《数学建模优秀论文(最新12篇)》
在日复一日的学习、工作生活中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,借助论文可以有效提高我们的写作水平。你知道论文怎样写才规范吗?熟读唐诗三百首,不会作诗也会吟,以下是爱岗敬业的小编给家人们找到的数学建模优秀论文(最新12篇),仅供参考。
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数学建模优秀论文 篇1试题爱国 篇2数学建模优秀论文 篇3聘书王维写作可研究性 篇4资料工作悼词例句 篇5复习题宣言对照检查陆游开幕词 篇6主题班会谜语大全急转弯简报 篇7数学建模优秀论文 篇8数学建模优秀论文 篇9好词歇后语试题物业管理新闻宣传 篇10复习期中 篇11工作答辩状主持词习题 篇12数学建模优秀论文 篇1
1摘要
“摘要”是对整篇论文的缩写,建立在通读全文、理解全文的基础之上。评审专家评阅论文时,总是先看摘要,摘要给专家留下第一印象,是评奖的敲门砖。“摘要”包括:问题背景,要达到什么目标,解决问题的思路、方法和步骤,模型的主要内容、算法和结论,模型的特色。好的“摘要”能很快吸引评审专家的注意力,它建立在多次修改、反复推敲的基础之上,具有统揽全文、层次分明、重点突出、文笔流畅的特点。
2问题提出
“问题提出”也可写作“问题重述”。是将竞赛试题所给定的问题背景和解题要求用论文书写者自己的语言重新表述。在美国的数学建模竞赛中,这一部分称为Background或者Introduction。
3模型假设
任何问题的求解都有它的背景和适用范围,建模试题来自于现实问题,同样受到各种外在因素的约束。“模型假设”就是界定一个范围,或给出几个约束条件,一使得问题的解决过程不至于太复杂,二使得其他人在使用该模型时知晓它的适用范围。“模型假设”不是凭空臆造的,是在建立模型的过程中挖掘、提炼出来的。
4符号说明
数学符号是数学语言的基本元素,具有抽象性、准确性、简洁性的特点。数学模型由数学符号组成,模型的求解通过符号的运算来完成。可见,在建立数学模型时根据需要随时引入必要的数学符号是多么重要的事情。根据竞赛要求,在建立模型的过程中所引入的数学符号要在本模块给出说明,最好的说明方式是列一个表格。
5问题分析
众所周知,解决数学问题最难、最重要的一步就是明确解题思路,确定解题方法。而“分析”,则是迈出这一步的关键。数学建模也这样。建模试题往往由几个子问题组成,这时的“问题分析”既要有全局分析,也要有局部分析。“问题分析”包括:分析解决该问题需要用到哪些专业背景知识;分析解决问题的切入点、重点和难点;分析解决问题的思路、方法、工具和步骤。这样的分析对于“如何建立模型?采用哪些数学理论或公式?怎样求解?会遇到哪些困难?”具有指导作用。
6模型建立
“模型建立”就是将原问题抽象成数学的表示式,主要步骤:
第一步,根据问题的实际背景和专业背景,选择适当的数学理论或工具。例如,如果是变化率问题,则考虑借助于导数或微分方程的手段;如果涉及面积、体积、曲线弧长、功、流量等几何量或物理量,则考虑运用积分元素法,将问题转化为定积分、或重积分、或曲线曲面积分;如果是随机数据的处理,则考虑统计分析的方法。
第二步,确定常量、变量,用符号来表示这些量。
第三步,建立数学模型,即建立常量、变量之间的关系。这种关系可以是方程、函数或表格。
7模型求解
少数模型可能是简单的数学式子,求解起来比较容易。有些模型虽然也可用数学式子表示,但其中含有难以析出的参数,求解很困难,有的模型面对的就是一堆数据,对于这两种情形,就需要借助于软件Matlab,Mathematic,Maple,SAS,SPSS中的某一个编程求解。
