数学建模论文模板15篇[通用]
在个人成长的多个环节中,大家都有写论文的经历,对论文很是熟悉吧,论文是学术界进行成果交流的工具。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,下面是小编为大家整理的数学建模论文模板,欢迎大家分享。
数学建模论文模板1
在小学数学教学中恰当地运用数学模型方法,揭示数学的本质,在接替过程中引发与选择思维方向,都具有很大的启发性。所以我们应当在教学中帮助学生逐步建构模型、应用模型,就是要求教师致力于数学建模的引领,让学生体验数学建模的过程,从而取得数学活动经验。它是把“创造过程中的数学”纳入数学教育的一种可行手段。
正如弗赖登塔尔所认为的:“学生自己发明数学就会学得更好”,“让他们经历数学化的过程,这是教学的第一原则”。
一、建模的策略
1、精选问题,创设情境,激发建模的兴趣。
数学模型都是具有现实的生活背景的,这是构建模型的基础和解决实际问题的需要。如构建“平均数”模型时,可以创设这样的情境:4名男生一组,5名女生一组,进行套圈游戏比赛,哪个组的套圈水平高一些?学生提出了一些解决的方法,如比较每组的总分、比较每组中的最好成绩等,但都遭到了否决。这时“平均数”的策略应需而生,构建“平均数”的模型成为了学生的需求,同时也揭示了模型存在的背景、适用环境、条件等。
2、充分感知,积累表象,培育建模的基础。
数学模型关注的对象是许多具有共同普遍性的一类事物,因此教师首先要给学生提供丰富的感性材料,多侧面、多维度、全方位感知这类事物的特征或数量相依关系,为数学模型的准确构建提供可能。如一年级“凑十法”模型构建的过程就是一个不断感知、积累的.过程。首先通过探究学习9加几的算法,初步了解凑十法;接着采取半扶半放的方式学习“8、7加几”的算法,进一步感知凑十法更广的适用范围;最后,学习6、5、4加几,运用凑十法灵活解决相关计算问题。学生经历了观察、操作、实践、讨论,体验到了“凑十法”的内涵,为形成“凑十法”的模型奠定了坚实的基础,提供了充分的准备。
3、组织跃进,抽象本质,完成模型的构建。
实现通过生活向抽象数学模型的有效过渡,是数学教学的任务之一。具体生动的情境问题只是为学生数学模型的建构提供了可能,如果忽视从具体到抽象的跃进过程的有效组织,那就不成其为建模。如四年级上册“平行与相交”,如果只是让学生感知火车铁轨、跑道线、双杠、五线谱等具体的素材,而没有透过现象看本质的过程,当学生提取“平行线”的模型时,呈现出来的一定是形态各异的具体事物,而不是具有一般意义的数学模型。而“平行”的数学本质是“同一平面内两条直线间距离保持不变”,教师应将学生关注的目标从具体上升为两条直线及直线间的宽度(距离)。可以让学生通过如下活动来组织跃进过程:
(1)提出问题:为什么两条直线永远不相交呢?
(2)动手实验思考:在两条平行线间作垂线。量一量这些垂线的长度,你发现了什么?你知道工人师傅是通过什么办法使两条铁轨始终保持平行的吗?
经历这样的学习过程,学生对平行的理解必定走向半具体半抽象的模型,从而构建起真正的数学认识。在这一过程的组织中,教师要引导学生通过比较、分析、综合、归纳、操作等思维活动,将本质属性抽取出来,构成研究对象本质的关键特征,使平行线完成从物理模型到直观的数学模型,再到抽象的数学模型的建构过程。
4、重视思想,提炼方法,优化建模的过程。
不管是数学概念的建立、数学规律的发现还是数学问题的解决,核心问题都在于数学思维方法的建立,它是数学模型存在的灵魂。如《圆柱的体积》教学,在建构体积公式这一模型的过程中要突出与之相伴的“数学思想方法”的建模过程。一是转化,这与以前的学习经验相一致,是将未知转化成已知;二是极限思想,这与把一个圆形转化为一个长方形类似,是在众多表面上形态各异的思维策略背后蕴藏的共同的具有更高概括意义的数学思想方法。重视数学思想方法的提炼与体验,可以催化数学模型的建构,提升建构的理性高度。 5、回归生活,变换情境,拓展模型的外延。
人的认识过程是由感性到理性再到感性循环往复、螺旋上升的过程。从具体的问题经历抽象提炼初步构建起相应的数学模型,并不是学生认识的终结,还要组织学生将数学模型还原为具体的数学直观或可感的数学现实,使已经构建的数学模型不断得以扩充和提升。如初步建立起来的“鸡兔同笼”问题模型,它是通过“鸡”、“兔”来研究问题、解决问题从而建立起来的。但建立模型的过程中不可能将所有的同类事物列举穷尽,教师要带领学生继续扩展考察的范围,分析当情境数据变化时所得模型是否稳定。可以出示如下问题让学生分析:
9张桌子共26人,正在进行乒乓球单打、双打比赛,单打、双打的各几张桌子?”“甲、乙两个车间共126人,如果从甲车间每8人中选一名代表,从乙车间每6人中选一名代表,正好选出17名代表。甲、乙两车间各有多少人?”……这样,便可使模型不断得以丰富和拓展。
二、拓宽建模的途径
开展数学建模活动,关注的是建模的过程而不仅仅是结果,更多的是培养思维能力,特别是创造能力。因此,在小学数学教学中要转变观念,革新课堂教学模式,以“建模”的视角来处理教学内容。
1、根据教学内容,开展建模活动。
教材中的一些内容已经考虑按照建模的思路编排,教师要多从建模的角度解读教材,充分挖掘教材中蕴含的建模思想,精心设计和选择列入教学内容的现实问题情境,使学生从中获得“搜集信息,将实际问题数学化,建立模型,解答问题,从而解决问题”的体验。
2、上好实践活动课,为学生模仿建模甚至独立建模提供有效指导。
重点应放在对问题背景、问题条件的考察以及模型建立过程的引导与分析上,力图使学生弄清其中所蕴涵的思维方式与方法。可以结合教材内容,适当对各种知识点进行整合,并使之融进生活背景,生产出好的“建模问题”作为实践活动课的内容。如苏教版六(上)安排了这样的问题:找10盒火柴,先在小组里拼一拼,看看把10盒火柴包装成一包有哪些不同的方法、怎样包装最节省包装纸。
3、改编教材习题,放大功能,使建模教学成为一种自觉行为。
教材上许多应用题已不是实际问题的原形,可以根据需要对一些题目进行开发,使其成为建模的有效素材。如将教材“从一点画一条已知直线的垂线”的内容改成:“从某村庄修一条到河边的小路,怎样最近?”再如教材中“正方形面积是8平方厘米,求其内接圆的面积”,如果只是一做了事,那么它的价值就不能完全体现出来。可以利用它开展建模活动:可以设圆的半径是r,探讨出圆的面积与正方形面积之间的关系:πr2/4r2=π/4,从而建立起关系模型,进而解决问题;也可以另辟蹊径,先通过“圆内接正方形面积是6平方厘米,求圆的面积”这一问题的解决,建立模型,圆的面积是正方形面积的 倍。再将原问题进行转化,从而获得解决。
学生学习数学模型的方法需要经历一个长期的、不断积累经验、不断深化的过程,需要教师在教学的实践中结合数学知识的教学反复孕育,让学生亲身经历建模过程。
数学建模论文模板2
一、问题教学法的教学模式
问题教学法是一种新的教学模式,与传统教学有很大的区别。在传统的教学中,教师考虑最多的是“教什么、怎样教”的问题,很少顾及学生“学什么、怎样学”,限制了学生学习的主动性和创造性。[1]为了改变这种现状,美国神经病学教授HowardBarrows于1969年创立了基于问题和项目的学习(ProblemBasedLearning)理念教学法。[2]这种方法不像传统教学模式那样先学习理论知识再解决问题,而是让学生围绕问题寻求解决方案。它强调让学生置身于复杂的、有意义的问题情境中,并让学生成为该问题情境的主体,自己去分析问题,学习解决该问题所需的知识,进而通过合作解决问题。此外,教师在该过程中也可以通过提问的方式,不断地激发学生去思考、探索,培养学生自主学习的能力。与传统的教学模式相比,问题教学模式更注重对学生自学能力、创新能力、发现问题和解决问题能力的培养。问题教学模式刚开始主要被应用于医学、市场营销、实验教学、毕业论文的写作等领域。[3]近年来,一些学者开始探索将这种教学模式引入到“数学建模”课程的教学中。黄河科技学院从20xx级信息与计算科学专业的学生开始,在“数学建模”教学活动引入问题教学模式,已经取得了初步的成效。
二、基于问题教学法的实施步骤
1.教师提出问题
教师在每次上课之前要精心设计适合学生自学的问题体系,目的是为了诱导学生的思维,激发学生的学习兴趣,让学生置身于特定的问题环境中,营造一种质疑、探究、讨论、和谐互动的学习氛围。这一步骤要求教师不仅需要熟悉教学内容,还必须更好地了解学生的实际情况,这是成功实施问题教学模式的基础。
2.积极分析问题
问题教学法的基本特点是教学环节由一连串问题组成,并且问题与问题之间的联系具有链接性和层次性。前一个问题是后一个问题的铺垫,后一个问题又是前一个问题的深化和拓展。在学生熟悉了相关知识的基础上,根据给出的实际问题,教师引导学生进行探索。探索活动一般包括自学教材、观察实验、小组讨论等方式。学生一方面要充分利用原有认知结构中存储的`有关知识信息,另一方面可以利用教材、实验或教师提供的阅读材料,获取解决问题的方法。在对问题讨论中教师要创设和谐民主的教学环境,要让学生充分发表自己的见解,大胆质疑,相互答辩,相互启发。
3.解决问题
