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数学建模比赛的意义

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数学建模比赛的意义

数学建模比赛的意义范文第1篇

为了让更多的同学了解数学建模,以便于本协会其他活动的顺利开展,在新生报到后,我们以高教社杯全国大学生数学建模竞赛为契机,通过宣传和组织,展开数学建模推广活动,向广大同学介绍数学建模相关知识,推广月的主要内容有:数学建模竞赛的介绍,数学建模所涉及的数学知识的介绍,数学建模相关软件的推广等。推广月活动的主要形式是:横幅、宣传材料、人工咨询等。

二、组织学生参加每年高教社杯全国大学生数学建模竞赛。

一年一度的高教社杯大学生数学建模竞赛将于9月15日左右如期举行,届时本协会将在相关指导老师的统一安排下,组织参赛队伍参加此次大赛,力争为我校争取荣誉。

三、年度会员招收工作。

在校社团管理部统一安排的时间,展开新会员招收工作,主要针对大一新生,并适量吸收大二学生,为协会增加一些新鲜力量,为协会的长足发展注入新的活力,招新活动将持续两到三天,在两校区同时进行。

四、干事招聘会。

在招新活动结束后,我们将在全校范围内的,由协会内部主要负责人组成评审团,通过公开招聘的形式,招收一批具有突出能力的新干事,组成一支新的工作人员队伍,为更好的开展协会活动和服务会员打下基础。招收新干事部门有:办公室、外联部、实践部、宣传部、科研部、网络信息部。

五、数学建模专题讲座。

邀请本协会指导老师廖虎教授、余庆红、吴文海等,举办三到四次数学建模专题讲座,为广大同学提供一个了解数学建模、学习建模知识的平台。

六、会员大会。

拟于每年10月下旬和12月上旬,召开两次西安电力高等专科学校数学建模协会会员大会;会间将有请协会的辅导老师:廖虎教授、余庆红、吴文海等和其他兄弟协会。届时几位辅导老师将介绍数学建模的意义和魅力,并讲述大学生数学建模大赛的来历、发展、参赛形式和我校每届参与大赛的获奖情况等,让新会员更快的认识数学建模,并激发其学习数学的积极性,让其更好的参与以后协会的活动。

七、西安电力高等专科学校第二届大学生数学建模竞赛。

为进一步提升我校学生参与数学建模的积极性,提高数学建模的广泛参与性,我们拟于每年11月中旬举办西安电力高等专科学校第二届大学生数学建模竞赛;大赛将分为4组,针对不同层次的大学生评选出获奖作品。比赛结束之后将举行颁奖大会,为各个参赛组获奖选手颁发奖品。

八、数学建模经验交流会。

为加深我校学生对数学建模知识的了解,帮助同学们参与到数学建模事业中去,我们拟邀请全国大学生数学建模竞赛获奖选手与协会会员一起交流比赛经验,并由获奖选手回答提问。

数学建模比赛的意义范文第2篇

关键词:数学建模;问题驱动;数学建模竞赛;课程教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0143-03

《数学建模》课程具有知识面广、形式多样、教学难度较大等特点。因此,一般认为数学建模的教学是一个不断学习、不断提高、不断探索和改革的过程。我们在广东工业大学《数学建模》课程的具体教学实践过程中的指导思路是:以培养学生对现实世界建立数学模型的能力为目标,以学生通过自学和查阅相关资料解决实际问题为目的来组织教学工作。李大潜院士曾指出“数学教育本质上是一种素质教育,《数学建模》的教学及竞赛是实施素质教育的有效途径”。数学建模课程和竞赛为我校大学生提供了一个运用数学、学习数学、提高数学综合素质的平台,该项活动对提高学生的合作精神、解决问题的能力和自学能力都有很多的帮助。然而,目前传统的课堂授课模式过分注重教师的主体作用,忽视了学生自我探究能力和自主学习能力的培养,压抑了学生的主动性和积极性。要改变这种现状,就必须改革现有的课堂教学状况,探索培养、引发学生主动学习的新型教学模式。美国神经病学教授Howard Barrows于1969年创立了基于问题和项目的学习(Problem Based Learning,简称PBL)理念教学法,这是一种全新高效的教学方法,是以问题驱动为中心的教学模式。近年来,这种理念在澳大利亚的维多利亚大学、美国samford大学、丹麦的奥尔堡大学等世界知名大学得到广泛重视和应用推广,并呈现出不同的形式和多元化的发展特色。在我们国家这种教学理念目前主要实践在医学、市场营销、生物化学、实验教学、毕业论文的写作等领域过程。在数学教学中还很少有人使用这种方法,因此,探索这种教学理念在《数学建模》课程中的实践具有重要的理论价值和实际意义。

