大学生数学建模论文精编3篇
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大学生数学建模论文1
关键词:数学建模协会 数学软件 学风建设
二十一世纪是一个充满竞争的年代,近年来,大学生难就业成为不争的事实,一方面在学生为就业叫苦连天的时候,另一方面社会上的企业,各用人单位也在抱怨应届大学生的综合素质差,知识结构不合理等等,企业也在为找不到合适自己的人才而苦恼。数学建模能培养同学们对问题积极思考的习惯;应用数学理论知识解决实际问题的能力;善于发现问题、分析问题、解决问题的能力;交流表达的能力;写作的能力;熟练使用计算机的技能;创新精神和合作意识。这些都是在以后的学习、工作中必不可少的。[1]
一、组建数学建模协会的目的和意义
数学建模协会以服务广大同学,宣传建模知识,普及数学软件实用,传播建模精神,致力于活跃学校的社团活动,营造学术氛围为宗旨。主要任务是为同学间交流建模心得提供平台,宣传普及数学建模知识,协助学校组织数学建模竞赛,宣传数学,普及数学软件实用等,致力于推动学院建模事业的发展。
二、协会成立现状
我院第一届数学建模协会共吸收了我院89名数学爱好者,成员主要是一年级学生,要求热爱数学,具有一定的计算机应用能力,写作能力,团队协作意识。协会成立之后,开展了系列数学建模讲座,包括数学建模介绍、初等模型、建模论文撰写等,还专门为协会成员开设了线性代数和概率论与数理统计两门课程,以满足建模竞赛对数学理论知识的需求。
为了更好地进行师生交流、成员间交流,协会成员自发搭建了网络平台。辅导教师上传历年竞赛优秀论文供学生参阅,也可进行网络答疑,学生之间开展讨论,交流体会,在一定程度上丰富了大家的课余生活,促进了良好学风的建设。[2]
三、协会系列活动
数学建模协会活动主要由指导教师团队策划,协会成员组织实施,分为三个阶段。
第一阶段进行理论课程的学习。主要是线性代数和概率论与数理统计两门课程,讲授内容主要针对建模竞赛的需求,结合历年竞赛试题介绍知识的应用,并穿插相应初等模型的介绍。
第二阶段在校内数学建模竞赛之前进行建模讲座,包括论文撰写,简单模型的介绍,并通过竞赛选拔队员参加全国大学生数学建模竞赛。期间采用“老带新”的方式,建模协会成员有一部分是上一届全国赛的参赛队员,他们的经验和经历都会对新队员一定的帮助,包括学习层面和精神层面。
第三阶段是暑假培训,主要针对参加全国赛的队员,进行系统的建模课程讲授,包括数学软件使用,建模方法,论文写作,竞赛注意事项等。教师要注意发挥学生的主体作用,给他们订任务、订目标,分组进行实例练习,让同学轮流上台讲解,报告自己的论文,其他同学和指导老师当听众,提出问题并进行讨论等。[3]
四、几点思考
数学建模协会成立一年来,通过开展系列活动,确实在一定程度上提高了学生的建模能力和水平,进而提高了校内建模竞赛的参与度和水平。但是也存在一些问题需要进一步研讨和改进。一是协会成员流失情况存在。主要愿意是制度约束力相对较差,以及在学习过程中遇到困难,对数学建模的学习兴趣逐渐降低。二是建模活动时间难以保证。大一新生,学生课外活动很多,经常与建模活动时间发生冲突,学生会顾此失彼,有时不能保证参加建模活动,时间长了就会放弃数学建模。三是建模活动安排需进一步优化。在讲授线性代数和概率课程时,由于内容的特点,学生反映枯燥乏味,也会打消学生的学习兴趣。
数学建模活动要作为一项是事业来做,就需要辅导教师团队和建模爱好者付出很多。协会制度要进一步完善,要与学院教务沟通,合理安排学生活动时间,同时更需要辅导教师优化课程内容,在讲授知识的同时提高学习兴趣。[4]
参考文献:
[1] 李余辉等。基于人才培养模式改革的数学建模教学及竞赛意义研究[J]。科技信息,2011。
[2] 张桦。探析数学建模教育对人才的培养[J]。教育与职业,2007。
[3] 杨桂元。财贸类院校数学建模的教学与实践[J]。工科数学,2002,18(6):13-15。
大学生数学建模论文2
[关键词]数学建模 课程改革
[作者简介]段璐灵(1979- ),女,湖南永州人,广西教育学院数学与计算机科学系,讲师,研究方向为相对同调代数与数学教育。(广西 南宁 530023)
