提出自己的想法和觀點。只有善于進行創(chuàng)造性地學習和運用知識, 善于對已知知識進行融會貫通, 注意知識積累的同時更注重對知識的處理和運用, 才能取得成功。隨著數(shù)學建模競賽在我校影響的增加,同時參加競賽過的學生能力的提高,要求選修數(shù)學建模課程的學生逐年增加?,使得開設數(shù)學建模必修課有了一定的群眾基礎,同時開設數(shù)學建模課程的目的也轉向了競賽與普及相結合,以提高大學生的綜合素質和實踐能力作為一個重要目標。目前,已在自動化、信息管理、統(tǒng)計、電子信息科學與技術、計算機、軟件、通信等專業(yè)的學生開設不同層次的數(shù)學建模必修課與限選課,同時仍然在全校開設不同層次的數(shù)學建模選修課。對于不同層次,理論教學學時分別為34、50、66學時,并輔以上機實踐訓練,每年從當初幾十名學生到目前每年近2000名學生修讀此課。為了進一步提高實踐動手能力,在軟件工程、網絡工程、信息與計算科學、應用數(shù)學專業(yè)開設數(shù)學建模課程設計,取得了比較明顯的效果。
為了讓信息與計算科學、應用數(shù)學專業(yè)的學生能更好的應用計算機工具和數(shù)學軟件來解決各種實際問題,從2001年開始我們開設了數(shù)學實驗課作為數(shù)學建模課程的補充和完善,并且目前面向全校開設數(shù)學實驗選修課。為了進一步推廣和普及數(shù)學建模,讓更多的學生了解和參與數(shù)學建模,在原開設多種課程基礎上,在學校以及教務部門的支持下,課程組于2000年起結合課程教學安排,在每年五月底舉辦全校大學生數(shù)學建模競賽。該項活動得到了全校學生的積極響應,2009年有152個組,456人參賽。我校數(shù)學建模教學已經形成了多個品種、多種層次、多種方式的教學格局。
二、數(shù)學建模促進大學生能力的培養(yǎng)
數(shù)學建模活動包括數(shù)學建模課程、數(shù)學建模競賽和數(shù)學實驗課程等方面。建模活動本身就是一項創(chuàng)造性的思維活動,它既具有一定的理論性又具有較大的實踐性;既要求思維的數(shù)量,還要求思維的深刻性和靈活性。著名數(shù)學家丁石孫副委員長對數(shù)學建模活動給予了很高的評價,他說:“我們教了幾十年的數(shù)學,曾經花了很多力氣想使大家能夠認識到數(shù)學的重要性,但是我們沒有找到一個合適的方法,數(shù)學建模活動是一個很好的方法,使很多的學生包括他們的朋友都能夠認識到數(shù)學的真正用處”。李大潛院士也曾說過:“數(shù)學建模活動具有強大的生命力,并必將不斷發(fā)展、日臻完善”。很多高校從當初為了競賽的需要,但隨著對數(shù)學建模對學生能力培養(yǎng)的認識,數(shù)學教學改革的深入發(fā)展,許多普通高校都在積極思考,大膽探索,取得了許多可喜的成果。特別是對數(shù)學教學改革以數(shù)學建模為突破口,在教學體系、方法和內容上都進行了實質性的改革,已取得了突破性的成果。如改革教學內容,教學與計算機結合,實行研討式教學等,這也為數(shù)學建模網絡教學奠定了很好的基礎。我校從1997年開始,我校將數(shù)學建模的教育從面向少數(shù)優(yōu)秀學生轉變?yōu)槊嫦蚋嗟钠毡閷W生。越來越多的學生從數(shù)學建模的學習中獲得了進步,使數(shù)學建模教學在大學生素質培養(yǎng)中日益發(fā)揮著巨大的作用。
1.促進大學生邏輯思維能力與抽象思維能力的提高。建模是從實際問題到數(shù)學問題,從數(shù)學問題到數(shù)學解,從數(shù)學解到實際問題的解決,這一過程提高了大學生邏輯思維能力與抽象思維能力。
2. 促進大學生的適應能力增強的。通過數(shù)學建模的學習及競賽訓練,他們不僅受到了現(xiàn)代數(shù)學思維及方法的熏陶,更重要的是對于不同的實際問題,如何進行分析、推理、概括以及利用數(shù)學方法與計算機知識,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,無論到什么行業(yè),都能很快適應需要。
3. 促進學生自學能力。由于數(shù)學模型實際問題的廣泛性,大學生在建模實踐中要用到的很多知識是學生以前沒有學過的,而且也沒有時間再由老師作詳細講解來補課,只能由教師講一講主要的思想方法,同學們通過自學及相互討論來進一步掌握。這就培養(yǎng)了學生的自學能力和分析綜合能力。他們走上工作崗位之后正是靠這種能力來不斷擴充和更新自己的知識。
4. 促進大學生相互協(xié)作能力。在數(shù)學建模學習過程中,有大量的數(shù)學模型不是單靠數(shù)學知識就能解決的,它需要跨學科、跨專業(yè)的知識綜合在一起才能解決,當今科學的發(fā)展也使得一個人再也沒有足夠精力去通曉每一門學科,這就需要具有不同知識結構的人經常在一起相互討論,從中受到啟發(fā)。數(shù)學建模集訓、競賽提供了這一場所。三位同學在學習、集訓、競賽過程是彼此磋商、團結合作、互相交流思想、共同解決問題,使得知識結構互為補充,取長補短。這種能力、素質的培養(yǎng)對他們的科學研究打下了良好的基礎。
5. 促進大學生分析、綜合和解決實際問題能力的培養(yǎng)。這是由數(shù)學建模的任務,目的所決定的。建模過程大體都要經過分析與綜合、抽象與概括、比較與類比、系統(tǒng)化與具體化的階段,其中分析與綜合是基礎,抽象與概括是關鍵。而從數(shù)學解答與模型檢驗而言,要求大學生所學的數(shù)學知識與計算機知識還有其它方面知識綜合起來,動手去解決, 根據(jù)計算結果作出合理的解釋。通過實踐,明白學以致用,提高了分析、綜合與解決實際問題的能力。
6. 促進大學生的創(chuàng)造能力的提高。在數(shù)學建模實踐中,大多問題沒有現(xiàn)成的答案、沒有現(xiàn)成的模式,要靠充分發(fā)揮自己(和隊友)的創(chuàng)造性去解決。而面對一大堆資料、計算機軟件等,如何用于解決問題,也要充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性。數(shù)學建模對大學生的創(chuàng)造性的培養(yǎng)是很有好處的。
三、開設數(shù)學建模課程取得的效應
數(shù)學建模活動十分有利于達到培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才的育人目標。我校開設的數(shù)學建模課程,在師資水平、普及程度、特色內容建設、校內競賽以及全國競賽等幾個方面,在國內同類院校中處于領先地位,特別是每年全國大學生數(shù)學建模競賽中,我校都取得了良好的成績,而且在全國也有一定的影響,得到全國競賽組委會專家的充分肯定。
在教學團隊建設方面取得明顯成效。從最初的4名教師,逐步擴大到涉及運籌與優(yōu)化、微分方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算科學、最優(yōu)控制、計算機應用等在數(shù)學建模中常用的學科方向的十多名教師,不僅解決了課程教學的需要,也促進了教師教學科研水平的提高。
在課程設置研究方面。根據(jù)我們這樣一類學校的實際情況,我們在不同專業(yè)的學生中開設了多種不同課時不同程度要求的數(shù)學建模課,滿足了各種不同程度不同水平的學生的需要。并在個別專業(yè)開設數(shù)學實驗必修課,同時面向全體開設了數(shù)學實驗選修課,把數(shù)學理論教學與數(shù)學軟件以及計算機實現(xiàn)進行了很好的結合,進一步豐富了數(shù)學建模教學的內涵。以及在幾個不同專業(yè)中開設了數(shù)學建模課程設計環(huán)節(jié),有效地解決了大量一般學生如何加強數(shù)學實踐動手能力培養(yǎng)的問題。
在加強教學內容與方法的研究與實踐方面,并取得明顯成效。除了選用合適的優(yōu)秀教材作為參考資料,更是投入精力編寫了適合我校的教學用書(即將在高教出版社出版)以及學生自主學習材料。數(shù)學建模教學的目的是能夠讓學生知道到什么地方找什么工具來解決什么樣的問題,我們堅持努力把研究式討論式的教學方法應用到數(shù)學建模教學中去。2000年開始,每年結合春季的數(shù)學建模教學工作,在五月底進行校內大學生數(shù)學建模競賽。該項活動推廣普及了數(shù)學建模教學,使更多學生的研究能力和實踐動手能力得到了鍛煉,同時也有力促進了數(shù)學建模競賽活動在地方性普通院校中的開展,促進了競賽水平的提高。