一、《数学建模》教学现状及问题

我校是以工科学生为主体的省属重点高校,很多工科院校的大学生对学习数学公共课程的重要性认识不足,对数学公共课在他们后续学习专业课的重要性不够了解。因此逐步提高我校工科大学生对数学公共课的认识水平,加强培养他们的数学综合素质已经十分必要了。令人高兴的是广东工业大学的大学生们对《数学建模》课程和数学建模竞赛活动有着非常浓厚的兴趣和积极性,且已经有不少学生在比赛中获得了不俗的成绩。因此,加强数学建模教学和数学建模培训对我校学生有着重要意义。目前,广东工业大学数学建模课程教学和数学建模竞赛活动分为三个模块:数学建模A,主要针对数学专业的学生;数学建模B,主要针对非数学专业的专业选修课;数学建模公共选修课,专业面向全校对数学建模感兴趣的学生。另外还为应用数学学院的学生开设了“数学建模实验”与“数学建模课程设计”的相关课程,逐步形成了理论与实践相结合的教学模式。由于《数学建模》课程的教材一般有多个知识单元构成,知识的跳跃性较强,因此,我们曾经的教学方法是安排三个老师,每个老师分别负责讲授自己数学的专业领域,这样做的好处是能充分发挥老师的专业特长,让学生了解到该专业方向的最新国内外动态和进展。然而这样做给我们对学生的考核造成了一定的难度,我们曾经尝试过闭卷、开卷和交论文考查等多种方式,这样考核方式各有各的优势和劣势。如何才能找到更好的教学和考核方式,这是我们一直在具体的教学实践中不断探索和努力的方向。这几年我们一直把问题驱动教学法的思想融入我们的数学建模教学活动中,已经取得了初步的成效,这种方式能既考查到学生运用数学知识解决实际问题的能力,又能让学生自己动手解决自己感兴趣的问题,虽然这些问题可能对学生具有一定的难度,但是它能真正考核到学生的实际水平,这正是我们所愿意看到的。在我们以往的数学建模竞赛培训中存在着许多问题,培训上采取以教师为中心、以填鸭式讲授为主的传统教学模式,课时非常有限,而教学内容容量又比较大,学生在很短的时间很难消化这些知识。因此造成开始报名的时候学生积极性很高,课时到培训快结束的时候,剩下来坚持学习的学生就大大减少了。因此,这种填鸭式的培训让学生消磨了学习数学公共课的热情和积极性,而且也不能提高学生的综合数学能力。因此,对数学建模课程教学和竞赛的培训的改革势在必行。

二、《数学建模》教学改革的三个方面

为了解决目前数学建模教学中存在的问题,必须从《数学建模》课程本身特点出发,改革课堂教学模式,加强学生主动学习环节、实际建模训练环节的教学,将问题驱动教学模式运用到《数学建模》课程的教学过程中去。这样不仅对改变《数学建模》这门课程的教学现状有着积极的意义,而且以点带面,对其他相似或相同特点课程的教学改革也具有很好的促进、借鉴作用,切合我校培养高素质应用型人才的定位,也符合我校2010版培养方案的制订要求,更推动了新时期新形势下的大学数学教学改革。下面分别就指导思想、教学方法和培训方法三方面的改革探索进行论述。

1.指导思想的改革。《数学建模》课程和数学建模竞赛活动是培养具有综合数学素质的复合型专业人才的内在要求。在具体教学实践过程中我们应该强调学习数学公共课的重要性,而不是简单地讲授数学知识点;必须强调的是学生通过自己的努力学习自主地解决所面临的实际问题,而不是成为数学解题能手;必须强调学生在数学建模学习中的主体地位和主观能动性的发挥,而不是学生被动的接受知识点。我们教学改革的目标是要突破纯粹的教师讲、学生听、做习题的教学模式,这种教学模式要突破传统的填鸭式教学,要通过有趣的实际例子激发学生学习数学公共课的积极性,要不断提高学生对数学公共课的兴趣,逐步培养学生建立数学模型的能力和利用计算机等其他技术解决生活中的实际问题的能力。《数学建模》课程和数学建模竞赛本身就是一个具有挑战的科学研究和学习过程,无论是数学建模教学还是数学建模比赛,我们做的目的都是要提高我们工科大学生的数学综合素质,为将来学好专业知识打下良好的数学基础。因此,我们提出问题驱动教学法来组织数学建模的教学和培训工作。通过该方法来充分调动学生学习数学公共课的积极性,让学生在全国数学建模比赛的具体实际活动中体会团结合作精神的重要性,通过告诉学生要学会学习、学会思考、学会与人为善,进而提高他们的动手能力、协助能力和沟通能力,为他们将来走上自己的工作岗位奠定基础。