[中图分类号] [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)05-0140-03
20世纪70年代末 80年代初,英国剑桥大学就专门为研究生开设了数学建模课程,随后欧美一些国家也把数学建模列入大学和中学的教学中。1985年开始举办数学建模竞赛,1989 年我国大学生开始参加美国竞赛,经过几年的参与,发现竞赛是推动数学建模教学在高校迅速发展的良好形式,1992 年中国工业与应用数学学会数学模型专业委员会组织我国10 个城市的大学生举办了数学模型联赛。自1994 年起,教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办的全国大学生数学建模竞赛每年一次。全国大学生数学建模竞赛是面向全国大学生的群众性科技活动,目的在于激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,开拓知识面,培养创造精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革。竞赛推动了数学建模教学的迅速发展,成为当代数学教育改革的主要方向之一。数学家吴文俊说:“数学要真正得到应用,数学建模是取得成功最重要的途径之一。”中国科学院院士、全国大学生数学建模竞赛组委会主任李大潜认为:“数学建模已成为现代应用数学的一个重要组成部分,开展数学建模竞赛活动,在大学开设数学建模课程,顺应了历史潮流,值得大力提倡。”竞赛组委会秘书长姜启源教授说:“高等教育要在高度信息化的时代培养具有创新能力的高科技人才,将数学建模引入教育过程已是大势所趋。”数学建模课程是20世纪80年代初进入我国的,由当时清华大学应用数学系主任箫树铁教授首次提出并实践,在清华大学和部分高校开设了数学模型课程。随后数学建模课程进入大部分高校课堂,既顺应时展的潮流,也符合教育改革的要求。
一、数学建模课程的特点
1.基础课程涉及面广。数学建模课程需要众多的基础数学课程,如数学分析、微分方程、概率论与数理统计、图论、计算方法、计算数学、解析几何等,约有13门课程需要学习。只有具备扎实的专业功底,才能轻松学习数学建模课程。
2.教学形式灵活。数学建模课程是案例式教学,每个章节以例子来说明,例题又有较大的灵活性供学生发挥创造能力。教师可以根据学生现有的知识结构和认知能力选择章节内容。教学方法可以采用讲授法、讨论法、论文法、面向问题法等。
3.教学手段先进。数学建模课程需要计算机技术解决模型的计算、分析,各高校都配备了先进的数学建模实验室和多媒体教室,安装了Matlab,Lingo,Mathematica等数学软件。
4.应用性强。数学建模课程的每一章节都涉及实际问题,一般是来源于工程技术和管理科学等生产生活方面经过适当简化加工的问题,如预报模型、优化模型、决策模型、控制模型等。学习数学建模课程,使学生将数学、计算机有机地结合解决实际问题,将数学建模思想运用到各个学科领域。
5.难度大。数学建模课程往往以问题为主线,面向问题想办法解决。数学建模的教学本身是一个不断探索、创新、完善和提高的过程。数学建模课程指导思想是以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标组织教学工作,强调获取新知识的能力,注重解决问题的过程,这对学生和教师要求都比较高。
二、现行数学建模课程存在的问题
1.调查统计。笔者随机抽取广西教育学院数学教育专业2010级104名学生进行了问卷调查,问卷共设4个问题,要求学生在选择的基础上进一步回答,统计情况如下:问题1,你对数学建模课程设置的满意程度如何?选择非常满意的占%,比较满意的占%,一般的占%,不满意的占%;问题2,你对数学建模课教学方法的满意程度如何?选择非常满意的占%,比较满意的占%,一般的占%,不满意的占%;问题3,你对数学建模课考试方式的满意程度如何?选择非常满意的占%,比较满意的占%,一般的占%,不满意的占%;问题4,你对数学建模课在人才培养方面的满意程度如何?选择非常满意的占%,比较满意的占%,一般的占%,不满意的占%。同时,笔者对讲授过数学建模课程的教师进行了访谈,教师大都认为在教学中学生基本上不预习、不复习课本内容,学习积极性不高,自学能力差,对数学建模的方法和步骤理解不到位,数学软件不会用,应用建模知识解决实际问题的能力和撰写科研论文的能力没有得到提高。
