数学建模论文[热门]
在日常学习、工作生活中,大家对论文都再熟悉不过了吧,论文是对某些学术问题进行研究的手段。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧,以下是小编整理的数学建模论文,欢迎阅读与收藏。
数学建模论文1
培养应用型人才是我国高等教育从精英教育向大众教育发展的必然产物,也是知识经济飞速发展和市场对人才多元化需求的必然要求。随着科学技术的不断发展,各学科各领域对实际问题的研究日益精确化与定量化,数学在科学研究与工程技术中的作用不断增强,其应用的范围几乎覆盖了所有学科分支,渗透到社会生活中的各个领域。前苏联数学家亚历山大洛夫曾说过,“数学在其它科学中,在技术中,在全部生活实践中都有广泛的应用”。1993年,王梓坤院士发表的著名报告《今日数学及其应用》中也深刻指出:“现代世界国家间的竞争本质上是高技术的竞争,而高技术本质上是一种数学技术。”数学是一门技术已经成为人们的共识。数学技术离不开数学建模,数学建模是把数学作为工具,并应用它解决实际问题的一种活动,它是一个跨学科、跨专业、综合性和应用性都非常强的过程,是数学应用的必由之路,是联系数学与实际问题的桥梁,是数学在各个领域广泛应用的媒介。因此,数学建模的过程是一个全而培养学生综合素质、提高学生各种能力的过程,数学建模是培养生产一线应用型人才的一条重要途径。
一、对应用型人才的认识
应用型人才是将专业知识和专业技能应用于社会实践的专门人才是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能,主要从事一线生产的技术或专门人才社会对应用型人才的基本要求是具有基础扎实,知识而宽,应用能力强,素质高,有较强的创新精神和团队合作精神。他们的突出特点是既具有宽广的知识而和深厚的基础理论,又能将所学知识应用于本行业相关技术领域,适应产业发展对应用型人才市场需求的不断变化,还有接受继续教育的基础条件和进一步获取新知识的基本能力和扩展与职业相关的学科知识能力。
随着高等教育的不断扩招,高等教育的大众化趋势已越来越明显,在这种背景下,传统的“研究型”、“学术型”人才培养模式受到了严峻的挑战,因此,一些发达国家率先提出了“发展应用型大学”,“培养应用型人才”的口号。德国早在20世纪70年代就成立了应用科技大学,其应用型人才的培养特色鲜明,深受欢迎。美国的工程教育,英国的技术学院,日本的短期大学都以培养应用型人才而著称。近年来,我国高等院校对应用型人才的培养取得了一定的进展,但仍然存在认识上的不足,培养方案和措施仍有许多不尽如人意的地方,应用型人才的培养模式还有待于进一步探索。通过多年的实践和探索,根据应用型人才的特点和社会日益数字化,对应用型人才的要求以及数学在各行各业中的广泛应用、数学建模在应用型人才培养中具有不可替代的重要作用。
二、数学建模在应用型人才培养中的作用
数学建模就是用数学语言、方法近似地刻画要解决的实际问题,对于已建立的模型采用推理、证明、数值计算等技术手段及相应的数学软件求解,并利用所得的结果拟合实际问题。数学建模在应用型人才培养中的作用主要体现在以下几个方面:
1.数学建模有利于培养学生的团队合作精神
由于实际问题的复杂性,在数学建模过程中要涉及到大量的数据收集和对数据的分析与处理,一个完整的建模过程一般要经历模型的假设、模型的建立与求解、算法的设计和计算机实现、对结果的分析与检验并将所得的结果模拟实际问题等几个阶段。这些过程只靠个人的力量在有限时间内是很难完成的,这就注定了数学建模是一个团队的集体行为,需要有师生之间、学生之间以及学生与社会之间的交流与合作。因此数学建模有利于提高学生的团队合作精神,而团队合作精神又是社会对应用型人才的基本要求。
2.数学建模有利于培养学生的创新能力
数学建模所面临的数据是杂乱无章的,这就要求学生对这些数据进行去粗取精,去伪存真,归纳、提炼、整理、加工和总结,还需要对一些已知条件进行符号化和量化,然后从中抽象出恰当的数学关系,从而组建一定的数学模型,再用所学的数学理论和方法去求解数学模型。在对实际问题中的数据进行加工和整理过程中,为使问题简化,有些因素是可以忽略的,但有些因素不能忽略,究竟哪些因素可以忽略、哪些因素不能忽略并没有一定的范式,这要根据建模者对实际问题的理解、研究问题的目的以及数学背景来完成这个过程,应该说这是一个创造性的过程。另外,数学模型是对实际问题的近似刻画,为了使建立的数学模型尽可能完美地表达实际问题,又使模型易于求解,需要对模型进行不断的改进和不断的完善,这就要求学生不断对问题进行深入的了解,深入到知识的更深层面,这样又会产生新的疑问,这个过程多次循环们复,学生的创新能力将不断得到加强。创新能力也是社会对应用型人才的基本要求。
3.数学建模有利于全方位提供学生的综合素质和能力
一个完整的数学建模过程是综合运用知识和能力,解决实际问题的过程。这不仅需要学生有较好的.数学基础和严密的逻辑推理能力,还要求学生对问题的实际背景有一定的了解,要求学生有广博的知识和深厚的专业基础,并能对这些知识进行融会贯通。数学建模面临的数据}I-.}I是庞大而复杂的,对数据的处理过程是一个分析与综合,抽象与概括,比较与类比,系统化与具体化的过程。在这个过程中,学生的应变能力和多角度分析,多方位思考能力不断得到提高,综合素质不断得到加强。综合素质和能力是应用型人才的基本特征和社会对应用型人才的起码要求。
4.数学建模有利于培养学生的动手操作能力和实践能力
从实际问题中抽象出来的数学模型一般很复杂,因此模型的求解一般很困难,甚至无法求出模型的解析解,即使能求出模型的解析解,由于其复杂性而无多大的应用价值。所以数学模型的求解通常需要编写算法,运用某些数学软件利用计算机求其数值解,这就要求学生有较强的数学软件应用能力和对计算机的实际操作能力。在操作的过程中,学生的动手能力和实践能力自然而然得到提高。另外在数学建模中,需要进行调查研究,需要对有关的数据进行广泛的采集和补充,这就是应用型人才培养中所强调的实践性。
5.数学建模体现了知识的应用性
数学建模本身就是综合运用知识,解决实际问题的过程。数学建模中的很多典型案例,如“最优捕鱼策略”,“投资的收入和风险”,“车灯线光源的优化设计”等就较好地突现了知识的应用性。数学建模是数学应用的必由之路,是联系数学与实际问题的桥梁。一方面数学建模需要用数学语言、方法近似地刻画要解决的实际问题,另一方面数学建模需要利用所得的结果拟合实际问题,所有这些都与应用型人才的突出特点和社会对应用型人才的要求是一致的。
6.数学建模有利于培养学生的自学能力和语言表达能力
数学建模需要学生亲自参与问题的研究与探索,数据的收集和补充需要学生的积极参与,数据的处理和模型的建立需要学生的主动参与,模型的求解需要学生独立完成。数学建模一般需要综合运用多方面的知识,需要了解相关问题的背景材料,需要对相关的数据进行合理的取舍和有效的筛选,有些知识和相关的资料需要学生自己去查询,所有这些都为学生的自主学习提供了一个良好的“下台。另外,数学建模需要用自己的语言描述问题的解决过程,需要广泛的交流与合作,还需要进行论文的写作等等,这些都对学生语言表达能力的提高具有重要的作用。应用型人才的一个突出特点就是具有接受继续教育的基础条件和进一步获取新知识的基本能力和扩展与职业相关的学科知识能力,而自学能力和语言表达能力为进一步获取新知识等能力提供了良好的基础。
应该说,数学建模的作用是多方面的,通过数学建模的训练,学生获得了参与研究探索的体验,培养了收集、分析和利用信息的能力,学会了分享与合作,锻炼了学生的意志力、洞察力、想象力、自学能力、语言的翻译和表达能力以及综合应用专业知识解决实际问题的能力与分析问题、解决问题的能力,所有这一切都是应用型人才培养所要达到的目标,也是与应用型人才培养模式的四个基本点是一致的。因此数学建模能将应用型人才的突出特征和社会对应用型人才的要求体现得淋漓尽致,它在应用型人才的培养中具有不可替代的重要作用。
三、关于数学建模的几点建议与思考
1.马克思有一句名言,“一门科学只有成功地应用了数学时,才算真正达到了完善的地步”。不论是自然科学还是社会科学都需要数学,都蕴含数学。一门科学要成功地应用数学,必须对这门学科中的问题建立数学模型。因此,建议高等院校的各个专业都要不同程度地开设数学建模课程,并根据专业的不同要求选择合适的数学建模内容,真正做到“人人学有用的数学,人人做有用的数学,人人用有用的数学”。
2.数学建模课程应增加实训内容,数学建模的学习应以实训内容为主。教师应根据学生的具体情况,女排布置具有综合性、开放性、灵活性和趣味性的实训题目,让学生自己进行调查研究,自己收集数据、分析数据和处理数据,模型的建立和求解要以学生为主体,并以论文的形式提交给教师,教师提供实时指导和帮助,对建模的结果进行有的放矢的点评,并将实训内容作为学生期末考评的主要内容和重要依据。
3.举办多种形式的数学建模竞赛,丰富数学建模的教学内容和教学方式,引进案例教学和专题讲座,通过对典型案例的深入剖析,激发学生的学习兴趣和积极性,培养学生的数学建模思想和坚忍不拔的毅力,聘请专家对一些典型问题进行专题讲座。
数学建模论文2
线性规划主要用于解决生活、生产中的资源利用、人力调配、生产安排等问题,它是一种重要的数学模型。简单的线性规划指的是目标函数含两个自变量的线性规划,其最优解可以用数形结合方法求出。涉及更多个变量的线性规划问题不能用初等方法解决整数规划是从1958年由R.E.戈莫里提出割平面法之后形成独立分支的,30多年来发展出很多方法解决各种问题。从约束条件的构成又可细分为线性,二次和非线性的整数规划。
MATLAB自身并没有提供整数线性规划的函数,但可以使用荷兰Eindhoven科技大学Michel Berkelaer等人开发的LP_Solve包中的MATLAB支持的mex文件。此程序可求解多达30000个变量,50000个约束条件的整数线性规划问题,经编译后该函数的调用格式为
[x,how]=ipslv_mex(A,B,f,intlist,Xm,xm,ctype)
其中,B,B表示线性等式和不等式约束。和最优化工具箱所提供的函数不同,这里不要求用多个矩阵分别表示等式和不等式,而可以使用这两个矩阵表不等式、大于式和小于式。
如我们在对线性规划
求解中可以看出,其目标函数可以用其系数向量f=[-2,-1,-4,-3,-1]T来表示,另外,由于没有等式约束,故可以定义Aep和Bep为空矩阵。由给出的数学问题还可以看出,x的下界可以定义为xm=[0,0,3.32,0.678,2.57]T,且对上界没有限制,故可以将其写成空矩阵
此分析可以给出如下的MATLAB命令来求解线性规划问题,并立即得出结果为x=[19.785,0,3.32,11.385,2.57]T,fopt=-89.5750。
从运算结果来看,由于key值为1,故求解是成功的`。以上只用了5步就得出了线性规划问题的解,可见LP_Solve数据包能较轻松地实现多变量线性规划整数解的问题。