2.教学方法的改革。选择正确的有效的教学方法能更好地确立教学内容,实现教学目标和培养学生的创新能力。鉴于传统的数学建模教学模式无法达到大幅提高学生综合能力的预期目标,我们提出了以问题驱动为指导思想的新的教学方法――问题驱动教学法。问题驱动教学模式的特点是以学生为学习主体,教师通过问题驱动,引导学生自主学习课程内容,并利用学过的理论知识来解决这些实际问题,最后总结归纳和评价。问题驱动是一种让学生以小组形式共同学习和解决问题的教学策略,通过这样的教学策略,可以让学生们在学习知识和解决问题的过程中培养探究问题解决的技能以及自主学习的技能,实现知识意义的建构。这种教学模式无疑对创新型人才的培养有着积极的意义。黄东明等人还在问题驱动教学理念的基础上提出了双环互动教学模式。在具体的教学实践过程中,我们经常把问题布置给学生,要求他们在一周的时间内自己去收集相关资料,寻求问题的解决方法,这种教学模式不再是传统的填鸭式教学过程,而是以学生自己为主体,要求学生充分发挥主观能动性和积极性。并且我们要求学生把自己准备好的解决问题的方法在讲台上给所有的同学讲解,并且要回答同学的提问。整个学习过程好像一个论文答辩过程,这样的教学模式既能充分调动学生的主观能动性和学习积极性,又能充分发挥学生自己的聪明才智,在实践中体会团队合作的重要性。

3.培训方法的改革。全国大学生数学建模竞赛所涉及的内容相当广泛,常用到的数学理论包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、数学规划、微分方程、离散数学等,常用到的软件有Matlab、Lingo、Mathematics等。在建模过程中常常需要用到学生从未学习的知识来解决实际问题。因此,我们在培训过程中必须要训练学生快速学习新知识并立即运用新知识解决问题的能力。数学建模竞赛是以提交论文的方式进行结果评定的,故在培训的过程中还应该特别注重论文撰写的能力。为了适用数学建模比赛的要求,结合我们在《数学建模》课程教学的改革实际情况,把“问题驱动教学法”运用到竞赛培训中去。在提出驱动问题时,教师可以根据现阶段学生所掌握的知识情况,挑选一个具体的实际问题,学生根据所给问题首先进行归纳分析,然后查阅相关新知识和准备可能要用到的软件。在这个过程中学生需要主动学习可能没有接触到的新知识和软件的新功能,并进行参考文献的泛读和优秀论文的精读。通过对优秀论文的细节把握,提高学生处理实际问题的能力和论文撰写的能力。最后学生建立数学模型并撰写论文。最后由老师对论文进行点评,指出其优点和不足,并提出修改意见。经过近年来教学方法与培训方法的改革试验,学生对数学建模的兴趣大大提高,竞赛成绩稳步上升,取得较好的成果。

三、其他方面的探索

1.加强教师队伍的建设。“问题驱动法”的教学,特别是在学生自主学习阶段需要的一个教学团队。所以加强师资队伍建设是《数学建模》课程教学改革成功与否的关键。一方面,教师应加强学习,提高自身素养,掌握先进的教学理念,同时还要对教学内容进行深刻研究,能从现实生活的各种社会经济现象中发现数学问题,并且用数学语言加以描述。另一方面,各个教师应在教学方法创新上不断实践。传统的数学教学活动都是沿袭着“定义―定理―推论―例题”的模式进行,这种模式既使学生感到数学乏味,也使得原来对数学感兴趣的学生易生厌倦,因此,加强探索新的教学方法迫在眉睫。如何进行高水平的教学,吸引更多的学生热爱和喜欢数学,把学到的数学知识用得更广、更深入,是我们教师不得不思索的问题,更是我们教师要做的主要工作。

2.教材建设的改革。目前的《数学建模》教材多种多样,不过大多数太注重数学的理论性和完整性,这样就使得实用性不强,与实际问题脱节,常常让学生无所适从,很难培养学生运用知识解决问题的能力。经过我们对这门课程的改革常识,我们深刻体会到教材建设应遵循的原则如下:①实用性。教师将要教学的内容强调数学公共知识在实际问题中的作用,在教材的深度和广度上应尽量符合工科大学生的实际需要,适时对数学定理和推论进行删减,增加一些与当前实际问题相关的教学内容,由现实生活中的热点经济、工程实际问题引入数学模型。②可读性。根据该门课程的特点和教学改革的需要,教材中的主要内容要用简单的教学语言表达抽象概念,越简单的越好,这样一般学生容易理解和掌握,尽量使枯涩的数学知识变得生动趣味。③前沿性。教材中的内容既要兼顾传统知识又要引入前沿热点问题,既要强调数学推理又要重视数学工具软件和其他计算机技术的运用。综上所述,教材建设是今后我们在该门课程改革实践中要重点解决的问题。

3.考核方法的改革。目前大多数的数学建模考核方法是闭卷考试,而一般数学考试题目侧重证明与计算,忽略了对实际问题的应用,没有达到《数学建模》课程建设的目标,无法考核学生运用知识解决问题的能力。这与《数学建模》课程设置的初衷相违背。因此,采用多种考核方法相结合。例如,让学生做一些小的开放性课题,撰写类似数学建模比赛的论文,在对工科学生专业知识结合的同时,讲授数学建模的特点和应用领域,这样既可以激发学生对数学建模的兴趣,又能增加他们对数学的理解。在考核过程中我们可以适当加大平时分的力度,淡化对试题的考核,加强学生对具体问题解决能力的考核。