2.结果分析。数学建模作为数学专业的选修课程,在讲授建模的概念、步骤,培养学生分析能力和数学表达能力方面取得了很好的效果,但从调查中不难看出,数学建模课程也存在一些弊端:一是教材注重求全、求严,涉及面太广,从基本的建立数学模型、初等模型、简单的优化模型、数学规划模型、微分方程模型到马氏链模型等共13章,学生看着一本厚厚的教材,心里难免畏惧,而实际上专科生能讲的章节只有几节;对于专科生来说,专业基础不是很扎实,教材某些内容较深奥,学生学习起来很吃力。二是课堂教学基本以教师为中心,教材为蓝本,教师采用“满堂灌”“填鸭式”“保姆式”的教学方法,学生主体地位得不到充分发挥,处于消极接受状态,很少参与,因而缺乏学习数学建模的兴趣与积极性,从而造成了学生学习数学建模的障碍和困难。三是教学模式单一,重统一、轻个性,虽然学了不少的数学建模类型,但遇到实际问题会建模的学生凤毛麟角,形成时代要求培养运用技术的新型人才与现行数学教育脱离的矛盾。四是考试内容和形式单一,试题侧重于记忆,以计算方法与技巧为主,形式一般是开卷或闭卷考试,不能反映学生的真实水平。上述问题的存在,不但影响学生学习数学建模课程的积极性,而且影响全国大学生数学建模竞赛的参与质量,不利于应用型人才的培养,有必要对现有的数学建模课教学模式进行改革。
三、对数学建模课程改革的思考
1.编排一本教学适用的教材或教学资料。目前大多数高校用的教材都是姜启源编写的《数学模型》(第三版),对于本科院校来说这本教材比较适合,对于高职高专的学生来说这本教材内容太难、太多了。各高校经验丰富的一线教师可以尝试编写一本适合高职高专的数学建模教材,根据高职高专学生的数学基础及开设的专业课程顺序,适当降低难度,对章节进行取舍。由于数学建模课程要用到计算机,最好能配备相应的习题和多媒体课件。学校可以根据自己的情况编写教学资料,讲授基本的数学建模技巧和基本的模型后,可以编写适合专科生的简单模型以及学校历年参加数学建模竞赛的试题,激发学生对数学建模课程的兴趣。
2.教学方法改革。数学建模的教学本身是一个不断探索、创新、完善和提高的过程。数学建模课程指导思想是以实验室为基础、以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程,提高分析问题和解决问题的能力;提高学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力,使他们在以后的工作中能运用数学解决问题,提高利用计算机软件及当代高新科技成果的意识,将数学、计算机有机结合起来解决实际问题。可以参照广西师范学院继续教育学院王文蓉老师参与式教学团队的做法,数学建模课程以学生为主,教师利用一些事先设计好的问题启发、引导学生主动查阅文献资料和学习新知识,鼓励学生积极开展讨论和辩论,培养学生主动探索、努力进取的学风,培养从事科研工作的初步能力,以及团结协作的精神,形成生动活泼的环境和气氛。教学过程的重点是创造环境引导学生的学习欲望、培养自学能力,增强数学素质和创新能力。提高数学素质强调获取新知识的能力,是解决问题的过程而不是知识与结果。接受参加数学建模课程的学生大都需要学习概率统计、微分方程、计算方法、数学软件包的使用等“短课程”(或讲座),多数是启发性地讲授基本概念和方法,充分调动学生的积极性,发挥潜能。教学中广泛地采用讨论方式,学生自己报告、讨论、辩论,教师质疑、答疑、辅导。
3.成立数学建模课程教学团队。数学建模课程不必由一个教师一教到底,可以建立一支教学团队,团队教师根据专长,结合研究方向,专门讲授某一方面的数学建模知识与技巧。如教师负责制分专题,讲授离散模型、连续模型、优化模型、微分模型、概率模型、统计回归模型等,避免了教师某些知识不足的缺陷,提高了课堂教学效率,增强了学生学习的积极性。师资队伍较好的高校可以运用参与式教学模式,由两位教师同时上一堂课,分别讲解建模问题和软件问题,互为补充,有效提高课堂教学质量。