在教學改革方面。將數(shù)學建模思想融入到其他工科數(shù)學課程中去,并且在教學中注意強調討論式教學以及學生的自主學習。
在同類院校樹范性方面。2003年,該課程被確定為浙江省首批省級精品課程。通過幾年的建設,已初步建成較有特色的課程資源。充分提升了網絡工具的輻射作用,一方面加強了我校數(shù)學建模教學和競賽工作,以及數(shù)學建模課外活動的開展,另一方面對其他同類高校能起到較好輻射作用。另外,我校數(shù)學建模課程教師曾多次作為講課教師參加浙江省數(shù)學建模教練培訓工作,多次應邀到兄弟院校講課,也曾有多所院校到我校參觀調研。
通過幾年努力,完成數(shù)學建模教改研究項目《數(shù)學建模提高大學生綜合知識能力的探索與實踐》、《在工科院校中開設數(shù)學建模必修課和選修課的實踐》與《以學科競賽促進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“四維互動”模式研究與實踐》,三項成果皆獲得浙江省教學成果二等獎。組織學生數(shù)學建模課外活動的開展,申報“新苗人才計劃”、“創(chuàng)新杯”并取得成功。自1995 年組織學生參加全國大學生建模競賽以來,共獲全國一等獎25項,全國二等獎41項,浙江省獎一等獎42項,二等獎48項,三等獎41項。2006年至今共獲國際一等獎8項,國際二等獎14項。取得了省參賽高校與全國高校中的優(yōu)異成績。
通過參加數(shù)學建模活動,很多學生的自主學習和科研能力得到了顯著提高,在畢業(yè)設計、實習和研究生階段的學習中表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢,得到用人單位和研究生導師的普遍認可。從2001年至今獲得“計算機世界獎學金”十幾位學生中,清一色在數(shù)學建模競賽中取得優(yōu)異成績。而且隨著數(shù)學建模活動的不斷深入開展,各級領導和各行業(yè)的用人單位逐漸對數(shù)學建模在實際中的應用和人才培養(yǎng)中的地位和作用都有了新的認識。目前,數(shù)學建模活動在我校的開展,得到了越來越多同學的歡迎。數(shù)學建模活動不斷走向深入,由階段性轉向日常教學活動。在教學方面,由初期的只在優(yōu)秀學生與部分專業(yè)學生開設選修課,發(fā)展形成了多個品種、多種層次、教學格局;在競賽方面,由初期的只參加全國競賽,發(fā)展到既參加全國競賽,又將參加國際競賽,同時每年舉辦校內競賽;在撰寫論文方面,由初期的只研究如何撰寫競賽論文,發(fā)展到現(xiàn)在與教師做課題與一般學術論文寫作,參加新苗人才計劃與創(chuàng)新杯等。
參考文獻
篇4
關鍵詞學生管理教師管理建模實驗室管理
中圖分類號:G640文獻標識碼:A
0引言
大學生數(shù)學建模競賽起源于美國,1985年,數(shù)學建模競賽走向國際化。我國于1989年開始開展大學生數(shù)學建模競賽。1994年起由我國教育部高教司和中國工業(yè)與應用數(shù)學學會共同主辦我國自己的全國大學生數(shù)學建模競賽(CUMCM),每年一次,并成為國家教育部規(guī)定的面向全國所有高校的四大學科競賽之一。
大學生數(shù)學建模競賽的目的在于“激勵學生學習數(shù)學的積極性,提高學生建立數(shù)學模型和運用計算機技術解決實際問題的綜合能力,鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動,開拓知識面,培養(yǎng)創(chuàng)造精神及合作意識,推動大學數(shù)學教學體系、教學內容和方法的改革。”
我校(陜西服裝工程學院)于2014年起組隊參加全國大學生數(shù)學建模競賽,兩年間獲得陜西賽區(qū)一等獎兩項,二等獎三項。回顧過去幾年的工作,我校雖然在數(shù)學建模競賽中積累了一些經驗和體會,取得了一些成績,但總體上來說,我校的數(shù)學建模競賽的整體水平與國內一些高校的建模水平還相差甚遠。本項目結合我校近三年來數(shù)學建模競賽的管理模式,通過借鑒區(qū)內外其他高校一些好的做法,提出一套大學生數(shù)學建模團隊的管理模式。
1建模學生的管理
建模學生的管理主要包括學生思想認識和能力培養(yǎng)兩方面的管理。
1.1學生思想的管理
學生思想的管理主要包括以下三個方面:
(1)對每年參加全國大學生數(shù)學建模競賽以及獲獎的學生,在校報上提出表揚,并在全校師生大會上為獲獎學生頒發(fā)證書以及物質獎勵。這樣便可提升數(shù)學建模在學生思想上的地位。
(2)組織專題講座,請學有專長的教師普及數(shù)學建模知識,讓學生從思想上初步了解數(shù)學建模和數(shù)學建模競賽,激發(fā)學生興趣。
(3)在暑期舉辦建模培訓班前,與學生簽訂培訓協(xié)議。從思想上約束學生,從而保證培訓質量。
1.2學生能力培養(yǎng)的管理
學生能力的管理主要包括以下兩個方面:
(1)在全校理工科學生中開設數(shù)學建模及相關選修課程,學習基礎知識。
(2)在學校建立建模實驗室,成立校級建模團隊,借助實驗室這一平臺讓老師和學生平時在一起探討相關問題,并可以將好的成果公開發(fā)表,提高學生的自學能力和應用能力。
暑期開設校級建模培訓班,為九月份的全國大學生數(shù)學建模競賽做準備,從基礎知識、相關軟件、典型例題的講解,到寫作方面的指導,最后以模擬數(shù)學競賽的形式,讓學生組隊完成模擬競賽題。通過這三個層次的培養(yǎng)管理,提升學生個人與團隊協(xié)作能力。
2建模教師的管理
教師的管理主要包括心理和能力兩個方面:
(1)通過教師座談會或集體獎勵機制,讓建模指導教師意識到指導教師之間不應該是完全獨立的,不僅僅是為教師個人的榮譽,更是為學生和學校的榮譽。
(2)定期參加數(shù)學建模的指導教師培訓會或研討會,提高自身水平。借助學校自己的建模實驗室這一平臺,通過指導學生,和學生一起探討并發(fā)表有價值的科研論文。
(3)建模競賽結束后,指導組的幾位老師舉行座談會,探討本次競賽題是否有可以延伸或推廣的可能性,如果可以,將指導的論進一步研究,并進行發(fā)表。
3建模實驗室的管理
對建模實驗室的管理主要包括兩個方面:
(1)借助校內建模實驗室,在學校建立自己的建模團隊(類似于大學社團),由教師和學生共同管理實驗室的設施。
(2)實驗室經費可分為兩部分,一部分來直接源于學校資助,另一部分通過學生和老師參加建模競賽獲獎或而獲得,并且經費由建模負責人管理。
4結論
本文提出一套大學生數(shù)學建模的管理模式,主要通過結合陜西服裝工程學院數(shù)學建模的現(xiàn)狀以及參加陜西省建模指導教師培訓班,與同行的學習、交流,從學生、教師以及建模實驗室三方面的管理進行了研究。希望能為各位同行提供參考。
基金項目:本文受陜西服裝工程學院教學管理研究基金項目(2016G001),陜西省教學改革項目(15BY132)資助。
參考文獻
[1] 李大潛.中國大學生數(shù)學建模競賽[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2] 李尚志.數(shù)學建模競賽教程[M].南京:江蘇教育出版社,1996.
篇5
【關鍵詞】數(shù)學建模;教學改革;創(chuàng)新實踐
1.2015年廣西自治區(qū)級重點教改課題:財經類院校數(shù)學教學質量提高的探索與研究(2015JGZl592015A03);2.廣西財經學院2016年教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育能力研究專項課題:“互聯(lián)網+”時代數(shù)學建模對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)模式的探索與研究――以廣西財經學院為例(2016JSZXCl4).