今年恰逢我国数学建模竞赛开展20周年,数学建模竞赛活动的规模得到了空前的发展。数学建模教学和数学建模竞赛活动是我们工科院校的一门重要课程,它为提高工科大学生的数学综合素质和数学在其他专业的应用发挥了重要作用。实践证明,通过进行数学建模竞赛活动,可以大大拓展学生的知识面;充分发挥学生的主观能动性,强化学生自主学习的意识和能力;提高学生的创新能力和解决问题的实际能力;还可以促进学生的团队合作精神。总的来说,问题驱动教学模式在数学建模教学和数学建模竞赛的培训过程中的实践表明:这种教学理念和数学建模的本身的特点是十分吻合的,而这种教学模式对于指导我们进行教学改革具有重要的理论意义和实践价值。

参考文献:

[1]Barrows HS,Tamblyn RM.The portable patient problem pack:a problem based learning unit[J].J of Med Edu,1977,52(12):1002-1004.

[2]杜祥云,Anette Kolmos,Jette Egelund Holgaard.PBL:大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究.2009,3:29-35.

[3]鲍立军,邹余粮,韩小兵,苟文丽,安芳.PBL教学法在妇产科学临床实习教学中的应用与实践[J].中国医学教育技术,2010,24(1):81-83.

[4]鄂筱曼.PBL在市场营销双语教学中的应用[J].科技信息,2009,5(30):309-310.

[5]伊艳杰,张长付,李欢庆.运用PBL教学檩式提高工科生物化学教学质量[J].科技信息,2009,8(3):19-21.

[6]李晓华,黄衍强,赵丽娟,等.PBL教学模式在“医学微生物学”设计性实验教学中的应用与探讨[J].右江民族医学院学报,2009,31(5):901-902.

[7]Adele M,Jennifer S,Suzanne T,eta1.Problem-based learning in the fourth year of the Mpharm at Manchester[J].The Pharmaceutical Journal,2005,(274):119.

[8]汤丰林,申继亮.基于问题的学习与我国的教育现实[J].比较教育研究,2005,26(1):73-77.

[9]黄冬明,聂振雯.基于PBL双环互动教学模式的研究[J].宁波大学学报(教育科学版).2010,32(1):119-122.

数学建模比赛的意义范文第3篇

关键词:数学模型;数学教学;建模

中图分类号:O17 文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)08-0037-01

数学建模是培养学生创新精神和实践能力的一种最有效的途径。对于数学建模,我们首先给出数学模型的概念、建模过程和其作用。数学模型是对于现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据特有的内在规律性,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。通俗地说,数学模型是利用数学语言 (符号、式子与图象等)模拟现实特定对象的模型。从其定义中可看出,数学模型的得到即是一个建立模型的过程。数学建模是把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题,把数学知识的这一应用过程称为数学建模。

一、数学建模的过程

(一)模型准备:了解问题的实际背景,明确其实际意义,掌握对象的各种信息,用数学语言来描述问题。

(二)模型假设:根据实际对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的简化,并用精确的语言提出一些恰当的假设。

(三)模型建立:在假设的基础上,利用适当的数学工具来刻划各变量之间的数学关系,建立相应的数学结构(尽量用简单的数学工具)。

(四)模型求解:利用获取的数据资料,对模型的所有参数做出计算(利用相关的软件Matlab等)。

(五)模型分析:对所得的结果进行数学上的分析。

(六)模型检验:将模型分析结果与实际情形进行比较,以此来验证模型的准确性、合理性和适用性。如果模型与实际较吻合,则要对计算结果给出其实际含义,并进行解释。如果模型与实际差别大,则应该修改假设,再次重复建模过程。

(七)模型应用:应用方式因问题的性质和建模的目的而异。

二、对高校制定课程教学计划的建议

在国民经济和社会活动诸方面,数学建模都有着非常具体的应用:分析与设计、预报与决策、控制与优化、规划与管理等。可以说数学建模在当今社会中起着举足轻重的作用,因此也日益受到人们的关注。

因数学建模这门课的实用性比较强,学生应该很感兴趣的,关键就看老师如何调动了。第一节上课时,把学生分了组:3到4人为一个小组,课后的作业他们可一起讨论,也不介意跟其他组共同交流,每次都布置一道作业,让他们下次上课时在讲台前解释作业的过程,现在看来学生的积极性挺高,效果还可以,自己也从中学到了很多。自己感触最多的是基础数学在这门课中的作用,一个人数学知识的积累,问题求解方法的灵活运用,以及对结果的分析等都离不开扎实的数学功底,从而数学的重要性完全体现了出来,同学们也从中感觉到数学真的很重要,不像以前只是说数学重要,学生看不到具体应用,积极性很难提高,完全靠老师的教学方法来吸引学生。这样一来,学生自己就会主动的学习数学,爱上数学这门课,同时也提高了数学建模这门课的教学效率,可以说二者相辅相成、相互促进,起到了事半功倍的效果。可是数学模型这门课开的比较晚,其他数学的科目基本结束,同学也感觉一些知识已经忘记,分析起来有一点难度,所以高校在制定课程教学计划时应充分考虑到这一点,做一些改动,个人有几点建议与大家共勉:

