数学建模的思考与实践
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数学建模的一些思考作者:缪应铁来源:《课程教育研究》2018年第13期【摘要】数学建模是一种数学的思考方法,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。
【关键词】模型建立模型求解模型分析【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)13-0161-01数学建模就是用数学语言描述实际现象的过程。
这里的实际现象既包涵具体的自然现象比如自由落体现象,也包含抽象的现象比如顾客对某种商品所取的价值倾向。
这里的描述不但包括外在形态,内在机制的描述,也包括预测,试验和解释实际现象等内容。
数学模型一般是实际事物的一种数学简化。
它常常是以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在的,但它和真实的事物有着本质的区别。
要描述一个实际现象可以有很多种方式,比如录音、录像、比喻、传言等等。
为了使描述更具科学性、逻辑性,客观性和可重复性,人们采用一种普遍认为比较严格的语言来描述各种现象,这种语言就是数学。
使用数学语言描述的事物就称为数学模型。
有时候我们需要做一些实验,但这些实验往往用抽象出来了的数学模型作为实际物体的代替而进行相应的实验,实验本身也是实际操作的一种理论替代。
折叠应用数学模型,应用数学去解决各类实际问题时,建立数学模型是十分关键的一步,同时也是十分困难的一步。
建立教学模型的过程,是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。
要通过调查、收集数据资料,观察和研究实际对象的固有特征和内在规律,抓住问题的主要矛盾,建立起反映实际问题的数量关系,然后利用数学的理论和方法去分析和解决问题。
这就需要深厚扎实的数学基础,敏锐的洞察力和想象力,对实际问题的浓厚兴趣和广博的知识面。
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,是数学科学技术转化的主要途径,数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视,它已成为现代科技工作者必备的重要能力之一。
数学建模论文的成果与思考数学建模是一门应用数学方法解决实际问题的学科,其在科学研究和工程应用中起到了重要的作用。
撰写一篇数学建模论文不仅要展示出模型的建立和求解过程,还需要对结果进行分析和思考。
本文将回顾数学建模论文的典型成果,并对其进行思考与总结。
一、论文成果的回顾1. 模型建立与求解数学建模论文的核心是模型的建立和求解过程。
在模型建立的过程中,研究者需要通过对背景和现象的调研,选取合适的数学工具和理论进行建模。
在求解过程中,研究者需要选择合适的数值方法或优化算法来获得模型的解。
因此,一篇数学建模论文的成果应包括模型的建立和求解过程的详细描述。
2. 结果的分析与评价数学建模的目的是为了解决实际问题,因此,结果的可行性和有效性至关重要。
论文应对模型的结果进行充分的分析和评价,包括验证结果的合理性、稳定性和敏感性等。
同时,对结果的误差和不确定性进行讨论也是论文成果的一部分。
3. 算法的改进与优化在模型求解的过程中,研究者常常需要选择合适的算法或进行算法改进。
优化算法的改进可以提高求解速度和精度,从而提升模型的实用性。
因此,如果在研究中提出了新的算法或对现有算法进行了改进,这也是论文的一项重要成果。
二、论文成果的思考与总结1. 模型的适用性和推广性数学建模论文要解决的问题通常是具体而局限的,因此,对于模型的适用性和推广性需要进行思考。
在论文中,可以提出对模型的改进和优化方向,或者将模型应用到其他领域的可能性进行探讨。
这样可以进一步提高模型的实用性,并为后续的研究提供思路和方向。
2. 结果的可视化呈现数学建模的结果往往是抽象的数值或函数形式,为了更好地展示结果,可以采用可视化的方式进行呈现。
例如,通过绘制图表、制作动态演示或利用可视化工具来展示结果,可以使读者更好地理解和感受到研究成果的价值和意义。
3. 结果的应用与启示数学建模的成果不仅限于纸面上的结果,还可以应用到实际问题中。
因此,论文中可以探讨结果的应用场景和实际价值,并给出一些启示和建议。
心率为( ).ABC.2 解 如图1所示,l 为直线by x a=,由题意可知直线l 为该双曲线的右支渐近线,由对称性可知2MF l ⊥, 点2(0)F c ,到渐近线by x a=, 即0bx ay −=的距离为d b =,2||2MF b =,在2t OF N ∆R 中:||ON a ,1||2||2MF ON a ==,根据双曲线的定义有:21||||222MF MF b a a −=−=,故2b a =,e B . 这道统测题源自于2019年高考全国Ⅰ卷理·16的拓展.原题如下:已知双曲线2222:x yC a b +1(00)a b =>>,的左、右焦点分别为12F F ,,过1F 的直线与C 的两条渐近线分别交于A B ,两点.若1F AAB = ,120F B F B ⋅=,则C 的离心率为 .解 如图2所示,由1F A AB =,得点A 为1F B 的中点.再由120F B F B ⋅=,得12F B BF ⊥. 根据双曲线焦点的对称性得1OA F B ⊥, 即点1F B ,关于渐近线OA 对称,这与统测题已知条件类似, 得1||F A b =,||OA a =.由对称性及双曲线的渐近线图象得: 1260F OA AOB BOF ∠=∠=∠= ,1tan b F OA a∠=,故2e =.而这道2019年的高考题又可以看成是这道下面这道练习题的升级:已知双曲线2222:1(x y C a a b+=00)b >>,,y 轴上存在一点M 与与双曲线的右焦点关于渐近线by x a=对称,求双曲线的离心率. 解 如图3所示,由题意知点M 与点2F 关于渐近线对称,根据对称性知直线by x a=平分2MOF ∠,故tan 451b a==,e图1 图2 其实上面三道题本质上考查的知识点类似,只是在难度上表现出差异,高考题、测试题以及练习题之间都可能存在着联系,需要我们用心去发现.(本文系2016年湖北师范大学教学研究改革项目、2017年湖北师范大学研究生教育教学改革项目研究成果,谢涛为本文通讯作者)高中数学建模的实践与思考——以“饮料罐的优化设计”为例何荣发 蒲锦泉福建省莆田第一中学(351100)数学建模是数学的核心素养之一,怎样提升数学建模素养便成为了高中数学面临的一个重要课题.本文以“饮料罐的优化设计”为例,对如何进行数学建模的教学作一些思考. 1 教学设计1.1 创设情境,提出问题 问题1 (用PPT 展示可乐、雪碧、啤酒等罐装饮料图片)许多同学都有过喝饮料的经历,市面上的饮料种类和品牌层出不穷,但是销量很大的饮料(例如容量为355ml 的可口可乐、啤酒等)的饮料罐(即易拉罐)的形状和尺寸几乎都是一样的.这绝非偶然,那易拉罐为什么设计成这种样子呢?教师追问:如果你是某个饮料生产公司的经理,要研发这种易拉罐装的产品,你认为需要考虑哪些因素,要怎样设计?