对于小规模问题,可以考采用穷举算法。人为假定xM的各个元素均为20,当然可以采用逐个求取函数值,得出和前面一致的结果。
如果目标函数或约束条件中包含非线性函数,就称这种规划问题为非线性规划问题。对于非线性整数规划问题要比整数线性规划问题更复杂,在实际应用中往往还会遇到整数或混合规划问题,基于该领域的常用算法是分支定界(branch and bound)算法。
通过下面实例归纳出线性规划数学模型的一般形式,最后通过MATLAB来实现其最优解。
(投资的收益和风险)
问题提出市场上有n种资产si(i=1,2,3…n)可以选择,现用数额为M的相当大的资金作一个时期的投资。这n种资产在这一时期内购买si的平均收
益率为γi,风险损失率为Qi,投资越分散,总的风险越小,总体风险可用投资的si中最大的一个风险来度量。
购买si时要付交易费,(费率pi),当购买额不超过给定值ui时,交易费按购买ui计算。另外,假定同期银行存款利率是r0,既无交易费又无风险(r0=5%)。
已知n=4时相关数据如下:
试给该公司设计一种投资组合方案,即用给定达到资金M,有选择地购买若干种资产或存银行生息,使净收益尽可能大,使总体风险尽可能小。 首先,我们做如下符号规定:
si:第i种投资项目(如股票,债券)
ri,pi,qi:分别为si的平均收益率,风险损失率,交易费率 ui:si的交易定额r0:同期银行利率
xi:投资项目si的资金a:投资风险度
Q:总体收益 △Q:总体收益的增量
要使净收益尽可能大,总体风险尽可能小,这是一个多目标规划模型。对此我们首先建立一个初步模型。在实际投资中,投资者承受风险的程度不一样,若给定风险一个界限a,使最大的一个风险qixi/M≤a可找到相应的投资方案。这样把多目标规划变成一个目标的线性规划。
因此我们固定风险水平,优化收益,对模型做出简化并对其进行简化: 我们从a=0开始,以步长△a=0.001进行循环搜索,编制程序如下: a=0;
while(1.1-a)>1
c=[-0.05 -0.27 -0.19 -0.185 -0.185];
Aeq=[1 1.01 1.02 1.045 1.065]; beq=[1];
A=[0 0.025 0 0 0;0 0 0.015 0 0;0 0 0 0.055 0;0 0 0 0 0.026]; b=[a;a;a;a];
vlb=[0,0,0,0,0];vub=[];
[x,val]=linprog(c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub);
a
x=x'
Q=-val
plot(a,Q,'.'),axis([0 0.1 0 0.5]),hold on
a=a+0.001;
end
xlabel('a'),ylabel('Q')
计算结果如下:
a=0.0030 x=0.4949 0.1200 0.20xx 0.0545 0.1154 Q=0.1266 a=0.0060 x=0 0.2400 0.4000 0.1091 0.2212 Q=0.20xx
a=0.0080 x=0.0000 0.3200 0.5333 0.1271 0.0000 Q=0.2112 a=0.0100 x=0 0.4000 0.58430 0Q=0.2190
a=0.0200 x=0 0.8000 0.18820 0Q=0.2518
a=0.0400 x=0.0000 0.9901 0.0000 0 0Q=0.2673
分析结果可见:
在a=0.006附近有一个转折点,在这一点左边,风险增加很少时,利润增长很快。在这一点右边,风险增加很大时,利润增长很缓慢,所以对于风险和收益没有特殊偏好的投资者来说,应该选择曲线的拐点作为最优投资组合,大约是a*=0.6%,q*=20%,
数学建模论文3
【摘要】在计算机技术飞速发展的今天,数学不再仅仅是一门抽象的学科,计算机技术与数学的结合,使得数学建模在未来的各个行业大有可为.数学作为高职院校中基础或必修课程,同时,高职数学教学应以解决当前实际问题为出发点,让学生既掌握课堂数学知识,又能在实际生活中更好地应用数学,所以,将数学建模思想融入高职教学课堂尤为重要,本文以让数学更好地提高高职高专生的水平为出发点,通过数学建模,来慢慢实现数学向应用型学科的转变.
【关键词】数学建模;高职数学教学;教学改革
在高职教育中,数学既是基础课程,又是某些行业的专业课程,但现在高职的现状,由于对数学在高职教育重要性认识不足等原因,使得大部分学生没有足够牢固的数学基础,通过近些年来对于数学建模进行培训的工作总结,认识到了数学建模的思维有助于培养和提高学生在实际中解决问题的能力.如今,如何在高职数学教学中将数学建模思想和方法融入进去,成为高职院校开展数学建模的重要课题之一.
一、为什么要将数学建模应用于在高职数学教学中
数学建模是把实际问题与数学联系起来的中介,实际问题的解决,依靠的是数学的思维思想方法.数学建模的中心思想,以解决实际问题为主线,以学生掌握为中心,以培养解决实际应用能力及创新能力为目标.通过数学建模,把课堂所学的数学知识用到实践中,有助于让学生能够直观地感受到数学的价值,进而使学生对学习数学产生兴趣,并且提高了学生运用所学到的知识的能力,提高学生应用数学的能力.
(一)培养学生的逻辑能力与发散思维意识.数学建模要求学生能够对于自己学到的数学知识和数学思想进行分析,充分发挥自己的想象力,创造力与发散的.思维能力,最后总结出一个能最大限度地描述出现的实际问题的数学模型,在通过利用计算机与一些可以使用的数学理论与方法进行计算,得出结论,通过实践证明,现实中看似一些联系微弱的甚至毫无关联的实际问题,通过使用数学建模方法,最后会得到基本相同的数学模型.这就需要学生们灵活的应用所学知识,利用总结归纳,类比归纳,从一般到特殊等数学思想,同时也需要培养学生勇于创新,不甘于现状的优秀品质.
(二)培养和提高学生学习数学的兴趣.随着社会的进步,对技术性工作人员提出了更高的要求,其数学素养要比较高.然而现在很多学生对数学的认识不到位,觉得数学不过是计算教材上的例题及应付考试的工具,甚至认为大学数学没什么用处.练习使用数学建模有助于改变学生的这种思维.因为通过数学建模和频繁地使用所学到的数学知识,就可以感受到数学的应用价值,从而使学生对学习数学产生兴趣.
(三)提高学生使用计算机的能力.随着社会的进步和计算机越来越普遍的应用,大数据时代的来临,以及科学技术的发展,现今有了很多计算功能很强大的数学软件,使得很多比较烦琐的数学计算变得简单了许多,也使得现在许多领域更广泛的使用计算机.而数学模型的求解,往往存在巨大的计算量,所以使用计算机和数学软件是很有必要的,学生通过使用数学建模,也有助于使学生能够更加熟练使用计算机和数学软件,对于提高学生使用计算机来解决数学问题的能力有促进作用,使得学生更具有竞争力.
二、如何在高职数学教学中渗入数学建模的思想
高职教学的目的是培养高等技能应用人才,这些人才都拥有一项或多项高等技能.学生参加工作后经常需要利用数学知识和专业知识技能,还有多方面的综合知识,通过建立数学模型解决实际问题.高职教育要在信息化如此之高的时代培养出具有强有力竞争的高技术应用型人才,面对的难度可想而知,因此,高职数学教学把数学建模引入其中已是势在必行.
(一)构建科学合理的高职数学教学体系和比较完善的教学大纲.一份好的教学大纲有助于提高数学教学质量,也有助于培养高等技能人才,是安排教学进度和任务的根据.制订科学的教学计划、设置合理的教学内容,有助于激发学生学习数学的兴趣.以为学生负责为出发点,我们要根据学校不同专业对于培养人才的需要与专业课教师一起讨论和制订数学课程的教学内容、目的和进度等的安排,从而形成有不同专业特色的数学教学体系.另外还可以根据不同专业,来分别设置公共模块和选学模块.
(二)编写一系列具有鲜明高职特色的教材,在教材中.融入生活工作有关的案例及数学建模思想和方法在教学中,教材是不可或缺的,起着引导教学方向的作用.高职培养的是技能型人才,而数学建模又是一项实践性的活动.高职院校数学教材的基础应该是生产实践,围绕着满足职业岗位需求的中心,把创新教育作为目的,把培养和提高学生综合素质作为教育观念,从而把进行数学建模的思想和方法表现出来.应该多把实践性,创新性的教学内容编入教材,尽可能地满足高职人才培养的需求.
(三)在数学教学中,使用鲜明有趣的案例有助于增强.学生对学习数学的兴趣和意识在进行数学教学过程中,对于每一个陌生的,学生未接触的公式、定理、抽象的概念等等,都尽量应用一些日常生活中存在的案例来举例以引导学生,在讲解每个知识点的时候,最好都能够使用知识点与实际生活和学生的专业紧密联系的实例,让学生能够充分地感受到数学渗透到了日常生活的每一个角落,无处不在,数学实际上就是一个通过数学符号来描述世界的模型,并不仅仅是对于理论的推导,枯燥而没有实际意义的工作.例如,微信红包、卫星发射轨迹、借贷偿还问题,以及经济学中分析的边际效用的这些例子.这些不仅能让学生学习到数学知识,而且能让他们体会到数学与日常生活的联系以及将数学知识与实际生活相结合的乐趣.数学建模有助于培养学生应用数学能力,值得在高职院校中大力推广.
(四)进行数学实验,培养学生的动手和动脑能力.数学建模的关键步骤之一就是通过使用计算机来求解模型,在数学建模过程中,数学实验是其重要组成部分之一.因为通过进行数学实验,可以使学生能够更加透彻的理解数学概念,学生学习数学时感觉更加简单,进而使学生在学习数学时更加积极.数学实验为学生提供了一种通过使用计算机进行相互学习的环境,学生能够根据自己大脑中大胆的设想,通过动手做实验来验证自己的想法.通过这样的教学方式,能够提高学生学习数学的积极性和主动性,另外,也可以培养提高学生的观察能力、归纳能力、思维能力以及动手能力,进而极大地提高了学生的综合素质.
(五)通过使用数学建模,在教学中培养学生运用数学的能力利用数学解决实际生产生活问题,利用数学来提高工作效率作为高职院校数学教育的根本任务,对于目前高职院校进行数学教学是关键的一环,能够运用数学,对于学生来说也是一种能力.因为它与数学的计算方式和思维方式以及空间想象力等都紧密相关.另外,数学建模也被引用到其他方面,使其应用范围非常广泛.
三、结束语
在高等数学的改革中,把数学建模的思维方式与方法加入其中,这是不可避免的,因为它顺应了时代的需求.我们应该抓住教育改革这一契机,对改革的深度与力度进行适当的加大,首先通过数学建模来提高高职的教学水平,从而提高高职院校学生的综合素质与综合能力,进而培养出拥有高等技能的优秀人才,为社会发展建设做出更大的贡献.
【参考文献】
[1]毛建生.高职数学与数学建模相结合的应用研讨[J].泸州职业技术学院学报,20xx(3):17-21.
[2]李建杰.数学建模思想与高职数学教学[J].河北师范大学学报(教育科学版),20xx(6):93-94.