(一)数学建模专家出版一些难度较小的建模教材,学生开始上基础数学课程时同时开设数学建模课程,相信对两门课程的教学效果都会起到促进作用,学生的学习积极性会大大提高,学生应用数学解决问题的能力将会得到不断提高,素质教育也会得到体现并最终实现。

(二)数学应用软件课程的开设必不可少,因其应用性强,能完全发挥学生的想象力,创造力,它同样促进学生对数学基础课、建模课的学习积极性,从而使数学不再是一门枯燥无味的课程。

(三)加强建模训练,培养建立数学模型的能力。现在国家每年都会举办全国数模竞赛,可见对学生建模能力培养的重视。就我们学校而言,参赛的学生中,之前并没有太多的机会真正参加类似的比赛,最多参加了一个培训班,所以那次比赛是他们的第一次有可能是最后一次,就算拿了奖,他们的建模能力未必就是比较强的。我们知道,任何能力的培养不是一朝一夕或短期内形成的,需要一个过程,一个长期锻炼逐步积累的过程。因此,对学校而言,定期的小型建模比赛对学生数学建模的能力的培养将起到重要的作用。

(四)注重数学思想方法的教学。今天,无论是发展通讯、航天、自动化等高新技术本身,还是将高新技术用于传统工业去创造工艺、开发新产品,计算机技术支持下的建模和模拟都是经常使用的有效手段。在这个意义下,数学不再仅仅作为一门科学,是许多技术的基础,而是走向了技术的台前,国际上一位学者提出“高技术本质上是一种数学技术”的观点。因此,在教学时,我们应充分挖掘由数学基础知识所反映出来的数学思想和方法,设计数学思想方法的教学目标,结合教学内容适时渗透、反复强化、及时总结,用数学思想方法武装学生,使学生真正成为数学的主人。

马克思说过:“一门科学只有成功地运用数学时,才算达到了完善的地步”。在当今的21世纪,数学必将大踏步进入所有学科,数学建模将迎来蓬勃发展的时期。

参考文献:

[1]姜启源,谢金星,叶俊.数学模型[M].高等教育出版社,2003.

数学建模比赛的意义范文第4篇

【关键词】民办院校 数学建模 教学改革

【课题项目】此文系武汉学院2015年教学改革研究项目(编号JY201505 )的研究成果。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0133-02

在高校开设数学建模课程,不仅提升了大学生的理论素养,而且增强了学生的实验动手能力和实际操作技巧,对于学生的全面培养起到重要作用。因此,近年来随着每年一次的全国大学生数学建模竞赛的开展,各个高校参与竞赛的热情高涨,数学建模课程的开设已经引起各大院校的关注。作为民办普通高校,亦是陆续参与进来。数学建模课程在民办院校开设的时间不长,但是由于近年来每年都参加全国建模竞赛,并且多有斩获,导致其影响力逐年提升。

虽然建模竞赛为民办学院带来了荣誉,但是数学建模课程在民办院校开设依然存在诸多问题。目前,民办高等院校对于数学建模课程不够重视,课时安排较少,教师能够完成的教学内容非常有限,加上学生基础普遍较差、兴趣不高,使得这门课程的教学难以达到预期的效果。因而有必要对民办高校开设的数学建模课程进行教学改革,使之成为符合教学目的,适应社会需求,能激发学生兴趣并提升学生能力的一门实用性课程。

一、民办院校数学建模教学的现状及建议

(一)课程开设问题

数学建模是一门知识量非常丰富的综合性课程,对学生的数学基础知识要求较高。在学习数学建模之前,学生至少要熟练掌握微积分、线性代数和概率论与数理统计等数学基础课程。大多数民办院校的学生数学基础较差,数学思维欠缺,在学习建模课程的时候感觉十分困难,有的学生甚至认为在看天书。拿武汉学院来说,由于学校偏重文科专业,招生上多为文科生,理科生甚少,从而导致所招学生多数不爱数学,数学基础不好,从而拉低了全校学生的整体数学素质。多数学生非但数学成绩不理想,他们对数学的兴趣也不大,也不太重视。对于这样的学生群体,不管是哪个专业,数学建模课程都不太适用于必修课。如果硬是强迫他们学习数学建模这门课程,效果将会不尽人意。实际上,在多数公立院校,这门课程也只是作为选修课来开设。数学基础好,又对数学建模感兴趣的同学自然会选择这门课程来学习。目前,我们提倡全人教育,是以学生为主体,视学生为完全的个体,以充分激发学生潜能,培养完整个体为目标。基于此,教育要尊重个体的差异性,对于那些实在是没有基础缺乏兴趣的同学可以考虑放弃这门课程。

在民办院校,可以考虑采用选修课与第二课堂相结合的方式来开设数学建模课程。 数学建模的选修课可以采用启发式、研讨式的方法,充分发挥学生的主动性,引导学生积极主动地查阅相关资料,帮助学生完善他们的知识储备,鼓励学生通过讨论、合作,解决建模问题,培养他们的自学能力和自己解决问题的能力。