全國大學生數(shù)學建模競賽創(chuàng)辦于1992年,至今已有24年,目前已成為我國高校規(guī)模最大的基礎性學科競賽.競賽之初,主要是以理工科類院校參加為主,文科和財經類院校較少參與.隨著競賽的普及,人們對數(shù)學建模競賽有了更深刻的認識,意識到數(shù)模競賽在提高大學生綜合素質和培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了重要的作用.近幾年來,參賽的規(guī)模、院校和專業(yè)越來越多.2015年,來自全國33個省/市/自治區(qū)(包括香港和澳門特區(qū))及新加坡和美國的1326所院校、28665個隊(其中本科組25646隊、專科組3019隊)、近86000名大學生報名參加本項競賽.
我校自2004年5月,由廣西財政高等專科學校和廣西商業(yè)高等專科學校合并組建廣西財經學院以來,開始組織學生參加本科組競賽.從開始每年8支隊伍,逐步增加到10支隊伍,到了2010年,基本上穩(wěn)定在15支隊伍左右.近5年來,我們每年舉辦數(shù)學建模培訓講座,開設數(shù)學建模選修課,每年基本上都獲得1或2個全國獎(同時獲得賽區(qū)一等獎),3個賽區(qū)二等獎,4個賽區(qū)三等獎,在2015年還獲得了1個全國一等獎,實現(xiàn)零的突破.在取得這些成績的同時,我們也摸索出適合財經類院校數(shù)學建模的一些做法,我們的數(shù)學建模教學指導團隊逐漸穩(wěn)定并走向成熟.
一、教學方法與創(chuàng)新實踐
每年秋季學期期末,我校數(shù)學建模教學團隊就本年度取得的成績做工作總結,并討論和布置安排次年的數(shù)學建模工作.我校數(shù)學建模競賽工作主要分為校內選拔賽和暑期集中培訓。
(一)校內競賽
每年4月初在全校范圍內,開始招募隊員參加培訓,主要利用雙休日或晚自習,每周6課時,連續(xù)培訓5周,約30個課時.針對財經類院校學生的特點,培訓的內容主要有數(shù)學軟件、數(shù)學模型及論文寫作.其中數(shù)學軟件的入門培訓主要包括Matlab、SPSS、統(tǒng)計R軟件;數(shù)學模型的培訓則以姜啟源、謝金星、葉俊的《數(shù)學模型》為教材,主要培訓較為簡單的初等模型、優(yōu)化模型、回歸模型等;論文寫作則以如何查找文獻資料、論文包含的要點及寫作規(guī)范為側重點.校內競賽主要以宣傳和普及競賽為主,同時選拔對數(shù)學建模感興趣的學生,盡量鼓勵更多的同學參與到數(shù)學建模競賽中來.5月中下旬,開展校內競賽,選拔優(yōu)秀學生,6月初確定競賽名單。
(二)暑期集中培訓
與大部分院校一樣,我們學校也開展暑期集中強化培訓,我校每年組織校內競賽選拔的學生參加為期15天的暑期培訓.結合財經類院校學生的特點,我校暑期培訓與大部分高校會有所不同.除了常規(guī)的數(shù)學軟件強化培訓、論文寫作、競賽模擬外,我校數(shù)學建模教學團隊的每位教師都做了大量的準備工作,羅列數(shù)學建模常用的近20種算法,包括多因素分析法、層次分析法、方差分析法、主成分分析法和SVM算法、拉格朗日插值法、灰色預測法、時間序列分析法、蒙特卡羅(MC)仿真模型、最少二乘法與多項式擬合、BP神經網絡方法等等.由每一位教師負責講授其中一種或幾種,并結合案例開展教學及軟件操作。
二、競賽活動的幾點啟示
數(shù)學建模競賽活動是一個長期的過程,從初期培訓到選拔隊員,再到暑期強化培訓、模擬競賽,以及最后的全國賽復賽.通過這幾年對數(shù)學建模競賽的摸索與實踐,我們對數(shù)學建模競賽工作有了更深的認識。
(一)數(shù)學建模競賽工作須與本校實際相結合,探索出適合本校學生特點的工作方式與教學方法
一般而言,理工科院校的學生,數(shù)學基礎較好,計算機編程能力較強.而財經類院校的學生雖不具備上述特點,但通常他們都具有較強的寫作能力和經濟學知識背景.在實際的教學和培訓中,應揚長補短,繼續(xù)完善和提高寫作水平,同時強化和提高學生的建模思想和能力。
(二)數(shù)學建模競賽活動需要有一支樂于奉獻的教學團隊
我校數(shù)模教學團隊由十幾名教師組成,80%以上都是80后年輕教師,其中有4個博士.他們年輕富有激情,樂于挑戰(zhàn)和奉獻,能夠很好地將建模方法與自身從事的科研相結合,并將研究內容介紹給學生,有效的拓寬了學生的視野,為建模培訓提供了有力的保障。
(三)數(shù)學建模競賽活動對推動數(shù)學教學改革具有重大的意義
篇6
關鍵詞:數(shù)學建模;計量分析;科研;促進
中圖分類號:TB115 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)08-0189-03
一、引言
數(shù)學建模是指對現(xiàn)實世界的一個特定對象,為了特定目的,做出一些必要的簡化和假設,運用適當?shù)臄?shù)學工具得到一個數(shù)學模型并求解,用它來解釋特定現(xiàn)象的現(xiàn)實性態(tài)、預測對象的未來狀況、提供處理對象的優(yōu)化決策和控制、設計滿足某種需要的產品等。湖北經濟學院從2003年開始進行數(shù)學建模的教學和培訓工作,并組織在校大學生組隊參加全國大學生數(shù)學建模競賽。在這近十年的工作過程中,我們取得了一定的成績,一大批學生通過數(shù)學建模的學習,掌握了數(shù)學建模的基本知識和用建模知識解決實際問題的能力,增強了服務社會、服務經濟建設的能力;一批數(shù)學建模小組在全國大學生數(shù)學建模競賽中取得了優(yōu)異的成績,包括全國一等獎三項、全國二等獎六項和省級獎項若干。我們欣喜的發(fā)現(xiàn),數(shù)學建模工作在取得一系列教學成果的同時,還極大的推動了學校科研的發(fā)展。下面就數(shù)學建模促進學校科研發(fā)展的現(xiàn)實意義、目標定位、應該注意的問題以及進一步做好以數(shù)學建模促進科研發(fā)展的具體措施等幾個方面進行討論。
二、以數(shù)學建模促進科研發(fā)展的現(xiàn)實意義
我校的數(shù)學建模工作主要包括選修課課堂教學、組織策劃數(shù)模講座、指導數(shù)學建模社團和課外興趣小組、組織學生積極參加課外實踐和課外科研項目、組織學生賽前培訓及參加全國大學生數(shù)學建模競賽等環(huán)節(jié)。教學目的旨在提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力及競爭意識;通過本課程的學習,學生不僅掌握了數(shù)學建模的基本知識和用建模知識解決實際問題的能力,還增強了做科學研究和撰寫科研論文的能力。同時,數(shù)學建模工作也為教師的科研工作注入了新的思想和素材。總之,數(shù)學建模在促進學校科研發(fā)展上具有重大的現(xiàn)實意義,具體體現(xiàn)在以下四個方面。
1.數(shù)學建模迅速提升大學生的科研能力。在數(shù)學建模的學習過程中,同學們需要查閱大量的文獻資料、將實際課題抽象成數(shù)學模型、開展數(shù)學實驗、設計算法、使用計算機求解(作圖)、編制應用軟件和撰寫論文等,經過這種全方位的鍛煉,同學們的實踐能力特別是做科學研究和撰寫論文的能力得到了極大的提高。同時,數(shù)學建模具有知識面廣、實踐性強、學科交叉性大的特點,通過數(shù)學建模的學習,同學們的知識水平和理論水平都會有一個很大的提高。實踐證明,數(shù)學建模對培養(yǎng)學生的科研能力具有其他課程無法替代的重要作用。數(shù)學建模教學與培訓除了在課堂教學上向學生講解經典案例外,還要求每個學生必須完成課外實際課題研究并提交研究論文。學生課外科研課題的來源目前有兩類:一類是教師從自己科研工作中收集來的小型課題;另一類是學生自己從本系或校內其他部門收集來的課題。從我校實踐結果來看,做這樣的課外實際課題研究,學生的積極性更高,做得也較好。這種形式的教學為學生提供了一個開展課外科研的機會,開始時大多數(shù)學生都不知道應當如何開展研究,經過課堂案例教學的引導,實際研究的鍛煉,同學們的綜合素質提高得非常快,創(chuàng)新能力和競爭意識大大加強,起到了明顯的人才培養(yǎng)效益,這也是我校學生能在全國競賽中表現(xiàn)突出的重要原因之一。其中有一部分同學將學習中整理出來的優(yōu)秀在《藏龍學刊》、《金融園地》等期刊雜志上,供其他同學查閱參考。今后,我們將進一步加強實踐性教學環(huán)節(jié),使其在人才培養(yǎng)中發(fā)揮出更大的效益。