数学建模论文4
1引言
数学模型的难点在于建模的方法和思路,目前学术界已经有各种各样的建模方法,例如概率论方法、图论方法、微积分方法等,本文主要研究的是如何利用方程思想建立数学模型从而解决实际问题。实际生活中的很多问题都不是连续型的,例如人口数、商品价格等都是呈现离散型变化的趋势,碰到这种问题可以考虑采用差分方程或差分方程组的方式进行表示。有时候人们除了想要了解问题的起因和结果外还希望对中间的速度以及随时间变化的趋势进行探索,这个时候就要用到微分方程或微分方程组来进行表示。以上只是简单的举两个例子,其实方程的应用极为广泛,只要有关变化的问题都可以考虑利用方程的思想建立数学模型,例如常见的投资、军事等领域。利用方程思想建立的数学模型可以更为方便地观察到整个问题的动态变化过程,并且根据这一变化过程对未来的状况进行分析和预测,为决策的制定和方案的选择提供参考依据。利用方程建立数学模型时就想前文所说的那样,如果是离散型变化问题可以考虑采用差分思想建模,如果是连续型变化问题可以考虑采用常微分方程建立模型。对于它们建模的方式方法可以根据几个具体的实例说明。
2方程在数学建模中的应用举例
2.1常微分方程建模的应用举例
正如前文所述,常微分方程的思想重点是对那些过程描述的变量问题进行数学建模,从而解决实际的变化问题,这里举一个例子来说明。例1人口数量变化的逻辑斯蒂数学方程模型在18世纪的时候,很多学者都对人口的增长进行了研究,英国的学者马尔萨斯经过多年的研究统计发现,人口的净相对增长率是不变的,也就是说人口的净增长率和总人口数的比值是个常数,根据这一前提条件建立人口数量的变化模型,并且对这一模型进行分析研究,找出其存在的问题,并提出改进措施。解:假设开始的时间为t,时间的间隔为Δt,这样可以得出在Δt的时间内人口增长量为N(t+Δt)-N(t)=rN(t)Δt,由此可以得出以下式子。dN(t)dt=rN(t)N(t0)=N{0(1)对于这种一阶常微分方程可以采用分离变量法进行求解,最终解得N(t)=N0er(t-t0)而后将过去数据中的r、N0带入上述式子中就可以得出最后的结果。这个式子表明人口数量在自然增长的情况下是呈指数规律增长的,而且把这个公式对过去和未来的人口数量进行对比分析发现还是相当准确的,但是把这个模型用到几百年以后,就可以发现一些问题了,例如到2670年的时候,如果仍然根据这一模型,那么那个时候世界人口就会有3.6万亿,这已经大大的超过了地球可以承受的最大限度,所以这个模型是需要有前提的,前提就是地球上的'资源对人口数量的限制。荷兰的生物学家韦尔侯斯特根据逻辑斯蒂数学方法和实际的调查统计引入了一个新的常数Nm,这个常数就是用来控制地球上所能承受的最大人口数,将这一常数融入逻辑斯蒂方程可以得出以下的式子。dN(t)dt=rN(t)(1-N(t)Nm)N(t0)=N{0(2)该方程解为N(t)=Nm1+NmN0e-r(t-t0)一个新的数学模型建立后,首先要做的就是验证它的正确性,经过研究发现在1930年之前的验证中还是比较吻合的,但是到了1930年之后,用这个模型求出的人口数量就与实际情况存在很大的误差,而且这一误差呈现越来越大的变化趋势。这就说明当初设定的人口极限发生了变化,这是由于随着科学技术的不断进步,人们可以利用的资源越来越多,导致人口极限也呈现变大的趋势。
2.2差分方程建模的应用举例
如前文所言,对于离散型问题可以采用差分方程的方法建立数学模型。例如以25岁为人类的生育年龄,就可以得出以下的数学模型。yk+1-yk=ryk(1-ykN),k=0,1,2,…即为yk+1=(r+1)yk[1-r(r+1)Nyk]其中r为固有增长率,N为最大容量,yk表示第k代的人口数量,若yk=N,则yk+1,yk+2,…=N,y*=N是平衡点。令xk=r(r+1)Nyk,记b=r+1。xk+1=bxk(1-xk)这个方程模型是一个非线性差分方程,在解决的过程中我们只需知道x0,就可以计算出xk。如果单纯的考虑平衡点,就会有下面的式子。x=f(x)=bx(1-x),则x*=rr+1=1-1bx因为f'(x*)=b(1-2x*)=2-b,当|f'(x*)|<1时稳定,当|f'(x*)|>1时不稳定。所以,当1<b<2或2<b<3时,xkk→仯仯仭∞x*.当b>3时,xk不稳定。2.3偏微分方程建模的应用举例在实际生活中如果有多个状态变量同时随时间不断的变化,那么这个时候就可以考虑采用偏微分方程的方法建立数学模型,还是以人口数量增长模型为例,根据前文分析已经知道建立的模型都是存在一定的局限性的,对于人类来说必须要将个体之间的区别考虑进去,尤其是年龄的限制,这时的人口数量增长模型就可以用以下的式子来表示。祊(t,r)祎+祊(t,r)祌=-μ(t,r)p(t,r)+φ(t,r)p(0,r)=p0(r);p(t,r0)=∫r2r1β(r,t)p(t,r)d{r其中,p(t,r)主要表示在t时候处于r岁的人口密度分布情况,μ(t,r)表示的r岁人口死亡率,φ(t,r)表示r岁人口的迁移率,β(r,t)表示r岁的人的生育率。除此之外,式子中的积分下限r1表示能够生育的最小岁数,r2表示能够生育的最大岁数。根据人口数量增长的篇微分方程可以看出实际生活中的人口数量与年龄分布、死亡率和出生率都有着密不可分的关系,这与客观事实正好相吻合,所以这一个人口增长模型能够更为准确地反应人口的增长趋势。当然如果把微分方程中的年龄当做一个固定的值,那么就由偏微分方程转化成了常微分方程。另外如果令μ(t,r)=-r,p(t,r)=N(t),N(0)=N0,φ=rN2(t)/Nm,那么上述偏微分方程就变成了Verhulst模型。偏微分方程在实际生活中的应用也相当广泛,物理学、生态学等多个领域的问题都可以通过建立偏微分方程来求解。
3结束语
上世纪六七十年代,数学建模进入一些西方大学,紧随其后,八十年代它进入中国的部分高校课堂。把方程式引入到数学建模中是数学建模更具体和更实际的应用,方程式的空间性和抽象性决定了它需要借助数学建模来更直观和更立体地展示自己。20多年的本土适应和自身完善使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、讲座和竞赛。方程在数学建模中的思想和应用对于数学课堂效果本身和培养学生的动手和操作能力均有重要意义:一方面,它利于激励学生学习方程的积极性,培养学生建立数学模型的创造性和行动性;另一方面,它有效推动数学教学体系、教学内容和方法的改革,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。
数学建模论文5
数学建模是用数学知识建立描述实际问题的模型,再进行模型求解,然后得到解决实际问题的方案.数学建模是运用数学及计算机等工具来解决生产和生活中的各种实际问题,是培养和提高学生创新能力和综合素质的一个有效途径.数学建模竞赛不仅是一项普通的学科竞赛,更是培养学生综合能力和创新意识的有效途径.数学建模与创新人才培养的关系,一直是教育教学研究方面的热点[1-8].现有文献大多是从人才培养模式入手,而从机制角度出发的研究文献尚不多见.因此,本文考虑依托数学建模竞赛,构建起一个创新型人才培养的五大机制,推动创新人才培养,对高校人才培养的方式、方法进行有益的探索与尝试.
1、创新型人才培养的五大机制
以数学建模竞赛活动为依托和载体,以培养创新型人才为目标,建立“引导、转化、协作、沟通表达、问题导向”五大机制,提高学生的学习兴趣,激发学生的学习动力,着重培养一种精神及三大能力,即团队精神,理论转化为实践的动手能力、语言文字表达能力和自主学习能力.五大机制与创新型人才培养关系见图 1.
图 1 创新型人才培养的五大机制
2、创新型人才培养五大机制的构建
2.1、建立引导机制,激发学习动力
数学建模竞赛所涉及的问题,都是来源于现实社会的生产与生活,有很强的实用性.参加数学建模竞赛的学生,通过竞赛活动本身,能够体会到大学所学的高等数学、线性代数、概率论、运筹优化等数学类课程.数据结构、C 语言、Matlab 等计算机课程以及文献检索类课程,都是非常有用的.对学生而言,参加数学建模竞赛,首要的效果是激发了学习兴趣,解决了学习的动力问题.即使没有获奖,对他们来说,收获也很大.对任何一门学科或一项工作,能产生兴趣,才能有不竭的动力,才有学习的主观能动性.创新的前提是有学习的兴趣和学习的快乐,只有解决这一根本问题,才能考虑创新型人才培养过程中的其他环节.因此,为培养创新型人才,要大力引导学生积极参加数学建模竞赛,建立培养创新型人才的引导机制.对每个学生,不以获奖为目标,而以“贵在参与”为宗旨.参与一次,体会一次,触动思想,产生兴趣,激发学习的动力,从而培养创新型人才的自我激励式自主学习能力.
2.2、建立转化机制,促进知识向能力的转化
将课本上的理论知识转化成为解决实际问题的实践能力是创新型人才培养过程中的关键环节.会学会用,学以致用,能解决实际问题是衡量人才的重要标准,纸上谈兵是不能适应社会需要的.数学建模竞赛能够使学生将所学的理论知识,通过竞赛活动,转化成自身的实践能力.如学习微分方程后,在考虑传染病传播问题时,就可以建立相应的微分方程模型,求解模型,然后根据模型计算结果提出传染病传播问题的相关解决方案.顺利地经历这样一个完整的过程,就可以将原来的微分方程知识转化成解决变化率与时间有关的一类实际问题的实践能力.当然,还有一些有趣的例子,如国防科技大学的周星、克居正建立了一个研究男生追女生的数学模型[9],用人类最理性的数学公式为人类最感性的恋爱行为建立了初步的动力学模型.将变量与因素的互动写成了一个随时间变化的常微分非线性方程组,从解析计算和数值模拟两个方面着重讨论了方程可能的结果,以及每种结果的稳定水平.依托数学建模竞赛,建立培养创新型人才的转化机制,大力推进知识向能力的转化,不断提高创新型人才的实践能力.这是创新型人才培养的关键环节.
2.3、建立协作机制,增强团队意识
高校学生在平时的学习过程中,绝大多数情况下,基本上都是独自学习,与他人合作研究和解决问题机会很少.而在各种层次级别的数学建模竞赛中,参赛学生要 3 人一组,以团队而不是个人身份参赛.在正式比赛之前,要按照学科、特长等因素寻找队友,组成队伍.在比赛期间,由于队友经常是来自不同专业,知识能力水平各有所长,脾气秉性各有特点,需要在比赛时认真沟通,相互协调,合理分工,团结协作共同完成整个比赛.为了比赛,在发生矛盾时,要学会忍耐和妥协,而不能意气用事.在整个比赛期间,求同存异,取长补短,优势互补,最终合作完成任务.这个过程,无形中就培养了学生的合作意识和团队精神,使学生亲身感受到现代社会与人合作是大多数人成功的必要选择.依托数学建模竞赛,培养创新型人才的团队协作意识,建立培养人才的合作交流机制,这是适应社会和时代需要的人才培养过程中的重要环节之一。
2.4、建立沟通表达机制,提高学生的语言及文字表达能力
不同于其它类以答题为特点的学科竞赛,在数学建模竞赛中,参赛队员需要用自己的语言对赛题进行描述,在假设、建模、分析、求解、计算、结果分析及优缺点论述等环节都需要进行学术性的表达,最终完成一篇符合学术规范的论文.在这个过程中,参赛队员之间需要广泛交流沟通,选择最合适的方式,撰写完成一篇学术论文.在求解以及表达这些模型的过程中,提高了学生的软件应用水平和文章的写作水平,以及学生的口头表达能力和中英文科技论文写作能力.通过比赛,学生的语言及文字表达能力得到了极好的'训练,对科研工作也有了初步的比较完整的了解.在现代社会,良好的语言及文字表达能力,对人际交往、经营业务往来、日常工作等各方面都是非常重要的.通过数学建模竞赛,建立沟通表达机制,有效地提高学生的表达能力,适应社会对创新型人才的要求.