当所有学生都对问题的解决方案有了一定的思路之后,教师组织课堂发言。让每一小组推荐一位表达能力强的学生,在课堂上把他们对解决问题的方法及结论的合理性进行讲解。在每组讲解完之后,其他学生可以对他们进行提问,而发言小组的学生要向其他同学和老师进行解释。教师在主持和引导的同时,也可以向学生提问。这样通过对一个又一个问题的提问,推动学生思考,将问题引向纵深层次,一步步朝着解决问题的方向发展。
4.对问题的结果进行评价
问题教学法不仅以问题为开端,还以问题为终结。教学的最终结果不是传授知识来消灭问题,而是在解决已有问题的基础上引发更多、更广泛的问题。因此教师在对问题的结果进行总结时要注意引导学生反思“这个问题为什么要这样解决”,“这个问题还可以怎样解决”,“从解决这个问题中我学到了什么”以及“这种解决方案还有什么不足之处”等等,从而激发他们提出新的问题,这是问题教学中最重要、最有教益的一个方面。
三、基于问题教学法的实施案例
在基于问题教学的过程中,每次讨论的问题都围绕某一专题进行讨论学习,下面以“公平的席位分配问题”[4]为例,说明在“数学建模”中如何运用问题教学法。
1.合理设计问题
奖学金评定是学生比较关心的问题,笔者根据学生的兴趣及认知水平选择“奖学金名额分配问题”。设某校有5个系A、B、C、D、E,各系学生数分别为345、72、894、68、39,现在有74个奖学金名额,问每个系分配几个名额比较公平?[5]在给出问题后,我们将相关问题印发给学生,并让学生课下先收集关于“公平的席位分配问题”的模型及相关求解方法并认真研读。
2.小组讨论分析问题
根据课下学生收集的求解方案,上课时首先以小组为单位初步讨论。首先提出如果让同学们进行分配的话,他们会使用什么方法进行分配,让他们进行讨论。学生首先会给出比例分配方案,如果按人数比例分配到各系的名额恰好都是整数,可以得到完全公平的分配方案。但在很多情况下,按人数比例分配到各系的名额带有小数。比如在这个问题中各系分配的名额数分别为:18.00、3.76、46.65、3.55、2.04,有小数部分。可以先把整数分配完,这时各系分配的名额数为:18、3、46、3、2。共分配了72名额,还有2个名额该如何分配?大家经过讨论,会提出谁的小数部分大就把名额给谁的分配方案,于是第73个名额给B系,第74个名额给C系。最终的方案是各系名额数分别为:18、4、47、3、2。接着老师会提出下面的问题,这种分配方案对谁最不公平?学生会进一步讨论每个名额代表的人数,A为19.17人,B为18人,C为19.02人,D为22.67人,E为19.5人,说明这种分配方案对D系最不公平,而B系最占便宜,两个系中每个名额代表的人数相差了4.67人。那么要重点讨论有没有相对来说比较公平的席位分配方案。
3.学生进行发言讨论
在所有小组都讨论完之后,教师组织各组学生进行课堂发言和讨论,让每组选一人报告本小组讨论结果。教师对各组的报告进行评价,指出在讨论过程中的问题及不足之处。在这个问题中,学生根据课下收集的文献资料会逐步提出Q值分配方案,Q值分配方案的改进,Q值+D’Hondt分配方案,席位分配的平均公平度方案等等。每种方案都是前面方案的改进,最后我们提出问题,这些分配方案公平度如何?让学生逐一讨论,从而营造出一个讨论主题鲜明、学习氛围良好的课堂环境。
4.教师对结果进行评价总结
在这个问题中,经过逐一讨论,大部分学生认为问题已经圆满解决了,不会再对结果进行归纳整理,不会反思问题解决的思路。因此在最初的问题解决后,老师要引导学生进行评价总结,比如:“各个方案的公平度如何”,“我们还有没有更公平的分配方案”,“公平的席位分配方案应满足什么原则”等等。
四、结论
从“公平的席位分配问题”这个案例可以看到,在教学中为学生设计一个真实的问题进行教学,学生可以通过真实问题进行学习,并且以一个真实问题的解决为主线,激发学生的学习兴趣和探索精神,再通过结果反馈信息,引导学生逐步深入理解学习内容。学生在研究问题的过程中不仅学习了课本上的知识,而且还亲身体会了解决实际问题的乐趣,为学生以后自主学习提供了极大的帮助。[6]四、结语当然,在“数学建模”课程的教学过程中问题教学模式也存在不足之处,比如课程内容多、课时少,问题讨论时间和讲授时间出现矛盾,对有的专题讨论不够深入,学生参与度不够,学生发言的深度和广度都有待于进一步提高等等。这需要教师认真归纳讲课内容,尽量分离出较多比较有吸引力的专题供学生讨论,以问题为中心规划教学内容,让学生围绕问题寻求解决方案,从而提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,激发学生的求知欲。“数学建模”课程教学的本身就是一个不断探索、创新和提高的过程,选择正确有效的教学方法能更好培养学生的创新能力,激发学生对数学建模的兴趣。
数学建模论文模板3
一、高等数学课程的重要性
学好高等数学课程,不仅可以学到像数学概念、公式、定理结论这样的理论知识,并在定理、公式的推导过程中更能培养人的逻辑思维能力,提高数学素养,同时是学好后续专业课程例如西方经济学等学科有力保障。高等数学课程更重要的作用是培养学生的理性思维和思辨能力;能启迪智慧,开发创新、创造能力。因而高等数学课程授课效果的好坏直接影响到金融类院校人才的培养质量的高低。在这种形势下,全国金融类院校都开设了高等数学课程。
二、高等数学课程授课现状
每一个讲授高等数学课程的教师在第一次上课时,几乎都会对学生阐述这门课程的重要性。一方面会强调这门课程的理论基础知识的重要性,另一方面强调它在解决实际问题中的应用性等等。大多数学生更感兴趣的这门课程在实际中的应用,但是在实际教学过程中,教师却很难将理论知识应用到实际去解决一些实际问题,理论和实际严重脱节,长期以来,现在高校普遍的高等数学教学教学,为了完成教学任务而“满堂灌”的现象仍旧是普遍存在的,不讲究教学方法,不能做到因材施教,教师授课没有热情,平铺直叙,照本宣科,授课过程枯燥无味,课堂气氛死气沉沉,几乎没有互动。采用的教学手段依然是粉笔加黑板、课本加教案的传统授课模式,现代化的多媒体教学手段应用几乎为零。多种原因都有可能导致学生对高等数学产生抵触情绪、畏难情绪,失去学习这门课程的兴趣。因此要改变目前高等数学课程的学习现状,高等数学的教学改革已经势在必行,刻不容缓。实践证明,如果教师能在讲授重点、难点知识时,引入适当的数学建模案例,不但易于学生对理论知识的理解,更能增强学生运用学到的理论解决实际问题的能力。从而可以纠正一些学生认为的“高数数学无用论“的思想,激发学生学习数学的热情、兴趣,培养学生的创新力、创造力,提高学生的数学素养与综合素质。
三、数学建模在高等数学教学中的重要性
课程的着重点为挖掘和展现数学理论知识中的数学思维方法及将理论应用到实践。在授课过程中,要求教师对重要概念、定义,要能讲清背景来源,以及它们所体现出的数学思想方法。对教材上的重点例题、典型习题的分析要体现数学思维过程,分析出难点、关键点,新知识如何在题目中应用的,这样才能有助于学生对新知识的理解和运用。课堂上,采用启发式教学,使学生能对教师所授新知识能进行分析、总结、整理,进而能培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。从而一方面为后继专业课程的学习奠定必要的理论基础,另一方面使学生初步拥有运用数学理论知识解决实际问题的能力。进而培养学生严谨、缜密的科学态度,逐步提高提出问题、分析问题和解决问题的能力。
1.有利于学生对概念的理解与掌握
高等数学中的概念与初等数学相比则更抽象,如极限的精确定义、导数、定积分等,学生在学习这些概念时总想知道这些概念的来源和应用,希望在实际问题中找到概念的原型。事实上,数学中的概念本身就是从客观事物的数量关系中抽象出来的数学模型,它必然与某些实际原型相对应着。因此引入数学概念时,融入数学建模是完全可行的,每当引入新概念时,都可以选择相关的实例来说明这部分内容的实用性。在概念引入时,尽可能选取生活中的常见小问题来还原现实情境后的数学,使学生能够了解概念、定义的来龙去脉,让学生感受到这些定义不是硬性规定的,而是与实际生活紧密相连的。从而便于学生对概念的理解与掌握。例如,在给出“定积分”这个概念时,强调定积分的思想是“分割取近似,求和取极限”。从求曲边梯形面积、变速直线运动的路程、变力做工等生活中常见的.实际问题入手。尽管要求的这些问题的实际意义不同,但求解它们的方法及步骤却都是一样的,即都可以通过无限细分、取近似、求和、取极限的思想方法来实现求解过程。最终都可以抽象成为一个和式的极限,从而得到定积分的概念。
2.有利于激发学生学习高等数学课程的兴趣与热情
高等数学教学中长期以来都是重视理论基础、轻实践应用。教师在授课过程中注重基础理论知识的整体性、统一性,根据教学大纲的要求,按部就班的按照传统授课方法,以完成教学工作任务为目标。而对教材中关于理论基础知识应用的部分或是删除、或是略讲。同时高等数学课堂上基本上是以教师讲授为主,学生参与较少、活着几乎没有,定义定理的讲解、证明过程枯燥无味,再加上套用现成公式来解题的做题方法,导致学生没有学习的兴趣,学生即使能做题,也是知其然不知其所以然,缺乏应用数学解决实际问题的能力。长此以往,在学生眼中,数学就成了晦涩难懂、高不可攀的一门高深学问。在高等数学课程教学环节中数学建模案例模型,例如引入“生猪最佳出售时机模型”,使学生了解到可以用简单的数学知识解决重要的实际问题,从而发现数学理论知识不是超越现实的、抽象的,并在完善案例模型的过程中提高数学理论知识的学习。高等数学教学的目的不是为了培养从事专门进行数学研究的人才,而是要学生懂得数学是工具,教会学生这个工具来解决实际问题才是根本。当通过具体数学模型案例,使学生真正体会到了数学在解决实际问题中的巨大作用,可以增强学生的学习数学的主动性,并对高等数学课程产生浓厚的学习兴趣,利于高等数学课程学习的顺利完成。