4.课堂教学程序现场编辑、运行。数学建模课程会遇到很多需要编程的地方,而课本中并未提及如何得到结论,此时教师应在课堂教学中现场用Matlab,Lingo或Mathematica数学软件编辑程序,并运行展示结果,既解决学生的疑惑,又复习了数学软件,一举两得。如在讲述汽车刹车距离的模型时,模型建立后刹车距离,为将这个模型运用于实际,需要知道其中的参数和,通常有经验估计和数据拟合两种方法,利用交通部门提供的一组刹车距离的实际数据来拟合,得到。课本并没有体现拟合过程,此时教师应在课堂上利用Matlab软件展示拟合过程,学生很容易就能理解刹车距离的函数。在讲授数学规划模型时,每个规划模型求最优解时都要用Lingo软件进行编程和分析结果。课本上给出了LinDo软件的编写过程,由于Lingo软件现在已经取代了LinDo软件,因此有必要用Lingo对程序重新编辑、运行,让学生掌握Lingo软件的简单用法。如在讲自来水输送时,问题的目标可以从获利最多转化为引水管理费最少,得出水库供水量限制和需求量限制,最后利用Lingo软件在课堂现场编程,运行结果,从结果中可以看出,最少引水管理费,送水方案很明显。
5.开设与数学建模课程相关的辅助课程。开设“计算机建模”选修课,突出数学的应用与建模能力的培养,突出数学算法的实现,提出计算机的作用。介绍一些数值的计算、最优化、概率统计及图论等基本知识,以Matlab,Lingo,Mathematica数学软件为主,结合数学案例,解决建模和求解,提高学生数学建模能力、计算机水平,甚至可以学习排版软件。
6.建立数学建模网络课程。以数学建模知识、技能及学习策略为主要内容,以现代教育教学理论为指导,以现代网络技术为依托,集多种教学模式和教学手段为一体,创造有个性化和互动性特色的自主学习数学建模教学环境。开发数学建模课程网络学习资源,包括教师教案、课件、教学材料、教学录像、学法指导等,提供下载讲义、背景资料、补充材料、作业以及学生成果、数学建模试题、数学建模优秀论文、数学建模感想等学习环境和信息空间,从而达到有效地培养学生数学建模综合应用能力目的的课程教学改革。另外,还要介绍社会现实热点问题,如传染病模型、航空公司的超员订票模型、养老金问题、人口预测研究等,让学生把数学建模课程与实际应用结合起来。
7.考核形式多样化。长期以来,数学建模课程考核的形式都是笔试,题型一般是选择题、填空题、判断题和解答题。教师考前往往会带领学生对要考核的知识点进行复习,或出同类型的题型,学生机械地套用概念、模型解决题型,很难知道学生对知识的掌握情况。笔者建议对数学建模课程采取开卷与闭卷、考试成绩与平时成绩相结合的考核方式,通过“平时成绩加分”的办法,由学生独立或组队完成实际问题,完成的好在原有成绩的基础上获得“平时成绩加分”,既可以提高学生学习数学建模课程的兴趣,又可以调动学生的主动参与意识,从而提高能力。将数学建模课程作为选修课的高校,可以让学生组队完成一个预定的模型,写出相应的论文,作为考查给分的依据,再结合平时成绩,给出最后考核的分数。
8.组织课外比赛与参加全国大学生数学建模竞赛。由于数学建模课程在大多数院校是选修课,课时有限,且有非数学系的学生选修,基础不一,有必要课后进行一些小型的数学建模比赛。如可以让各校的数学建模协会举办讲座以及举行数学建模比赛,熟悉比赛流程,了解论文撰写过程,为每年九月的全国数学建模做准备。全国大学生数学建模竞赛是全国高校规模最大的课外科技活动之一,参加建模大赛可以激励学生学习数学建模课程的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识,推动数学建模教学体系、教学内容和方法的改革。
[参考文献]
[1]姜启源,谢金星,叶俊。 数学模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2]蒋金弟。高等数学教学中学生数学思维能力的培养[J].中国新技术新产品,2010(6).