设计意图:让学生知道,数学来源于生活,是为了解决生活中的需求而产生的,使学生在解决实际生活问题中体会到数学是有用的,从而激发他们“学数学,用数学”的热情.1.2 数学建模,解决问题 1.2.1 数学模型1 问题2 经统计,一般人一次饮用量的平均值是355ml ,这与一般易拉罐容量吻合.假定某品牌饮料要设计一种饮料罐,要求每罐容量V ml ,外包装设计类似于圆柱体,如果你是这个饮料品牌的生产商,应该怎样设计这个圆柱体的尺寸才能使所耗原材料最省?第1步分析:观察、分析,作出合理的假设 为方便研究,我们将饮料罐的形状近似看成一个圆柱体,暂时将从顶盖到瓶身的一点微小差距、以及罐盖的厚度与罐身的厚度差忽略不计.简化模型就是:体积给定的正圆柱体饮料罐,应如何选择尺寸(直径和高),才能使其表面积最小,即所耗材料最少?第2步设:明确变量和参数,并用符号表示. 设正圆柱体饮料罐底半径为r ,高为h ,体积为V ,表面积为S .第3步列:建立变量和参数间确定的数学关系,即数学模型.正圆柱体饮料罐2πV r h =,得2πVh r=.表面积222()2π2π2πV S r r rh r r =+=+(0)r >.于是,我们建立的模型是0min ()r S r >,其中()S r 称为目标函数.第4步解:模型的求解. 这是属于无条件极值问题.求导:32222(2π)()4πV r V S r r r r −′=−=. 找临界点:令()0S r ′=,得驻点r =,则22πVhr r ==.因为0r <<()0S r ′<,r >时,()0S r ′>,所以r =是唯一的临界点, 因而是全局极小值点.即当直径等于高时,饮料罐所耗的材料最少.第5步答:验证结果是否合理.问题3 展示事先准备的可口可乐饮料罐,让学生判断:它的直径等于高吗?然后拿出测量工具和学生一起测量这个可口可乐饮料罐的直径和高,判断与我们研究结果是否一致?预设答案:显然可口可乐的饮料罐的直径不等于高.经测量,可口可乐饮料罐罐高约12.4cm ,罐柱(胖的部分)内径约为6.1cm .设计意图:建立数学模型最大的三个难点是:作出合理的假设;求解模型中出现的数学问题;验证模型可行性.这里略微分析直接给出假设,一方面降低问题的难度,以便跟学生固有知识(求函数最值)无缝衔接,使得建模过程易于被学生接受,另一方面集中火力解决优化问题的模型求解和验证模型这两个难点,为下一步改进模型做铺垫.1.2.2 数学模型2问题4 由问题3的测量知,可口可乐饮料罐高度和直径比的实际情况和我们的研究结果相比有较大的出入.回顾数学模型1的建立过程,我们做了两个近似:一是将饮料罐近似看作一个圆柱体,二是把罐盖的厚度与罐身的厚度差忽略不计.由于这两个近似,导致了模型一的结论与现实出入较大.我们应该将罐盖的厚度与罐身的厚度差异考虑进去,进一步优化模型.请大家重新梳理研究中的已知、所求,重新确定变量、参量,建立数学模型.教师追问:考虑了罐盖的厚度与罐身的厚度差异,还能是研究表面积的最小值吗?引导学生按照数学模型一的建模步骤来改进数学模型1.第1步分析:观察、分析,作出合理的假设. 请同学摸一下空罐的罐壁和罐盖,容易发现,罐壁材料很薄,而罐盖很厚.引导学生对可口可乐饮料罐进行数学建模时,必须考虑罐盖的厚度与罐身的厚度差异(即考虑材料的体积或者罐盖和罐壁材料的不同价格).同时,我们认为对正圆柱形饮料罐进行建模是合理的.因此,改进模型:饮料罐内部体积一定,罐盖厚度为其余部分厚度的λ倍时,设计饮料罐内部的尺寸(直径和高)使饮料罐材料的体积最小.第2步设:明确变量和参数,并用符号表示. 设正圆柱体饮料罐内半径为r ,直径为d ,高为h ,罐盖以外材料的厚度为b ,罐盖的厚度为b λ,饮料罐容积为V ,饮料罐所用材料的总体积为SV .第3步列:建立变量和参数间确定的数学关系,即数学模型.饮料罐容积为:2πV r h =,得2πVh r=.饮料罐罐壁所用的材料的体积为: 22(π()π)π(2)r b r h b r b h +−=+.饮料罐罐底所用材料的体积:2π()b r b +. 饮料罐罐盖所用材料的体积:2π()b r b λ+. 饮料罐所用材料的总体积为: 2()π[(2)(1)()]SV r b r b h r b λ=++++ 22π[(2)(1)()]πV b r b r b r λ+⋅+++.于是,我们建立的模型是0min ()r SV r >,其中()SV r 称为目标函数.第4步解:模型的求解. 这是属于无条件极值问题. 求导:()SV r ′2322(2)π[2(1)()]ππV r b V b r b r r λ+−+++ 32π()(1)Vb r b r λπ++−. 找临界点:令()0SV r ′=,得驻点r =,则21(1)2πV h r d rλλ+==+=.因为0r <<时,()0SV r ′<,r >时,()0SV r ′>.所以r =是唯一的临界点,因而是全局极小值点.即当饮料罐的高等于直径的1λ+倍时,它所耗的材料最少.第5步验证结果是否合理.据测量,罐盖的厚度是大约其他材料厚度的3倍,即3λ=,于是2h d =.因此,当我们把饮料罐近似看成正圆柱体时,饮料罐的高等于2倍直径时,制作饮料罐时所耗的材料最少,这与我们前面测量的可口可乐饮料罐罐高约12.4cm ,罐柱(胖的部分)内径约为6.1cm 等数据吻合.设计意图:虽然这个环节看似是前者的“重复”,但它实际上是个螺旋上升的过程.让学生明白建模过程一般是从简单到精细,就是反复验证、逐步优化的过程,同时也锻炼学生在科学研究中的锲而不舍、严谨治学、求真务实的精神.1.2.3 拓展延伸问题5 再次展示可口可乐饮料罐,提醒学生:可口可乐饮料罐不是正圆柱体,而是近似看成由圆台和圆柱体拼成,而且底部有向上的圆拱形状.能否把饮料罐的形状加进去考虑再进一步优化模型呢?请有兴趣的同学,课后可以重新梳理研究中的已知、所求,重新确定变量、参数,优化我们的数学模型.1.3 总结归纳,反思提升问题6 根据易拉罐设计问题,请同学们归纳下利用数学建模的思想解决实际问题的一般步骤.预设答案:数学建模的全过程大致可归纳:分析、设、列、解、答这五个步骤的重复.如果第5步答的结果是肯定的,那么说明模型建立的比较成功;如果是否定的,那就要再次进行仔细分析,重复上述建模过程去改进我们的模型.设计意图:经历两轮的建模之后,让学生总结归纳数学建模的一般步骤,梳理研究思路,能提高学生对数学建模的认识,同时让学生明白实际问题有时候比较复杂,研究时可以通过分析将其适当地近似、简化,然后再逐步优化进而最终解决实际问题,这也是科学研究的一般过程.2 几点思考2.1 重视挖掘教材,创设恰当情境 培养学生的数学建模能力,需要努力创设与学生日常生活密切相关并能体现通过数学建模解决实际问题意义的生活化问题情境.问题情境要符合学生的“最近发展区”,具有开放性、启发性、指向性、创造性和延展性.深层次领会教材编写者的意图,充分重视挖掘教材的内涵与本质,活用教材,创造性地提出符合学生已有的生活经验和认知水平的恰当问题情境,有利于激发学生的学习兴趣和探究欲望,从而创造数学建模素养发展的机会.