(二)课程安排问题

数学建模课程是一门操作性很强的课程,对学生的要求也很高。一方面,在学习数学建模之前,学生要了解并掌握至少一门数学软件,常用的数学软件有MATLAB、LINGO、SPSS、R等等。因此,在开始数学建模课程之前,最好是学生已经掌握了至少一门数学软件的操作。但是,实际上上建模课的学生基础参差不齐,有的数学成绩好,没有接触过数学软件,有的学过一点数学软件,但是数学知识贫乏。根据“就低不就高”的原则,只能假设他们都没有学过数学软件,必须先给学生补充一下数学软件的基本知识,这就要求数学建模课程从一开始就要安排上机课程,好让学生对所用的软件有一个学习熟悉的过程。

另一方面,对于数学建模的每一个章节的教学内容,都要给学生上机实验的机会,让学生自己解决数学建模中的实际问题。这样学生对所学的每一个章节的建模知识都能够得到充分的训练和吸收,从而达到教学目的。 目前,民办院校对于实验课的安排不太注重各门课程自身的特点,多数是为了便于管理,采用“一刀切”的原则。比如,武汉学院数学建模的上机课基本上都是集中安排在每学期的中间几周(第三周开始上机,中间连续八周上机课,之后没有安排上机实验课),导致后面的教学内容只有理论,没有实践,学生越发不感兴趣,教学效果不理想。

对于实验课的安排,可以考虑适当增加上机操作课时量,或采用单双周的上机模式,亦或者上机课由老师灵活处理,自行安排,根据课程内容需要来定,以便达到最佳的学习效果。

(三)教学方法

传统的“满堂灌”式教学方法仍在大部分高校占据主导地位,这种教学方式过于强调循序渐进,虽然有利于学生掌握知识,但同时也造成学生的惰性思维,不利于其独立性和创造性的发展,使学生的学习被动枯燥乏味。

数学建模课程可以借用建模竞赛的分组模式,在老师的引导下让学生分组讨论、自己思考探究,协作完成实验报告。教师也可以安排课堂时间让学生上台讲解自己的解题思路和方法,在课堂上展开讨论。此举不但可以发挥学生的主观能动性,还可以锻炼学生的解题能力和表达能力。

对于课堂教学,一方面教师给出的数学建模的题目应具有现实性和挑战性,学生看到题目后会激发他们的“挑战欲”,这时候他们会感觉数学很强大,激发他们对数学的求知欲,在分析问题、建立模型及改进的过程中,激发学生探究数学奥秘的主动性,在完成建模求解过程后还会激发学生的成就感,带给他们无穷的惊喜。 另一方面,自然得体、诙谐有趣的教学语言能启迪学生的智慧,调动学生的学习兴趣,开发学生的能力。数学课堂教学的语言艺术主要体现在教学语言的优美感。数学教师的有声语言除了要做到准确规范、严谨简约、形象有趣、通俗易懂之外,还要优美动听,这是增强教学吸引力和感染力的重要因素。教师的语言要清亮、明晰、舒缓、流畅而且富有节奏变化,这样才能把一般人认为枯燥的数学知识讲得生动鲜活,才能刺激学生听觉神经的兴奋,激起学生的学习兴趣。

另外,要充分重视《自然科学概论》对数学建模课程的促进作用。自然科学是人类科学知识的重要组成部分,它包括数学、物理、化学、生物、天文学和地学等基础科学,以及材料科学、空间科学,能源科学、生命科学和医学等应用性技术科学。《自然科学概论》作为一门通识课程针对所有的高等院校大一学生开设是非常有必要的。数学建模是一门知识量非常丰富的综合性课程,它要解决的问题覆盖自然科学的各个方面,现代社会生活的日益复杂化决定了对现实问题的研究和解决,仅仅依靠数学理论知识已经不能有效地担当起这一重任,他需要我们对自然科学的各个方面有一定程度的了解,要把各个专业的基本原理同数学模型和数学软件紧密结合,协同作战,方能解决现实问题。比如,2014年数学建模竞赛题“嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略”涉及物理和天文知识,2016年数学建模竞赛题A题“系泊系统的设计”涉及物理上的物体受力平衡和力矩平衡等知识点。

二、大学数学建模课程的意义和建议

数学建模课程的开设为学校参加每年一次的全国大学生数学建模竞赛打下了基础。全国大学生数学建模竞赛是对数学建模教学工作成果的一次检验,同时也是推进数学建模工作的一个平台。参加数学竞赛目的不在于获奖,重在参与,重在能力培养,综合素质的提高。三天三夜的竞赛对于任何一个参赛的学生来说都将是一次人生难忘的经历,他们的团队意识、合作精神、吃苦精神、创新精神都将成为他们人生的一笔宝贵财富。武汉学院自从2011年参赛以来,每年五到七支队伍近百名学生参加了全国大学生数学建模比赛,每年均获得了国家级省级大奖。数学建模竞赛及其相关活动表明,数学建模不仅培养了学生的观察力、想象力和逻辑思维能力,而且提高了学生分析问题、解决问题的能力。