2.數(shù)學建模鞏固教師的自身素質,推動教師科研工作的發(fā)展。教學和培訓過程是教師和學生之間的一種雙邊互動過程,教師的教和學生的學之間的“教學相長”,對教師的科研工作有很好的促進作用。這種促進作用被大多數(shù)教育工作者認可,教師準備教學的過程,就是對教學內容進行整理、思考、鉆研的研究過程。特別是數(shù)學建模課程,由于其內容均來自于實際問題,可能會涉及到各個學科的知識,如果教師自己沒有較廣的知識面,沒有較強的科研能力和解決實際問題的能力,沒有對現(xiàn)代科學技術和文化發(fā)展最新成果的學習和領會,便不可能有好的教學、不可能帶領學生掌握這門知識和能力,因此,數(shù)學建模教學上的“教學相長”就更加突出。此外,參加數(shù)學建模學習的同學都是求知欲和學習能力很強的同學,他們在接受新的知識信息方面常常走在教師的前面,雙邊活動的一個積極的結果常常是教師從學生身上得到很多新的東西,這給教師的科研提供了新的資源;同時,教師在將一個個經典的實踐性案例向學生闡述和講解時,他的思路也會從這種闡述中得到整理和澄清。概括地說,數(shù)學建模可以鞏固教師的知識水平和素質,可以理清教師的科研思路,拓寬教師的科研范疇。
3.數(shù)學建模極大地推動了教學項目的研究。數(shù)學建模是一個新生事物,也是一個不斷總結、創(chuàng)新和進步的過程,是不斷摸索新的教學方法和思路的過程,在這個過程中,我們進行了相關教研課題的立項和研究,探索出更適合當代大學生的教學方法和思路。據(jù)不完全統(tǒng)計,參加數(shù)學建模教學工作的老師,有半數(shù)以上的教研課題和數(shù)學建模直接相關。
4.數(shù)學建模為師生打開跨學科研究的大門。數(shù)學建模問題均來自于生活,涉及眾多學科領域,因此,討論研究數(shù)學建模問題,必然用到跨學科研究的思路和方法,為老師和同學們展開跨學科研究打下基礎。綜合應用多個學科領域的知識探討一個問題,在多門學科之間進行交叉探索研究,容易發(fā)現(xiàn)新問題,構建新的知識聯(lián)結,形成新的知識點,揭示新的理論或新的知識體系;能揭示各學科之間的辯證關系,解決相關的科學問題,有利于促進學科創(chuàng)新發(fā)展或創(chuàng)建新學科等。跨學科研究法以創(chuàng)新為根本取向,已廣泛地被應用于學科發(fā)展及創(chuàng)建新學科的研究之中,從而獲得大量的研究成果,促進了科學學科的創(chuàng)新發(fā)展及創(chuàng)建新學科。
三、以數(shù)學建模促進科研發(fā)展的目標和定位
數(shù)學建模為學校的科研發(fā)展帶來了實實在在的促進作用,在此基礎上,我們以數(shù)學建模和參與數(shù)學建模的師生為紐帶搭建的全校性的計量分析公共平臺已具雛形。湖北經濟學院是一所經濟管理類院校,各學科專業(yè)內的計量分析內容較多,但由于歷史的原因,專業(yè)教師和同學們的計量分析能力普遍較弱,這給學科發(fā)展和科學研究帶來極大不便。通過數(shù)學建模搭橋,我們在湖北經濟學院內搭建了一個全校性的計量分析公共平臺,在這個平臺上,我們?yōu)槠渌麑I(yè)院系師生提供計量分析輔導和幫助、展開學術交流和科研互動。今后,我們打算以數(shù)學建模為依托,通過學生和教師這兩條路線繼續(xù)完善好這個全校性的計量分析公共平臺。在學生路線上,我們繼續(xù)對從各院系選的優(yōu)秀大學生進行高質量的集中培訓,培養(yǎng)他們的定量分析能力和解決實際問題的能力、增強他們的科研能力和撰寫科研論文的能力,使這些同學回到各自院系后,成為同學中進行定量分析和科學研究的佼佼者,他們一方面能積極與專業(yè)教師聯(lián)系,幫助專業(yè)教師完成科研工作中的定量分析任務;另一方面,他們成為同班同學中做定量分析的能手,能帶動更多的同學完成學習中遇到的定量分析工作和科研工作。在教師路線上,我們繼續(xù)積極與其他院系老師開展合作,進行跨學科科研項目的研究。截至目前,我們已經與湖北水事研究中心、湖北物流發(fā)展研究中心、湖北數(shù)據(jù)與分析中心、湖北省大中型水庫移民后期扶持政策監(jiān)測評估中心建立了長期、穩(wěn)定的合作,并參與了多項跨學科、跨專業(yè)院系的科研課題的研究。在此基礎上,我們爭取和更多的科研單位與專業(yè)教師展開合作,使計量分析公共平臺發(fā)揮更大的效用。
四、以數(shù)學建模促進科研發(fā)展中應注意的問題
數(shù)學建模對學校的科研發(fā)展能起到推動的作用,要使得這種推動效應達到最優(yōu),還需要在工作過程中注意以下幾個方面的問題。
1.參與數(shù)學建模教學工作的教師應具備一定的學術素養(yǎng)和道德水準。由于數(shù)學建模知識具有一定的寬度和厚度,使得數(shù)學建模工作帶有一定的艱巨性,寬厚的知識儲備和較高的學術水平是完成數(shù)學建模教學工作的基本前提,更是帶領學生完成相關科研工作,在全國競賽中沖刺并能取得好成績的必要保證。同時,要保證教師能從優(yōu)秀的學生身上汲取新的科研思想,但不是打壓、扼殺甚至剽竊學生的科研思想,這又需要教師具備較高的道德水準與人格品位。
2.參與數(shù)學建模教學的師生應具有較強的團隊協(xié)作意識與合作精神。數(shù)學建模工作是一個團隊活動,數(shù)學建模競賽是一個團隊競賽,隊員的團隊協(xié)作意識與合作精神是工作和競賽成敗的重要因素。當今社會的各個角落都需要合作,學校的科研工作更是如此,因此,較好的團隊協(xié)作意識與合作精神在帶給師生理想成績的同時,也為他們較好的從事其他科研工作奠定了一個堅實的基礎。
3.參與數(shù)學建模教學的師生應具有平等、民主、融洽的師生關系。數(shù)學建模的教學過程以及日常的科研工作都需要有大量的相互討論,良好的師生關系可以保障這種討論愉快地進行,并能激發(fā)師生的想象力和創(chuàng)造力,從而獲得滿意的答案并發(fā)現(xiàn)新問題。
4.圓滿完成數(shù)學建模工作,并使數(shù)學建模對科研發(fā)展的促進作用得到良好的體現(xiàn),需要學校領導以及各專業(yè)院系的大力支持和重視。參與數(shù)學建模的學生來源于各個院系,開展跨學科科研合作也會涉及到多個院系和單位,學校領導以及各專業(yè)院系的大力支持和重視是順利完成數(shù)學建模工作的基本保障,也是開展跨學科科學研究的基本前提。
五、進一步完善以數(shù)學建模促進科研發(fā)展的具體措施
1.進一步加強領導重視、加強院系合作,并廣泛宣傳、積極引導學生參與。領導重視,學生積極參與是我們搞好數(shù)學建模工作的基礎。近十年來,我們能在數(shù)學建模教學和參賽方面取得較好的成績,并利用數(shù)學建模引導科研工作不斷進步,一靠領導的重視;二靠廣大教師和學生的積極參與。學校領導相當重視學生的綜合素質教育,為數(shù)學建模教學配置了專用的實驗室,教務處也專門制定了學生參與數(shù)模學習和競賽的相關獎勵制度和規(guī)定,并給予專項經費資助。今后應繼續(xù)完善、利用這些條件,并廣泛宣傳、積極引導學生參與到數(shù)學建模中來。
2.進一步加強自身建設,提高師資力量。擔任本課程的教師既有多年從事數(shù)學建模教學和教改的老教師,也有多名青年教師,年齡結構與知識結構合理,使得教學效果很好。但是,數(shù)學建模競賽和相關科研工作具有很強的時代性,其問題多與同時期的重大事件聯(lián)系在一起,這就要求我們的教師要不斷進行學習,不斷更新知識儲備,不斷加強自身建設,此外,也是為了滿足數(shù)學建模教學及進行相關科學研究的需要。
3.加強配套教材建設。近十年來,我們的教師在數(shù)學建模教學及科研工作中積累了大量的優(yōu)秀教學素材和經驗,如果能將這些寫進教材,直接呈現(xiàn)給學生,將會進一步促進數(shù)學建模教學、競賽及相關科研工作的發(fā)展。同時,我們考慮到目前的一些傳統(tǒng)教材,主要是針對理工科學生編寫的,而不適合我校學生使用。因此,我們應加強配套教材的編寫工作,以進一步推動我校數(shù)學建模教學和競賽的發(fā)展,進而為推動學校科研發(fā)展做出更大的貢獻。
4.加強網站和實驗室建設。網站是向學生宣傳數(shù)學建模內容、展示數(shù)學建模成績的媒介,是我們與其他單位教師進行溝通、開展跨學科研究的橋梁;實驗室是師生進行教學、競賽和開展研究討論的硬件環(huán)境。因此,我們需要進一步加強網站和實驗室建設,更好地服務數(shù)學建模工作,服務學校的科研發(fā)展。
參考文獻:
[1]王偉廉.試論高校教學對科研的促進作用[J].高等教育研究,2001,(1).