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[4]张银龙,刘敏。创新人才的培养与数学建模意识的形成[J]. 长春金融高等专科学校学报,2008(2).
[5]陈亚琴。数学建模在数学中的应用[J].网络财富,2009(23).
[6]王兆森。高等数学教学中如何培养学生的思维能力[J].科技资讯,2006(14).
大学生数学建模论文3
关键词数学建模;创新教育;技术应用
全国大学生数学建模竞赛经过21年的发展,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。此项竞赛旨在培养应用书本知识解决实际问题的能力、培养创新意识和创造能力、培养团队合作意识和团队合作精神、训练逻辑思维和开放性思考方式。上海电机学院自2005年参加全国本科组比赛以来,在数学建模教育的改革与发展方面,做着不懈地努力,经过多年的探索与研究,已经形成了较为完整的数学建模教育体系。
为了以数学建模为平台,增强大学生的素质教育,丰富学生的第二课堂,我们采用了课堂教学、课外教学、学生教学的教学方式。课堂上,教师将数学相关的知识点进行展开,跳过理论推导与证明,重点讲述其应用相关的事例,启发学生对其应用性的思考,引出所要解决的实际问题,将学生分成若干组进行讨论。课下,采用答疑、讲授等其他第二课堂的方法将学生向正确的方向引导,并给出相关的指导意见。考核时,学生以小组为单位进行互讲互评,最后每个班级给出一份包括问题分析、解决方案、可行性报告的建模论文,并作为公共资源存档。
为了增强数学建模教学的实践性与竞赛性,我们投入资金进行相关软硬件的购置,建成了一个集教学、实践、培训、竞赛于一体的机房。并形成了一套相对承受的竞赛机制,即校内宣传、基本培训、校内竞赛、上机实践、暑期培训、全国比赛。上海电机学院从组织学生参加全国大学生数学建模竞赛以来,从初期的每年3、4支队伍到现在17支队伍,从数量到质量都得到了极大的提高。就数学建模的普及程度而言,数学建模协会、数学联合学习社等社团已经变成全校规模最大,涉及面最广的社团,数学建模及建模竞赛已经深入学生中。
自2005年举办首届上海电机学院校内数学建模竞赛以来,经过8年的成长与发展。在硬件上,我们建立了数学建模实验室;在软件上,我们已经形成了一套完整的机制,包括宣传机制、竞赛机制、评阅机制、选拔机制、培训机制、后勤保障机制、奖励机制等。
数学建模实验室可以容纳50名学生同时上机、查阅资料、参加竞赛、创新实验。内部配备充足的数学建模资料、独立的服务器并开设讨论区和休息区。修改和完善相关的规章制度确保数学建模基地安全平稳运行。每年参加数学建模竞赛指导的教师达到11人,具有硕士及以上学位的指导教师达百分之九十以上。这些条件为以数学建模实验室为依托开展数学建模创新教育打下了坚实基础。组织机制:成立了校数学建模竞赛组委会,负责宣传、后勤保障、征题命题及审核解答、评阅、赛后指导、数模课程建设、创新团队建设等工作。宣传机制:每年3月中旬开始,通过开展数学建模宣讲会向学生系统地介绍什么是数学模型、数学建模竞赛、数学建模的方法、步骤和一般过程、数学建模所能培养能力以及参加竞赛对个人综合能力的提升等。通过学校主页、部门网站、散发传单、张贴海报,教师辅导员到班级宣传等形式信息。