人教版《生活中的优化问题举例》中“饮料瓶大小对饮料公司利润的影响”所举例2中的饮料瓶是“球形”的,而现实生活中大多是方形(纸盒)和圆柱形的(易拉罐),这不够符合学生生活实际与已有认知;此外本例及课后习题“圆柱形金属饮料罐容积一定时,它的高和直径应该怎样选择,才能使得所用材料最省?”所呈现的条件、变量、参数和模型均已确定,学生已不需做选择,不需探究思路,只需解纯粹的数学问题,这并不能充分调动学生探究问题的兴趣和主动性,也难以真正培养学生的数学建模能力.因此本教学设计不失科学地将问题进行恰当改编,提出如下问题情境:“易拉罐为什么设计成这种样子呢?”、“要研发这种易拉罐装的产品,你认为需要考虑哪些因素,要怎样设计?”2.2 注重建模策略,化解建模困境面对复杂度高、综合度大、应用性强的数学建模对象,该如何有效开展数学建模活动呢?如果创设简单近似理想的情境模型则与实际生活脱节,达不到提升建模能力的效果;如果直接面对复杂综合的模型,学生必将束手无策.因此要注重建模策略,先简后繁,循序渐近,逐步优化,螺线上升,合理设计问题提高并保持学生的研究兴趣,将复杂的实际问题通过合理的假设将其转化为数学问题,从而化解建模困境.本节课通过“易拉罐为什么设计成这种样子”引入,引导学生观察、分析,逐步提炼出其中的数学问题,经过先近似简化为单一参数模型的第一轮建模解模后,发现结论与易拉罐的实际测量数据不吻合,再到加以考虑罐盖的厚度与罐身的厚度差异的基础上的第二轮优化模型,并保留结合形状继续优化模型的空间.整个建模过程由浅入深,逐步递进,体现了从特殊到一般的数学思想方法.体会到数学建模过程就是由简单到精细,逐步优化的过程,从而培养了学生勇于探索新知、严谨治学、求真务实的科学态度.2.3 依托信息技术,突破时空限制数学建模对象往往是较复杂的实际应用问题,但由于受到课时、课堂时间和不同领域学科知识等条件限制,在传统高中数学课堂上较难实现完整有效的数学建模过程.走马观花,流于形式,将降低学生的数学实践体验,难以实现有效提升数学建模素养.本节课可让学生在课前通过互联网查阅了解饮料罐相关信息,收集品牌饮料罐的数据,课上开展自主探究、分组讨论、展示交流等活动环节,并利用教学软件展示图片、建模成果等,课后可以进一步交流探讨“把饮料罐的形状改进去考虑再进一步优化模型”等问题或提供关于饮料罐设计等视频相关材料,从而将建模活动延展到课后,突破时空限制,达到巩固和提升数学建模素养.参考文献[1]康兴良.基于数学建模核心素养下“函数模型及其应用”的教学设计与思考[J].数学学习与研究,2019(11):123-124[2]叶明昕.基于数学建模素养的“导数及其应用”的教学设计研究[D].重庆师范大学,2018[3]叶其孝.最优化—"导数的应用"教学单元[J].高等数学研究,2006,9(3):8-14(本文系莆田市教育科学2018年度名师专项课题《基于核心素养的高中数学单元整体教学设计的实践研究》(课题编号:PTMS18036)和教育部福建师大基础教育课程研究中心2019年度开放课题《素养导向的高中数学单元整体教学设计的实践研究》(课题编号:kcz2019056)的研究成果)核心素养视角下的中学数学建模课堂教学初探——以研究性学习为例刘鸿英福建省福州市华侨中学(350000)1 核心素养视角下的中学数学建模课程设置与要求数学建模核心素养以相关数学知识为载体,以应用意识(应用能力)为依托,在知识学习中形成。
“三新”背景下高中数学建模教学的探索与实践摘要:随着信息技术的迅速发展和教育改革的推进,高中数学教育面临着新的挑战和机遇。
在这一背景下,高中数学建模教学逐渐成为一种被广泛关注和推崇的创新教学方法。
数学建模教学通过将数学知识应用于实际问题的解决,培养学生的综合素养、创新思维能力和团队合作精神。
然而,高中数学建模教学在实践中还面临一些挑战,如教学资源整合、理论与实践的结合以及评价方式等。
因此,对于“三新”背景下高中数学建模教学的探索与实践,具有重要的研究和实施意义。
本文旨在总结相关经验和问题,以期为数学教育改革提供有益的参考和借鉴。
关键词:“三新”背景下高中数学建模教学的探索与实践引言:随着信息技术的快速发展和教育改革的推进,我国高中数学教学也面临着新的挑战和机遇。
在“三新”背景下,高中数学建模教学作为一种创新教学方法逐渐受到重视和推广。
本文通过对高中数学建模教学的探索与实践,总结了相关经验和问题。
一、培养学生的综合素养和创新思维能力数学建模教学注重培养学生解决实际问题的能力。
教师可以引导学生从实际生活中选择并分析感兴趣的问题,帮助他们建立问题意识和解决问题的动机。
数学建模强调学生积极主动地进行探索和实践。
教师可以提供适当的学习环境和资源,鼓励学生主动收集数据、进行实地考察和实验,并通过实践来验证数学模型的有效性。
数学建模通常需要学生进行小组合作,共同解决问题。
教师可以设计合适的小组活动,培养学生的团队合作精神、沟通能力和协作能力。
同时,教师也应该关注个体学生的思考和贡献,鼓励个人创新和独立思考。
数学建模教学应该关注多个学科领域和实际生活中的应用场景。
教师可以引导学生运用数学知识和技能解决与科学、工程、经济、社会等领域相关的问题,激发学生的兴趣和创新思维。
数学建模教学可以帮助学生培养批判性思维能力,包括问题分析、模型建立、解决方案评估等方面。
[1]二、关注教学资源的整合和创新数学建模涉及多学科的知识和技能,教师应该积极整合相关学科的资源,如物理、化学、生物、经济等,以便学生能够全面理解和应用数学建模的内容。
初中生物教学中数学模型建构的实践与思考【摘要】初中生物教学中数学模型建构的实践与思考对于促进学生对生物知识的理解和应用具有重要意义。
本文首先介绍了数学模型在生物教学中的应用,并探讨了数学模型建构的实践方式。
通过案例分析,深入探讨了初中生物教学中数学模型建构的实际应用情况,以及数学模型对生物教学的影响和作用。
结论部分总结了数学模型建构对初中生物教学的启示,并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究,可以更好地理解数学模型在生物教学中的重要性,同时为未来的教学实践提供参考和借鉴。
【关键词】生物教学、初中生物、数学模型、实践、案例分析、影响、知识传递、启示、未来研究、总结。
1. 引言1.1 研究背景在初中生物教学中,通常以传统的实验教学和理论讲解为主,很少涉及数学模型的建构和应用。
随着教育的不断改革和科技的进步,越来越多的教育者开始意识到数学模型在生物教学中的重要性和应用潜力。
通过构建数学模型,学生可以更深入地理解生物现象背后的数学原理,同时也可以培养学生的逻辑思维能力和问题解决能力。
探讨在初中生物教学中如何引入数学模型建构的实践,对于提高学生的综合素质和促进跨学科思维具有重要意义。
本研究旨在探讨初中生物教学中数学模型的建构实践,并分析数学模型对生物教学的影响,以期为教育改革和教学实践提供新的思路和启示。
1.2 研究目的研究目的在于探讨在初中生物教学中运用数学模型建构的实践方法,分析数学模型在生物教学中的应用效果,以及对生物知识的传递和理解提供更深入的视角。
通过具体的案例分析和实践探讨,进一步研究数学模型对生物教学的影响和作用。
通过这一研究,旨在揭示数学模型在生物教学中的潜在优势和挑战,为未来的教学实践提供借鉴和指导,推动生物教学更加深入、生动、有效地进行。