3.有利于学生对数学理论知识的应用,提高学生专业素质
从月蚀中地球的阴影计算出月球、地球之间的距离是古代数学建模的经典案例,而牛顿的万有引力定律则是现代数学建模的成功运用的案例之一。诸如最优捕鱼策略、生猪的最佳出售时机、投资的收入和风险等现代数学模型表明,数学建模的应用已经不仅仅局限在天文学、物理学、化学领域,而已经快速地向生物、经济、金融等领域延伸,几乎在人类社会生活的每个角落都能看到它所发挥的无穷威力。近年来,随着计算机的飞速发展,数学的应用性更是得到充分发挥。利用数学方法解决实际问题时,首先要进行的工作是分析问题建立数学模型,然后利用计算机软件对模型进行求解。高等教育中本科阶段,大部分高校的人才培养目标是培养应用型人才,而培养这类人才的关键是培养学生应用数学理论知识的能力。数学建模是将理论知识与实际问题联系起来的桥梁和纽带。因此在高等数学授课过程中引入数学建模,在便于学生理论知识学习的同时,加强学生对数学理论知识的应用性。教师应注重学生专业背景,引入与学生所学专业相关的数学模型,这样才能有助于激发学生的学习积极性,即用所学高等数学知识解决了实际问题,又提高了学生专业素养。
总之,数学建模在高等数学教学中起着重要作用,在加深学生对教材的概念的理解掌握的同时,能激发学生学习数学的兴趣与热情,发挥学生学习的主观能动性,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力,为提高高等数学课程教学质量奠定坚实基础。
数学建模论文模板4
1数学建模在煤矿安全生产中的意义
在瓦斯系统的研究过程中,应用数学建模的手段为矿井瓦斯构建数学模型,可以为采煤方案的设计和通风系统的建设提供很大的帮助;尤其是对于我国众多的中小型煤矿而言,因为资金有限而导致安全设施不完善,有的更是没有安全项目的投入,仅仅建设了极为少量的给风设备,通风系统并不完善。这些煤矿试图依靠通风量来对瓦斯体积分数进行调控,这是十分困难的,对瓦斯体积分数进行预测更是不可能的。很多小煤矿使用的仍旧是十分原始的采煤方法,没有相关的规划;当瓦斯等有害气体体积分数升高之后就停止挖掘,体积分数下降之后又继续进行开采。这种开采方式的工作效率十分低下。
只要设计一个充分合理的通风系统的通风量,与采煤速度处于一个动态的平衡状态,就可以在不延误煤炭开采的同时将矿井内的瓦斯气体体积分数控制在一个安全的范围之内。这样不仅可以保障工人的安全,还可以保证煤炭的开采效率,每个矿井都会存在着这样的一个平衡点,这就对矿井瓦斯涌出量判断的准确性提出更高的要求。
2煤矿生产计划的优化方法
生产计划是对生产全过程进行合理规划的有效手段,是一个十分繁复的过程,涉及到的约束因素很多,条理性很差。为了成功解决这个复杂的问题,现将常用的生产计划分为两个大类。
2.1基于数学模型的方法
(1)数学规划方法这个规划方法设计了很多种各具特点的手段,根据生产计划做出一个虚拟的模型,在这里主要讨论的是处于静止状态下所产生的问题。从目前取得的效果来看,研究的方向正在逐渐从小系统向大系统推进,从过去的单个层次转换到多个层次。
(2)最优控制方法这种方式应用理论上的控制方法对生产计划进行了研究,而在这里主要是针对其在动态情况下的问题进行探讨。
2.2基于人工智能方法
(1)专家系统方法专家系统是一种将知识作为基础的为计算机编程的系统,对于某个领域的繁复问题给出一个专家级别的解决方案。而建立一个专家系统的关键之处在于,要预先将相关专家的知识等组成一个资料库。其由专家系统知识库、数据库和推理机制构成。
(2)专家系统与数学模型相结合的方法常见的有以下几种类型:①根据不同情况建立不同的数学模型,而后由专家系统来进行求解;②将复杂的问题拆分为多个简单的子问题,而后针对建模的子问题进行建模,对于难以进行建模的问题则使用专家系统来进行处理。在整体系统中两者可以进行串行工作。
3煤矿安全生产中数学模型的优化建立
根据相关数据资料来进行模拟,而后再使用系统分析来得出适合建立哪种数学模型。取几个具有明显特征的采矿点进行研究。在煤矿挖掘的过程中瓦斯体积分数每时每刻都在变化,可以通过通风量以及煤炭采集速度来保证矿中瓦斯体积分数处在一个安全的范围之内。假设矿井分为地面、地下一层与地下二层工作面,取地下一层两个矿井分别为矿井A、矿井B,地下二层分别为矿井C、矿井D.然后对其进行分析。
3.1建立简化模型
3.1.1模型构建表达工作面A瓦斯体积分数x·1=a1x1+b1u1-c1w1-d1w2(1)式中x1---A工作面瓦斯体积分数;u1---A工作面采煤进度;w1---A矿井所对应的'空气流速;w2---相邻B工作面的空气流速;a1、b1、c1、d1---未知量系数。
很明显A工作面的通风量对自身瓦斯体积分数所产生的影响要显着大于B工作面的风量,从数学模型上反映出来就是要求c1d1.同样的B工作面(x·2)和工作面A所在的位置很相似,也就应该具有与之接近的数学关系式
式中x2---B工作面瓦斯体积分数;
u2---B工作面采煤进度;
w1---B矿井所对应的空气流速;
w2---相邻A工作面的空气流速;
a2、b2、c2、d2---未知量系数。
CD工作面(x·3、x·4)都位于B2层的位置,其工作面瓦斯体积分数不只受
到自身开采进度情况的影响,还受到上层AB通风口开阔度的影响。在这里,C、D工作面瓦斯体积分数就应该和各个通风口的通风量有着密不可分的联系;于是C、D工作面瓦斯体积分数可以表示为【3】
式中x3、x4---C、D工作面的瓦斯体积分数;
e1、e2---A、B工作面的瓦斯体积分数;
a3、b3、c3、d3---未知量系数:
f1、f2---A、B工作面的瓦斯绝对涌出量。
3.1.2系统简化模型的辨识这个简化模型其实就是对于参数的最为初步的求解,也就是在一段时间内的实际测量所得数据作为流通量,对上面方程组进行求解操作。而后得到数学模型,将实际数据和预测数据进行多次较量,再加入相关人员的长期经验(经验公式)。修正之后的模型依旧使用上述的方法来进行求解,因为A、B工作面基本不会受C、D工作面的影响。
3.2模型的转型及其离散化
因为这个项目是一个矿井安全模拟系统,要对数学模型进行离散型研究,这是使用随机数字进行试数求解的关键步骤。离散化之后的模型为【1】
在使用原始数据来对数学模型进行辨识的过程中,ui表示开采进度,以t/d为单位,相关风速单位是m/s,k为工作面固定系数,h为4个工作面平均深度。为了便于将该系统转化为计算机语言,把开采进度ui从初始的0~1000t/d范围,转变为0~1,那么在数字化采煤中进度单位1即表示1000t/d,如果ui=0.5就表示每日产煤量500t.诸如此类,工作面空气流通速度wi的原始取值范围是0~4m/s,对其进行数字化,其新数值依旧是0~1,也就表示这wi取1时表示风速为4m/s,若0.5表示通风口的开通程度是0.5,也就是通风口打开一半(2m/s),wi如果取1则表示通风口开到最大。
依照上述分析来进行数字化转换,数据都会产生变化,经过计算之后可以得到新的参数数据,在计算的过程之中使用0~1的数据是为了方便和计算机语言的转换,在进行仿真录入时在0~1之间的一个有效数字就会方便很多。开采进度ui的取值范围0~1表示的是每日产煤数量区间是0~1000t,而风速wi取值0~1所表示的是风速取值在0~4m/s这个区间之内。
3.3模型的应用效果及降低瓦斯体积分数的措施
以上对煤矿生产中的常见问题进行了相关分析,发现伴随着时间的不断增长瓦斯涌体积分数等都会逐渐衰减,一段时间后就会变得微乎其微,这就表明这类资料存在着一个衰减周期,经过长期观测发现衰减周期T≈18h.而后,又研究了会对瓦斯涌出量产生影响的其他因素,发现在使用炮采这种方式时瓦斯体积分数会以几何数字的速度衰减,使用割煤手段进行采矿时瓦斯会大量涌出,其余工艺在采煤时并不会导致瓦斯体积分数产生剧烈波动。瓦斯的涌出量伴随着挖掘进度而提升,近乎于成正比,而又和通风量成反比关系。因为新矿的瓦斯体积分数比较大,所以要及时将煤运出,尽量缩短在煤矿中滞留的时间,从而减小瓦斯涌出总量。
综上所述,降低工作面瓦斯体积分数常用手段有以下几种:①将采得的煤快速运出,使其在井中停留的时间最短;②增大工作面的通风量;③控制采煤进度,同时也可以控制瓦斯的涌出量。
4结语
应用数学建模的手段对矿井在采矿过程中涌出的瓦斯体积分数进行了模拟及预测,为精确预测矿井瓦斯体积分数提供了一个新的思路,对煤矿安全高效生产提供了帮助,有着重要的现实意义。
数学建模论文模板5