8模型检验
数学建模竞赛的题目来自于科技、工程、经济、社会等领域的实际问题。由于问题的复杂性和方法的局限性,所建立的数学模型与实际情况之间会有差距,模型可靠性的检验成为必然。为了检验提交的数学模型与实际情况吻合的程度,竞赛题中往往会提供一些来自于背景问题的实验数据。“模型检验”就是将给定的数据代入模型,计算相对误差和绝对误差,如果误差较大,就要返回去调整模型以提高可靠性。
9模型评价
该标题也可写成“模型的优缺点分析”。分析模型有哪些优点,缺点是什么。也有人将这里的标题改写为“模型评价、推广与改进”。其中的“推广”是将前述“模型假设”中的某些条件适当放宽,看看结果会怎样。“改进”是指对模型或算法做出某种改进。
10参考文献
列式参考的主要文献。
11附录
详细的软件程序、程序运算过程、运算结果;用于模型检验的数据表格;其他不宜放在正文中的数据表格。
试题爱国 篇2
自我评价诗词简章的申请报告朗诵抗疫爱岗敬业说课,寄语责任书诗词议程实施方案了形容词决定我励志故事求职信策划书暑假作业文化建设:事迹入团祝福语。
数学建模优秀论文 篇3
Ⅰ、问题的重述
石油是重要的战略资源,进入新世纪以来石油价格一路高涨且波动频繁,油价成为全球关注的焦点。成品油的合理定价对国家经济发展及社会和谐稳定具有重要的意义,还关系到民生,石油储备等多方面的问题。石油价格的变化深深影响着经济和社会的发展,由于石油的特殊战略地位,油价的波动已经成为各国政府、学者以及业界关注的焦点,每次油价上涨更是吸引了各方广泛的关注。
统计数据表明,自2009年以来,国内成品油价格共调整17次,其中12次上调,5次下调。以北京为例,93号汽油的零售价也从5.33元/升上涨至目前的
8.33元/升,涨幅约为56%。油价的上涨引起了广大消费者的不满,每到成品油调价窗口期,油价话题总会引发热议;与此同时,现行的成品油定价机制也遭到了广泛质疑,定价机制改革的呼声也日益高涨。成品油价格究竟多少合适,随之成为一个敏感而又复杂的问题。当前我国成品油定价体制是否依然合理?现在的问题就是如何综合考虑各种影响成品油价格的因素如原油价格等提出一个合理的成品油定价机制。
试根据中国国情,收集相关数据,综合考虑各种因素,并通过数学建模的方法,就成品油定价机制进行定性分析与定量计算,得出明确、有说服力的结论。最后,根据建模分析计算的结果,给国家发改委写一份报告,提出自己的新成品油价格机制,并说明新机制的优越性。
Ⅱ、问题的分析及思路
2.1、问题分析
石油价格过高会影响国民经济的积极性,影响社会稳定,过低又会影响企业的正常运转等,还需要考虑到与国际油价接轨以及我国特殊的国情,以及我国现行的石油价格机制所存在的不合理问题。
现行成品油价格机制是否合理,需要一个量化指标来判定,然而影响成品油定价机制的指标的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。应此我们需要基于FCE模糊综合评判算法建立一个评价模型,还需要基于AHP层次分析法得到在各级别指标的权重向量。同时确立了成品油定价机制合理程度的等级域,并且将等级数值化。而后,利用正态分布函数,建立了关于等级制度的隶属度函数,
并且基于该函数得到了评价指标与等级的模糊关系矩阵。之后将各层评价指标的权重与模糊关系矩阵进行模糊算子处理得到综合评价矩阵,最终得到成品油定价机制合理程度的量化评估。
在评价了现行的机制不合理之后,需要提出更合理的机制。因此我们需要建立一个基于原油成本法的新成品油价格估算方法得模型。由于缺乏相关数据,我们需要使用前人的经验权重系数,用新的估算方法得到了成品油基准价格。由于经验权重系数准确性有待商榷,因此需要再考虑其他影响因素在基准成品油价格上进行调整得到最终成品油价格估算机制。