通过深入研究初中生物教学中数学模型的建构和应用,旨在提高学生对生物知识的学习和理解能力,培养学生的科学思维和创新能力,为培养未来的科学人才做出贡献。
1.3 研究意义初中生物教学是培养学生科学素养、提高生命科学素养的重要环节。
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高中学生如何有效地进行数学建模数学建模是培养学生创新思维和解决实际问题能力的重要教育方法。
对于高中学生来说,有效地进行数学建模不仅能够提高他们的数学能力,还能锻炼他们的团队合作与沟通能力。
本文将探讨高中学生如何有效地进行数学建模的方法与技巧。
一、完全理解问题一个成功的数学建模过程首先需要对问题进行全面和深入的理解。
高中学生在进行数学建模时,应该充分研读问题陈述,仔细理解问题的背景、条件和目标。
在理解问题的基础上,学生需要确定问题的关键变量和已知数据,以及建立数学模型的目的和要求。
只有完全理解问题,学生才能选择适当的方法和工具进行建模。
二、掌握数学基础知识与技巧数学建模需要学生运用数学知识和技巧进行问题分析和解决。
因此,高中学生要有效地进行数学建模,首先需要扎实掌握数学基础知识,包括数学分析、线性代数、概率统计等方面的内容。
此外,学生还需要学会应用所学的数学知识解决实际问题,如函数建模、概率模型等。
只有掌握了扎实的数学基础知识和技巧,学生才能在数学建模中游刃有余。
三、合理选择建模方法在进行数学建模时,学生需要根据问题的性质和要求选择合适的建模方法。
常用的数学建模方法包括数值模拟、统计分析、优化模型等。
学生需要根据问题的特点,灵活选择适合的方法,并合理运用数学工具和软件进行建模和求解。
合理选择建模方法是高中学生进行数学建模的重要环节,也是发展学生创新思维的关键。
四、团队合作与沟通数学建模不仅仅是一个个体活动,更是一个团队协作的过程。
高中学生在进行数学建模时,应该注重团队合作与沟通。
学生可以组成小组,共同思考和分析问题,在团队中互相交流和讨论,共同制定建模计划和解决方案。
通过团队合作,学生可以不断借鉴和吸收他人的思路和想法,从而提高建模的质量和效果。
此外,学生还需要学会与他人沟通和交流,将自己的想法和观点清晰地表达出来,使团队中的每个成员都能理解和参与建模过程。
五、多维度思考和创新数学建模要求学生能够从多个角度思考问题,并提出创新的解决方案。
数学建模心得体会(精选20篇)数学建模心得体会篇1到目前为止,我们已经学习科学计算与数学建模这门课程半个学期了,渐渐的对这门课程有点了解了。
我觉得开设数学建模这一门学科是应了时代的发展要求,因为,随着科学技术的发展,特别是计算机技术的飞速发展和广泛应用,科学研究与工程技术对实际问题的研究不断精确化、定量化、数字化,使得数学在各学科、各领域的作用日益增强,而数学建模在这一过程中的作用尤为突出。
在前一阶段的学习中我了解到它不仅仅是参加数学建模比赛的学生才要学的,也不仅仅是纯理论性的研究学习,这门课程是在实际生产生活中有很大的应用,突破了以前大家对数学的误解,也在一定程度上培养了我们应用数学工具解决实际问题的能力。
具体结合教材内容说,在很多时候课本里的都是引用实际生产生活的例子,这样我们更能够切切实实感受到这门课程对实际生产生活的帮助,而并非是我们空想着学这门课有什么作用啊,简直是浪费时间啊什么的。
现在我就说说我到目前为止学到了什么,首先,我知道了数学建模的基本步骤:第一步我们肯定是要将现实问题的信息归纳表述为我们的数学模型,然后对我们建立的数学模型进行求解,这一步也可以说是数学模型的解答,最后一步我们要需要从那个数学世界回归到现实世界,也就是将数学模型的解答转化为对现实问题的解答,从而进一步来验证现实问题的信息,这一步是非常重要的一个环节,这些结果也需要用实际的信息加以验证。
这个步骤在一定程度上揭示了现实问题和数学建模的关系,一方面,数学建模是将现实生活中的现象加以归纳、抽象的产物,它源于现实,却又高于现实,另一方面,只有当数学模型的结果经受住现实问题的检验时,才可以用来指导实践,完成实践到理论再回归到实践的这一循环。
在课本第二章的时候我们开始接触实际问题,在第二章片头我们看到的就是某城市供水量的预测问题,在这一章里,老师通过城市供水量的预测问题介绍了求函数近似表达式的插值法和拟合法、城市供水量预测的简单方法、供水量增长率估与数值微分,其中插值法主要介绍Lagrange法、Newton法、分段低次插值和三次样条插值。
小学数学教学中如何培养学生的数学建模能力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。
在小学数学教学中培养学生的数学建模能力,不仅能够帮助学生更好地理解和掌握数学知识,还能提高他们运用数学知识解决实际问题的能力,为今后的学习和生活打下坚实的基础。
那么,在小学数学教学中,如何培养学生的数学建模能力呢?一、联系生活实际,激发建模兴趣数学源于生活,又服务于生活。
对于小学生来说,他们的认知水平和思维能力有限,抽象的数学知识往往难以理解。
因此,教师在教学中要善于联系生活实际,将抽象的数学知识与学生熟悉的生活情境相结合,让学生感受到数学的实用性和趣味性,从而激发学生的建模兴趣。
例如,在教学“乘法的初步认识”时,教师可以创设这样的生活情境:超市里的文具盒每个 5 元,小明买了 3 个,一共需要多少钱?通过这样的情境,让学生明白用加法计算是 5 + 5 + 5 = 15(元),用乘法计算则是 5 × 3 = 15(元),从而引出乘法的概念。
这样的教学,让学生在熟悉的生活情境中感受到乘法的意义,激发了学生学习乘法的兴趣,同时也为学生建立乘法模型奠定了基础。
二、引导观察思考,培养建模意识观察和思考是建模的基础。
在小学数学教学中,教师要引导学生认真观察生活中的数学现象,思考其中蕴含的数学问题,培养学生的建模意识。
例如,在教学“长方形和正方形的周长”时,教师可以让学生观察教室的黑板、窗户、课桌面等物体,引导学生思考这些物体的周长该如何计算。
然后,让学生动手测量这些物体的长和宽,通过计算得出它们的周长。
在这个过程中,学生不仅掌握了长方形和正方形周长的计算方法,还培养了观察和思考的能力,建立了周长的数学模型。
三、经历建模过程,掌握建模方法数学建模是一个复杂的过程,包括问题的提出、假设的建立、模型的构建、求解和验证等环节。
在小学数学教学中,教师要让学生经历完整的建模过程,掌握建模的方法。
培养学生的数学建模与解决实际问题能力数学建模作为一门综合性学科,旨在通过数学方法解决现实生活中的问题,具有重要的理论和实践意义。
培养学生的数学建模与解决实际问题能力对于提高学生的综合素质和创新能力具有重要的作用。
本文将探讨如何培养学生的数学建模与解决实际问题能力。
一、培养学生的数学建模能力数学建模能力是学生在实际问题中将数学知识运用于解决问题的能力。
要培养学生的数学建模能力,首先应注重培养学生的实际问题意识,使其认识到数学在现实生活中的重要作用。
可以通过引导学生观察身边的实际问题,引发学生思考,并引导学生运用数学知识解决实际问题。
其次,培养学生的数学建模能力还需要注重培养学生的数学思维方式。
数学思维是指通过抽象、逻辑等思维方式解决数学问题的能力。
可以通过提供数学建模案例,引导学生进行思考和分析,并鼓励他们灵活运用数学知识,培养学生的数学思维能力。