篇7
[關鍵詞] 數(shù)學建模;國家課程標準;教學實踐
數(shù)學建模就是用數(shù)學語言描述實際現(xiàn)象的過程。是一種數(shù)學的思考方法,是運用數(shù)學的語言和方法,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)學手段。
一、常規(guī)課堂教學中的數(shù)學建模教學
廣義地說,一切數(shù)學概念、數(shù)學理論體系、數(shù)學公式、方程式和算法系統(tǒng)都可以稱為數(shù)學模形。如“橢圓的方程及圖象”就是一個數(shù)學模型,“用‘二分法’求方程的一個近似解”也是一個數(shù)學模型。針對學生在數(shù)學建模中不會對實際問題進行抽象、簡化、假設變量和參數(shù),形成明確的數(shù)學框架的困難,我們在常規(guī)的數(shù)學課堂教學中,有意識地選擇合適的教學內容,模仿實際問題中建立數(shù)學模型的過程,來處理教材中常規(guī)的學習內容,從而為學生由實際問題來建立模型奠定基礎。
譬如,對于二面角內容的教學,在學生原有生活經歷中,有水壩面和水平面成適當?shù)慕堑挠∠螅挥邪腴_著的門與墻面形成角的印象,那么我們在讓學生形成二面角的概念時,應當從學生已有的這些認識中,舍棄具體的水壩、門等對象,而抽象出“從一條直線出發(fā)的兩個半平面所組成的圖形叫做二面角”,在這里,半平面是相對于水壩攔水面、門等的具體對象而進行合理假設得到的理想化對象,而在進一步研究如何度量一個二面角的大小時,我們是讓學生提出各種方案,然后通過討論、比較各方案所定義的幾何量對給定的二面角是不是不變量,同時又簡潔表達了二面角中兩個半平面閉合程度的大小。以上關于二面角的概念及其度量方法的教學過程,實際上就是建立數(shù)學模型并研究模型的過程。建立數(shù)學模型實質就是化抽象為具體。就像上文所說,把生活中的常識轉化為原理。在常規(guī)的曰常課堂教學中,完全可以選定適當內容,創(chuàng)設出數(shù)學建模的教學情景來處理教學內容,從而為學生真正面對實際問題來建立模型、研究模型創(chuàng)造條件,這樣更有利于學生們對事物的理解。
二、教師提供問題的數(shù)學建模教學
教師提供問題的數(shù)學建模,基本上同目前開展的大學生、中學生數(shù)學建模競賽中需要完成的建模任務相同。這種形式的數(shù)學建模學生不需要自己選定實際問題研究,而是由教師選定適合于學生水平的實際問題呈現(xiàn)給學生,在教師的啟發(fā)、引導下,學生小組通過討論,自己完成模型選擇和建立、計算、驗證等過程,最后用小論文的形式呈現(xiàn)自己的研究成果,這種形式的數(shù)學建模學生已真正接觸到實際問題,并經歷建模的全過程。
經過了曰常課堂教學中的數(shù)學建模教學,學生對什么是數(shù)學建模已有了一定的認識,并已經歷了由具體問題抽象出明確數(shù)學框架的鍛練,因此,我們在這種形式的數(shù)學建模教學中,主要是加強以下幾個方面的教學。
1.提供的實際問題必須難易適度,應當適合于學生的認知水平。對于較難的問題,我們往往給出必要提示,如啟發(fā)學生通過提出合符常理的假設來將復雜的問題化為可以建模的問題;通過提示學生設定相關變量來達到使模型容易建立等。
教師可從選定的實際問題、模型假設、變量設定等方面來控制難度,其中模型假設和變量設定是直接影響到模型建立的關鍵因素,對此關鍵點教師沒計適當?shù)慕虒W形式,是“教師給定問題型”建模教學的關鍵。
2.在“教師給定問題型”的數(shù)學建模的實踐中,學生將經歷建模的全過程,其中在模型的求解這一環(huán)節(jié),往往需要借助計算機選擇一個合適的數(shù)學軟件平合,通過數(shù)學實驗來求解模型。我校近年來,對這一環(huán)節(jié)的教學比較重視,每年都對將參加上海市中學生數(shù)學建模夏令營的學生團隊進行數(shù)學軟件Matlab的使用輔導,通過使學生精通一種軟件的使用,再介紹學生自己鉆研其它幾種數(shù)學軟件的使用,從而為學生正確求出模型的解,鋪平了道路。
3.在近五年對學生的輔導過程中,我們感到以下一些問題可用來訓練學生的數(shù)學建模能力,它們是:(1)路橋問題,(2)限定區(qū)域的駕駛問題,(3)交通信號燈管理問題,(4)球的內接多面體問題,(5)螺旋線問題,(6)最短路問題,(7)最小連接問題,(8)選址問題,(9)面包進貨問題等。
4.在“教師給定問題型”的數(shù)學建模實踐中,學生的研究結果,必須會用論文進行表達,會表達自己的研究思路及結果,是一個學生綜合素質的體現(xiàn)。由于數(shù)學建模論文的撰寫有一定的格式要求,當然這種格式要求是為了更好地使作者展現(xiàn)自己的研究結果,也是對論文質量的保證。
三、學生自選問題的數(shù)學建模教學
篇8
【關鍵詞】數(shù)學模型;數(shù)學建模競賽;創(chuàng)新能力
全國大學生數(shù)學建模競賽創(chuàng)辦于1992年,每年一屆,目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎性學科競賽,也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學建模競賽.2015年,來自全國33個省/市/自治區(qū)(包括香港和澳門特區(qū))及新加坡和美國的1 326所院校、28 574個隊、85 000名大學生報名參加本項競賽.在組織參加競賽的過程中,學校充分認識和體會到數(shù)學建模給學生提供了一個很好的應用數(shù)學能力解決實際問題的載體.
一、有助于學生創(chuàng)新性思維能力的提升
數(shù)學建模競賽題目都是實際問題,且一般以當前熱點問題為主,呈現(xiàn)很強的新穎性.賽題既沒有唯一的答案也沒有唯一的解法,姆治黽偕琛⒔立模型、求解檢驗、結果分析再到論文寫作,每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟都由三名隊員自主完成.在模型建立求解過程中強化了學生運用所學數(shù)學知識解決實際問題的技能,提高了思維的靈活性、獨創(chuàng)性,培養(yǎng)了學生探索發(fā)現(xiàn)、分析歸納的邏輯思維能力.建模過程中通常需要運用MATLAB、LINGO等軟件編程,對數(shù)據(jù)、圖像和模型進行處理.