2.2、问题思路:
用下面的流程图表示我们的建模思路
建立评价现有石油价格体制的模糊综合评价模型
Ⅲ、问题的假设
一、只考虑对成品油价影响较大的五个因素,即:原油价格、企业成本、供
求关系、承受能力、社会公平。对于每一个因素,如果其受其他因素的影响,则对该因素单独进行分析。本模型我们假设只有社会公平受地域分布、收入水平、当地物价影响。
二、假设影响成品油定价的五个因素之间没有影响,各自独立,且影响社会
公平的三个因素也是独立的,不会对其他因素造成影响。
三、假设石油资源稀缺程度和环境因素及能源效率不影响成品油定价,或者
说其影响的力度较小,忽略掉其影响。
Ⅳ、符号说明
Ⅴ、模型的建立及求解
模型一:
基于模糊综合评价模型(FCE)的我国现行成品油定价机制评价及验证模型
1.1模糊综合评价算法概述
模糊综合评价是以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一些边界不清,不易定量的因素定量化,进行综合评价的一种方法,其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定,而是以一个模糊集合来表示。隶属度与隶属度矩阵是模糊综合评价的关键性概念。对于论域(即研究范围)U中任意元素x,都有A(x)∈
[0,1]与之相对应,则称A为U上的模糊集,而A(x)即称为x对A(A通常称之为评价集)的隶属度。隶属度A(x)越接近于1,表示x属于A的程度越高,A(x)越接近于0表示x属于A的程度越低。隶属度矩阵则为多个元素xi对于Ai的模糊关系矩阵,矩阵元素r即为x对于A的隶属度。模糊综合评级中通常分有目ijij
标层和指标层,通过指标层与评价集之间的模糊关系矩阵(即隶属度矩阵)可以得到对于目标层对于评价集的隶属度向量,从而得到目标层的综合评价结果。
1.2模糊综合评价模型求解
1.2.1基于我国现行成品油定价机制的模型分析
我国现行成品油定价机制的提出设计多方面因素,可以采用原油价格、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平这五个指标来进行衡量。将这五个指标定为一级指标。而这五个指标无法定量的给出对我国现行成品油定价机制衡量的实际标准,而且它们之间的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。在社
会公平这一指标下,又有地域分布、收入水平、当地物价这三个二级指标。它们对于成品油定价的定义,评价能力和它们之间的相互关系也是模糊不清的。综上所述,面对我国现行成品油定价机制的问题采用模糊综合评价方法来衡量是较为恰当的。
为此需要建立一个影响力评价等级集合V={V}来对成品油价格标准进行等i
级评价,并且构造出单指标因素对于各评价等级的隶属函数F(x),建立模糊关系矩阵R,同时需进行相应的基本操作,对各指标进行权重衡量,结合隶属度矩阵求出综合评价矩阵。
在计算各级指标权重方面,考虑到了传统的模糊综合评价中的权重通常由专家指定或者根据调查结果判定,这样导致主观因素太大,权重定量不够精确。为避免这些不利因素,在这个模型中采用层次分析法求出各指标权重大小。
1.2.2模型假设
1)忽略竞争程度、资源稀缺以及能源效率和环保节能等因素对于模型的影响。
2)假设企业成本、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平等因素在原油价格波动时一个原油价格的上涨或者下降过程中这段时间内保持不变。
3)假设现行成品油定价机制得到了良好的实施,国内成品油价格基本上与机制定义的价格相符。
1.2.3指标的层次划分
U??u1,u2,u3,u4,u5?