确保将建模和建模竞赛推广到每个学生。竞赛机制:根据全国大学生数学建模竞赛上海赛区的相关要求制定了上海电机学院数学建模竞赛章程。全校统一竞赛题目,将图书馆机房及数学建模专用机房开放,并开放通宵建模教室。评阅机制:由命题小组等相关教师成立评审专家组,坚持公平、公正、的原则,在成绩反馈监督机制下,以上海赛区的阅卷流程为规范,制定了评卷方法与步骤,筛选出优秀论文,并采用上机检验及论文答辩的方式确定优秀的参赛小组。培训机制:重在培训,突出培训,从而蕴含竞赛期间参赛学生能够独立自主地完成竞赛。后勤保障机制:数学建模组委会竞赛前召开相关职能部门及各负责领队会议,协调解决学生上机问题、竞赛场地问题、网络连通问题、读书馆查阅资料问题、打印论文问题、伙食保障问题、安全问题、以及相关应急预案。
数学建模能够促进大学生能力的培养。数学建模活动包括数学建模课程、数学建模竞赛和数学实验课程等方面。建模活动本身就是一项创造性的思维活动,它既具有一定的理论性又具有较大的实践性;既要求思维的数量,还要求思维的深刻性和灵活性。很多高校当初为了竞赛的需要而开设了数学建模课程,但随着对数学建模对学生能力培养的认识,数学教学改革的深入发展,许多普通高校都在积极思考,大胆探索,数学建模教学取得了许多可喜的成果。特别是对数学教学改革以数学建模为突破口,在教学体系方法和内容上都进行了实质性的改革,已取得了突破性的成果:改革教学内容,教学与计算机结合,实行研讨式教学等,这也为数学建模网络教学奠定了很好的基础。
培养学生创新能力方面:
1、发挥学生的想象能力,培养学生的直觉思维。通过数学建模教学,使学生有独到的见解和与众不同的思考方法,如善于发现问题,沟通各类知识之间的内在联系等。
2、构建建模意识,培养学生的转换能力由于数学建模就是把实际问题转换成数学问题,因此我们在教学中应该注重问题的转化,培养学生思维的灵活性、创造性。鼓励学生对问题的深入研究,激发其学习数学的主动性,开拓学生创造性思维能力,促使其养成善于发现问题,独立思考的习惯。
构建数学建模教学模式方面:
1、平时按数学建模的观点分析组织教学内容。经济数学基础课程中含有丰富的数学建模素材,其中许多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,它必对应着某实际原型。因此,我们专门加以挖掘整理,从全新的角度重新组织经济数学基础的教学体系。
2、针对教材中实际应用问题较少的现状,在教学中尽量精选一些实际例题进行建模示范,通过具体问题的建模范例,突出数学建模的思想方法,帮助学生理论联系实际并在课后练习中也突出数学建模思想。通过经济数学基础的教学, 可以落实日常语言变为数学语言的训练,使每个学生受到将实际问题抽象成数学问题的训练,促使学生学会用数学的眼光透视问题,从数学的角度去思考周围的实际问题,培养用数学的意识,学会用数学的理论、思想、方法分析处理问题,培养数学建模能力。
参考文献
[1] 陈国华,廖小莲,以数学建模竞赛为载体培养应用型人才实践创新能力,价值工程,2010,29.
[2] 刘唐伟,熊思灿,乐励华,大学生数学建模竞赛与创新能力培养,东华理工大学学报(社会科学版),2008,1.
[3] 孙浩,叶正麟,西北工业大学数学建模创新教育之探索,高等数学研究,2008,4.