数学核心素养是数学课程的基本理念和总体目标的体现,可以有效地指导数学教学实践。《普通高中数学课程标准(实验)》修订稿提出了数学学科的六种核心素养,即数学抽象、直观想象、数学建模、逻辑推理、数学运算和数据分析。其中,数学建模是六大数学核心素养之一。提升数学核心素养,要求数学教师在课堂教学中强化学生的建模意识。教师在教学中通过设置数学建模活动,培养学生的建模能力。
一、数学建模的含义
数学建模是将实际问题中的因素进行简化,抽象变成数学中的参数和变量,运用数学理论进行求解和验证,并确定最终是否能够用于解决问题的多次循环。数学建模能力包括转化能力、数学知识应用能力、创造力和沟通与合作能力。
二、数学建模能力的培养与强化
1.精心设计导学案,引导学生通过自主探究进行建模
在新授课前,教师设计前置性学习导学案,为学生扫除知识性和方向性的障碍。通过导学案,引导学生去探究问题的关键,对模型的构建先有一个初步的`自主学习过程。通过自主学习探究,让学生充分暴露问题,提高模型教学的针对性。在前置性学习导学案设计的问题的启发与引导下,学生会逐步学习、研究和应用数学模型,形成解决问题的新方法,强化建模意识和参与实践的意识。例如,教师在引导学生构建关于测量类模型时,设计的导学案应提醒学生对测量物体进行抽象化理解,并掌握基本常识。教师应鼓励学生采用多种不同的测量方式,分析并优化所得数据。通过引导学生自主探究,让学生探索并归纳不同条件下的模型建立的方法,培养学生的建模维能力。
2.在教学环节中融入数学模型教学
教师在教学的各个环节都可以融入数学模型教学。例如,教师在新课教学时,应注意渗透数学建模思想,让学生将新授课中的数学知识点与实际生活相联系,将实际生活中与数学相关的案例引入课堂教学,引导学生将案例内化为数学应用模型,以此激发学生对数学学习的兴趣。在不同教学环节,教师通过联系现实生活中熟悉的事例,将教材上的内容生动地展示给学生,从而强化学生运用数学模型解决实际问题的能力。
教师通过描述数学问题产生的背景,以问题背景为导向,开展新授课的学习。教师在复习课教学环节,注重提炼和总结解题模型,培养学生的转换能力,让学生多方位认识和运用数学模型。相对而言,高中阶段的数学问题更加注重知识的综合考查,对思维的灵活性要求较高。高中阶段考查的数学知识、解题方法以及数学思想基本不变,设置的题目形式相对稳定。因此,教师应适当引导,合理启发,对答题思路进行分析,逐步系统地构建重点题型的解题模型。
3.结合教学实验,开展数学建模活动
教师在开展数学建模活动时,应结合教学实验。开展活动课和实践课,可以促使学生进行合作学习。教师要适时进行数学实验教学,可以每周布置一个教学实验课例,让学生主动地从数学建模的角度解决问题。在教学实验中,以小组合作的形式,让学生写出实验报告。教师让学生在课堂上进行小组交流,并对各组的交流进行总结。教学实验可以促使学生在探索中增强数学建模意识,提升数学核心素养。
4.在数学建模教学中,注重相关学科的联系
教师在数学建模教学中,应注重选用数学与化学、物理、生物等科目相结合的跨学科问题进行教学。教师可以从这些科目中选择相关的应用题,引导学生通过数学建模,应用数学工具,解决其他学科的难题。例如,有些学生以为学好生物是与数学没有关系的,因为高中生物学科是以描述性的语言为主的。这些学生缺乏理科思维,尚未树立理科意识。例如,学生可以用数学上的概率的相加和相乘原理来解决生物上的一些遗传病概率的计算问题,也可以用数学上的排列与组合分析生物上的减数分裂过程和配子的基因组成问题。又如,在学习正弦函数时,教师可以引导学生运用模型函数,写出在物理学科中学到的交流图像的数学表达式。这就需要教师在课堂教学中引导学生进行数学建模。因此,教师在数学建模教学中,应注意与其他学科的联系。通过数学建模,帮助学生理解其他学科知识,强化学生的学习能力。注重数学与其他学科的联系,是培养学生建模意识的重要途径。
总之,教师在数学教学过程中,应以学生为本,精心设计导学案,鼓励学生自主探究和应用数学模型。通过建模教学,让学生形成数学问题和实际问题相互转化的数学应用意识和建模意识。教师通过强化数学建模意识,让学生掌握数学模型应用的方法,可以使学生奠定坚实的数学基础,提升数学核心素养。
参考文献:
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[3]李明振,齐建华.中学数学教师数学建模能力的培养[J].河南教育学院学报(自然科学版),20xx(2).
数学建模论文模板6
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。
数学建模论文模板7
【摘 要】文章阐述了我们应用数学的发展现状,分析了应用数学建模的意义,提出在应用数学中渗透建模思想的措施,以期能够对当前应用数学建模思想的发展提供参考。
【关键词】应用数学; 数学建模;建模思想
将建模的思想有效的渗透到应用数学的教学过程中去,是我们当前开展应用数学教育的未来发展趋势,怎样才能够使应用数学更好的服务社会经济的发展,充分发挥数学工具在实际问题解决中的重要作用,是我们当前进行应用数学研究的核心问题,而建模思想在应用数学中的运用则能够很好的解决这一问题。
1 当前应用数学的发展现状以及未来发展趋势
数学教育至少应该涵盖纯粹数学和应用数学两方面内容,目前我国数学教育内容以纯粹数学为主,极少包括应用数学内容,这割裂了数学与外部世界的血肉联系,使数学变成了多数学生眼中的抽象、枯燥、无用的思维游戏,而厌学成风。因此,大家对现行的数学教育不满意,期望改革,期望找到方法激发学生的学习兴趣、培养学生利用数学解决各种实际问题的能力。在不改变传统的教学体系的前提下,有机地融入应用数学内容,应是解决现存问题的有效方法。事实上,数学发展的根本原动力,它的最初的根源,是来自客观实际的需要,数学教学中理应突出数学思想的来龙去脉,揭示数学概念和公式的实际来源和应用,恢复并畅通数学与外部世界的血肉联系。伴随着社会生产力的不断发展,多个学科交叉发展,使得应用数学逐渐发展成拥有众多发展方向的学科,应用数学所运用的领域不断延伸,已经不再局限于传统的、而是想着更为宽阔的、新兴的学科以及高新技术领域发展,应用数学目前已经渗透到社会经济发展的各个行业,在这一大背景下,应用数学的研究者就拥有了极大的发展空间以及展示才能的舞台,也迎来了应用数学发展的新机遇。
2 开展数学建模的意义
数学这一学科不仅具有概念抽象性、逻辑严密性、体系完整性以及结论确定性,而且还具备非常明显的应用广泛性,伴随着计算机网络在社会生活中的广泛运用,人们对于实践问题的解决要求越来越精确,这就给应用数学的广泛运用带来了前所未有的机遇。应用数学在这一背景下也已经成为当前高科技水平的一个重要内容,应用数学建模思想的引入与使用能够极大的提升自身应用数学的综合水平以及思维意识,开展应用数学建模不仅能够有效的提升自己的学习热情与探究意识,而且还能够将专业知识同建模密切结合在一起,对于专业知识的有效掌握是非常有益的。
3 渗透建模思想的对策措施
3. 1充分重视建模的桥梁作用
建模是实现数学知识与现实问题相联系的桥梁与纽带,通过进行建模能够有效的将实际问题进行简化。在这一转化的过程中,应当深入实际进行调查、收集相关数据信息,认真分析对象的独特特征及规律,构建起反映实际问题的数学关系,运用数学理论进行问题的解决。这正是各个学科之间进行有效联系的结合点,通过引进建模思想,不仅能够使我们有效掌握数学理论之外的实践问题,还能够推动创新意识的提升,因此,我们应当充分重视建模的作用。
3. 2将建模的方法以及相关理论引入到数学教学中来
我国当前数学课程教学体系的现状包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等几个部分。当前应用数学的发展,满足这一学科的`建设以及其他学科对这一学科的需要,教师在教学中应当将问题的背景介绍清楚,并列出几种解决方案,启发学生进行讨论并构建数学模型。学生们在课堂上就能够获得更多的思考和讨论的机会,能够充分调动学生们的积极性,使其能够立足实际进行思考,这样一来就形成了以实际问题为基础的数学建模教学特色。
3. 3积极参加数学模型课等相关课程与活动
数学应用综合性的实验,要求我们掌握数学知识的综合性运用,做法是老师先讲一些数学建模的一些应用实例,然后学生上机实践,强调学生的动手实践。数学实验 课应该说是数学模型的辅助课程,主要培养我们的数学思维和创新能力,还应当组织一些建模比赛,不断提升数学建模的综合水平。
上述几个部分的论述与分析,我们看到,在应用数学中加强建模思想具有非常重要的意义,不仅需要在课堂学习过程中认真掌握数学理论知识,还应当深入了解数学理论在实际生活中的可用之处,尽可能的使应用数学与自身所学专业相联系,这样,才能够使应用数学的能力与水平在日常实践过程中得到提升。就当前高等数学的现状来看,加强创新意识以及将实际问题转化为数学问题能力的培养,提升综合运用本专业知识以来解决实践问题的能力,使创新思维得到最大限度的发挥。
参考文献:
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[5]吴健辉,黄志坚,汪龙虎.对数学建模思想融入高等数学教.学中的探讨[J].景德镇高专学报,20xx(04).