二、有助于學生科技創(chuàng)業(yè)素質的培養(yǎng)
數(shù)學建模競賽通過對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),為學生以后的就業(yè)、創(chuàng)業(yè)打下了良好的基礎.現(xiàn)代教育不只是傳授給學生知識,更要做到學而有用、學以致用,走產、學、研相結合的道路.數(shù)學建模所培養(yǎng)出來的大批人才,正在成為科研隊伍的生力軍,數(shù)學建模的來源都是一些實際性問題,體現(xiàn)了知識與實際的有力結合,能夠激發(fā)出學生參加科研活動的熱情,讓他們感到學而知其用,研而感其趣,學以致用.
三、北華大學數(shù)學建模的實踐與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
(一)通過數(shù)學建模教學和培訓提升學生的創(chuàng)新能力
從低年級的數(shù)學課程教學中滲透數(shù)學建模的思想,培養(yǎng)學生的建模興趣.隨著教師對數(shù)學建模認識的不斷提高,參與數(shù)學建模的教師也越來越多,近年來無論是從教師自身還是從學院要求,我們都加強了教師把數(shù)學建模思想融入教學中去的能力,注重培養(yǎng)學生的數(shù)學思想,給學生滲透數(shù)學來源于生產實踐,再應用于生產實踐的方法.讓學生充分認識到學數(shù)學的目的在于用數(shù)學,學的最終目的是能夠更好地用,而這一點正是數(shù)學建模的能力.
教學和培訓相結合.數(shù)學建模課程在數(shù)學與統(tǒng)計學院是本科生的必修課,在電氣、機械等工科學院是選修課程,由于培養(yǎng)方案和專業(yè)課設置的制約,有些學生在參加建模的時候還沒有學習相關的建模課程,而等到學完數(shù)學建模課程,學生已經到了面臨考研、培訓、找工作的階段,通常不會把經歷更多地放在參加建模競賽上面.
數(shù)學建模的內容相當廣泛,常用的方法包括概率與統(tǒng)計、線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃、模糊數(shù)學、微分方程和圖論等,隨便哪一個內容拿出來都是一門學科.傳統(tǒng)的教學方式是一位教師擔任一個課堂的教學,從頭講到尾.“術業(yè)有專攻”,教師也不可能都是全才,再好的教師都只能在某一領域有較深入的研究,因而,教學應該“人盡其才,物盡其用”.為此,我們在建模培訓的過程中一直采用專題輪流講座,一方面,充分發(fā)揮各位教師的專長,另一方面,每位教師講授任務不是很重,不必花很多時間在陌生的領域里面,容易做到精益求精,讓學生達到最佳的學習效果.
在數(shù)學建模課程的教學中強調實際性和應用性.講授經典的模型,引入模型在實際問題的具體應用,增強學生的學習興趣,培養(yǎng)學生學以致用的能力.通過從實際問題出發(fā)逐步引入模型更易于啟發(fā)學生尋求更為簡捷、高效、精確的模型.強調數(shù)學模型的構建理論方法,加強數(shù)學模型的求解訓練.在教學上充分發(fā)揮計算機技術和數(shù)學軟件的優(yōu)勢,讓數(shù)學模型的課程的講授不僅僅是理論的推導,更具有數(shù)據(jù)的說服力和可視化的直觀效果.
(二)通過開展和組織學生參加數(shù)學建模競賽提升學生的創(chuàng)新能力
校內數(shù)學建模競賽.每年新生入學,我們都在入學教育環(huán)節(jié)中加入數(shù)學建模競賽的介紹,建模協(xié)會及時納新.11月,舉辦院級的數(shù)學建模競賽,讓高年級學生做低年級學生的指導教師,一方面,讓大一新生對競賽有個初步的認識和體驗,另一方面,也讓高年級學生得到進一步的鍛煉.第二年5月份暑假前我們會組織學生參加省級數(shù)學建模競賽,全校各個學院、各個專業(yè)、不同年級的學生均可組隊參加,并以省數(shù)模競賽的參賽成績作為選拔參加全國大學生數(shù)學建模競賽的依據(jù).
每年的9月舉行全國大學生數(shù)學建模競賽,全國大學生數(shù)模競賽對于參賽學生而言,是對前期課程學習、參賽經歷和創(chuàng)新探索的一次重要總結與檢驗,同時參與全國大學生數(shù)學建模競賽的過程就是科學研究的過程,競賽題目的難度也符合從事科學研究的難度,參與競賽是對自己創(chuàng)新意識的一次重要鍛煉,并從中尋求不足與肯定,再以此為起點進一步探索解決實際問題的方法,然后逐步從解決給定問題過渡到自己發(fā)現(xiàn)和提出新的問題.
從一定意義上講,數(shù)學建模競賽是對一所高校教學水平、管理水平和學生綜合素質及能力的檢驗.為了搞好數(shù)學建模競賽,取得理想的競賽成績,當然少不了各方面的大力支持和配合.首先,學院領導高度重視是開展數(shù)學建模活動的根本保證;其次,要充分認識教師在開展數(shù)學建模活動中的關鍵作用;再次,參賽學生團結協(xié)作、頑強拼搏是開展數(shù)學建模活動的基礎;最后,各相關職能部門大力協(xié)助是開展數(shù)學建模活動的重要保障.
【參考文獻】
[1]顏文勇.高職高專數(shù)學建模教學的探索與實踐[J].成都電子機械高等專科學校學報,2012(4):46-49.
篇9
論文摘要:數(shù)學建模是一種對實際的現(xiàn)象通過心智活動構造出能抓住其重要且有用的特征的表示,是大學生數(shù)學綜合素質的核心內容。本文探討了數(shù)學建模的內涵,分析了數(shù)學建模與數(shù)學綜合素質的關系,并指出如何通過數(shù)學建模來提高大學生的綜合素質。?
數(shù)學模型作為對實際事物的一種數(shù)學抽象或數(shù)學簡化,其應用性強的特點使其影響正在向更廣闊的領域拓展、延伸。因適應新時期應用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需要,數(shù)學建模受到了高等院校的重視,相應的課程建設計劃得到了實施,競賽活動得到了開展。基于數(shù)學建模培養(yǎng)學生解決實際問題能力的優(yōu)勢,通過數(shù)學建模來提升大學生的綜合素質,已成為一個逐步引起關注的教育教學問題。
一、數(shù)學建模的內涵及其應用趨勢
《數(shù)學課程標準(實驗)》中提出:“數(shù)學探究、數(shù)學建模、數(shù)學文化是貫穿于整個高中數(shù)學課程的重要內容……,高中階段至少應安排一次較為完整的數(shù)學探究、數(shù)學建模活動。”[1]對于數(shù)學建模的理解,可以說它是一種數(shù)學技術,一種數(shù)學的思考方法。它是“對實際的現(xiàn)象通過心智活動構造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符號的數(shù)學表示”[2]。從科學、工程、經濟、管理等角度來看,數(shù)學建模就是用數(shù)學的語言和方法,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)學工具。?
通俗地說,數(shù)學建模就是建立數(shù)學模型的過程。幾乎一切應用科學的基礎都是數(shù)學建模,凡是要用數(shù)學解決的實際問題也都是通過數(shù)學建模的過程來實現(xiàn)的。就其趨勢而言,其應用范圍越來越廣,并在大學生數(shù)學素質培養(yǎng)中肩負著重要使命。尤其是 20 世紀中葉計算機和其他技術突飛猛進的發(fā)展,給數(shù)學建模以極大的推動,數(shù)學建模也極大地拓展了數(shù)學的應用范圍。曾經有位外國學者說過:“一切科學和工程技術人員的教育必須包括數(shù)學和計算數(shù)學的更多內容。數(shù)學建模和與之相伴的計算正在成為工程設計中的關鍵工具。”[3]正因為數(shù)學通過數(shù)學建模的過程能對事實上很混亂的東西形成概念的顯性化和理想化,數(shù)學建模和與之相伴的計算正在成為工程設計中的關鍵工具。因而了解和一定程度掌握并應用數(shù)學建模的思想和方法應當成為當代大學生必備的素質。對絕大多數(shù)學生來說,這種素質的初步形成與《高等數(shù)學》及其相關學科課程的學習有著十分密切的關系。
二、數(shù)學建模與數(shù)學綜合素質提升
當今的數(shù)學教育界,對什么是“數(shù)學素質”,有過深入廣泛的討論。經典的說法認為,數(shù)學是一門研究客觀世界中數(shù)量關系和空間形式的科學,因而,人們認識事物的“數(shù)”、“形”屬性及其處理相應關系的悟性和潛能就是數(shù)學素質。一是抽取事物“數(shù)”、“形”屬性的敏感性。即注意事物數(shù)量方面的特點及其變化,從數(shù)據(jù)的定性定量分析中梳理和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的意識和能力。二是數(shù)理邏輯推理的能力。即數(shù)學作為思維的體操、鍛煉理性思維的必由之路,可提高學生的邏輯思維能力和推理能力。三是數(shù)學的語言表達能力。 即通過數(shù)學訓練所獲得的運用數(shù)學符號進行表達和思考、求助與追問的能力。四是數(shù)學建模的能力。即在掌握數(shù)學概念、方法、原理的基礎上,運用數(shù)學知識處理復雜問題的能力。五是數(shù)學想像力。即在主動探索的基礎上獲得的洞察力和聯(lián)想、類比能力。因此,數(shù)學建模能力已經成為數(shù)學綜合素質的重要內容。那么,數(shù)學建模對于學生的數(shù)學綜合素質的提升表現(xiàn)在哪些方面呢??