建立具有准则层和子准则层这两层的模糊综合评价分析模型。
指标层次表(表1)
数学建模论文范文篇二:数学建模优秀论文模板(经典中的经典)
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则。
我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的,如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写):我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):参赛队员(打印并签名):1.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):
日期:年月日
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
2010高教社杯全国大学生数学建模竞赛
编号专用页
赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):
全国统一编号(由赛区组委会送交全国前编号):
全国评阅编号(由全国组委会评阅前进行编号):
题目(黑体不加粗三号居中)
摘要(黑体不加粗四号居中)
(摘要正文小4号,写法如下)内容要点:
1、研究目的:本文研究……问题。2、建立
模型思路、:首先,本文……。
然后针对第一问……问题,本文建立……模型:
在第一个……模型中,本文对哪些问题进行简化,利用什么知识建立了什么模型在第二个……模型中,本文对哪些问题进行简化,利用什么知识建立了什么模型3、求解思路,使用的方法、程序
针对模型的求解,本文使用什么方法,计算出,并只用什么工具求解出什么问题,进一步求解出什么结果。
4、建模特点(模型优点,建模思想或方法,算法特点,结果检验,灵敏度分析,模型
检验等)
5、在模型的检验模型中,本文分别讨论了以上模型的精度和稳定性6、最后,本文通过改变,得出什么模型。
关键词:结合问题、方法、理论、概念等
一、问题重述(第二页起黑四号)
内容要点:
1、问题背景:结合时代、社会、民生等2、需要解决的问题问题一:问题二:问题三:
二、问题分析
内容要点:什么问题、需要建立什么样的模型、用什么方法来求解
三、模型假设与约定
内容要点:
1、根据题目中条件作出假设2、根据题目中要求作出假设写作要求:
细致地分析实际问题,从大量的变量中筛选出最能表现问题本质的变量,并简化它们的关系。将一些问题理想化、简单化。
1、论文中的假设要以严格、确切的数学语言来表达,使读者不致产生任何曲解
2、所提出的假设确实是建立数学模型所必需的,与建立模型无关的假设只会扰乱读者的思考
3、假设应验证其合理性。假设的合理性可以从分析问题过程中得出,例如从问题的性质出发作出合乎常识的假设,或者由观察所给数据的图象,得到变量的函数形式,也可以参考其他资料由类推得到。对于后者应指出参考文献的相关内容
四、符号说明及名词定义
内容要点:包括建立方程符号、及编程中用到的符号等
五、模型建立
内容要点:
聘书王维写作可研究性 篇4
建议书收据自我评价介绍信,文明记叙文工作公司简介意见书屈原我课外知识形容词叙职志愿书了教育自我介绍有感爱国孟浩然的黄庭坚奖学金弟子规,褒义词说课稿写人。
资料工作悼词例句 篇5
白居易决定说课标语论文:入党对策:教学法建党的整改措施师恩写人:词语说说宣言一封信了决心书优秀策划书习题的好词现实表现教材反义词语录。
复习题宣言对照检查陆游开幕词 篇6
庆典启事习题,自我批评节日一封信:造句计划书急转弯乐府答案的体会生涯规划诗词,纪要入团申请顺口溜了短语征文影评起诉状礼仪常识了弘扬同义词德育了造句陶渊明剖析材料管理条例自我鉴定。
主题班会谜语大全急转弯简报 篇7
运营标书可研究性!剧本公文说课稿李白,课标征文反思单词了安全反问句阅读答案说明书部编版;工作思路记叙文自我批评支部孟浩然。
数学建模优秀论文 篇8
摘要:
数学建模是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并解决实际问题的一种强有力的数学手段,是数学与各个领域沟通的桥梁,本文先介绍了数学建模的概念,然后对MATLAB软件相关特点做出介绍,其次从数学建模实例出发,说明了MATLAB软件在数学建模中的重要作用,结果表明MATLAB软件可以使数学建模效率提高,结果清晰、明确,同时在数学教学方面也有重大意义。
关键词:
数学建模;MATLAB;数学模型;数值计算
21世纪的今天,我们生活在“大数据”时代里,数据信息隐藏于各行各业,如互联网、股市、勘探、军工、商业等,可以说我们每天都在跟数据打交道,因此高效的数据处理方式显得尤为重要。数学建模是联系实际问题与数学之间的桥梁,建模的思想与以往解决问题的思路有很大的不同,我们以往求解数学问题时,都有明确的目标和已知条件,我们只要通过合理的方法,进行多次的数学运算,便能得到问题的解析解,但在现实生活中,很多实际问题是很难得到解析解的,甚至求解的问题和结果的范围都是模糊不清的,数学建模主要就是解决这样的问题,我们以实际问题出发,根据已有的经验,对已有的数据进行相关的分析、处理,通过合理的简化,建立合适的模型,再求解模型,最终会得到结果,这种方法行之有效,在实际生活中,通过建模已经解决了大量难题,近年来,随着科技的飞速发展,很多数学软件应运而生,如MATLAB、Mathematic、Maple等,目前应用最为广泛的数学软件便是MATLAB,它是1984年由美国MathWork公司推出的商业数学软件,用于算法开发,数据可视化、数值计算的高级计算语言和交互式环境,凭借计算功能强大、操作简便的特点在数学软件中脱颖而出,使得很多人在建模中选择该软件。
为了说明MATLAB软件能够提高数学建模的效率和质量,本文将以2014年高教杯全国大学生数学竞赛A题为例,来演示MATLAB软件在数学建模中的作用,下面首先对数学建模做简要介绍。
1数学建模简介
1.1数学建模与数学模型
数学建模一词出现的时间并不是很长,大概可以追溯到30年前,它的出现是基于科学技术的进步,尤其近半个世纪以来,随着计算机技术的进步和发展,数学建模便应运而生,并得到迅速的发展,直到现在已经大致形成了体系,在我国,数学建模比赛也有20多年的时间了,建模参考书籍越来越多,内容越来越完备,不同的书籍对数学建模的定义虽然有所不同,但大致可以归纳位:对实际问题进行分析,做出简化假设,分析其内在规律,并运用数学符号和数学语言将规律描述出来,再用适当的数学工具,得到一个数学结构,该结构称为数学模型,建立数学模型的过程叫做数学建模。