最后,培养学生的数学建模能力还需要进行实践性训练。
可以组织学生开展数学建模比赛或实践活动,让学生亲自参与实际问题的解决过程,提高他们的实践能力和问题解决能力。
此外,还可以引导学生进行数学建模的文献阅读和研究,培养学生的科研能力和创新意识。
二、培养学生的实际问题解决能力实际问题解决能力是学生在实际问题中运用各种数学方法解决问题的能力。
要培养学生的实际问题解决能力,首先要注重培养学生的数学基础知识。
只有掌握了扎实的数学基础知识,学生才能运用这些知识解决实际问题。
其次,培养学生的实际问题解决能力还需要注重培养学生的问题分析和解决能力。
可以通过提供一些复杂的实际问题,引导学生进行问题分析,并指导他们采用不同的数学方法解决问题。
通过解决实际问题,学生可以提升他们的问题分析和解决能力。
最后,培养学生的实际问题解决能力还需要进行实践性训练。
可以组织学生参加数学建模竞赛或实践活动,让他们亲自解决实际问题,培养他们的实践能力和团队合作能力。
此外,还可以引导学生进行实际问题的实地调研和实验,提高他们的动手能力和创新意识。
数学建模学习心得数学建模也激发我们学习数学的兴趣,丰富了数学探索的情感体验。
管理资源吧小编整理了学习数学建模心得体会范文,希望对你有帮助!数学建模心得体会【1】以前在大一时就曾听说过数学建模这一学科,但只是很肤浅的了解,还错误的以为这门学科只是跟数学有关系,只要数学学好了,学好数学建模就轻而易举了。
因为自己数学一直很好,对数学建模很感兴趣,也很自信,于是,大二时毫无疑问地选修了数学建模这门专业选修课,但是选择了以后才发现根本不像自己想象的那样简单。
选修课时,对数学建模有了进一步了解,数学建模主要包括三大部分的内容:统计,优化,微分和差分。
但是这也只是表面上的了解而已,上课老师只针对某一部分,告诉你要针对这一部分具体该怎么做,只是一种固定的模式,没有自己的任何建模思想。
百度上对数学建模的定义是这样子的:当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子,也就是数学模型,然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。
这个建立数学模型的全过程就称为数学建模。
不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。
数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。
数学建模是一种模拟,是用数学符号、数学式子、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。
数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识。
这种应用知识从实际课题中抽象、提炼出数学模型的过程就称为数学建模数学建模数学建模数学建模。
经过了这段时间对数学建模的学习,我终于对数学建模有了进一步的认识,数学建模是一个经历观察、思考、归类、抽象与总结的过程,也是一个信息捕捉、筛选、整理的过程,更是一个思想与方法的产生与选择的过程。
自从接触到数学建模这个领域以来,我深感其魅力与挑战。
在这段时间里,我经历了许多的挫折与成长,现将我在建模工作中的心得体会总结如下:一、理论与实践相结合数学建模是一门实践性很强的学科,它要求我们不仅要掌握扎实的数学基础,还要具备一定的编程能力。
在建模过程中,我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
只有将所学知识运用到实际问题中,才能真正提高自己的建模能力。
二、团队协作与沟通数学建模是一项团队活动,团队成员之间的协作与沟通至关重要。
在建模过程中,我们要学会倾听他人的意见,尊重他人的想法,共同探讨解决问题的方法。
同时,要善于表达自己的观点,确保团队成员能够充分理解自己的思路。
通过团队协作,我们能够集思广益,提高建模效率。
三、问题分析与解决数学建模的核心是解决问题。
在建模过程中,我们要学会发现问题、分析问题,并运用所学知识解决问题。
首先,我们要从实际问题中提炼出数学模型,然后通过数学方法对模型进行求解。
在求解过程中,可能会遇到各种困难,这时我们要善于总结经验,不断尝试新的方法,直到找到解决问题的途径。
四、创新意识与批判精神数学建模要求我们具备创新意识与批判精神。
在建模过程中,我们要勇于尝试新的方法,不断挑战自己的极限。
同时,要具备批判精神,对现有的模型和方法进行审视,找出其中的不足,提出改进意见。
五、耐心与毅力建模工作往往需要长时间的思考与计算,这要求我们具备耐心与毅力。
在建模过程中,可能会遇到许多挫折,但我们要坚信“失败是成功之母”,不断调整自己的心态,坚持下去。
六、时间管理数学建模是一项具有时间限制的竞赛活动,我们要学会合理安排时间,确保在规定时间内完成建模任务。
在建模过程中,要合理分配时间,既要注重建模的准确性,又要关注论文的撰写质量。
总之,数学建模让我受益匪浅。
通过建模,我不仅提高了自己的数学素养,还学会了团队协作、问题分析与解决等能力。
在今后的工作中,我将继续努力,不断提升自己的建模水平,为解决实际问题贡献自己的力量。
数学建模实习报告一、引言数学建模是运用数学方法和技巧来解决实际问题的一门学科。
在大学数学课程中,培养学生的数学建模能力已经成为教学的重点之一。
本次实习报告旨在总结我在数学建模实习中的学习经验和收获,并将所学知识应用在实际问题中。
二、实习内容1. 实习项目介绍我所参与的数学建模实习项目是关于城市交通流量预测的研究。
通过对城市交通数据进行收集和分析,利用数学模型和算法来预测未来的交通流量,以便城市规划者和交通管理部门能够更好地优化交通流动。
2. 数据收集与预处理为了进行交通流量预测,我们首先需要收集一定时期内的交通数据,包括车辆数量、速度、道路状况等信息。
根据实际情况,我们选择了某城市的主干道作为研究对象,并在道路上安装了传感器来收集数据。
然后,我们对收集到的原始数据进行清洗和预处理,消除异常值和缺失值的影响,以保证数据的准确性和完整性。
3. 模型选择与建立在交通流量预测中,我们需要选择合适的数学模型来描述交通流动的规律。
经过研究和实践,我们选择了时间序列模型和神经网络模型作为预测模型的候选。
时间序列模型考虑了时间的连续性和相关性,适用于交通流量数据的预测;而神经网络模型则可以通过对历史数据的学习和训练来预测未来的交通流量。
4. 数据分析与模型评估在建立完预测模型后,我们对历史数据进行了分析和验证,评估了模型的准确性和可靠性。
通过比较模型预测结果和实际观测值,计算相关的误差指标和准确率,以评估模型的优劣,并进行进一步的改进和调整。
5. 结果与讨论经过一段时间的实验和分析,我们得到了相对准确的交通流量预测结果,并与城市交通管理部门进行了交流和反馈。
根据预测结果,他们可以提前做好交通管理和调度工作,以缓解拥堵和提高交通效率。
同时,我们也对模型的不足之处进行了讨论,并提出了一些改进和优化的建议。
三、实习收获通过参与数学建模实习,我获得了如下的收获和体会:1. 熟悉了数学建模的基本流程和方法,了解了数学建模在实际问题中的应用和意义。