数学建模论文模板8
数学建模随着人类的进步,科技的发展和社会的日趋数字化,应用领域越来越广泛,人们身边的数学内容越来越丰富。强调数学应用及培养应用数学意识对推动素质教育的实施意义十分巨大。数学建模在数学教育中的地位被提到了新的高度,通过数学建模解数学应用题,提高学生的综合素质。本文将结合数学应用题的特点,把怎样利用数学建模解好数学应用问题进行剖析,希望得到同仁的帮助和指正。
一、数学应用题的特点
我们常把来源于客观世界的实际,具有实际意义或实际背景,要通过数学建模的方法将问题转化为数学形式表示,从而获得解决的一类数学问题叫做数学应用题。数学应用题具有如下特点:
第一、数学应用题的本身具有实际意义或实际背景。这里的'实际是指生产实际、社会实际、生活实际等现实世界的各个方面的实际。如与课本知识密切联系的源于实际生活的应用题;与模向学科知识网络交汇点有联系的应用题;与现代科技发展、社会市场经济、环境保护、实事政治等有关的应用题等。
第二、数学应用题的求解需要采用数学建模的方法,使所求问题数学化,即将问题转化成数学形式来表示后再求解。
第三、数学应用题涉及的知识点多。是对综合运用数学知识和方法解决实际问题能力的检验,考查的是学生的综合能力,涉及的知识点一般在三个以上,如果某一知识点掌握的不过关,很难将问题正确解答。
二、数学应用题如何建模
第一层次:直接建模。
根据题设条件,套用现成的数学公式、定理等数学模型,注解图为:
第二层次:直接建模。可利用现成的数学模型,但必须概括这个数学模型,对应用题进行分析,然后确定解题所需要的具体数学模型或数学模型中所需数学量需进一步求出,然后才能使用现有数学模型。
第三层次:多重建模。对复杂的关系进行提炼加工,忽略次要因素,建立若干个数学模型方能解决问题。
第四层次:假设建模。要进行分析、加工和作出假设,然后才能建立数学模型。如研究十字路口车流量问题,假设车流平稳,没有突发事件等才能建模。
三、建立数学模型应具备的能力
从实际问题中建立数学模型,解决数学问题从而解决实际问题,这一数学全过程的教学关键是建立数学模型,数学建模能力的强弱,直接关系到数学应用题的解题质量,同时也体现一个学生的综合能力。
1提高分析、理解、阅读能力。
2强化将文字语言叙述转译成数学符号语言的能力。
3增强选择数学模型的能力。
4加强数学运算能力。
数学应用题一般运算量较大、较复杂,且有近似计算。有的尽管思路正确、建模合理,但计算能力欠缺,就会前功尽弃。所以加强数学运算推理能力是使数学建模正确求解的关键所在,忽视运算能力,特别是计算能力的培养,只重视推理过程,不重视计算过程的做法是不可取的。
数学建模论文模板9
一、小学数学建模
"数学建模"已经越来越被广大教师所接受和采用,所谓的"数学建模"思想就是通过创建数学模型的方式来解决问题,我们把该过程简称为"数学建模",其实质是对数学思维的运用,方法和知识解决在实际过程中遇到的数学问题,这一模式已经成为数学教育的重要模式和基本内容。叶其孝曾发表《数学建模教学活动与大学数学教育改革》,该书指出,数学建模的本质就是将数学中抽象的内容进行简化而成为实际问题,然后通过参数和变量之间的规律来解决数学问题,并将解得的结果进行证明和解释,因此使问题得到深化,循环解决问题的过程。
二、小学数学建模的定位
1.定位于儿童的生活经验
儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。"数学建模"要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2.定位于儿童的思维方式
小学生的特点是年龄小,思维简单。因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使"数量关系"与数学原型"一乘两除"结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了"数量关系"的"意义建模",从而创建了完善的认知体系。
三、小学"数学建模"的教学策略
1.培育建模意识
当前的小学数学教材中,大部分内容编排的思路都是以建模为基础,其内容的开展模式主要是"生活情景到抽象模型,然后到模型验证,最后到模型的运用和解释".培养建模思维的关键是对教材的解读是否从建模出发,使教材中的建模思想得到充分的开发。然后对教材中比较现实的问题进行充分的挖掘,将数学化后的实际问题创建模型,最后解决问题。教师要提高学生对建模的意识与兴趣就要充分挖掘教材,指导学生去亲身体会、思考沟通、动手操作、解决问题。其次,通过引入贴近现实生活、生产的探索性例题,使学生了解数学是怎样应用于解决这些实际问题的。同时,让学生在利用数学建模解决实际问题的过程中理解数学的应用价值和社会功能,不断增强数学建模的意识。
2.体验建模过程
在数学的建模过程中,要将生活中含有数学知识与规律的实际问题抽象化,从而建成数学模型。然后利用数学规律对问题进行推理,解答出数学的结果后再进行证明和解释,从而使实际问题得到合理的解决。我们以解决问题的方法为例,使学生能够解决题目不是教学的唯一目的,使学生通过对数学问题的研究和体验来提升自己"创建"新模型的能力。使学生在不断的提出与解决问题的过程中培养成自主寻找数学模型和数学观念的习惯。如此一来,当学生遇到陌生的问题情境,甚至是与数学无关的实际问题时,都能够具备"模型"思想,处理问题的过程能具备数学家的"模型化"特点,从而使"模型思想"影响其生活的各个方面。
3.在数学建模中促进自主性建构
要使"知识"与"应用"得到良好的结合就必须提高学生积极构建数学模型的能力。我们要将数学教学的重点放在对学生观察、整合、提炼"现实问题"的能力培养上来。教学过程中,通过对日常问题的适当修改,使学生的实际生活与数学相结合,从而提升学生发现和提出问题,并通过创建模型解决问题的能力,为学生提供能够自主创建模型的条件。
我们以《比较》这课程内容为例,我们通过"建模"这一教学方法,培养学生对">""<"和"="的掌握与使用,进而使学生明确了解"比较"的真正含义。首先,利用公园或者学校等地方的跷跷板为素材,让学生了解自己的哪个伙伴被压上去,哪个伙伴被压下来;然后让班级的.高矮不同的同学进行身高比较。最后将上面这些情景在课堂上通过多媒体手段展现出来,由于这些情景都是学生曾亲身体验过的,此时再叫他们去做"重量"或者"高度"的比较,他们就可以轻松的掌握">""<"和"="等符号。这种将学生的实际生活与课堂教学相结合的方法,使学生能够轻松的创建其数学模型,提升他们自主建模的信心。
四、总结
数学建模是将实际生活与数学相结合的有效途径和方法。学生在创建数学模型的过程中,其思维方式也得到了锻炼。小学阶段的教学,其数学模型的构建应当以儿童文化观为基础,其目的主要是培养儿童的建模思想,这也是提升小学生学习数学积极性,提升课堂文化气息的有效方法和途径。
数学建模论文模板10
一.前期准备(建模储备)
1.工欲善其事,必先利其器。
各种软件的成功安装,团队成员软件版本一致性。
软件(Excel、matlab、word、latex、WPS等等)熟练掌握。
2.必要数学知识
让你的数学知识足够让你进行知识的获取与获取知识后接下去的快速学习。
各种算法。
3.建模算法与编程知识(思想的具体实现)
了解各项算法。
各种算法以及编程具体实现,提前将代码准备好。
知道何种问题用何种算法,编程可以直接拿来用。
4.资料获取能力(文件检索)
各种网站与论坛(数学中国、校苑数模等)的资源的利用。
(可以建群讨论)(注册收集体力从而下载东西)
Google搜索引擎的真正使用方法,资源搜索方法。
中国知网等学术论文获取方法。
谷歌学术,百度学术。
5.建立模型能力(思想)
建立模型的能力才是整个数学建模的核心,模型从分析到实现是需要过程的。团队可以一起讨论,相信自己,结合找到的学术论文进行初步建模构想,再搜集资料。
获取知识,搜索资料,最好在前人学术研究的基础上加以改进。利用好学术论文。
建立模型不是一蹴而就的,团队分析,最后一人总结数学思想建模,可以分模块分部建立,有一人编程实现。
6.文档写作能力(格式)
充分研究以前优秀作文。格式,语言使用。
对自己模型的表达。
论文010203按时间,改一次,另存为一次。
7.对所参加比赛要求与评判的了解
将比赛需要的所有东西准备好。
对时间的把握。
对比赛评判习惯的把握。
提前了解题型,早做准备。
参赛队应该尽可能多的研读和实践历年获奖论文及其中的模型和求解算法,并进行一次全真模拟训练磨合队伍。
二.人员分工合作
数学员:数学方法与思想
程序员:精通算法的实现,调试程序
写手:论文的实现
数学模型的组队非常重要,三个人的团队一定要有分工明确而且互有合作,三个人都有其各自的特长,这样在某方面的问题的处理上才会保持高效率。
三个人的分工可以分为这几个方面:
1.数学员:
学习过很多数模相关的方法、知识,无论是对实际问题还是数学理论都有着比较敏感的思维能力,知道一个问题该怎样一步步经过化简而变为数学问题,而在数学上又有哪些相关的方法能够求解,他可以不会编程,但是要精通算法,能够一定程度上帮助程序员想算法,总之,数学员要做到的是能够把一个问题清晰地用数学关系定义,然后给出求解的方向;