数学建模可以扩宽教师的知识面。数学建模的题目融实用性与挑战性为一体,不仅需要数学知识,还要对其他专业知识有全面的了解,这就促进了任课教师不断学习新的知识,了解新的科技,进而提升教师的知识面与实际应用能力。

数学建模可以促进教学内容的改革,传统的数学课知识过于死板,学生不能很好地将其应用。数学建模的题目涉及知识面广,可以引入到数学其他课的教学内容中,也可以将一些习题结合实际改编成应用题。这样可以丰富教学内容,用生动有趣的生活实例导入新课,在教师启发诱导下,通过学生发现新问题,提出新假设,产生一种跃跃欲试和急于解决问题的心理需求,从而引入数学定理、公式等,体现数学知识的实际应用性,提高学生学习数学的兴趣。

参考文献:

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作者简介:

吴小霞(1979-),女,湖北武汉人,武汉学院信息系副教授,博士。研究方向:多重检验,数学建模。

数学建模比赛的意义范文第5篇

【关键词】 数学建模; 案例教学法; 创新能力

近年来,随着概率论、数理统计、拓扑学、图论、矩阵和矢量代数、模糊数学等一系列数学理论和方法的建立,数学生理学、数学生物物理学、数理流行病学、药物动力学、数理诊断学等一批数理医药学迅速崛起。数学在医药学上的地位日益重要,在医药学方面的应用更加广泛。因此,培养医药类大学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面。

数学建模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,越来越受到人们的普遍重视。为了培养高质量、高层次科技人才,数学建模已经在大学教育中逐步开展,越来越多的大学正在进行数学建模课程的教学和参加开放性的数学建模竞赛,并将数学建模教学和竞赛作为高等院校的教学改革和培养高层次的科技人才的重要方面。我校近年来在学校有关领导的大力支持下,组织学生参加了全国大学生数学建模竞赛,取得了一定的成绩,并开设了数学建模选修课,加大了对学生应用数学的意识和能力的培养。本研究主要就医药类大学生数学建模选修课程的教学方法及如何将数学建模思想融入平时高等数学课堂教学中做一些探讨。

1 数学建模课程特点

一方面数学建模虽然具有很强的应用性、趣味性和挑战性,但往往涉及知识面广,需要的数学基础知识较多,相对难度较大,需要付出很多时间和精力。而当代大学生多数是家庭的独生子女,不能吃苦,自我约束能力差,遇困难易退缩。因此学生一开始可能会被数学建模的这种趣味性和实用性吸引而产生兴趣,但随着学习中遇到各种困难就会产生畏难情绪,后续学习的动力不足。

另一方面从数学建模的思维过程来看,数学建模是一个开放性的过程。数学建模要对复杂的实际问题通过合理的假设、抽象、然后用数学语言近似刻画实际问题,这种刻画的数学表达就是一个数学模型。得到数学模型后,利用一定的技术手段求解,并建立一定的模型自身评价方法,将得到的结果放到实际中进行检验,如果结果与实际情况不符还要修改模型,重复上述建模过程以达到符合实际要求的目的。从事某个问题的数学建模,实际上就是从事一项准科研活动。由于数学建模的解答过程、解答工具及结果都是开放的, 它突破了以往以教室、教师、教材为中心的状况, 极大地调动了学生的积极性,加强了学生的动手能力,培养了学生对实际问题的数学抽象能力、借助于计算机获得信息的能力、团队合作的能力、以及学生个体本身的想象力、洞察力、逻辑推理能力和发散思维能力等, 多方位地提高了学生的素质。

数学建模课程的这两方面的特点决定了数学建模的教学方法一方面要增强学生对数学建模的持久兴趣,另一方面要在这个开放的教学过程中对学生进行合理的引导,让其真正融入建模过程之中,提高其综合素质和创新能力。

2 数学建模的教学方法

根据数学建模的特点,可以看出,案例教学法是一种比较合适的教学方法。案例教学法是在教师的指导下,根据教学目标和内容的需要,采用案例组织学生进行学习、研究、锻炼能力的方法。它能创设一个良好的宽松的教学实践情景,把真实的典型问题展现在学生面前,让他们设身处地去思考、去分析、去讨论,对于激发学生的学习兴趣,培养创造能力及分析、解决问题的能力极有益处。这是一种具有启发性、实践性,能开发学生思维能力,提高学生判断能力、决策能力和综合素质的新型教学方法。案例教学不但丰富了教学内容,而且克服了传统教学模式只注重知识传播,忽视实际应用的弊端。在使用案例教学法进行教学过程中应该注意以下几个方面的内容。

2.1 注重精选案例

案例教学法要想达到好的效果必须精选一些经典案例。选择的案例要具有鲜明的教学目的性、趣味性、高度的拟真性以及代表性和广泛性。在日常教学中,可有针对性的搜集和积累与日常生活息息相关或者与本专业相关的典型案例。一、案例源于现实贴近实际容易引起学生兴趣和共鸣;二、案例结合学生专业,可以开发学生专业科研的潜力,培养科研能力,为学生将来的专业发展打下良好的基础。结合我校学生的医药学专业背景,在讲授微分方程模型时可选药物动力学房室模型作为典型案例,讲授统计回归模型时选取药物疗效预测模型作为典型案例,讲授聚类分析以及判别分析模型时选取中药复方指纹图谱的研究模型等等,要使学生体会到要解决很多医药学中的实际问题或者进行更高更深层次的医药学研究都必须用到数学知识和数学方法。三、还应该考虑到学生学习的特点,选取的案例由简单到复杂逐步加大难度。