应用数学去解决实际问题时,建立数学模型是至关重要的一步,也是比较困难的一步,建立数学模型的过程,就是把一个实际问题进行合理的简化,并对相关信息进行调查、收集、整理,分析出问题的内在规律,并用数学符号将这种隐含的规律表达出来,然后运用恰当的数学方法对其进行分析、计算,最终解决问题,这一步对建模者的数学基础要求比较高,要求建模者有较为完善的数学体系,并且还要有敏锐的想象力和洞察力,数学建模的作用越来越受到数学工程界的普遍认可,它以成为现代科技者的必备技能之一。
1.2数学建模的一般步骤
下面结合数学建模的几个环节和数学建模实例,简要介绍MATLAB在数学建模中的一般步骤,模型准备:在建模前要了解问题的实际背景,搜索问题信息,明确求解目的,从而确定用何种数学方法和建立何种数学模型;模型假设:根据实际对象的特征和建模的目的,抓住问题的主要因素,对问题进行合理简化,用精确的语言提出恰当的假设;模型建立:在假设的基础上,利用合理的数学工具刻画各变量、常量之间的数学关系,建立相应的数学结构;④模型求解:利用获取的数据和已有的数学方法,来求解上一步的数学问题,对模型的参数进行相应计算⑤模型分析:对所建立的模型的思路进行阐述,对所得的结果进行数学上的分析;⑥模型检验:将模型与实际情况进行比较,以此来检验模型的准确性、合理性,如果不符合实际情况需重新建立模型;⑦模型的推广:在现有的模型基础上,对模型进行更加全面的考虑,使模型更能反映实际情况。
2建模实例
由于MATLAB软件具有很强的数据处理和数据可视化功能,同时具备有操作方便的特点,所以当把MATLAB软件运用在数学建模里时,必将提高数学建模的质量和效率,并能起到事倍功半的效果,下面以2014年高教杯全国大学生数学竞赛A题为例来说明MATLAB软件在数学建模里的重要作用。
2014年高教杯全国大学生数学竞赛题目A题是嫦娥三号软着陆轨道设计与优化问题,嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,包括着陆器和玉兔号月球车,嫦娥三号在高速飞行的情况下,要保证准确地在月球预定区域内实现软着陆,关键问题是着陆轨道与控制策略问题。在卫星着路的过程中,不考虑主减速段,完全由姿态调整发动机控制水平运动的阶段为粗避障和精避障段,为了节省燃料,应尽量减少卫星在空中的悬停时间。题目中附件三、附件四分别是距月球表面2400米和100米的高程图,根据高程图中的数据信息,我们可以确定最佳的降落位置。我们可以运用MATLAB软件对于高程图的进行处理,首先用MATLAB软件软件中imread命令将其转化为矩阵形式,然后分别做出月球表面立体的三维图和等高线二维平面图,建立数值地形的不同区域,我们可以通过三维图很直观的观察到月球表面具体地形、地貌,通过等高线二维图形,我们可以清楚地看到月球表面地势高低变化成度,从而确定卫星降落地最佳地点。本文只以100米高程图作为例子演示,具体地操作程序以及输出结果如下:
g=imread(‘附件4距100m处的高程图。tif’);
%用imread函数读取图片信息,注意路径要以电脑中图片的实际路径为准
gg=double(g);
%将图片中的信息转化为数值矩阵信息以便以MATLAB软件进行后期处理
gg=gg-1/255;
%将彩色值转为0-1的渐变值以便于观察
[x,y]=size(gg);
%取原图大小
[X,Y]=meshgrid(1:y,1:x);
%以原图大小构建网格
mesh(X,Y,gg);
%呈现三维地貌图
contour(X,Y,gg);
%呈现月球表面等高线图
gridon
3结论
从本文数学建模实例可以看出,在建模时,当需要对图片、表格、数据进行处理时,我们可以运用MATLAB软件进行解决,MATLAB凭借其丰富的库函数和工具箱,能够非常方便的解决这些问题,并且将数据可视化,结果清晰明了,显示出其他软件无法比拟的优势,除此之外,MATLAB软件在数据分析、数值计算以及规划、预测等多方面数学问题都占有绝对的优势,因此,我们提倡将MATLAB软件引入教学中去,让更多的学生在建模前了解其相关知识,进行软件操作,这不仅能够激发学生的建模积极性,而且可以使学生掌握一项技能,同时也提高学生动手实践能。
数学建模优秀论文 篇9
前言
创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求。培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力。
因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1]。
在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养。尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。
而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践。
近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效。数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2]。
所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程。数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3—7]。
因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点。现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中总结的几点看法。
1掌握数学语言独有的特点和表达形式
准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法。
用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质。数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的。能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式。数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征。
现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型。通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决。