2.5、建立问题导向机制,培养学生主动式学习的自主学习能力
历年来的数学建模竞赛试题,无一不是来源于工程技术和管理科学中的实际问题,内容涉及经济、能源、交通、环境、生态、医学、人口、生物和谈判等众多领域,具有很强的实际应用背景.数学建模题目都是各领域、各学科的一些具体实际问题,参赛的学生在之前不可能都了解这些背景和知识,有时候甚至是一无所知.所以学生必须在短时间内主动去收集资料、查阅大批文献以了解研究课题的实际背景及研究现状,然后创建数学模型、求解、检验和结果分析,最后将解决问题的最佳方案用英文写成科技论文.此外,建模过程中还必须自主地去研究和学习解决问题所需的各种数学新知识及大量的相关学科的新知识,背景和已有方法都清楚了,解决问题的新方法可能就自然生成了.通过数学建模竞赛活动,建立问题导向机制,变传统的“要我学”为“我要学”,实现主动式学习而非被动式学习,就会使创新型人才所必须具备的自主学习能力和快速学习能力得到充分的锻炼.
3、创新型人才培养五大机制的实施效果
3.1、促进了学生全面发展
参加过数学建模竞赛的学生,潜移默化地接受了按照五大机制运作的培养方法,提高了学习兴趣,增强了学习动力.课堂表现优于一般学生,能够积极参加其他类别的科技竞赛,主动参与教师的科研课题项目等,所表现出的积极进取精神和良好的科研素质习惯,得到了专业教师的认可.
3.2、提高了学生的就业质量
通过五大机制,培养了学生的实践能力、表达能力和自主学习能力,并且帮助学生树立了终身学习的理念,极大地提高了学生的就业竞争力.参加过数学建模竞赛的学生,考研和就业表现均优于一般学生,很多学生在国外就业或进入世界 500 强企业工作,且大多都受到用人单位的好评,普遍认为这些学生基础扎实,理工融合,能够胜任不同工作岗位的需求.
参考文献:
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一、数学建模教学现状分析
在数学建模教学中,“讲授法”还是主流教学法,虽也有启发,借助多媒体辅助教学,但由于互动不足,学生自主参与较少,主动性和积极性没能有效调动起来,导致教学效果不够理想,学生没懂多少,没有理解掌握数学建模的思想和方法。
二、数学建模教学的改革举措
1.加强宣传。为了让更多的学生了解数学建模,可通过纸质媒体、电子媒体进行宣传,还可通过组建学生数学建模协会开展活动广而告之,还可通过在高等数学的教学中融入数学建模的案例,让学生初步了解数学建模及其特点,产生学习数学建模的兴趣。2.分类开课。为了让更多学生受益,虽有竞赛任务,数学建模选修课还是不应限定选课学生范围,比如只限定一年级学生或者有意参赛的学生,而应面向全体学生开设,又考虑到选课的学生不全是以参加竞赛为目的,不全是对数学建模感兴趣,甚至有些是因为没得选而又必须完成选修课学分的要求,可将选修课班级分“普及班”和“竞赛班”两类供学生选择,既满足学生选课的需求又兼顾竞赛的需要,对不同班级提出不同的'教学要求。3.优化教学内容。在选择教学内容时,应注意如下几点:一是模型类型不宜太多,不要搞得太复杂,比如只讲初等模型、简单的优化模型;二是模型数量不宜太多,以4-6个为宜;三是难度不宜太大,还应循序渐进,内容最好为学生了解、喜闻乐见,所选模型应有利于培养学生求异思维、创新思维;四是加入数学软件的教学,让学生“玩起来”,初步学会数学软件的使用,体会数学建模与普通数学的不同之处,体验到数学的用武之地。4.改进教学方法。传统的讲授式教学法,学生一般处于被动状态,不利于发挥学生的主观能动性,而要学好数学建模需要学生主动积极参与,更多参与到教学过程当中来,因此应该采用任务驱动教学法、互动式教学法、研讨式教学法等。
三、收获与体会
从20xx年开始,我们在数学建模选修课教学中进行了实践,取得了良好效果,有如下收获和体会:
数学建模课堂教学面貌换然一新。任务驱动、互动式、研讨式等教学法的综合运用,改变了以往“教师讲,学生听”,学生被动的教学模式,转变为学生主动参与、自主协作、积极探索的新型学习模式,践行了“教师为主导、学生为主体”教育精神;通过教师引导学生进行研究学习,让学生亲历知识产生与形成的过程,学会独立运用其所学的数学知识解决实际问题,从而实现知识发现与重构,激发学生的学习潜能和学习兴趣,培养了学生的学习能力和应用能力,使课堂充满活力。2.树立了学生学好数学建模的自信心。由于教法得当,优化了教学内容,加入了数学软件的学习,使学生成为了学习的主人,不再是知识的被动接受者,而是通过亲身实践、主动探索去学习发现知识,从中体验到了成功的喜悦,克服困难的乐趣;降低了学习的难度,渐进的内容安排,使学生不再觉得数学建模难以学习;而且内容贴近生活实际,使学生不再认为数学无用武之地,变要我学为我要学。
3.教师要善于组织、指导、监控。教师组织安排教学内容时,必须要对教学内容要有透彻的理解,教学设计要有较强针对性,切实可行,要使学生通过完成任务,实现教学目标、达到教学目的;在学生自主协作学习过程中,教师要注意监控学生的学习进程,了解学生学习过程中碰到有哪些困难,给予学生适当的指导或组织学生攻坚克难。
数学建模论文7
一、数学教材设计存在缺陷
现行高中数学教材将数学建模内容散布于各数学知识教学单元内容之中。此种课程设计固然便于学生及时运用所学数学知识解决实际问题,但却存在诸多弊端。将数学建模内容分置于各数学知识教学单元的课程设计遮蔽了数学建模内容之间所固有的内在联系,致使教师难以清晰地把握高中数学建模课程内容的完整脉络,难以准确地掌握高中数学建模课程内容的总体教学要求,难以有效地实施高中数学建模课程内容的整体性教学。而学生在理解和处理数学知识教学内容单元中的具体数学建模问题时,既易受到应运用何种数学知识与方法的暗示,也会制约其综合运用数学知识方法解决现实问题。从而势必影响学生运用数学知识方法建立数学模型的灵活性与迁移性,降低数学建模学习的认知弹性。
二、高中数学建模课程师资不足
许多高中数学教师缺少数学建模的理论熏陶和实践训练,致使其数学应用意识比较淡漠,其数学建模能力相对不足,从而制约了高中数学建模教学的效果。高中数学教师所普遍存在的上述认识偏差、实践误区以及应用意识与建模能力方面的欠缺,严重阻碍了高中数学建模课程目标的顺利实现。
三、学生学习数学建模存在困难
相当多数高中学生的数学建模意识和数学建模能力令人担忧。普遍表现为:难以对现实情境进行深层表征、要素提取与问题归结;难以对现实问题所蕴涵的数据进行充分挖掘、深邃洞察与有效处理;难以对现实问题作出适当假设;难以对现实问题进行模型构建;难以对数学建模结果进行有效检验与合理解释等。
1.编写独立成册的高中数学建模教材。将高中数学建模内容集中编写为独立成册的高中数学建模教材。系统介绍数学建模的基本概念、步骤与方法并积极吸纳丰富的数学建模素材且对典型的.数学建模问题依步骤、分层次解析。
2.加强高中数学建模专题的师资培训。
高中数学教师是影响高中数学建模课程实施的关键因素。他们对数学建模的内涵及其教育价值的理解、所具有的数學应用意识和数学建模能力水平等均会在某种程度上影响高中数学建模教学的开展与效果。目前高中数学建模师资尚难完全胜任高中数学建模课程的教学,绝大多数高中数学教师在其所参加的新课程培训中并未涉及数学建模及其教学内容。因此应有计划地组织实施针对高中数学建模专题的教师培训。
3.探索高中学生数学建模的认知规律。
数学建模是需要学生深度参与的一项较为复杂的认知活动过程。在数学建模实践中,多数学生确实遇到了较大的困难与挑战,需要教师的科学指导,这就要求教师必须以深刻把握学生数学建模的认知机制与学习规律为前提。
数学建模论文8
摘要:高校数学教育是高等教育的基础学科,占据重要的一席之地。如何改变学生对数学枯燥乏味的学习状态,让学生轻松愉快地参与到数学学习中,是当前高校数学教学者面临的一个重要课题。在高校数学教学中开展数学建模竞赛,不仅能培养学生的创新思维,还能有效提高提高学生的创新能力、综合素质和对数学的应用能力。本文对高校开展数学建模竞赛与创新思维培养进行了分析阐述,并对此进行了一定的思考。
关键词:高校数学;建模竞赛;创新思维;培养
1数学建模竞赛
数学建模是一种融合数学逻辑思想的思考方法,通过运用抽象性的数学语言和数学逻辑思考方法,创造性的解决数学问题。当前很多高校中开始引入数学建模思想来加强学生创新能力的培养,可以使学生的逻辑思维能力和运用数学逻辑创新解决问题的能力得到提升。数学建模竞赛起源于1985年的美国,几年后国内几所高校数学建模教师组织学生开始参与美国的数学建模大赛,促进了数学建模思维的快速发展。直到1992中国首届数学建模大赛召开,而后一发不可收拾,至今仍以每年20%左右的速度增长,呈现一派繁荣景象。
2当前中国数学建模竞赛的特点
2.1数学建模竞赛自主性较强。自主性首先体现在在数学建模过程中学生可以根据自己的建模需要通过一切可以利用的资源、工具来进行资料查阅和收集,建模比赛队员可以根据自己的意见和思维进行灵活自由解答,形式不拘一格。其次体现在数学建模竞赛的`组织形式呈现多元化特点,组织制度上也较为灵活多样,数学建模主要侧重于分析思想,没有标准答案可以参考分享。2.2建模队伍呈日益燎原之势。1992年首届中国数学建模大赛开展以来,其影响力与日俱增,高校和社会各界对数学建模颇为重视,参赛队伍、参赛学生的质量一直处于上升状态,数学模型也日渐合理科学,学生团队在国际数学建模大赛中屡创骄人战绩。2.3组织培训日益加强。数学建模竞赛对学生数学知识的掌握及灵活运用、口套表达、语言逻辑思维、综合素质都有着非常高的要求,因此高校遴选参赛选手都投入了很大的精力,组织培训的时间很长,培训内容也很丰富,为数学建模竞赛取得好成绩奠定了坚实的基础。
3数学建模竞赛开展培养大学生创新能力的效果分析
3.1学生的团队协作能力和意识得到增强。数学建模竞赛的团队组织形式活泼自由,通常采用学生组队模式开展,数学建模竞赛队伍形成一个团结战斗的整体,代表着不仅仅是学校的声誉,还一定程度上展示着国家的形象。经过长时间的培训,对数学模型的研究和分析,根据学生训练中的优势和特长,进行合理科学的小组分工,让学生快速高效地完成整个数学建模,在建模过程中学生统筹协作、密切配合,发挥各自的优势和长处,确保数学建模取得最大效用,学生的团队协作能力和意识得到锻炼,责任感和荣誉感进一步增强,通过建模竞赛彰显团队的合作能力和中国数学建模方面的发展。
3.2高校学生参赛积极性高涨。近年来大学生数学建模竞赛的参与性高涨,参赛人数保持着20%左右的上涨幅度,参赛成绩也较为理想,创新能力得到了较好的锻炼和培养,综合素质得到提高,数学的应用能力提升。