2.程序员:
负责实现数学员的想法,因为作为数学员,要完成大部分的模型建立工作,因此调试程序这类工作就必须交给程序员来分担了,一些程序细节程序员必须非常明白,需要出图,出数据的地方必须能够非常迅速地给出。
3.写手:
在全文的写作中,数学员负责搭建模型的框架结构,程序员负责计算结果并与数学员讨论,进而形成模型部分的全部内容,而写手要做的。就是在此基础之上,将所有的图表,文字以一定的结构形式予以表达,注意写手时刻要从评委,也就是论文阅读者的角度考虑问题,在全文中形成一个完整地逻辑框架。同时要做好排版的工作,最终能够把数学员建立的模型和程序员算出的结果以最清晰的方式体现在论文中。因为论文是评委能够唯一看到的成果,所以写手的水平直接决定了获奖的高低,重要性也不言而喻了。三个人至少都能够擅长一方面的'工作,同时相互之间也有交叉,这样,不至于在任何一个环节卡壳而没有人能够解决。因为每一项工作的工作量都比较庞大,因此,在准备的过程中就应该按照这个分工去准备而不要想着通吃。这样才真正达到了团队协作的效果。
三.数学建模过程
1.看到问题、分析问题、理解题意。
2.寻找资料,查找相关知识。
3.思考可使用算法模型,想出问题解决思路。
4.列出模型框架。
5.进行模型与算法的具体实现过程。
6.对模型的优化与检查。
7.论文的整理。
8.摘要论文的批判与检查。
9.提交。
四.对数学建模的理解
利用数学方法解决实际问题,对数学知识的了解与熟悉,快速查找学术知识并运用。
论文的整理,让他人理解。
数学好:数学思想。
编程好:调试程序与算法的实现。
整理能力:文档表述清晰。
五.我下一步的努力
1、数学模型的了解与掌握:
《数学模型》 姜启源版
《数学建模与数学实验》 赵静版
(认真读完上述两本数学建模书籍)
各种网络上找到的书籍,关于算法与模型的简单看看。
2、各种数学工具的安装与使用
Matlab的安装与使用
Excel的进一步了解
Word的进一步熟悉
各种我不知道的数学工具:spss,latex……
3、算法的掌握与实现
将看过算法都整理起来,便于比赛时直接用。
4、多看与研究比赛获奖论文
研究思想,感受过程。
5、研究模板,写作排版与论文整理方法
6、万事俱备,自己亲身实践数学建模
数学建模论文模板11
【摘要】高职数学建模社团活动的开展为数学建模竞赛搭建了一个平台,是高职数学建模竞赛开展的有力后盾。本文主要分析了数学建模社团活动开展的实践与意义,以期更好的在高职院校开展数学建模竞赛活动。
【关键词】数学建模;社团;创新能力
高校学生社团是一种具有共同兴趣爱好的学生自发组织的开展一些艺术、娱乐和学术型的活动的团体。学生社团以其鲜明的开放性、自主性以及多样性等特点,为一些有特长的学生提供了广阔的舞台,让这些学生可以更好的发挥自己的才能,促进其更好的成才。全国大学生数学建模竞赛是最早由教育部工业与数学应用学会共同承办的一个科技性的赛事,该比赛要通过数学和计算机的知识来解决实际生活中的问题,由于其特有的比赛形式,使得高职院校在全校范围内直接选拔参赛队员是件费神的事情,因此,为了更好的为数学建模竞赛选拔人才,激发学生的学习兴趣,学术性社团“数学建模协会”也就应运而生。数学建模协会的成立,可以更好的为学生提供一个展示自己的机会,可以增强学生对数学的学习兴趣,培养学生应用数学解决实际问题的能力,激发学生的创新思维,为数学建模竞赛选拔人才。本文主要以西安航空职业技术学院数学建模协会为例,探讨高职数学建模社团活动开展的形式和意义。
一、数学建模社团活动开展的意义和必要性
(一)数学建模社团有利于数学建模竞赛的开展。高职数学建模协会为数学建模竞赛搭建了一个平台,是数学建模竞赛强有力的后盾,数学建模竞赛成绩的取得与这个平台密不可分,只有充分发挥数学建模社团的作用,才能源源不断的为数学建模提供人力和智力保障,才能更好的推动高职数学的学习氛围。1、数学建模协会起着动员宣传的作用从没听过,到知道,在到熟悉,只有通过大力宣传和动员,才能让更多的人了解数学建模,让更多优秀学生参加到数学建模竞赛中。大学校园中有许多数学爱好者,他们对数学建模也有一定的认识,只要有参加数学建模活动的愿望的,都可以利用数学建模协会招新的机会,加入数学建模创新协会。将成绩优秀的学生邀请加入数学建模协会,对进一步扩大数学建模协会,夯实数学建模基础,起着举足轻重的作用。2、数学建模协会起着知识传播的作用高职院校学生在校学习时间较短,学业较为繁重,课余时间较少,数学建模培训的时间不足,无法让学生在短时期内掌握较多的数学建模相关知识。因此,利用数学建模协会活动可以开展数学建模课程的培训工作,普及数学建模相关知识。采用“老带新”的模式进行数学建模知识的普及。通过制定系统的培训方案,在每年秋季竞赛后,参加过竞赛的同学对新入协会的成员可以进行初级培训,为今后的竞赛奠定基础。3、数学建模社团起着选拔学生的作用每年数学建模竞赛的队员需要通过校内赛等形式进行选拔,此时,数学建模协会就起着校内赛命题及选拔队员的作用,当然这种选拔方式也有的弊端,就是所有队员都是来自校内赛成绩优秀的学生,而校内赛发挥不理想但建模能力突出或计算机技术水平优秀的学生就没法参加数学建模竞赛。为确保每一位有能力的学生都能够加入到建模竞赛队伍中来,可以通过校内竞赛与建模协会推荐两者相结合的方式选拔建模竞赛学生,以确保最优优秀的学生参加数学建模竞赛。(二)数学建模社团有利于大学生综合素质的培养。(1)数学建模社团属于专业的学术性社团,成立的目的是为了参加全国大学生数学建模竞赛,数学建模社团活动的趣味性和实践性可以提高学生的学习兴趣,培养学生自主学习的能力,增加学生参与竞赛的热情。社团活动中的培训使学生可以更好的应对竞赛,取得更好的成绩。另外,竞赛之余还可以进行其他领域的学术交流,比如计算机,经济,工程等领域,良好的交流氛围激发学生的创新思维和意识,从而培养他们的创新能力。(2)数学建模社团是学生自发组织的服务学生的群体,除了学术研究之外,还可以进行一些创新创业的活动,具有更多的实践的机会。比如,可以利用平时社团所学的知识,以团体的形式进行一些数据处理的校企合作;也可以以微信平台和微信群等发布一些数学建模相关的微课等,进行一些微信群讲座等等。这样可以让学生真正体会到数学的用处,达到学以致用的效果。(3)数学建模社团是学生自发组织的学术性社团,社团的组织机构都是学生在担任,社团的'活动也都是学生在协调策划,甚至很多时候社团的老成员都可以辅助老师进行社团的一些学术性的讲座。因此,在学习的同时还锻炼了他们的处事应变能力团队合作的能力,可以说提高了学生的综合素质。
二、数学建模社团的活动的开展措施———以西安航空职业技术学院为例
(一)数学建模社团的管理形式。数学建模协会作为一个学生群体组织,需要好的制度和管理模式。以笔者所在学校为例,数学建模创新协会具有自己的一套规章管理制度;在管理形式方面是以“三个管理面”来进行社团管理和学术交流的,具体如下:1、学术交流面这个主要是通过“社团内部进行学术交流活动”和“老带新培训”两部分组成,内部的交流活动主要是学生之间的相互沟通和交流,以及不定期的邀请指导教师和外校专家做一些数学建模报告。老带新培训是指社团主席团成员(一般是参加过前一年全国大学生数学建模竞赛的学生)为新入社团的学生进行培训,培训的内容基本上都是之前指导教师对他们集训时的内容,这种培训方式可以提升社团成员的授课和理解问题的能力,对于在校大学生来说是一次很好的锻炼。2、网络交流面采用QQ群,网络空间和微信公众平台等开展社团成员之间的交流互动,社团宣传。笔者所在学校的数学建模创新协会每一届社团都有相应的QQ群,另外,在20xx年也积极申请了微信平台,目前的关注量也在800余人,微信平台的建立可以更方面使大学生关注数学建模相关信息,尤其是对大一新生可以更多的取了解数学建模,扩大数学建模的受益面和影响力。力求在大学生中营造一种“人人知数模,人人爱数模,人人参与数模”的良好的教育环境,使建模活动广泛化、群众化。3、交流互访面开展研讨会,专家报告会,社团联谊会等交流活动,既可以丰富数学建模社团学生的知识面,又能促进数学知识的理解和吸收,通过与其他社团的联谊,丰富了社团学生的业余生活,又能学习其他社团好的管理经验,促进社团管理的制度化、规范化、专业化,也只有通过不断的学习,不断的交流,才能真正“走出去”,建立一个管理完善,富有成效的学生社团。(二)数学建模社团的特色活动。数学建模社团在开展学术活动和辅助教师进行竞赛培训的同时,还不定期的举行一些活动,在提高学生学习兴趣的同时也以扩大了数学建模的影响力。以笔者坐在学校为例,每年可以开展一系列的数学建模活动。比如,数学建模创新协会纳新,数学建模创新协会趣味运动会,数学科技节,趣味数学知识竞赛,数学建模经验交流会,数学建模校内赛,数学辅导周,数学建模专题讲座。这些社团活动贯穿整个学年,不仅可以“由点及面、由浅入深”的对全国大学生数学建模竞赛进行宣传,在最大的范围内,提升数学建模大赛的影响力及参与度,成效较好。而且让枯燥的学术型社团变得丰富多彩,成为学生课后获取知识的一种平台,同时也是社团蓬勃发展的利器。