2.2 教学过程中要凸现学生主体地位和团队的作用

在案例讲解过程中坚持教师主导地位和学生主体地位相结合。每次讲解案例由教师提出问题,介绍问题背景,便把主动权交给学生,由学生作为主体共同分析探讨解决问题的方法。教师通过引导、点拨、启迪等方式对学生进行指导。将学生引入到案例设定的环境之中,充分发挥学生个体的创造力,增强学生本身对整个建模过程的切身体会,即使在讲解一些已经很成熟的经典案例的时候,也要充分再现模型建立的思维过程,让学生精神层面充分感受到参与数学建模的愉悦感和克服困难、解决问题后的成就感,体会到科学研究的真谛和乐趣,巩固与提高学生个体对数学建模持久的兴趣。另外,在开课时就让学生自主组合成许多建模小队,在课堂教学的案例讨论中以及课后作业都以建模团队协作的形式完成,最后由各自团队选出的代表发表对模型的认识及解决问题的方法等。这样,一方面,可以锻炼学生团队协作的能力,另一方面锻炼了学生的交流表达能力和正确认识与评价自我和他人的能力。还有,无论在平时课堂教学还是作业讲解过程中,给予学生更宽阔的思维想象空间,对于学生哪怕很小的创新点都要给予整个团队充分的肯定与鼓励,让学生个体精神层面体会到自己对于整个团队的重要性,增强其自信心,同时,让团队的其他队员产生团队自豪感以及充分发挥自己创造力,为团队争光的荣辱意识,也就增强了整个团队的凝聚力、协作能力及整体创新的能力。

2.3 注重软件实现过程

建立模型之后需要根据建立的模型进行问题求解,一般都是通过计算机软件实现的,求解的精确程度直接影响着对模型的判断,因此建模过程中要切实注重这个环节。在经典案例讲解时要详细的给学生演示软件求解的过程,尤其对于求解编程的思想方法、具体算法和实现方法重点讲述,让学生能够领会处理问题用到的思想方法,从而应用到自己的实际练习中,结合相应软件的学习,最终能够将自己的思想方法运用到编程中求解得到结果。在计算机软件选择上,鼓励学生针对不同的内容学习多种软件的使用方法,如微分方程模型采用Mathematical或Matlab,规划模型里采用运筹学软件Lindo或Lingo,统计模型里采用SPSS或SAS等等。实际上,无论使用哪种软件,只要能够解决问题就行,不同的软件只是实现方法不同,但解决问题的思想、算法还是依赖于使用者本身。要求学生至少要精通一种软件,能够利用该软件实现问题的求解。

当学生利用计算机软件实现自己的思想方法,得到问题的结果时,自然而然产生自我成就感,从而为继续进行下去,克服困难提供更大的动力和更浓厚的兴趣,从而能够真正把自己融入到数学建模之中,发挥学生的创造力。

2.4 注重课堂教学与实验教学、数学建模竞赛的联系

数学建模课程本身就与数学实验、数学建模竞赛有着密不可分的关系,数学实验侧重建模过程中的软件实现过程,数学建模竞赛是对课程学习情况有效的检验。在该课程的开始便向学生简单介绍数学建模竞赛的相关知识,并在后期加入历年数学建模竞赛的案例,鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛和美国大学生数学建模竞赛。根据我校参加全国大学生数学建模竞赛的经验发现:通过参加竞赛,不论是否获奖,参加比赛的同学收获都非常大,不但知识水平和综合能力上了一个新台阶,而且创新能力得到了提升,并且在科学研究方面受到了初步的训练,为今后的毕业设计,毕业论文以及毕业后从事各方面的工作打下了坚实的基础。

3 将数学建模的思想融入高数等课程的教学活动之中

数学建模有力的增强了学生应用数学的意识和能力,在现代高等数学教学改革中起着重要的作用。将数学建模的思想融入到高等数学的教学活动中,对于推动高等教育教学改革,培养学生创新能力,贯彻素质教育的思想,都有着重要的意义。这就要求教师在高等数学教学中,尽可能追溯数学原理产生的背景,分析当时遇到的实际问题,探讨在实际问题转化为数学问题之后遇到的困难以及前人克服困难的思想方法,让学生在此过程中体会数学建模思想的精华,充分发挥主动性和创造力,增强创新意识和创新能力。另外,在平时教学中,要充分利用校园网、QQ群、Email以及BBS等信息化网络资源的优势,充分调动学生学习的积极性,使学生主动参与到问题的讨论活动之中,鼓励学生主动探究问题的解决方式,让学生在研究性学习活动中充分发挥自己的创造力,提高综合能力。

参考文献

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