(一)拓展學生知識面,解決“為‘遷移’而教”的問題。數(shù)學建模是指針對所考察的實際問題構造出相應的數(shù)學模型,通過對數(shù)學模型的求解,使問題得以解決的數(shù)學方法。數(shù)學建模教學與其他數(shù)學課程的教學相比,具有難度大、涉及面廣、形式靈活的特點,對學生綜合素質有較高的要求。因此,要使數(shù)學建模教學取得良好的效果,應該給學生講授解決數(shù)學建模問題常用的知識和方法,在不打亂正常教學秩序的前提下,周密安排數(shù)學建模教學活動,為將來知識的“遷移”打下基礎。具體可將活動分為三個階段:第一階段是補充知識,重點介紹實用的數(shù)學理論和數(shù)學方法,不講授抽象的數(shù)學推導和繁復的數(shù)學計算,有些內容還可以安排學生自學,以此調動學生的學習積極性,發(fā)揮他們的潛能;第二階段是編程訓練,強化數(shù)學軟件包MATLAB編程,突出重要數(shù)學算法的訓練;第三階段是數(shù)學建模專題訓練,從小問題入手,由淺入深地訓練,使學生體會和學習應用數(shù)學的技巧,逐步訓練學生用數(shù)學知識解決實際問題,掌握數(shù)學建模的思想和方法。[4]?
(二)發(fā)揮主觀能動性,強化學生自主學習能力。數(shù)學建模是一種對實際的現(xiàn)象通過心智活動構造出能抓住其重要且有用的特征的表示,需要學生發(fā)揮主觀能動性,通過主體心智活動的參與,實現(xiàn)問題的建構和解決。在大學,自主學習是學生學習的一種重要方式。大學生課外知識的獲得、參與科研活動、撰寫畢業(yè)論文和進行畢業(yè)設計等等,都是在教師的指導下的自主學習,因此,自主學習的意識和能力培養(yǎng)成為提升大學生綜合素質的關鍵。數(shù)學建模對于強化學生自主學習能力,培養(yǎng)數(shù)學綜合素質無疑具有典型意義。由于數(shù)學建模對知識掌握系統(tǒng)性的要求,而這些系統(tǒng)的知識又不可能系統(tǒng)地獲得,很多參與數(shù)學建模學習和研究的學生,都深感其對提高自主學習能力的重要性,并從中汲取不竭的動力,進行后續(xù)的學習和研究。?
(三)把握數(shù)學建模的內在特質,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是指利用自己已有的知識和經驗,在個性品質支持下,新穎而獨特地提出問題、解決問題,并由此產生有價值的新思想、新方法、新成果。數(shù)學建模具有創(chuàng)新的內在特質,其本身就是一個創(chuàng)新的過程。現(xiàn)實生產和生活中,面臨的每一個實際問題往往都比較復雜,影響它的因素很多,從問題的提出、模型的建構、結果的檢驗等各個方面都需要創(chuàng)新活動的參與,建立數(shù)學模型需以創(chuàng)新精神為動力,不斷激發(fā)學生的創(chuàng)造力和想像力。因此,在數(shù)學建模活動中,要鼓勵學生勤于思考、大膽實踐,嘗試運用多種數(shù)學方法描述實際問題,不斷地修改和完善模型,不斷地積累經驗,逐步提高學生分析問題和解決問題的能力。持續(xù)創(chuàng)新是知識經濟時代的重要特征,高等院校應堅持把數(shù)學建模教育作為素質培養(yǎng)的載體,大力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新勇氣和創(chuàng)新能力,使其真正成為創(chuàng)新的生力軍。?
(四)促進合作意識養(yǎng)成,培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。 適應時代的發(fā)展,越來越多的高校將參加數(shù)學建模競賽作為高校教學改革和培養(yǎng)科技人才的重要途徑。數(shù)學建模比賽的過程就是培養(yǎng)學生全局意識、角色意識、合作意識的過程,也是一個塑造學生良好個性的過程。數(shù)學建模競賽采取多人組隊、明確時間、完成規(guī)定任務的形式進行。一個數(shù)學建模任務的完成,往往需要成員之間的討論、修改、綜合,既有分工、又有合作,是集體智慧的結晶。競賽期間學生可以自由地查閱資料、調查研究,使用必要的計算機軟件和互聯(lián)網。作為對學生的一種綜合訓練,學生要解決建模問題,必須有足夠的知識,并有將其抽象成數(shù)學問題、有良好的數(shù)學素養(yǎng),有熟練的計算機應用能力,還要有較好的寫作能力,這些知識和能力要素的取得,往往來自于一個堅強的團隊。具有一定規(guī)模的建模問題一般都不能由個人獨立完成,只有通過合作才能順利完成,沒有全局觀念和協(xié)作精神作為支撐,要完成好建模任務是非常困難的。
三、在數(shù)學建模的教與學中提升學生數(shù)學素質
數(shù)學建模課程的教學不是傳統(tǒng)意義上的數(shù)學課,它不是“學數(shù)學”,而是“學著用數(shù)學”。它是以現(xiàn)實世界為研究對象,教我們在哪里用數(shù)學,怎樣用數(shù)學。對模型的探索,沒有現(xiàn)成的普遍適用的準則和技巧,需要成熟的經驗見解和靈巧的簡化手段,需要合理的假設,豐富的想像力,敏銳的洞察力。直覺和靈感往往也起著不可忽視的作用。因此,在數(shù)學建模教學中要把握“精髓”,側重于給予學生一種綜合素質的訓練,培養(yǎng)學生多方面的能力。?
(一)將數(shù)學建模思想滲透到教學中去。把數(shù)學建模的思想和方法有機地融入“高等數(shù)學”等課程教學是一門“技術含量”很高的藝術。其困難之一就是數(shù)學建模往往與具體的數(shù)學問題和方法,可能是很深奧的數(shù)學問題和方法緊密相連。因此,怎樣精選只涉及較為初等的數(shù)學理論和方法而又能體現(xiàn)數(shù)學建模精神,既能吸引學生而且學生又有可能遭遇的案例,并將其融入課程教學中十分重要。特別要重視在教學中訓練學生的“雙向翻譯”的能力。這一能力的要求,簡單地說,就是把實際問題用數(shù)學語言翻譯為明確的數(shù)學問題,再把數(shù)學問題得到解決的結論或數(shù)學成果翻譯為通俗的大眾化的語言。“雙向翻譯”對于有效應用數(shù)學建模的思想和方法,是一個極為關鍵的步驟,權威的專家多次強調了這一點。建模的力量就在于“通過把物質對象對應到認定到能‘表示’這些物質對象的數(shù)學對象以及把控制前者的規(guī)律對應到數(shù)學對象之間的數(shù)學關系,就能構造所研究的情形的數(shù)學建模;這樣,把原來的問題翻譯為數(shù)學問題,如果能以精確或近似方法求解此數(shù)學問題,就可以再把所得到的解翻譯回去,從而解出原先提出的問題。” ?