三、结语
总之,数学建模社团活动的开展,有利于培养学生的创新意识和思维,有利于激发了学生的学习兴趣,有利于丰富学生的课后生活,有利于调动了学生参加学术型社团的积极性,同时也是高职院校组织参加数学建模竞赛的强有力的后盾。
【参考文献】
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[4]孙浩,叶正麟.西北工业大学数学建模创新教育之探索[J].高等数学研究,20xx(4)
作者:张兰 单位:西安航空职业技术学院通识教育学院
数学建模论文模板12
1高等数学教学中数学建模思想应用的优势
1.1有助于调动学生学习的兴趣
在高等数学教学中,如果缺乏正确的认识与定位,就会致使学生学习动机不明确,学习积极性较低,在实际解题中,无法有效拓展思路,缺乏自主解决问题的能力。在高等数学教学中应用数学建模思想,可以让学生对高等数学进行重新的认识与定位,准确掌握有关概念、定理知识,并且将其应用在实际工作当中。与纯理论教学相较而言,在高等数学教学中应用数学建模思想,可以更好的调动学生学习的兴趣与积极性,让学生可以自主学习相关知识,进而提高课堂教学质量。2.2有助于提高学生的数学素质随着科学技术水平的不断提高,社会对人才的要求越来越高,大学生不仅要了解专业知识,还要具有分析、解决问题的能力,同时还要具备一定的组织管理能力、实际操作能力等,这样才可以更好的满足工作需求。高等数学具有严密的逻辑性、较强的抽象性,符合时代发展的需求,满足了社会发展对新型人才的需求。在高等数学教学中应用数学建模思想,不仅可以提高学生的数学素质,还可以增强学生的综合素质。同时,在高等数学教学中,应用数学建模思想,可以加强学生理论和实践的结合,通过数学模型的构建,可以培养学生的数学运用能力与实践能力,进而提高学生的综合素质。
1.3有助于培养学生的创新能力
和传统高等数学纯理论教学不同,数学建模思想在高等数学教学中应用的时候,更加重视实际问题的解决,通过数学模型的构建,解决实际问题,有助于培养学生的创新精神,在实际运用中提高学生的创新能力。数学建模活动需要学生参与实际问题的分析与解决,完成数学模型的求解。在实际教学中,学生具有充足的思考空间,为提高学生的创新意识奠定了坚实的基础,同时,充分发挥了学生的自身优势,挖掘了学生学习的潜能,有效解决了实际问题。在很大程度上提高了学生数学运用能力,培养了学生的创新意识,增强了学生的创新能力。
2高等数学教学中数学建模思想应用的原则
在进行数学建模的时候,一定要保证实例简明易懂,结合日常生活的实际情况,创设相应的教学情境,激发学生学习的兴趣。从易懂的实际问题出发,由浅到深的展开教学内容,通过建模思想的渗透,让学生进行认真的思考,进而掌握一些学习的方法与手段。在实际教学中,不要强求统一,针对不同的专业、院校,展开因材施教,加强与教学研究的结合,不断发现问题,并且予以改进,达到预期的教学效果。教师需要编写一些可以融入的教学单元,为相关课程教学提供有效的数学建模素材,促进教师与学生的学习与研究,培养个人的教学风格。除此之外,在实际教学中,可以将教学重点放在大一的第一学期,加强教师引导与教育,根据实际问题,重视微积分概念、思想、方法的学习,结合数学建模思想,让学生充分认识到高等数学的重要性,进而展开相关学习。
3高等数学教学中融入数学建模思想的有效方法
3.1转变教学观念
在高等数学教学中应用数学建模思想,需要重视教学观念的转变,向学生传授数学模型思想,提高学生数学建模的意识。在有关概念、公式等理论教学中,教师不仅要对知识的来龙去脉进行讲解,还要让学生进行亲身体会,进而在体会中不断提高学习成绩。比如,37支球队进行淘汰赛,每轮比赛出场2支球队,胜利的一方进入下一轮,直到比赛结束。请问:在这一过程中,一共需要进行多少场比赛?一般的解题方法就是预留1支球队,其它球队进行淘汰赛,那么36/2+18/2+10/2+4/2+2/2+1=36。然而在实际教学中,教师可以转变一下教学思路,通过逆向思维的形式解答,即,每场比赛淘汰1支球队,那么就需要淘汰36支球队,进而比赛场次为36。通过这样的方式,让学生在练习过程中,加深对数学建模思想的认识,提高高等数学教学的有效性。
3.2高等数学概念教学中的应用
在高等数学概念教学中,相较于初高中数学概念,更加抽象,如导数、定积分等。在对这些概念展开学习的.时候,学生一般都比较重视这些概念的来源与应用,希望可以在实际问题中找出这些概念的原型。实际上,在高等数学微积分概念中,其形成本身就具有一定的数学建模思想。为此,在导入数学概念的时候,借助数学建模思想,完成教学内容是非常可行的。每引出—个新概念,都应有—个刺激学生学习欲的实例,说明该内容的应用性。在高等数学概念教学中,通过实际问题情境的创设与导入,可以让学生了解概念形成的过程,进而运用抽象知识解决概念形成过程,引出数学概念,构建数学模型,加强对实际问题的解决。比如,在学习定积分概念的时候,可以设计以下教学过程:首先,提出问题。怎样求匀变速直线运动路程?怎样计算不规则图形的面积?等等。其次,分析问题。如果速度是不变的,那么路程=速度×时间。问题是这里的速度不是一个常数,为此,上述公式不能用。最后,解决问题。将时间段分成很多的小区间,在时间段分割足够小的情况下,因为速度变化为连续的,可以将各小区间的速度看成是匀速的,也就是说,将小区间内速度当成是常数,用这一小区间的时间乘以速度,就可以计算器路程,将所有小区间的路程加在一起,就是总路程,要想得到精确值,就要将时间段进行无限的细化。使每个小区间都趋于零,这样所有小区间路程之和就是所求路程。针对问题二而言,也可以将其转变成一个和式的极限。这两个问题都可以转变成和式极限,抛开实际问题,可以将和式极限值称之为函数在区间上的定积分,进而得出定积分的概念。解决问题的过程就是构建数学模型的过程,通过教学活动,将数学知识和实际问题进行联系,提高学生学习的兴趣与积极性,实现预期的教学效果。
3.3高等数学应用问题教学中的应用
对于教材中实际应用问题比较少的情况而言,可以在实际教学中挑选一些实际应用案例,构建数学模型予以示范。在应用问题教学中应用数学建模思想,可以将数学知识与实际问题进行结合,这样不仅可以提高数学知识的应用性,还可以提高学生的应用意识,并且在填补数学理论和应用的方面发挥了重要作用。对实际问题予以建模,可以从应用角度分析数学问题,强化数学知识的运用。比如,微元法作为高等数学中最为重要、最为基础的思想与方法,是高等数学普遍应用的重要手段,也是利用微积分解决实际问题,构建数学模型的重要保障。为此,在高等数学教学中,一定要将其贯穿教学活动的始终。在实际教学中,教师可以根据生命科学、经济学、物理学等实际案例,加深学生对有关知识历史的了解,提高学生对有关知识的理解,培养学生的数学建模意识。又比如,在讲解导数应用知识的时候,教师可以适当引入切线斜率、瞬时速度、边际成本等案例;在讲解极值问题的时候,可以适当引入征税、造价最低等案例。这样不仅可以激发学生学习的兴趣与积极性,还可以创设良好的教学氛围,对提高课堂教学效果有着十分重要的意义。
4高等数学教学中应用数学建模思想的注意事项
4.1避免“题海战术”
数学是一个系统学科,需要从头开始教学,为此,教师一定要注意循序渐进。首先,在教学过程中,教师可以从教材出发,对概念、定理等进行讲解,让学生进行掌握与运用,转变教学模式,让学生牢记教材知识。其次,慎重选择例题练习,避免题海战术,培养学生的数学建模思想,逐渐提高学生的数学素质。
4.2强调学生的独立思考
在以往高等数学教学中,均是采用“填鸭式”的教学模式,不管学生是否能够接受,一味的讲解教材知识,不重视学生数学建模思想的培养。目前,在教学过程中,教师一定要强调学生独立思考能力的培养,通过数学模型的构建,激发学生的求知欲与兴趣,明确学习目标,培养学生的数学思维,进而全面渗透数学建模思想,提高学生的数学素质。
4.3注意恐惧心理的消除
在高等数学教学中,注意消除学生学习的恐惧心理及反感,提高课堂教学效果。在实际教学过程中,培养学生勇于面对错误的品质,让学生认识到错误并不可怕,可怕地是无法改正错误,为此,一定要提高学生的抗打击能力,帮助学生树立学习的自信心,进而展开有效的学习。学习是一个需要不断巩固和加强的过程,在此过程中,必须加强教师的监督作用,让学生可以积极改正自身错误,并且不会在同一个问题上犯错误,提高学生总结与反思的能力,在学习过程中形成数学思想,进而不断提高自身的数学成绩。
5结语
总而言之,高等数学课堂教学是培养学生数学品质的主要场所之一,通过高等数学教学和数学建模思想的结合,可以加深学生对高等数学知识的理解,进而可以提高学生对高等数学知识的运用能力。目前,在高等数学教学中,一定要重视数学建模思想的融入,改进教学模式,促使教学内容的全面展开,完成预期的教学任务,提高学生的数学水平。
数学建模论文模板13
1明确概念,了解内涵