数学建模的创新案例与思考在现代社会中,数学建模已经成为解决复杂问题和开展科学研究的重要方法之一。
通过数学建模,我们可以将现实问题抽象化、分析化,找到问题的本质,并通过数学方法进行求解和优化。
本文将介绍一些数学建模的创新案例,并对其进行思考和总结。
案例一:交通路径规划随着城市交通问题的日益凸显,优化交通路径规划成为一项重要任务。
基于数学建模的方法,我们可以借助图论、最短路径算法等工具,对城市路网和交通流量进行建模和分析,从而为交通管理者提供最佳路径规划方案。
以某城市为例,我们可以通过收集该城市的交通数据,包括道路长度、道路拓扑结构、交通流量等信息。
然后,我们可以建立数学模型,将城市道路网络抽象为图,并根据交通流量分布情况确定边的权重。
接下来,可以使用最短路径算法,如迪杰斯特拉算法或A*算法,从而求解出最优路径。
通过该数学建模方法,我们能够准确评估交通路线的效率,并提出改进建议。
在实践中,这种方法已经被应用于公交车路径优化、快递员配送路线规划等方面,取得了显著的效果。
案例二:股票价格预测股票价格的预测一直是金融领域的热门研究课题之一。
传统的技术分析和基本面分析方法存在局限性,而数学建模方法则可以更准确地预测股票价格的走势。
在这种情况下,我们可以使用时间序列分析和回归分析等方法来构建数学模型。
首先,我们需要收集大量的历史股票数据,包括价格、交易量、市场指标等信息。
然后,利用统计学方法对数据进行分析,并建立相应的模型。
最后,通过模型的拟合和预测,我们可以得到对股票价格走势的预测结果。
值得注意的是,股票市场的复杂性使得股票价格的预测存在一定的不确定性。
因此,在实际应用中,我们需要结合多种建模方法和技术指标,综合考虑各种因素,提高预测的准确性和可靠性。
总结与思考数学建模作为一种创新的思维方式和工具,已经在各个领域展现出了巨大的潜力和广泛的应用前景。
通过数学建模,我们可以更好地理解和解决现实问题,并推动科学研究的发展。
数学思维与数学建模训练计划三篇《篇一》数学思维与数学建模在当今社会的重要性不言而喻,无论是科学研究,还是工程应用,都离不开数学的支持。
然而,数学并非一门容易掌握的学科,需要长时间的训练和积累。
为了提高自己在数学思维和数学建模方面的能力,我制定了这份详细的训练计划。
本计划主要分为两个部分:数学思维训练和数学建模训练。
1.数学思维训练:主要包括数学基础知识的学习,数学逻辑思维的培养,以及数学问题的解决方法的掌握。
2.数学建模训练:主要包括数学建模方法的学习,数学建模软件的使用,以及实际问题的数学建模训练。
3.第一个月:重点学习数学基础知识,包括数学分析、高等代数、解析几何等。
通过阅读数学逻辑思维方面的书籍,培养自己的数学逻辑思维。
4.第二个月:在巩固数学基础知识的基础上,学习数学问题的解决方法,包括微分方程、积分方程、线性方程组等。
开始学习数学建模方法,如建立和求解数学模型。
5.第三个月:深入学习数学建模方法,学习数学建模软件的使用,如MATLAB、Python等。
结合实际问题,进行数学建模训练。
6.第四个月:继续进行数学建模训练,参加数学建模竞赛,如全国大学生数学建模竞赛。
在竞赛中,锻炼自己的数学建模能力,提高自己的数学思维水平。
工作的设想:通过四个月的训练,我希望能够达到以下目标:1.掌握数学基础知识,具备扎实的数学基础。
2.培养数学逻辑思维,能够灵活运用数学知识解决问题。
3.学会数学建模方法,能够运用数学建模软件解决实际问题。
4.在数学建模竞赛中取得优异成绩,提升自己的综合素质。
5.每天安排至少2小时的学习时间,确保充足的学习时间。
6.每周进行一次数学问题的解决训练,提高自己的数学解题能力。
7.每月进行一次数学建模训练,熟练掌握数学建模软件的使用。
8.每季度参加一次数学建模竞赛,检验自己的学习成果。
9.坚持学习,不断巩固和提高数学基础知识。
10.注重实践,多进行数学问题的解决训练。
11.学习数学建模方法,熟练使用数学建模软件。
数学模型“课程思政”的思考与教学实践一、本文概述本文旨在探讨数学模型在“课程思政”理念下的创新性思考与具体教学实践,旨在揭示数学教育在培养学生成为兼具科学素养与社会责任感的复合型人才过程中的重要作用。
文章首先对“课程思政”的核心内涵与教育目标进行剖析,明确其在高等教育体系中引导学生树立正确价值观、提升综合素质、强化家国情怀的重要地位。
接着,我们将聚焦数学模型这一特定学科领域,阐述其与“课程思政”深度融合的理论依据与现实意义,强调数学模型构建过程中蕴含的逻辑思维、批判性思考、问题解决能力等素质培养与思政教育所倡导的价值塑造、社会责任、创新精神的内在契合。
在教学实践层面,本文将详述如何将“课程思政”理念融入数学模型课程设计与实施的各个环节。
我们将分享一系列创新教学策略与案例,如选取具有社会现实意义的数学建模题目,引导学生运用数学知识解决实际问题,从而激发他们关注社会热点、思考公共议题的兴趣通过历史回顾与学科前沿介绍,展现数学模型在科技进步、经济发展、社会治理等方面的重大贡献,增强学生的民族自豪感与使命感在团队合作与项目实践中,培养学生的协作精神、沟通能力以及面对复杂问题时的道德判断与伦理抉择能力。
本文还将对实施“课程思政”融入数学模型教学后取得的教学效果进行初步评估与反思,包括但不限于学生知识技能的提升、价值观认同的深化、社会责任感的增强等方面。
我们期望通过深入剖析与实例展示,为数学及其他理工科课程开展“课程思政”提供可借鉴的经验与启示,推动高等教育实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一。
本文是一篇理论与实践相结合的研究,旨在揭示数学模型课程在践行“课程思政”理念中的独特价值与实施路径,为提升数学教育的人文内涵与社会价值提供有力的理论支撑与实践参考。
二、数学模型课程与思政教育融合的理论依据数学模型作为现代科学研究的重要工具,在社会的各个领域都发挥着重要的作用。
通过数学模型的学习和应用,学生可以更好地理解和解决现实问题,如环境保护、经济发展、医学研究等。
数学建模实习报告一、引言本报告是对我在数学建模实习中的经历和成果的总结和分析。
通过这次实习,我深入了解了数学建模的基本理论和应用,并且在实际操作中获得了一定的实践经验。
本报告将主要包括以下几个方面的内容:实习项目的背景介绍、问题分析、模型建立和求解、实验结果和讨论以及总结。
二、实习项目的背景介绍本次实习项目是针对某企业的运输调度问题展开的。
该企业负责将一批货物从不同的发货点运送到不同的收货点,要求在最短的时间内完成任务,并且要尽量减少总运输成本。
由于存在各种各样的限制条件,如道路的限制、车辆的限制以及货物的限制等,因此该企业希望我们通过数学模型来解决这个运输调度问题。
三、问题分析在开始建立数学模型之前,我们首先对该问题进行了全面的分析。
我们详细了解了该企业的运输调度流程,并且查阅了相关的资料,了解了道路限制、车辆限制和货物限制等方面的信息。
经过分析,我们确定了以下几个关键的问题:如何确定最优的运输路线、如何合理安排车辆的使用、如何考虑货物的不同特性。
四、模型建立和求解基于上述问题的分析,我们建立了一套数学模型来解决该运输调度问题。