3.3高校学生数学逻辑思维能力和灵活运用知识的能力得到提升。数学建模竞赛充满着刺激性和挑战性,是学生各方面综合能力的一个展示。在数学建模竞赛中,学生不仅要需要扎实丰厚的数学知识储备,还需要具备清晰的数学逻辑思维和语言表达能力。同时要有机智的临场发挥能力和应变能力,不怯场、不惊慌,有充分的思想准备,能轻松应对其他参赛选手和评委的提问,能组织条理性、逻辑性的语言进行表述,将参赛小组数学模型的含义和设计清晰完整的传达给评委和其他参赛选手。在这个过程中,无疑会使学生的数学逻辑思维和语言表达能力及灵活运用数学知识的能力有一个较大的提升。
3.4学生的自学能力和意志力得到锻。数学建模竞赛对参赛学生的综合知识和能力要求非常高,难度也非常大,需要与众不同的智慧和能力。可以说数学建模过程中,有许多高深的知识难于理解,有的日常学习过程中根本接触不到,需要数学建模参赛小组成员的互助合作,充分发挥各自优势和平时培训中的知识积淀,通过借助大量的工具书及参考资料,加上团队的理解分析去摸索,探寻数学建模所需要的基础知识,无疑这对学生的自学能力培养是一个很好的锻炼。另外,搜寻资料、学习数学建模知识的过程是枯燥乏味的,需要长久的耐力和信心,无疑这对学生的坚毅不畏难的品质是一个很好的培养和磨炼。
3.5创新思维与能力得到有效提升。经过艰苦复杂的数学建模训练,高校学生信息收集与处理复杂问题的能力得到培养锻炼,学生数量观念得到增强,能够养成敏锐观察事物数量变化的能力,数学的严谨推导也使学生养成认真细心、一丝不苟的习惯,逻辑思维能力得到提高,思路变得更加富有条理性,能灵活地处理各种复杂问题,有效解决数学疑难,数学理论能更好第应用于实践,数学素养进一步得到提升。
4结语
综上所述,高校学生数学建模竞赛的开展,能较高地提升学生的创新能力和综合素养,团队合作能力、竞争能力、表达交流能力、逻辑思维能力、意志品质能力等都能得到良好的塑造。高校要积极组织和开展数学建模竞赛,使学生的综合素质得到发展和锻炼。学校用重视和鼓励全体学生参与数学建模竞赛,通过竞赛实现学生各方面能力尤其是创新能力的培养。
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数学建模论文9
摘要:数学建模不仅能够培养人的计算能力,更能培养人的思维逻辑能力,数学建模竞赛对于大学生来说是必不可少的,在进行的过程中要实现海选和优选的有机结合,除此之外还要充分的利用已有资源并进行重点培训,合理分工密切合作,坚持可持续发展的原则。队伍的组建与管理方式的应用,要能够良好的激发学生参与和学习的热情。
关键词:数学建模竞赛;队伍组织;管理方式
一、队伍组织和管理方式的基础准则
1、海选和优选有机结合借助纸质宣传单、大型讲座等方式进行数学建模竞赛的宣传,对其作用以及影响进行充分的讲解,鼓励校园内的同学来积极的进行参加。倘若想要参与其中的同学人数过多时,毕竟参赛名额是有一定限制的,可以利用面试的方式对其进行筛选。为不打击学生的积极性,在条件允许的情况下,可以尽可能保留更多的参赛者,通过面试成绩把大家划分为正式参赛队和业余参赛队。
2、充分利用现有资源在进行数学建模竞赛组队时,应充分的全面考虑有效利用现有的资源。首先是要掌握不同队伍中不同人员属于什么年级,其次了解她们的每个人学习状况以及所学专业等等,通常来说,同一队伍中的每个人最理想的状态是学习不同专业的,如此一来大家可以做到取长补短,理论知识与实践动手两手抓,一个团队里需要出众的知识更需要过人的文笔。如此一来才能保证队伍的整体实力,力争在建模竞赛中取得好成绩。
3、重点培训在对学生进行赛前相关培训时,在培训的过程中,教师可根据自身的擅长专题,来进行相关内容的讲解,与此同时结合不同队伍的自身特点划设侧重点,同学之间的接受能力也是各不同的,能力强的可以开小灶,没有相关竞赛经验的要进行重点培训,这种因人而异的讲解模式确保不同能力的同学,在培训中的过程中都能够学有所获。
4、合理分工密切合作在参加数学建模竞赛的同学得到竞赛试题之后,老师应该及时帮助学生进行试题分析与指导,根据团队内不同人员的实际情况以及试题的具体内容难易,进行针对性的讲解从而对同学们进行合理分工,确保每个人所负责的部分都是自己相较于其他人而言是最擅长的。值得注意的是,虽然进行分工,但这并不是绝对的分割,而是有侧重的合理分工,彼此之间的密切合作才是核心,毕竟建模竞赛中需要的是团队协作,而不是英雄主义。
5、坚持可持续发展培训师资队伍必须要有新鲜血液不断注入,以老带新最佳的血液注入方式,面对朝气蓬勃的参赛学生,培训师资队伍既要有身经百战经验丰富的老师,也要有跟他们拥有更多共同话题的青年教师。在此期间通过不断的学习,青年教师跟同学们共同成长,从而保证师资队伍的可持续发展。
二、大学生数学建模竞赛组织和管理方式的探索
1、进行课程教学并给出有效的教学计划每个学生的知识储备都有着各自的特点,借助良好的教育对学生们的知识架构进行完善,实现培养出学生强大能力的.目标,数学建模对学生来说裨益良多,被视作是大学校园中必备课程之一。但是进行课程开展的时候,要根据不同的培训对象大致分为以下两类:第一、以选修课形式开设数学建模竞赛课程,选修课程所面向的群体为整个学校的所有学生。第二、以必修课的方式开设数学建模竞赛课程,必修课就要有针对性,因为并不是所有的学生都需要学习数学,所以必修课针对的群体应该是数学专业的学生。不同性质的课程在教授上应该有所区分,内容的深浅也要有适当的调整。
2、利用建模教学实现知识与能力双培养有效的教学是获得数学建模竞赛好成绩的最佳途径,但是教学的过程中要注重数学知识与实践能力的均衡共同培养,不能过分的注重知识的灌输,而忽略了建模相关能力的培养,对二者的培养必须要并驾齐驱,如此才能真正的掌握数学建模的精髓,从而在竞赛中取得良好的成绩。
3、数学建模竞赛队员的筛选数学建模所需要的人才是全方面的人才,除此之外还要对数学建模有足够的兴趣,并且还要有足够多的时间来参加培训。以上述条件为基础,报名之后通过面试的测试,然后再从中筛选出相对优秀的学生组成参赛队伍,在筛选的时候要充分的考虑到团队整体知识的涵盖面,不同人之间所擅长的专业不同为最佳。
4、培训培训工作通常被划分为不同的阶段:首先是初级阶段,这一阶段所注重的是对相关知识的培训。从初等模型、简单优化模型、常微分方程模型等建模的基础知识和方法入手由浅入深;其次是拔高阶段,主要以专家讲座为主,邀请建模专家进行系统的讲解,并结合精典范例进行深入剖析,在扩大学生的知识面和视野的同时提升学生的建模能力。
三、结语
通过以上的一系列论述,我们已经对大学数学建模竞赛的队伍组织及管理方式,有了更加清晰的了解和掌握。大学数学建模竞赛对于大学生来说好处颇多,一方面能够使学生们对学习的数学知识有更深的理解与更为灵活的应用,另一方面,通过竞赛中的组队让大家感受到合作的重要性,为以后步入社会的工作打下基础。希望这篇文章能够对针对数学建模的研究有一定的借鉴作用!
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数学建模论文10
数学建模是利用数学解决实际问题的方法,它几乎是一切应用科学的基础,数学实验是应用计算机技术和先进的数学软件来学习和应用数学。数学建模与数学实验着眼于培养学生数学知识应用能力与创新意识,激发学生学习数学的兴趣,强调对数学的体验与探索。加强实践教学,是当前大学数学教学改革的核心内容,将数学建模和数学实验融入到大学数学的教学中,必将推动大学数学课程教学内容和课程体系的改革。
1地方本科院校大学数学的教学现状
大学数学,是高等学校理工专业、财会专业最重要的基础课程之一,对于学生而言,大学数学内容多、难度大,挂科率高,是学生最为头疼的课程。当前,地方本科院校大学数学的教学存在着四个主要问题:(1)当前的教学是“重理论,轻实践”。现行大学数学的教材和教学内容非常稳定,教学改革时变化不大,依然按照定义、性质、定理、例题、习题的模式进行,最后考试;(2)绝大多数专业不开设“数学建模”和“数学实验”课程,学生不清楚学习数学有什么用,而且教学内容单一,与学生的專业的关联性很小,所以学生对大学数学缺乏兴趣;(3)大学数学课程课时少,内容多,教师在教学中只是赶进度教完所要求的内容,以“学生为主”的教学理念难以贯彻;(4)大学数学课程的教学并没有随着计算机技术的和数学建模而发生根本性改变。
2数学建模与数学实验
数学建模就是用数学的语言来刻画和描述一个实际问题,将它变成一个数学上得问题,然后经过数学的'处理,并以计算机为工具,应用数学软件,得到定量的结果。对实际问题建立模型时,首先要识别问题,即了解问题的背景,分清问题的主要因素和次要因素,提出合理的假设;其次,利用相应的数学方法建立数学模型,并且借助数学软件求解模型;最后,将所得解与实际问题作比较,分析模型的实际意义。凡是要用数学来解决的实际问题,都是应用数学建模的思想和方法来解决的。随着计算机技术的飞速发展,给数学建模以极大的推动,人们越来越认识到数学和数学建模的重要性。
数学实验指学生在教师指导下用计算机和软件包学习数学和进行数学建模求解。具体而言就是利用计算机和数学软件为实验工具,以数学理论作为实验原理,以数学问题为等作为实验内容,以学生为主体进行仿真计算、归纳总结等探索活动。数学实验有着极重要的教育价值,数学实验课与传统的课堂教学是不同的,它把“教师讲授一学生听练一测验考试”的过去的学习过程,变成“问题一猜想一实验一验证一创新”的学习过程,使数学教学从单纯的教师讲授、学生被动接受的模式发展到学生主动学习模式,这与当前的课程教学改革理念完全一致。在数学实验中,由于现代信息技术的应用,使学生摆脱了繁杂的、乏味的数学推算和数值计算,给学生创设了良好的实践环境。数学实验对突破课堂教学中的难点,培养学生的创造性思维、实践能力和辩证唯物主义观具有特殊作用。
3数学建模与数学实验融入大学数学课程的意义
3.1数学建模与数学实验能培养学生应用数学的能力和创新能力
数学建模过程和数学实验是一个创造性的过程。学生在进行数学建模活动时,首先要了解问题的实际背景,要求学生有较强的文献搜索能力和自学能力;同时,学生不仅要了解数学学科知识和各种数学方法,还要求学生熟悉一种或几种数学软件,熟练地设计算法,编制程序解决当前实际问题,最后还要把完整的解决问题的过程和结果以科技论文的形式呈现出来。因此,数学建模和数学实验在培养学生的创新能力方面有着非常重要的作用。
3.2数学建模与数学实验有利于提高学生对大学数学课程的理解程度和学习兴趣
数学建模强调人们认识和揭示客观现象规律的过程。因此,在数学课堂教学中融入数学建模,可以让学生体验发现问题、了解问题、构造模型、解决问题的过程,从而启迪学生应用数学的意识、兴趣和能力。数学实验从问题出发,侧重于培养学生用形和量的观念去观察和把握现象的能力,有助于学生抓住问题的本质和对抽象的数学概念的理解程度。
3.3数学建模和数学实验有利于培养学生的自学能力