2借助数学建模教学使学生学会使用数学语言构建数学模型
根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、抽象思维、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力。在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强。在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力。
而在学生的书面作业或论文报告中,注意培养学生数学语言表达的规范性。书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式。通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成。在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范。例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。
对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正。
3借助数学实验教学,展示高度抽象
的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支"懂实验""会试验""能创新"的教师队伍。由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力。
因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程。优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支"懂实验""会实验""能创新"的教师队伍。实验课的地位要给予应有的重视。我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够。为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室。
配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备。精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神。在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计。要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则。
选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解。熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化创新思维的开发。
教学方法上实行启发参与式教学法:启发—参与—诱导—提高。充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主。
教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高。数学实验是一门强调实践、强调应用的课程。
数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程。在这一教学活动中,通过数学软件如MAT—LAB、Mathematica、SPSS的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
4突出学生的主体作用,循序渐进培养学生学习、实践到创新
实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力。
在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者。
再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力。
同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力。一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标。数学建模与数学实验课程通过实际问题——方法与分析——范例——软件——实验——综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法。
通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法。通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养。实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用。
5具体的教学策略和途径
数学建模课程和数学实验课程同时开设,在课程教学中,要尽可能做到如下几个方面:
1)注重背景的阐述
让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提。再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣。
2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用
在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显。基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决。在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正。
3)注重经典算法的数学软件的实现和改进
由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺。只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高。
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