(二)數(shù)學建模教學中重視各種技術手段的使用。在“高等數(shù)學”等課程的教和學中,使用技術手段,尤其是數(shù)學軟件,只是時間的問題,盡管關于技術手段的好與壞還仍有爭議。企圖用技術手段來替代個人刻苦努力的學習過程,只會誤導學生。但決不能因此徹底地排斥技術手段, 這是一個“度”的問題。對于數(shù)學建模的教師來說,技術手段既可能成為科研和教學研究的有力工具, 也可以通過教學實踐來研究怎樣使用它們。數(shù)學建模課程教學中涉及數(shù)理統(tǒng)計、系統(tǒng)工程、圖論、微分方程、計算方法、模糊數(shù)學等多科性內容,這些作為背景性知識和能力的內容,一個好的教師一定要在教學中把它作為啟發(fā)性的基本概念和方法介紹給學生。而這些內容要取得基于良好引導效果的教學成效,就必須使用包括數(shù)學軟件在內的多種技術手段,以此來培養(yǎng)學生興趣,引導學生自學,挖掘學生的學習潛能。?
(三)確立“學生是中心,教師是關鍵”的原則。所有的教學活動都是為了培養(yǎng)學生,都要以學生為中心來進行, 這是理所當然的。數(shù)學建模的教學要改變以往教師為中心、知識傳授為主的傳統(tǒng)教學模式,確立實驗為基礎、學生為中心、綜合素質培養(yǎng)為目標的教學新模式。然而,教學活動是在教師的領導和指導下進行的, 因而,教師是關鍵。在教學過程中教師對問題設計、啟發(fā)提問、思路引導、能力培養(yǎng)方面承擔重要職責,教師能否充滿感情地、循循善誘、深入淺出地開展數(shù)學建模的教學就成了學生學習成效的關鍵,教師的業(yè)務能力、敬業(yè)精神、個人風格等發(fā)揮著非常重要的作用。因此,作為數(shù)學建模的教師,把數(shù)學建模思想運用在高等數(shù)學教學中的意義,就在于在整個教學中給了學生一個完整的數(shù)學,學生的思維和推理能力受到了一次全面的訓練,使學生不僅增長了數(shù)學知識,而且學到了應用數(shù)學解決實際問題的本領。?
參考文獻:?
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篇10
【關鍵詞】數(shù)學建模;數(shù)學實驗;創(chuàng)新能力;微課;翻轉課堂
隨著大學生數(shù)學建模競賽的不斷開展,各高校也越來越重視數(shù)學建模和數(shù)學實驗課程的教學工作,并通過圍繞該賽事組織本校的預賽等工作,大力推廣數(shù)學建模的參與面.分析歷年來大學生數(shù)學建模競賽賽題,可以發(fā)現(xiàn)近年的賽題有如下一些特點:題目的難度逐年升高,對數(shù)學知識的要求超出書本范圍;問題越來越接近解決生活中遇到的實際問題,題目應用性很強;題目中常常會出現(xiàn)大數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的處理和合理應用直接影響題目的求解;題目經常是命題專家的課題的一部分或簡化,要求有一定的專業(yè)背景知識;解決問題的手段與計算機的聯(lián)系也越來越密切,數(shù)學軟件的使用趨于普遍,對學生的計算機能力要求越來越高;問題的綜合性要求較高,對學生的數(shù)學應用能力和創(chuàng)新能力也要求更高.
一、當前數(shù)學建模和數(shù)學實驗課程的特點及不足
目前已有的數(shù)學建模和數(shù)學實驗的教學工作,主要是針對典型的教學案例,講授如何建立適當?shù)臄?shù)學模型的理論知識,以及分析問題和解決問題的過程.教學中,教師還是以電子課件的課堂講授為主,學生的實驗活動主要是在課外完成,練習作業(yè)也基本以較為簡單的題目為主,學生難以獲得系統(tǒng)的、全面的訓練.因此,數(shù)學建模與數(shù)學實驗課程傳統(tǒng)的教學內容、教學手段、教學方法與近年數(shù)學建模競賽和學生對競賽輔導的要求的距離較大.學生在面對大學生數(shù)學建模競賽的真題時,普遍感覺題目較難,難以下手;很多學生在建模的過程中有一些好的想法,但是由于數(shù)學軟件基礎較弱,難以實現(xiàn)自己的算法.同時,由于這兩門課程通常分期開設,加之學時有限,使學生很難把兩門課程有效地聯(lián)系起來.
二、數(shù)學建模與數(shù)學實驗課程改革內容
(一)教學形式多樣化
1.高等代數(shù)和數(shù)學分析等數(shù)學主干課程的教學中,要融入數(shù)學建模和笛實驗的內容,增加一些簡單建模的例題,強調運用數(shù)學知識解決實際問題的教學.
2.我校每年舉辦多次數(shù)學建模系列講座,對更多的學生進行數(shù)學建模啟蒙教育,宣傳數(shù)學建模的基本思想,激發(fā)了學生們對數(shù)學建模的興趣.
3.同時,基于微課的翻轉課堂模式,開設數(shù)學實驗和數(shù)學建模公共選修課,系統(tǒng)介紹數(shù)學建模的基本內容和數(shù)學軟件的功能,培養(yǎng)學生的數(shù)學建模能力.
4.每年組織開展1次校內數(shù)學建模競賽、2次建模夏令營,選拔優(yōu)秀學生參加全國大學生數(shù)學建模競賽和美國大學生數(shù)學建模競賽.2016年獲得美賽二等獎3項、國賽一等獎1項、國賽二等獎6項、國賽省一等獎11項.目前我校數(shù)學建模成績在吉林市名列前茅.
5.從數(shù)學建模和數(shù)學實驗出發(fā),為學生開設創(chuàng)新實驗,建立數(shù)學建模工作室,鼓勵學生申請數(shù)學建模的大學生創(chuàng)新項目,培養(yǎng)優(yōu)秀學生的數(shù)學建模的素養(yǎng)和能力.
(二)教學內容多樣化
1.結合課程的特點,在數(shù)學主干課程中穿插具有建模思想的例題.例如,在常微分方程課程中,增加對汽車碰撞模型的介紹.這類教學主要是讓學生了解和體會數(shù)學建模的基本思想和基本概念,激發(fā)學生應用數(shù)學知識解決問題的興趣.
2.數(shù)學建模講座可以選取某種模型,使學生全面理解模型的適用范圍、典型特征、建模及求解過程.通過對該模型比較深入的理解,能了解數(shù)學建模的全過程,能舉一反三.
3.數(shù)學建模和數(shù)學實驗的選修課可以比較系統(tǒng)地講授常用的數(shù)學模型的基本知識,介紹一種數(shù)學軟件的使用.通過該課程的學習,使學生能比較系統(tǒng)地了解數(shù)學建模的基本過程,掌握數(shù)學建模的基本技能,能運用數(shù)學模型解決較為簡單的實際問題.
(三)將數(shù)學建模與數(shù)學實驗課程合并
將數(shù)學理論知識、數(shù)學建模的思維方法與數(shù)學實驗融為一體,充分體現(xiàn)了數(shù)學的應用價值.
1.學生在學習各種典型案例的同時,可以利用數(shù)學軟件及時開展實驗.這樣既彌補了單獨開設的缺點,又在一定程度上節(jié)省了課時,效果也有了明顯改觀.
2.合并后的課程強調淡化理論,特別注重學生實踐動手能力的培養(yǎng).
3.教學方式采用的是分專題的案例教學法,比如,在數(shù)據(jù)處理專題中,會介紹數(shù)據(jù)擬合、插值、線性回歸和非線性回歸分析的相關案例以及實驗工具.
4.課程宗旨就是讓學生通過課程學習,在分析問題,應用數(shù)學方法原理建立數(shù)學模型,并綜合應用計算機技術解決實際問題的能力培養(yǎng)上有質的飛躍.
(四)考核方式多樣化
本著以學生為主體,以能力考查為中心,以提高教學質量為根本的理念,我們對課程的考核方式進行了改革,具體的成績評定方案如下:
1.平時成績占最終成績的10%;
2.實驗課考核占最終成績的30%;
3.實踐論文(模型+求解+排版)占最終成績的60%.
總體看,新的考核方式更看重實踐環(huán)節(jié)的考核.這里的實踐有兩層含義:一是學數(shù)學,用數(shù)學,嘗試解決一些生活實際問題;二是上機實踐,要求熟練掌握各種基本的數(shù)學軟件工具,并能輔助學生對實際問題進行探究和求解.
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