数学建模和数学实验是面向实际问题的学习方法,很多知识需要学生通过学生自学来掌握,这恰好是对学生自学能力的培养。
3.4数学建模和数学实验有利于培养学生的科研能力
数学建模与数学实验活动本身就是科学研究的过程,学生从传统教学中的被动学习变为主动探索。数学建模和数学实验使学生较早地接触到科研实际,熟悉科研程序,极大地提高了学生的科研能力。
4将数学建模与数学实验融入到大学数学教学实践
数学建模和数学实验可以培养学生创造力、洞察力和想象力,在激发学生学习兴趣和学生学习的积极性方面都具有独特的作用。就地方本科院校大学数学教学的现状,如何让数学建模、数学实验和数学教学有机结合起来,在目前是最为关键的。
4.1开设数学建模与数学实验选修课
开设数学建模与数学实验选修课,可以系统训练学生利用数学建模方法和数学实验方法解决生活中的实际问题。教师应以案例和问题为导向,展示数学解决问题的过程和计算机的应用。
4.2将数学建模、数学实验与大学数学的教学有机结合起来
多数非数学专业,都要学习“高等数学”、“线性代数”、“概率论与数理统计”这几门课程。这几门课程都抽象难学,所以教学中在数学概念形成的过程中渗透数学建模的思想,在数学知识的应用中加以示范。在数学知识学习的过程中,用数学实验的方法让学生切身体验,将教材的结果通过数学实验来实现,这可以更进一步地激发学生的学习兴趣,让学生认识到数学的趣味。
4.3开展数学建模竞赛活动
从1992年开始,国家每年举办一次全国大学生数学建模竞赛,数学建模竞赛可以让学生亲身体验数学,引发学生对实际问题研究的兴趣,受到了大学生的普遍欢迎。…数学建模竞赛是数学建模与数学实验结合的一项竞赛活动,将大学数学教学和数学建模竞赛结合起来,形成稳定的实践教育体系:对大一学生做数学建模讲座,让学生明白什么是数学建模;对大二和大三学生参加各种级别的数学建模竞赛,例如,全国大学生数学建模竞赛,“深圳杯”数学建模挑战赛,泰迪杯数据挖掘竞赛等;大四学生可以选择数学建模方面的毕业论文选题或毕业设计。
5数学建模与数学实验融入大学数学教学中应注意的问题
首先,数学建模和数学实验课程属于实践性课程,在讲授中贯彻少而精的原则,针对大学数学课程的主要概念和重要内容,切忌追求面面俱到,从而增加学生的负担。
其次,数学建模和数学实验融入到大学数学教学中,不是讲几个案例,做几次实验,把大学数学体系搞成一个大杂烩,”大学数学课程中融入数学建模和数学实验,根据章节内容选取相适应的案例,化整为零,适时融入,达到“随风潜入夜,润物细无声”的教学效果。
最后,数学建模与数学实验融入大学数学中要循序渐进,从一堂课、一个案例、一个数学实验开始,适度拓展,切忌改变大学数学本身完善的教学体系。
总之,数学建模和数学实验是大学数学教学改革的突破口,在大学数学的教学中融入数学建模与数学实验的思想和方法,有利于实现从“学数学理论”到“运用数学解决问题”的转变,从而达到培养应用型人才的目标。同时,这是一项长期且艰巨的任务,只有在教学实践中不断探索、总结,不断创新,才能提高大学数学教学质量。
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数学概念教学中有效提问的量化研究
大、中学数学教学衔接问题的研究综述
高中数学课程标准下选修课“数学史选讲”教学研究
普通高中数学课程标准与教学大纲课程编制的对比研究
新课标下大学概率统计教学与中学数学教学内容的衔接探讨
让数学文化走进课堂
高中学生数学建模能力与数学学业成绩关系的调查与分析
高等数学与新课标下高中数学教学内容对接的研究
高一数学教学中如何解决好初高中衔接问题
浅析高中数学生成性课堂的构建策略
论数学文化视角下的中学数学课堂教学
高等数学与高中数学衔接改革的研究
高考数学应用题的特点与启示
数学课程发展的趋势与思考
浅议向量在高考数学中的应用
实施分组分层教学,提高课堂教学效率
培养反思思维习惯 促进创新能力提高
数学归纳法在几何教学中的应用
提高高中数学教学质量的措施探讨
研究性学习的实施策略与实践
向量在立体几何中的应用
新课标体系下高中数学对大学工科数学教学产生的问题分析及对策探索
高中新课标下的高等数学教学内容改革
浅谈高中数学导学案教学中存在的问题及对策
高中数学教育现状分析及探讨
合理使用几何画板带领学生进入数学微观世界
高等数学和新课标下中学数学的脱节与衔接问题的研究与探索
高中数学教材中的数学史对大学数学教学的启示
浅谈数学教学中的`抽象概括能力
浅谈一般数列的求和问题
青年教师怎样在研究课例中成长
立足课堂教学 提高学生的数学能力——以柯西不等式一课教学为例
双互动四统一教学范式在数学归纳法教学中的运用
影响高中生数学解题的心理因素探究
空间向量在立体几何中的运用
函数思想在解题中的应用
有效利用几何画板 促进数学课堂教学
影响高中学生数学成绩的原因及解决办法
探析高中数学如何培养学生健康的心理素质
高等数学教学对高职新生的适应性研究
提升高中数学多媒体辅助教学效率的思考
多媒体技术条件下高中数学教学有效性探究
数学教学中运用多媒体技术的优势和不足
巧用“学案导学”模式,提升学生数学解题能力
浅谈高中数学教学的几点体会
将几何画板有效融入高中数学日常教学——《曲线与方程》的教学实践与思考
及时用好电脑软件 克服惧怕数学心理——以高中数学回归分析为例
小构造 再求导 大智慧——例谈“二次求导”在函数问题中的应用
探究新时期特色高中数学教育教学
情感教育的渗透在高中数学教学中的作用研究
推广数学建模教学促进高中基础教育改革
高中数学课程教学改革探讨
“学案探究”模式在高中数学教学中的应用
浅谈高中数学研究性学习
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摘 要:随着经济的快速发展,我国的科学技术也得到了长足的进步,在计算机应用方面,从对计算机技术尚存新鲜感到运用成熟,可以说有了质的飞跃。在日常生活以及技术操作当中,计算机已经融入其中,广泛地应用于各行各业,笔者以数学建模为例,分析了数学建模与计算机应用之间的关系,与此同时,也探寻了计算机应用技术在数学建模的辅助之下发挥的作用,并对数学建模进行概念定义,使得读者能够对数学建模的意义有着更深层次的了解,希望能够起到促进二者之间的良性发展。
关键词:数学建模;计算机技术;计算机应用
随着经济的快速发展,我国的科学技术也有了长足的进步,而与之密不可分的数学学科也有着不可小觑的进步,与此同时,数学学科的延伸领域从物理等逐渐扩展到环境、人口、社会、经济范围,使得其作用力逐渐增强。不仅如此,数学学科由原本的研究事物的性质分析逐渐转变到研究定量性质范围,促进了多方面多层次的发展,由此可见,数学学科的重要性质。在日常生活中,运用数学学科去解决实际问题时,首要完成的就是从复杂的事物中找到普遍的规律现象存在,并用最为清晰的数字、符号、公式等将潜在的信息表达出来,再运用计算机技术加以呈现,形成人们所要完成的结果。笔者以数学建模为例,分析了数学建模与计算机应用之间的`关系,与此同时,也探寻了计算机应用技术在数学建模的辅助之下发挥的作用,并对数学建模进行概念定义,使得读者能够对数学建模的意义有着更深层次的了解,希望能够起到促进二者之间的良性发展。
1 数学建模的特质
从宏观角度上来讲,数学建模是更侧重于实际研究方面,并不仅仅是通过数字演示来完成事物的一般发展规律,与一般的理论研究截然不同。其研究范围之广,能够深入到各个领域当中,从任何一个相关领域中都能够找到数学学科的发展轨迹,从中不难看出数学学科的实际意义与鲜明特点。数学为一门注重实际问题研究的学科,这一性质方向决定了其研究的层次,其研究范围大到漫无边际的宇宙,小到对于个体微生物或者单细胞物体,综合性之强形成了研究范围广的特点。多个学科之间互相影响,从中找到互相之间存在的相互联系,其中有许多不能够被忽视的数学元素,且这些元素都是至关重要的,所以这个计算过程十分复杂,计算量与数据验算过程也十分耗费时间,因此需要充足的存储空间支持这一过程的运行。在数学建模的过程当中,所涉猎的数学算法并不是很简单,而建立的模型也遵循个人习惯,因此建成的模型也不是一成不变的,但是都能够得出相同的答案。 正因如此,在数学建模的过程当中,就需要使用各种辅助工具来完成这一过程。由于计算机软件具有的高速运转空间,使得计算机技术应用于数学学科的建模过程当中,与数学建模过程密不可分息息相关。由此可见,计算机技术的应用水平对于数学学科的重要作用。
2 数学建模与计算机技术之间的联系
2。1 计算机的独特性与数学建模的实际性特点 计算机的独特性与数学建模的实际性特点,使得二者之间有着密不可分的联系,正是因为这种联系使得双方都能够有长足的发展,在技术上是起着互相促进的作用。计算机的广泛应用为数学建模提供了较为便利的服务,在使用过程当中,数学建模也能够起到完成对计算机技术的促进,能够在这一过程中形成更为便捷高速的使用方法与途径,使得计算机技术应用更为灵活,也可以说数学建模为计算机技术的实际应用提供了更为广阔的应用空间,从中不难发现,数学建模对于计算机应用技术的支持性。计算机应用技术需要合成的是多方面的技术支持,而数学建模则是需要首要完成的,二者之间是相互影响共同促进的作用。
2。2 计算机为数学建模提供了重要的技术支持 数学建模对于计算机应用技术的重要的指导意义与作用。第一点,计算机在其技术的支持之下,有着大量的存储空间能够完成存储资料的这一过程,许多重要资料在计算机技术的保护之下,存储时间较为长久,且保护力度较大,不容易被破坏及减少了不必要的人力以及物力;第二点,计算机是多媒体的一个分支,运用其成熟的互联网思维技术,能够完成数学建模从平面到空间的转化,能够提供更为成熟的模拟环境,从而提高实践的效率。由于数学建模过程的复杂化及对于实际问题的研究方向的特质,使得对于各项技术的要求就很高,所以,需要涉及的操作与数据量非常大,过程也十分复杂,常见的过程有三维打印、三维激光扫描等。这些都是需要计算机技术的支持才能够完成的,所以对于计算机技术的要求非常高,与此同时,计算机应用技术为数学建模提供了更为便捷、快速的解决方案与途径。
2。3 数学建模为计算机的发展提供了基石 计算机的产生起源于数学建模的过程,在二十世纪八十年代,由于导弹在飞行时的运行轨迹的计算量过大,人工无法满足这一高速率的运算条件,基于这一背景条件,产生了计算机,计算机应用技术由此拉开了序幕。数学建模的过程是需要计算机来完成的,在全部的过程当中,计算机参与计算的比重很大,从某种意义程度上来讲,计算机技术对于数学建模的发展是起着推动性的作用的,二者之间是有着联系的。
数学建模论文13
一、引言