我们所说的数学模型指的是用精准的数学语言去模拟和描述实际生活中的空间形式、数量关系等,其主要特点就是运用数学语言将客观现象或者事物的特点、主要关系表述出来,使之成为一种具体的数学结构。例如,小学数学问题中“5棵白菜与2棵白菜堆起来是多少棵”、“5只羊与2只羊加在一起是多少只”这样问“一共有多少”的问题有很多,如果每次都一遍遍数太麻烦,于是运用加法数学模型可以解决很多的类似问题。同时,当许多相同的数加在一起时,则可以运用乘法数学模型。又如,“小芳家的储藏室长16分米、宽12分米,如果使用边长为整分米数的正方形瓷砖来铺设储藏室地面(使用瓷砖都是整块的),边长为多少分米的瓷砖合适?其最大边长是几分米?”当小学生面对这样的问题时,也可以运用数学模型来解决。在小学数学建模教学过程中,不少人认为建模是学者、专家的事情,作为小学生来说只能运用模型或者找一个生活原型来加深对数学模型的认识和理解,而无法做到创建数学模型。然而笔者不这么认为,其原因主要有:第一,小学生也有创建数学模型的可能与机会;第二,一旦学生面临实际问题时,可能会出现没有现成的模型来套用的情况,因此学生自己必须通过探索研究,找到适合的数学模型,从而解决问题。此外,在小学数学建模的教学过程中,还需要依据不同阶段的学生特点,对其提出不同的要求,具体来说主要分为以下几个阶段:第一,学生以具体形象的思维主,此时较难掌握建模的方法,因此教师必须逐步培养其建模思维,逐步让学生运用数学知识来解决生活中的实际问题;第二,学生从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡,此时教师应让学生充分感受到数学建模的过程,并逐步掌握建模要领,提升其运用建模知识解决实际问题的能力。
2体现过程,循序渐进
第一,准备模型,丰富问题情境,激活已有经验。众所周知,模型的建立离不开具体的现实情境,因此只有对问题的情境有了充分的认识,才能有效建模。因此,作为教师必须要善于开发学生丰富问题背景的能力,充分利用身边的生活素材来创建与实际生活相符的生活情境,从而为创建模型提供丰富的体验。比如在《确定起跑线》一课的教学过程中,某教室先播放了400米赛跑的片段,一一展示了跑道的整体状况、运动员起跑瞬间、比赛过程及最后的冲刺等情况。看完之后,学生会产生许多疑问:为什么运动员不在同一起跑线上?为什么跑弯道时,内道运动员能够超过外道运动员?然后学生就会提取相关的信息,比如:跑道是有弯道和直道两部分组成,有着相同的终点,外道比内道长,因此起跑线也就不同。此时教师需要做的就是用课件对学生的这些问题及答案一一予以证实。这种运用生活中熟悉的事物充分引入课堂教学内容中,以情境的方式展示给学生的方式,对激活学生现有的生活经验有着较大的帮助,学生有了丰富的背景作依赖,就能更好的解决本课的数学模型问题,即“相邻起跑线的距离差=直径差×π”。
第二,假设模型,把握本质特征,提出合理假设。在小学数学建模的教学过程中,可依据建模的目的'及建模对象的特征来观察、分析、抽象、概括实际的数学问题,并用准确的数学语言来提出合理的假设,这一点很关键。此外,这一过程中还要求学生能够善于分别问题的主次方面,为建模提供正确的方向。
第三,建构模型,合理选择策略,亲历建模过程。在数学建模过程中,策略选择十分利则会对建模过程产生直接的影响。要知道,合适的策略能够帮助学生精准抓住问题的实质,因此作为教师而言,应立足与学生的认知特征和认知起点,充分让学生亲历运用合适策略进行建模的整个过程。
第四,应用模型,回归实际问题,拓展模型应用。大家都知道,建模的目的就是为了更好地对社会现象及自然现象进行描述,为此,建立数学模型的终极目的还是要回归实际问题,从而更好的认识自然,改造自然。此外,在数学建模过程中还应将模型有效的还原成具体或者直观的数学现实,并教会学生利用建模过程中所运用的策略和方法来解决其他问题,只有这样数学建模教学才能走得更远。
3针对学情,把准目标
第一,正确处理数学知识与小学生认知水平的关系。小学阶段,学生的逻辑思维与感性经验有着较为密切的联系,有着明显的形象性。因此,需要密切联系生活实际进行数学建模教学,同时还要符合小学生的心理发展规律及认知特征,并逐步向小学生渗透建模的思想,培养其建模能力。
第二,正确定位建模的教学定位。对此,我们必须认识到,学生在学习数学建模方法的过程是一个不断深化、不断积累的过程。作为教师,应在教学实践中充分结合数学知识,反复对建模方法加以渗透,并帮助学生正确理解题意、解决问题,让学生充分感受建模过程的重要意义。
第三,正确处理建模教学的两面性。具体来说,主要表现为以下两点:一是形象、直观、简洁的一面,其对学生理解、掌握及运用相关的数学知识解决问题有着积极的作用;二是固定、模式化的一面又极大的限制了学生的思维。因此,在数学建模教学过程中,作为教师应时刻注意把握好形象、直观、简洁的一面,尽可能避免解决问题的模式化、固定化。
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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。
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一、引言
随着我国高等教育的发展,高校招生规模越来越大,而生源质量较低,特别是独立学院院校。就我校而言,绝大多数专业都开设了数学类课程。但在教学中,普遍认为理论性太强,与实际脱节严重,不能引起学生的学习兴趣。并且,传统教学忽视了学生用数学解决实际问题的能力,所以,进行数学教学改革势在必行。数学建模可培养学生利用数学知识解决实际问题的能力,通过数模方法对实际问题进行巧妙处理,让学生体会到数学不仅能传播理论知识和求解一些数学问题,还可将其应用到实际问题中,让学生看到一些实际模型的来龙去脉,提高学生的学习积极性。数学建模是培养学生综合科学素质和创新能力的一个极好载体,而且能充分考验学生的洞察能力、创新能力、联想能力、使用当代科技最新成果的能力等。学生们同舟共济的团队合作精神和协调组织能力,以及诚信意识和自律精神的塑造,都能得到很好的培养。技能技术的掌握和团队合作精神对于独立学院学生将来进入社会十分重要,这也是衡量独立学院办学成功与否的一个方面。因此,独立学院的人才培养目标定位,既要达到本科生应具备的理论基础,又要有相对突出的专业技能,应培养“应用型本科”人才。因而,独立学院的数学课堂上应该多方面渗透数学模型的思想。
二、数学模型融入数学课堂教学的必要性
(一)人才培养创新的需要
根据独立学院人才培养目标和实际情况,有针对性的加大基础课和实践环节教学的比重,侧重于实践能力的培养,在专业课程体系中适当增加实验、实践教学内容,加强与社会实体的联系。力求培养出具有实际操作能力的高素质大学生。数学建模是将一个实际问题,对其作出一些必要的简化与假设,将其转化成一个数学问题,借助数学工具和数学方法精确或近似地解决该问题,并用数学结果解释客观现象、回答实际问题并接受客观实际的检验。数学建模能弥补传统数学教学在实际应用方面的不足,促进数学教师在现代化教学手段、教学模式方面的.更新。数学建模有助于调动学生的学习兴趣,在计算机应用能力、实践能力和创新意识的培养方面都有着非常大的作用,以便学生将来能更好地适应工作岗位。
(二)高校教学改革的需要
当今社会信息高度发达,竞争日益激烈,必须具备一定的创新意识和创新能力,否则很难适应社会信息时代的要求。传统的教学模式是以课堂理论讲授为主,学生绝大部分时间都集中学习书本知识,很少有机会接触社会,也难做到学以致用。绝大多数课程都是教师的一言堂,考试也是以教师讲课内容为主。学生忙于记录和背诵而闲置其聪慧的头脑。长期的灌输式教学导致学生明显缺乏学习的主动性,会听从而不会质疑,更不会形成开创性的观点,很难适应企事业单位动态的工作环境。数学作为一门传统基础学科,对独立学院的学生来说,学习上有一定的难度。我们的教学应以“必需,够用”为度。数学建模从形式到内容,都与毕业后工作时的条件非常相近,是一次非常好的锻炼,学生通过自主的学习,把实际的问题转化为数学理论解决,有助于学生创新能力的培养动手能力的提高,这也正是独立学院院校应用型本科人才培养的方向。
(三)学生参加数学建模竞赛的需要
独立学院学生思维活跃,且比较注重个人能力素质的提高。很多学生愿意在学校参加一些竞赛来提高自己。全国大学生数学建模竞赛尤其受学生重视,但仍有很多大学生不了解这类竞赛,因此,在数学课堂上引入数学建模思想,学生既了解了数学建模,又对数学公式提起了兴趣,还有助于独立学院学生在全国大学生数学建模竞赛中取得优异成绩。
三、结语
高等数学的作用表现在为各专业后续课程的学习提供必要的数学知识,培养各专业学生的数学思想与数学修养,全面提高大学生创新思维和应用能力。只有把数学建模思想融入数学教学中,才能调动学生学习数学的积极性,培养学生的创新能力,实现提高学生综合分析问题能力的最终目标。
作者:崔玮 王文丽 单位:中国地质大学长城学院信息工程系
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