我们首先将该问题抽象成图论中的最短路径问题,并且引入了线性规划模型来解决车辆的安排问题。
在考虑货物特性的时候,我们使用了多目标规划模型,并对其进行了求解。
通过数学模型的建立和求解,我们得到了一组最优的调度方案,并且进行了实验验证。
五、实验结果和讨论在实验中,我们将得到的最优调度方案与该企业原有的调度方案进行了对比。
实验结果表明,我们提出的调度方案相比原有方案具有更高的效率和更低的成本。
通过与企业员工的讨论和交流,我们也收集到了他们的反馈意见,并根据反馈意见进行了相应的调整和改进。
六、总结通过这次数学建模实习,我深入了解了数学建模的基本理论和方法,并且在实际操作中提高了自己的实践能力。
我学会了如何分析问题、建立模型和求解模型,并且学会了如何将数学建模的成果应用于实际问题中。
数学建模心得体会3篇通过对专题七的学习,我知道了数学探究与数学建模在中学中学习的重要性,知道了什么是数学建模,数学建模就是把一个具体的实际问题转化为一个数学问题,然后用数学方法去解决它,之后我们再把它放回到实际当中去,用我们的模型解释现实生活中的种种现象和规律。
知道了数学建模的几点要求:一个是问题一定源于学生的日常生活和现实当中,了解和经历解决实际问题的过程,并且根据学生已有的经验发现要提出的问题。
同时,希望同学们在这一过程中感受数学的实用价值和获得良好的情感体验。
当然也希望同学们在这样的过程当中,学会通过实际上数学探究本身应该说在平时教学当中,老师有些在课堂上也是这样教学的,他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式,首先就是这个问题就是有点儿全新性,解决的方案不是很明了,这样学生要有一个尝试,一个探索的过程查询资料等手段来获取信息,之后采取各种合作的方式解决问题,养成与人交流的能力。
实际上数学探究本身应该说在平时教学当中,老师有些在课堂上也是这样教学的,他更重要的意义就是引导老师增加一种教学方式,首先就是这个问题就是有点儿全新性,解决的方案不是很明了,这样的话学生要有一个尝试,一个探索的过程。
数学探究活动的关健词就是探究,探究是一个活动或者是一个过程,也是一种学习方式,我们比较强调是用这样的方式影响学生,让他主动的参与,在这个活动当中得到更多的知识。
探究的结果我们认为不一定是最重要的,当然我们希望探究出来一个结果,通过这种活动影响学生,改变他的学习方式,增加他的学习兴趣和能力。
我们也关心,大家也可以看到在标准里面,有非常突出的数学建模的这些内容,但是它的要求、定位和为什么把这些领域加到我的标准当中,你应该怎么看待这部分内容。
数学建模学习心得体会许校的讲座再次激起了我们对这个曾经的相识思考的热情。
同样一个名词,但在新的时代背景下许校赋予了其更多新的内涵。
首先是对“建模”的理解差异。
那时更多的是一种短视或者说应试背景下的行为,“建模”的理解就是给学生一个固定的模式的东西,通过教学行为让学生接受而成为其解决问题的一种工具;而许校的“建模”更多的是一种动态的或者说是一种有型而又不可僵化定型的东西,应该是可以助力学生发展最终可以成为学生数学素养的一部分。
初中数学建模教学实践研究一、简述数学建模教学作为现代教育理念指导下的一种重要教学方式,旨在培养学生的数学素养和问题解决能力。
本文将围绕初中数学建模教学进行深入探讨,通过实践案例分析,阐述建模教学的意义、实施策略及其在提高学生数学成绩和创新能力方面的积极作用。
随着教育改革的不断深化,传统的应试教育逐渐向素质教育转变。
在这个过程中,数学作为一门基础学科,其重要性愈发凸显。
传统的数学教学模式往往过于注重概念、定义与定理的精确背诵与套用,而忽视了学生的实际问题解决能力。
数学建模教学应运而生,并逐渐成为教育界的热门话题。
建模教学强调将数学知识与实际问题相结合,让学生在解决实际问题的过程中自然地学习和掌握数学知识。
这种教学方式不仅有助于培养学生的数学兴趣,更能激发他们的创新思维和实践能力。
建模教学在提高学生数学成绩、培养学生创新能力等方面具有显著的效果。
当前初中数学建模教学仍面临诸多挑战。
如何制定合适的建模教学目标、选择合适的建模题目、设计有效的教学过程以及评价学生的建模成果等,都是值得我们深入研究与探讨的问题。
本文旨在通过对这些问题的研究与实践,为初中数学建模教学提供有益的参考和借鉴。
1. 数学建模的重要性与意义数学建模,作为数学与现实世界紧密相连的桥梁,不仅是一种重要的数学思想方法,更是一种革命性的教育理念。
在信息化、人工智能等高新技术迅猛发展的今天,数学建模的重要性与意义愈发彰显。
数学建模能够培养学生的创新思维和问题解决能力。
它鼓励学生从实际问题出发,用数学的语言和方法来描述、分析和解决,从而不仅提高了学生的数学素养,还激发了他们的创新意识和探究精神。
数学建模有助于培养学生的科学思维和理性精神。
建模过程中,学生需要运用科学的语言和方法进行假设、推导和验证,这有助于他们形成科学的态度和理性的思维方式。
数学建模对于培养学生的综合素质和社会责任感也具有重要意义。
通过参与建模活动,学生可以学会与他人合作、沟通和交流,培养团队精神和协作能力。
对于数学建模活动教学的思考与建议
对于数学建模活动教学,以下是一些思考与建议:
1. 引导问题意识:数学建模活动的核心是解决实际问题。
教师可以引导学生培养问题意识,了解问题的背景和需求,激发学生对问题的兴趣和思考。
2. 培养团队合作与沟通能力:数学建模常常需要团队合作和沟通交流。
教师可以组织学生参与小组活动,在合作中学生分享思路和观点,共同解决问题,培养团队合作和沟通能力。
3. 提供真实问题案例:教师可以选取真实的问题案例,将学生置于现实情境中。
让学生接触到真实的数据和情境,激发他们的学习兴趣,并提高问题解决的可行性。
4. 引导模型构建与分析:教师需要引导学生学习并熟练运用数学模型构建的方法和技巧。
教师可以提供范例,指导学生提取关键因素,建立适当的数学模型,并对模型进行分析和解释。
5. 强调实践与反馈:数学建模是一个实践性强的学科,教师应鼓励学生积极实践和实验,通过验证模型的有效性和局限性,进一步提升他们的数学建模能力。
6. 多样化评价方法:除了传统的笔试和口试,教师可以采用多样化的评价方式,如项目报告、展示演讲、小组讨论等,全面评估学生的数学建模能力和综合素质。
7. 融入技术工具:数学建模过程中,合理运用计算机软件和科技工具可以提高效率和准确性。
教师可以引导学生学习和使用适当的技术工具,如数学建模软件、数据可视化工具等。
总之,数学建模活动教学需要注重培养学生的问题意识、团队合作能力、模型构建和分析能力,同时关注实践与反馈。
通过这些努力,可以激发学生的创造力和创新思维,培养他们解决实际问题的能力,并为他们的学习和未来的职业发展奠定坚实的基础。
数学建模的思考与实践
数学建模是一个学数学、做数学、用数学的过程,它体现了学和用的统一。同时,数学建模是一种数学的思考方法,是对现实世界的一种用数学语言和方法,通过抽象、简化,建立近似刻画并解决实际问题的数学解决方案。数学建模的对象常常是一些实际生活、生产问题,把这些问题进行数学化无疑对培养学生的数学观念和数学意识具有重要的作用。下面通过实际例子,来说明数学建模与数学教学的结合。
一、数学建模的概念