近年来,随着科学技术的飞跃进步和经济的快速发展,高校金融类专业对数学教学提出了越来越高的要求。以微积分为主要内容的高等数学课程是广大金融财经类高校学生的一门必修的重要基础课程,也是高校培养高层次金融人才必备素质的基本课程。高等数学课程为学生日后继续学习的概率论与数理统计、计量经济学、微观经济学等课程提供了必不可少的数学基础知识。同时也为培养学生的逻辑思维能力、分析和解决实际问题的能力打下了坚实的基础。
毫无疑问,数学作为一门主要的基础学科在高等院校的金融财经专业发挥着越来越重要的作用。当需要用数学方法解决实际生产生活中遇到的问题时,关键的一步是用数学的语言来描述所研究的对象,即建立数学模型[1]。数学模型的建立要求建立者对实际问题进行细致分析,同时合理地应用数学符号、数学知识、图形等对实际问题进行本质并且抽象的描绘,而不是现实问题的直接翻版。这种利用数学基础知识抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模[2]。高等数学的教学要适应经济快速发展的潮流,更好地服务于社会,把数学建模思想融入其中不失为一个正确而且必要的选择。
二、金融类高校高等数学课程融入数学建模思想的必要性
随着全国大学生数学建模竞赛的影响力的不断扩大,数学建模的重要性被越来越多的教师与学生认可。以微积分为主要内容的高等数学课程是一门逻辑性强、结构严谨、理论性较强的学科,也是不少金融财经类专业学生觉得比较难学的一门课程。高等数学重理论分析、逻辑推理这对于学生逻辑思维能力的培养是十分有好处的。遗憾的是,该课程比较轻视基本概念的实际应用背景,与实际生产生活的联系不足,这使得有一部分学生会产生数学无用论的思想。
20年,李大潜院士在“大学数学课程报告论坛”上指出“如果割断了数学与外部世界的联系,割断了数学与现实生活的关联,单纯从概念到概念,从公式到公式,数学就成了无源之水、无本之木,数学的教学就必然枯燥乏味,失去活力,所传授的知识就不可能是全面深入的,更不可能给学生以数学的思想和方法与精神实质的启迪[3]。”
如何将数学建模的思想与方法更好地介绍给学生,如何让学生学以致用,怎么样将数学建模的内容与传统的高等数学课程相结合,以及采取什么样的考核方式更为合理,目前并没有十分成熟的理论体系。
数学建模本质上是一门艺术,要将这门艺术与历史悠久的微积分更好地融合在一起,并且充分体现出授课对象的专业特色,这无疑是摆在所有数学教育工作者面前的一个难题。作为数学教师一定要多观察、多思考、多交流、勇于创新,努力将数学建模内容合理引入高等数学的教学过程中,努力构建一座高等数学与金融财经类专业的紧密联系的桥梁。
高等教育应该及时反映并服务于社会发展的实际需要。在高等数学的教学过程中,适当增加数学建模内容的教学,即顺应时代发展的潮流,也符合教育改革的要求[2]。
三、数学建模思想融入高等数学教学中的内容及方法
(一)培养兴趣
金融类专业在招生时,一般文理兼收。金融类专业的学生和理工科的学生相比较,数学基础略显薄弱。因此,在高等数学授课时,很显然不能把门槛抬得过高,要因材施教,循序渐进,逐步引导。对于金融类专业的学生,在讲授概念时,应该尽可能直观直接,可以首先使用形象的,甚至是不太严格的描述,让学生能直观形象地思考和理解。例题和习题的讲解应多采用源自客观世界,如自然科学、经济管理领域和日常生活领域中的实际问题,希望以此来提高学生学习高等数学的兴趣,让学生切实感受到高等数学的重要性。只有让学生感到学习不难了,能懂了,并且所学内容是与他们日后的生活与工作密切相关的,学生才可能有学下去的兴趣与动力。
(二)学生想象力的培养
用建模的方法解决实际问题,第一步需要用数学语言概括所需要分析的问题,只有在成功建模以后,才能用所学知识去解决问题。这就要求学生除了基本功扎实以外,还需要拥有广博的知识和丰富的想象力。因此,高等数学教师在平时授课过程中,就应该利用一些开放性的问题,给学生以指引,有意识地培养学生的想象力和洞察力。
(三)将案例教学融入到高等数学教学过程中
1.案例教学内容的选择。在高等数学课堂中,可以通过案例教学来讲解数学建模,提高学生分析问题和解决问题的能力。例如,在讲到函数概念的时候,可以为金融、财经、管理类学生介绍经济学中常见的成本函数、收益函数、利润函数、需求函数、供给函数,并引导学生通过分析讨论,在实际应用背景下去求收益函数、利润函数,讨论盈利与亏损问题。
在为学生介绍第二个重要极限公式的时候,面对金融财经类专业的学生,可以弱化此公式的证明过程,将授课重点放在公式的应用上。现实生活中,很多人会问,资金是存在银行好,还是放在支付宝里好,那么这两种存款计息方法的主要区别在哪里呢?目前,银行大多采用单利计息的方式,而余额宝采取的是复利计息的方式,也就是俗称的利滚利的,那么利滚利又怎么具体用数学公式的形式体现呢?引入到这里的时候,教师则可以按照不同的`支付方式结合第二个重要极限公式,进行建模,推导单利计算公式、复利计算公式以及连续复利计算公式。推导完公式之后,还可以假定给学生一定的投资资金,让学生结合实际社会生活分组讨论,自主选择心仪的理财储蓄方式。作为高数教师,大家应该都深有体会,如果不介绍实际应用的例子,大部分学生会对第二个重要极限公式的学习产生茫然感,迷惑感,学生不知道学习这个枯燥复杂的公式有什么作用。但当我们将公式进行包装以后,与大家共同关心的热点问题相结合起来,枯燥的数字和公式也能变得有趣。
再例如,当讲授到导数的应用时,面对金融财经类专业的学生,我们需要相应地选择适合学生专业的案例。在为学生介绍了边际分析、弹性分析以后,我们可以结合目前热点的奢侈品购买问题,尝试让学生在实际背景下,去计算生活必需品和奢侈品的需求弹性,简单探寻商品的定价政策。
定积分的应用一直都是高等数学的授课重点,但是大部分教材的相关内容主要局限在利用定积分去计算平面图形的面积、旋转体的体积等问题上。作为面向金融财经类学生的高等数学,在授课的时候,可以适当弱化在体积方面的应用,增加和学生专业联系更紧密的内容。比如,可以假设某企业投资项目时,初始投入为X元,该企业在未来的N年中可以按每年Y元的收入获得均匀的收益。如果年利率为r,可以让学生尝试首先建模,再尝试用定积分去求N年后企业收入的现值。
由于数学建模内容涉及的知识面十分广泛,这无疑会对教师和教学单位提出更高的要求,教学案例的收集和研究是一个值得广泛关注的问题,没有好的、与时俱进的案例,何来能吸引学生的数学建模的教学?相关教学单位可以通过奖励机制比如设计教改基金项目等措施,鼓励数学模型与案例的收集建设,为广大数学教师的发展提供有力支持。
2.案例教学中教师角色的扮演。在高等数学的案例教学过程中,应该确立学生的主体地位,教师应该充当主持人即引导者的角色,引导开放讨论。教师应把握和掌控讨论进度、次序,要向学生说明讨论目的、讨论要求,对学生进行适当必要的引导,避免出现冷场、跑题等现象。
四、数学建模思想融入高等数学教学的教学手段和考核方式
(一)借助现代化教学手段进行教学
在高等数学的教学过程中,引入数学建模的内容,数学软件一定是不可缺少的。目前,应用最广泛的相关软件莫过于Matlab,Mathematica和Lingo等等。教师应对各种软件的操作进行示范,同时教学单位也应为学生提供上机操作的时间、场所、软件等必备条件。当然,这也对主讲教师与教学单位提出了与时俱进的高标准、高要求。
(二)考核手段
目前高等数学的考核方式大多数为重理论、轻应用的笔试,这必然造成学生盲目地为了追求高分,忽视自身应用能力的提高。要充分发挥高等数学课程在金融类专业中的作用,就需要在一定程度上进行高等数学课程命题改革建设。当然,改革也并不是要全盘否定过去的评价机制,可以尝试命题中传统题型与创新题型共存,尝试性地将数学建模意识融入命题中,在不忽略学生基础的同时,培养学生分析与解决问题的综合运用能力。
五、结束语
高等数学的教学要适应经济快速发展的潮流,更好地服务于社会,把数学建模思想融入其中不失为一个正确的选择。虽然此方法仍在探索中,但相信对同行在今后的教学中会有一定的启发。
数学建模论文14
众所周知,高等数学是所有自然学科的基础,一个大学生要想在以后的工作、学习中大展宏图,那么就一定少不了坚实的高等数学基础。如何解决大学生在学习高等数学时碰到的问题?如何调动大学生学习高等数学的积极性?让学生们了解高等数学的用途,真正愿意静下心来好好学习高等数学,努力为以后的发展打好数学基础。一直以来,各所高校的教师们都在努力的想办法、找对策,一些实用有效的方法已经提出并且在逐步推广,比如,问题驱动式的教学方法和基于PBL的教学方法等。笔者从所在学校的学生实际学习情况出发,根据几年来的教学心得和积累,打算提出一种较为实用的教学方法——利用数学建模的思想调动大学生学习高等数学的积极性。该方法在笔者所教授的班级中已经实际应用过几届,学生普遍反映效果较好,任课老师也认为该方法确实能极大地调动学生的学习积极性。
提到高等数学,学生们的第一反应往往是:各种公式塞满黑板,各种运算充斥脑海;定义、定理、推论一个连着一个;极限、连续、可导可积一个涵盖另一个[1]。和高中数学相比,记忆的负担轻了(实际上是知识点太多,记不住了),而对思维的要求却提高了。对大学生来说,每一次的高数课,都是一次大脑的思维训练,时刻要求精神高度集中,一定要紧跟老师的步划,一旦走神,后面的内容就不知所云了。这样的要求短时间可以达到,长久下去学生们会觉得很辛苦,很有压力,会出现抱怨。笔者碰到过这样的学生,刚开始时,兴致勃勃,雄心万丈,可到后来兴趣索然,马虎应对。怪学生吗?诚然学生有责任,但任课老师也该负很大的责任。作为高等数学的老师我们经常要面对学生提的这些问题:(1)我学的专业和高等数学相差甚远,有可能这一辈子都不会用到高等数学的知识,那我学高等数学的目的何在?(2)老师您天天鼓吹高等数学的强大功能和广泛用途,但是通过一学期的学习,我发现除了对付考试有用,真不知高等数学可以用在何处?这些问题不及时解决,时间长了一定会影响到大学生对高等数学的学习积极性,甚至有可能会产生厌学的情绪和氛围。有些极端的学生,期末考试之后,一听到自己高等数学考过了,立马将高等数学的课本给撕了,可想而知高等数学对其造成的压力有多大[2]。如何解决大学生在学习高等数学时碰到的问题?如何调动大学生学习高等数学的积极性?让学生们了解高等数学的用途,真正愿意静下心来好好学习高等数学,努力地为以后的发展打好数学基础。笔者从所在学校的学生实际学习情况出发,根据几年来的教学心得和积累,打算提出一种较为实用的教学方法——利用数学建模的思想调动大学生学习高等数学的积极性。
一、以实际问题反推解决问题时我们需要的高等数学知识
有这样一个实际问题:报童每天清晨从报社购进报纸零售,晚上将没卖掉的报纸退回给报社。假设报纸每份的购进价为b元,零售价为a元,退回价为c元,自然地有a>b>c。这就是说,报童每售出一份报纸赚a-b元,每退回一份报纸赔b-c元,报童每天如果购进的报纸太少,那么会不够卖,就会少赚钱;如果每天购进的报纸太多,那么会卖不完,将要赔钱。请为报童规划一下,他该如何确定每天购进的报纸份数,以获得最大的收入[3]。
现在我们来反推该问题涉及到的高等数学的知识:首先,通过分析题目可知,问题解决的关键在于——如何确定每天的报纸需求量,注意每天的报纸需求量是随机变化的?解决这个关键问题的知识我们早就掌握了,分别是数理统计中的频率连续化、概率论中的概率密度与期望和高等数学中的定积分[4]。
其次,假设每天购进n份报纸,G(n)为报童购进n份报纸时的平均收入函数,再假设每天的报纸需求量r是随机的,此时r和n的关系有三种r>n,r
二、利用高等数学的解决实际问题
由前面的假设可知,每天购进n份报纸,每天的报纸需求量为r份时,报童每天的平均收入为G(n)元。如果这天的需求量r≤n,则他售出r份,退回n-r份;假如这天的需求量r>n,则n份报纸全部售光。因为日需求量r是随机的,所以我们必须求出每天卖出r份的概率
f(r)[4]。如果求出了f(r),那么
G(n)=[(a-b)r+(b-c)(n-r)]f(r)+(a-b)nf(r).(1)
现在我们来求f(r),假定报童已经通过自己的经验和其他渠道掌握了一年(365天)中每天报纸的售出份数,那么在他的销售范围内,每天报纸日需求量r的概率f(r)为:
f(r)=,r=(0,1,2,3,…)
其中k表示为卖出r份的天数。
根据概率论中离散型随机变量的连续化知识[4],我们可以将r视为连续型的随机变量,这样更便于分析和计算。利用最小二乘拟合[5],可以将f(r)转化为连续型随机变量r的概率密度函数p(r),那么(1)式变成
G(n)=[(a-b)r+(b-c)(n-r)]p(r)dr+(a-b)np(r)dr.(2)
通过上面的分析,可知实际问题归结为,在p(r)和a,b,c已知时,求n使得G(n)最大。
研究表明G(n)是一个在闭区间上连续的积分上限函数,由闭区间上连续函数的性质可知G(n)的最大、最小值一定存在,而且最大、最小值一定在函数G(n)的'驻点(也即使得=0的n)。计算可得
=-(b-c)p(r)dr+(a-b)p(r)dr.(3)
令=0,得到=,又因为p(r)dr+p(r)dr=1,所以p(r)dr=.(4)
在等式(4)中,p(r)和a,b,c均为已知,所以利用定积分的知识一定可以求出n。也即可以确定每天购进的报纸份数,使报童每天获得最大的收入。
三、利用现实问题,让学生学会思考,给他们提供创造成就感的机会
通过上面碰到的实际问题,可以很容易地说服同学们静下心来好好学习高等数学。因为通过实际问题的求解,学生们了解到了,要想解决一个实际问题(哪怕是很小的问题),也需要大量的高等数学知识的储备;学生们也大概领略到了高等数学的用途与功能。这样的教学方法简单、直接,胜过老师课堂上反复的唠叨与强调。有了这样的一些实际问题,老师们就可以大胆地将数学建模思想引入高等数学的教学当中,让学生们在解决实际问题中学会思考,掌握知识,提高能力。
通过训练后,碰到实际问题,同学们会自然的想到我们的教学方法:(1)这些实际问题涉及到的高等数学知识?那些自己掌握了,那些还没有弄明白,学要加强学习。(2)知识点找到后,如何建立起数学与实际问题求解之间的关系?也即如何建立数学模型。(3)除了老师给的题目,自己本专业中的实际问题,能否用高等数学的知识去解决?通过思考、分析、解决这些问题,学生们会有一种创造创新的成就感,会愿意自主学习,自然而然其学习高等数学的积极性也会大大提高了。
数学建模论文15
关键词:数字建模理论;茶叶企业;经济效益
1前言
在教育领域提到数学知识来源于生活,也用于生活,因此,在企业的经济效益中,通过建立数学建模,将如何提高企业经济效益的问题转换为数学问题,有利于在数学建模分析的基础上更加明确优化企业经济效差的途径。在历史的发展轨迹之中,茶叶行业因为发展历史悠久、地理环境优越、生产经验丰富等优势而获得了长远的发展,随着市场经济不断完善化,茶叶行业正面临着激烈的市场竞争,要想在激烈的市场竞争中脱颖而出,并且实现产业经济效益最大化这一目标,茶叶产业要建立数学建模,将影响茶叶企业经济效益的所有因素纳入到理论体系之中来开展分析活动,在此基础上采取对应的措施,从而促进整体的进步与发展。
2茶叶企业经济效益的影响因素和数学建模理论的作用分析
2.1影响茶叶企业经济效益的因素。企业作为市场经济的重要组成部分,因为生产经营产品的不同而各自具有特殊性,就像茶叶企业,除了具有一般企业的成本等因素之外,由于经营的产品是茶叶,还具有茶叶特殊的种植、加工和销售模式,因而与一般企业具有不同的经济效益因素。影响茶叶企业经济效益的影响因素,需要从茶叶企业的主要盈利模式入手,在探讨茶叶企业的主要盈利模式时,首先需要确定茶叶企业的基本生产、经营的流程是以茶叶的种植和加工过程为主线,围绕加工的时间、流程、方式确定相应的经营手段。在经历这两个阶段之后,第三阶段为销售阶段,分为批发和零售模式。在了解这方面之后,茶叶企业的盈利计算模式主要通过P=(A-V)/A这个公式进行计算,其中P代表企业的经济效益率,A代表企业茶叶的销售额,以一个例子来理解这一计算模式中前部分,一批茶叶销售单价为10000元/吨,销售量为10吨,那么,销售的总收入就是100000元。公式中的V代表茶叶企业在经营过程成中消耗的成本,销售成本是由多个因素共同决定的,具体表现在以下几个方面:第一,茶叶企业很多工作都是由员工来完成,员工在付出劳动力的同时,茶叶企业要支付员工的工资,因此,茶叶企业需要支付人力成本;第二,茶树的种植、管理等活动都需要经济的投入,对水、机械设备、肥料、药物等购买,都属于茶叶的成本支出;第三,茶叶在转换成茶产品时,需要消耗加工处理、包装等消耗的成本费用,也属于茶叶企业的成本支出,从茶叶企业盈利计算模式中可以看出这是一个上下结构的分数形式,因此,要想提高茶叶企业的经济效益,关键在于提高分子上的销售额,并在最大限度降低生产、销售的成本。
2.2在茶叶企业经济效益优化过程中数学建模理论的作用。数学模型作为数学建模理论的基础,从概念的角度来理解的话,数学模型指的是解决数学问题的方法、公式、图形等总称。因此,数学建模理论对优化茶叶企业经济效益的作用,可以从数学建模过程入手,主要表现在以下几个方面:第一,全面发展是目标,但是实际中受到很多因素影响,难以实现均衡、全面的发展,再加上事物有主次之分,因此,茶叶企业发展中若不能将全部产业做大做强,就应当选择其中利润最大的产业予以优化,以此来发挥带动作用,而优化茶叶企业的主次产业。第二,从木桶理论中得出,短板往往会发挥致命的作用,鉴于此,茶叶企业应利用层次权重的方法,对茶叶生产各个环节建立数学模型,将相关数据列入矩阵中做加权计算,在此基础上明确茶叶企业在哪些方面存在短板,从而采取对应的措施。第三,茶叶企业在发展中面临的一个矛盾就是销售额在增加的同时,成本也在增加,如何找到利益成本的平衡点是关键,而在数学建模的理论之下,就可以解决这一问题,比如说茶叶企业生产产能的增加和人工支出的增加无法找到平衡点时,通过几何函数建立数学模型。如:设企业的利润值为Y,生产产能变量为X1,人工支出变量为X2,生产成本变量为X3,通过对比抛物线来予以分析,从而找到两线之间交点中的最高点,也就是利益成本的平衡点。
3茶叶企业对数学建模理论的运用和发展探讨
市场经济体制之下,企业与消费者作为重要的组成部分,存在供与求的关系,从企业角度来分析的话,如果出现供大于求的情况,企业对外价格就会有所下降,而如果出现供不应求的情况,企业对外价格就会有所上涨,正是因为如此,市场经济存在一定弊端,如果采取放任态度,必然会引发混乱的现象,因此,我国是社会主义市场经济国家,在政府政策宏观调控的作用下来稳定市场。在这一背景之下的茶叶企业,为了提升经济效益,需要运用数字建模理论来发挥辅助作用,这一章节从实际案例出发,分析数学建模理论在优化经济效益的发展,以此来明确。3.1以实际案例分析数学建模理论运用。数学建模的建立,在现如今的茶叶产业发展中已经得到了广泛的应用,以实际的案例为主来分析如何在茶叶企业中建立数学建模,按照茶叶种植采摘标准,茶叶在采摘时,若采摘下的茶叶“一芽一叶”量占总采摘量的70%,则该批次茶叶即可达到特级茶叶的水平。而特级茶叶的生产、加工与一般等级茶叶的.生产、加工有所不同,如果茶叶企业在生产力特别紧张的情况下,是无法合理分配精力来进行合理的生产,为了解决这一问题,茶叶企业就可以针对于此建立数学建模理论,如果生产力特别紧张之下,从数学建模理论推算中再分精力生产其他等级的茶叶属于产能消費,就可以集中精力加工生产特级茶叶;若在此技术上生产力还尚有余量,则根据数学建模理论通过计算可以得出每多生产一份其他等级的茶叶,都会使企业总体经济效益增加的结论。企业据此即可在完成既定特级茶叶生产任务的基础上,安排其他等级的茶叶的生产工作,以此来发挥合力分配的作用。3.2数学建模理论在优化茶叶企业经济效益的发展。数字建模理论在茶叶企业的运用还拥有很大的发展空间,从大的层面来看的话,数学建模理论能够进一步对茶叶企业所面临的外部环境进行分析,为茶叶企业的发展提供外部发展的数据、信息等,而从小的层面来看的话,数学建模理论在茶叶企业的内部管理也发挥着非常重要的作用。比如说索罗模型,k=sf(k)-nk是索罗增长模型的标准方程式,其中k代表人均资本量且k=K/L,f(k)代表人均产量、s为储蓄率、n代表劳动力增长率不变,以闽北地区茶业产业为例,设G为闽北经济圈的所有无形资产,N为闽北茶叶产业经济圈的企业数量,g为该区域内资本存量比例,那么闽北区域平均茶叶企业无形资产为Pg=G/N。这说明:在一定情况下茶叶产业经济圈的资本存量越大,无形资产和该区域企业的无形资产也在增大。需要注意的是,当今现代社会在信息技术迅速发展下已进入信息化时代,茶叶企业在运用数学建模理论时可以充分利用信息技术来发辅助作用,促使数学建模理论的分析可以更加全面、快速,从而促进茶叶企业的经济效益得到有效提升。
4结束语
茶叶企业以提高经济效益为主要目的而开展一系列经营活动,为了茶叶企业能够获得更好的经济效益,需要在充分运用数字建模理论的基础上来开展分析活动,将定性的问题转变为定量的问题,根据分析而得的数据来采取一系列对应的措施,促使茶叶企业在激烈的市场竞争中能够占据有利的位置,从而促使自身的经济效益得以有效提升。故本文在探讨数学建模放在茶叶企业经济效益提升方面具体应用的基础上,在分别分析茶叶企业经济效益的影响因素和数学建模理论对优化茶叶企业经济效益的作用基础上,探讨茶叶企业对数学建模理论的运用和发展,希望通过上述论点的探讨,可以促进整体发展。
参考文献
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