数学模型是用数学的语言和方法对各种实际对象做出抽象或模仿而形成的一种数学结构。建立数学模型的过程叫做数学建模。将所考察的实际问题转化为数学问题,构造出相应的数学模型,通过对数学模型的研究和解答,使原来的实际问题得以解决,这种解决问题的方法叫做数学模型方法。
建立教学模型的过程,是把错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。要通过调查、收集数据资料,观察和研究实际对象的固有特征和内在规律,抓住问题的主要矛盾,建立起反映实际问题的数量关系,然后利用数学的理论和方法去分折和解决问题。这就需要深厚扎实的数学基础,敏锐的洞察力和想象力,对实际问题的浓厚兴趣和广博的知识面。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,是数学科学技术转化的主要途径,数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视,它已成为现代科技工作者必备的重要能力之一。
二、数学建模的重要性
21世纪课程改革的一个重要目标就是要加强综合性、应用性内容,重视联系学生生活实际和社会实践,逐步实现应试教育向素质教育转轨,目前数学教学状况令我们担忧,相当一部分教师认为数学主要是培养学生运算能力和逻辑推理能力,应用问题得不到应有的重视;至于如何从数学的角度出发,分析和处理学生周围的生活及生产实际问题更是无暇顾及,因而学生平时很少涉及实际建模问题的解决,其结果是可想而知的,所以加强学生的建模教学已刻不容缓。
开展数学建模教学,可激发学生的学习积极性,培养团结协作的工作能力;培养学生的应用意识和解决日常生活中有关数学问题的能力;能使学生加强数学与其他学科的融合,体会数学的实用价值;同时也是素质教育的重要体现。
三、数学教学中培养建模思想的意义
数学教育是基础教育的不可缺少的一个环节,在数学教学中培养建模思想,开展建模活动,具有重要意义。
1.在数学教学中培养建模思想符合学生认知过程发展规律
在数学建模的过程中,学生通过对现实问题的观察、归纳、假设,将其转化为一个数学问题,然后求解数学问题,得到所求的解;再回到实际问题中,看是否能解决实际问题,是否与实际经验或数据相吻合,这样经过直觉——试探——出错——思考——猜想——验证的过程,符合学生的认知规律,引导学生建立相应的数学模型,选择适当的方法解决问题,可以更好地激发学生的学习兴趣.
2.在数学教学中培养建模思想可以更好地培养学生的综合能力
在数学建模的过程中,可以培养学生将实际问题用数学语言表达出来的能力,可以培养学生运用数学工具对所建立的数学模型进行处理的能力,可以培养学生与同学间的合作交流及创新能力等等。
3.数学建模可以调动学生的学习积极性
在数学建模过程中,学生亲自搜集数据、查找资料。并对学习的内容进行整理汇报、答辩或争辩。教师扮演的是教学的设计者和指导者,学生是学习过程中的主体。师生处于平等地位。因此极大地调动了学生自觉学习的积极性。
四、数学教学中运用数学建模的实践
笔者根据多年的教学经验,下面结合实践谈一些做法及思考。
1.确定数学建模教学的主要内容。
根据不同学生的数学基础,结合学生的实际情况,依照“循序渐进”原则,确定了数学建模教学的主要内容。
(1)在学完有关数学知识后,针对所学知识安排应用专题,重点是渗透数学建模思想,提高学生创新意识和化归能力。
(2)结合新课程理念和时代发展的特点,涉及现代生活的经济统计图表(识别、分析、绘制)、数据拟合(最小二乘法)、动态规划(货郎担问题,生产计划问题等)、网络规划(绘制、计算、优化)、矩阵对策、股票、彩票发行模型。风险决策、市场预测、存贮原理、供求模型、蛛网模型、法律与犯罪问题、就业与失业、广告与税款等等,则以专题讲座等形式向学生作介绍。此外还可以介绍有关跨学科的生态平衡、环境保护、人口生命等方面的问题,以适应时代要求。
2.常见数学模型类别
(1)建立函数模型
如现实生活中普遍存在着最优化问题——最佳投资、最小成本等。常常归结为函数的最值问题。通过建立相应的目标函数,确定变量的限制条件,运用函数知识和方法解决。
(2)建立方程或不等式模型
现实世界中广泛存在着数量之间的相等或不等关系,如:投资决策、人口控制、资源保护、生产规划、交通运输、水土流失等问题中涉及的有关数量问题,常归结为方程或不等式求解。
(3)建立数列模型
现实生活中的许多经济问题,如增长率、利息(单利、复利)、分期付款等与时间相关的实际问题;生物工程中的细胞繁殖与分裂等问题;人口增长、生态平衡、环境保护,物理学上的衰变、裂变等问题.常通过建立相应的数列模型求解。
(4)建立几何模型
现实世界中涉及一定图形属性的应用问题。如航行、建筑、测量、人造卫星运行轨道等,常需建立相应的几何模型,应用几何知识,转化为用方程或不等式,或三角知识求解。
3.渗透数学建模思想的实施
首先,以简单建模为主要目标,把渗透数学建模意识作为主要任务,具体应立足课本,以应用题为突破口,提高学生应用数学知识解决实际问题的兴趣,使学生体会到数学的价值,享受
到数学学习的乐趣,增强掌握数学建模的信心,因为学生刚开始接触这一新的思想方法,所以选取的例子多数贴近教材内容,贴近学生认知水平,贴近学生生活实际,易于理解。
其次,落实典型案例,让学生初步掌握建模的常用方法为教学目标。随着学习程度的加深,学生所学知识逐渐增多,因此我们结合教材内容精心挑选典型案例,有计划地让学生参与建模过程,设法让学生初步掌握理论分析法、类比联想分析法、数据分析法、模拟法和人工假设法等中学阶段适宜介绍的数学建模方法,让学生接触更多的社会知识和科学知识,从而激发学生进一步学好数学的热情。
最后,主要以建模为核心,落实综合建模为教学目标,通过对课程标准所涉及的、与当前水平相适应的现实生产和生活中的应用问题进行详尽的分类,通过剖析典型例题,讲述数学建模的科学思维方法,对现实问题进行良好的迁移,使学生形成良好的数学认知结构,切实掌握常见应用问题的解答思路和方法,从而更有效地发展数学应用意识和提高数学建模能力。
在教学过程中,遵循“由简单到复杂,逐步渗透”的原则,组织教师认真学习相关理论知识,并共同设计数学建模例题,对数学建模问题的编拟,主要遵循以下几个原则:
(1)导向性。选编的数学建模问题,在思想内容上富于时代信息,并注重真实性、科学性、趣味性,这样有助于培养学生的分析、解决问题能力。
(2)隐蔽性。通过有适度隐蔽性的问题,才能更好培养学生建模能力。
(3)原始性。以来自广播电视、报刊杂志的信息,政府机关等的原始材料,作为我们数学建模问题的重要来源,可以让学生体验到数学的实用性,能更好地提高他们学习的积极性。
(4)创新性。编制建模例题时,还须考虑培养学生的创新精神和创造能力,为此,我们较为注重一题多模或多题一模以及统计图表等例题的编拟,密切关注现代科学技术的发展。使数学创新和高技术密切结合,溶入当代科学发展的主流。
总结
数学建模教学关键要引导学生深层次地参与,充分体现学生的主体地位,把课内教学与课外活动结合起来是一条值得探索的途径,但这要在教学中留给学生充分的空间和时间,如何合理地把握好这个“度”,值得我们进一步探讨。
参考文献
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(责任编辑刘永庆)。