大学生数学建模论文

2022-03-21 版权声明 我要投稿

下面小编整理了一些《大学生数学建模论文(精选5篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。摘要:目前阶段,各个大学在全国性质的数学建模比赛中都有派遣本校优秀的学生进行竞赛,目的就是培养更多的创新型的人才。这不仅能促进各个学校教学质量的提高,同时也能增强学生的想象能力,从而促进学校教学质量和教学业务水平的提高。

第一篇:大学生数学建模论文

大学生数学建模竞赛与高等数学教育改革分析

【摘要】随着我国教育改革的不断深入和发展,数学教育受到了一定的重视,数学教育的各个阶段中都重视对学生数学思维能力的培养,同时通过数学的学习可以解决实际生活中遇到的一些问题,在高等数学教学的过程中,通过数学建模竞赛的方式能够有效的促进高等数学教育的改革,同时在提高高等数学教学质量方面也发挥出了巨大的作用。

【关键词】数学建模竞赛 高等数学教育 教育改革 高等院校

数学建模主要是通过利用所学到的数学知识将实际生活中遇到的问题进行抽象化,经过将数学问题中涉及的数学符号进行加工,将符号给予一定的数学意义,并通过建模的方式将实际生活中的问题解决。通过大学生数学建模竞赛,能够有效的提高高等数学教育的质量,促进教育改革的深入和发展。

1.数学建模竞赛对高等数学教育改革的作用

1.1促进教育观念转变

数学是培育和造就各类高层次专门人才的共同基础,通过数学教育可以培养使学生的理性思维得到更好的培养,通过各种“数”和“形”的模式和结构进行分析和研究,主要运用的是逻辑思维和推演等理性思维方式,这是其他学科在学习过程中所无法替代的,大学生通过对数学理性思维能力的培养使其综合素质和分析能力以及创造性思维都有所提高,数学是美学建构中心之一,能够促进人类的发展和科学技术的进步,因此,高等院校要转变数学教学的观念,重视高等数学教育的重要性。

1.2数学建模教学为高等数学教育改革探索出路

通过数学建模教学是可以将数学知识和应用能力同时提高的最佳结合点,建模教学中所涉及到的问题涉及各个领域,并通过生活中实际的案例分析为教学的主要内容,这种教学方式避免了传统教学中只注重理论知识传授的弊端,使学生能够更好的将理论和实践进行有效的结合,提高解决实际问题的能力,同时学生学习数学的意识和兴趣也被积极的调动起来。数学建模教学一般采用的是研讨班模式,学生在平等地位下共同讨论问题,有主动变为被动,从而使学习更加的积极和主动,另外,采用分层次和模块式的教学体系,改变了传统教学的方式和方法。

在传统高校数学教学中对离散数学和非确定性数学的教学没有给予足够的重视,通过建模教学能够将不同的数学知识进行综合运用来解决实际问题,这对我国高校数学教育提出了较高的要求。

1.3数学建模教学是高等数学教育改革的试验

数学建模教竞赛教学可以在保持原有教學秩序的情况下开展,这也是一项大规模的教育改革试验,学生通过自愿参加的方式对当前的教育秩序不会产生任何的影响,另外,通过测试学生对数学知识的掌握情况以及能否运用在解决实际问题中,有利于发现现行教育方式中存在的一些弊端,从建模竞赛教学的实际开展情况来看,一些高等院校已经将数学建模课设置为必修课,同时还有一些高等院校压缩了当前数学教学课时,增加了限制性数学建模选修课程。这些课程的开设都是为了能够有效的渗透数学建模思想,并在实际教学中产生较好的教学效果。

2.开展数学建模教学和竞赛应注意的问题

在开展数学建模教学和建模竞赛的过程中应避免学生为了竞赛而竞赛,数学建模课设置的主要目的是为了能够让学生将学到的数学知识和方法与解决实际问题进行有效的联系,让学生知道学到的数学知识怎样用,如何用并通过实际的应用发现自身学习的不足,以进行更加努力的学习,这是数学建模竞赛开展的主要目标,使学生通过建模竞赛提高自身解决实际问题的能力,同时数学思维能力和创造能力也得到更好的培养,由此可见,数学建模竞赛的开展有利于推动数学教学内容和课程体系的改革,竞赛本身并不是目的,只是实现目的的一种有效手段。另外,在建模竞赛开展存在不平衡的现象,在一些综合性大学及理工院校中开展得较多,并得到了一定的重视,得到了一定的发展,但是在一般的院校中建模竞赛还没有广泛的开展,其主要是院校的重视程度不够和数学教师对此的认识不足等原因。

3.结束语

大学数学建模竞赛的开展有效的促进了我国高等数学教育的改革,在建模竞赛中大学生能够对各种数学问题进行综合的运用来解决实际生活中的问题,在此过程中学生的数学思维能力和创造性思维能力得到了更好的培养。在经济和社会不断发展的情况下,高校更应重视培养社会所需要的实用型人才,因此,在高校数学教育中应不断的将数学建模思想和方法引入到实际教学中,提升高校教学质量和教学水平,提高大学生对数学知识综合运用的能力。

参考文献:

[1]廖扬,马靓靓.实践教学对大学生数学建模竞赛成绩的影响分析[J].亚太教育,2015(23):31-32.

[2]王娜,孙娜,李德志.大学生数学建模竞赛培训体系的策略研究[J].西部素质教育,2015(14):34.

作者:许永鑫

第二篇:数学建模:大学生数学综合素质的核心

摘 要:数学建模是一种对实际的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,是大学生数学综合素质的核心内容。本文探讨了数学建模的内涵,分析了数学建模与数学综合素质的关系,并指出如何通过数学建模来提高大学生的综合素质。

关键词:大学生;数学建模;数学素质

数学模型作为对实际事物的一种数学抽象或数学简化,其应用性强的特点使其影响正在向更广阔的领域拓展、延伸。因适应新时期应用型、创新型人才培养的需要,数学建模受到了高等院校的重视,相应的课程建设计划得到了实施,竞赛活动得到了开展。基于数学建模培养学生解决实际问题能力的优势,通过数学建模来提升大学生的综合素质,已成为一个逐步引起关注的教育教学问题。

一、数学建模的内涵及其应用趋势

《数学课程标准(实验)》中提出:“数学探究、数学建模、数学文化是贯穿于整个高中数学课程的重要内容……,高中阶段至少应安排一次较为完整的数学探究、数学建模活动。”[1]对于数学建模的理解,可以说它是一种数学技术,一种数学的思考方法。它是“对实际的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的数学表示”[2]。从科学、工程、经济、管理等角度来看,数学建模就是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工具。

通俗地说,数学建模就是建立数学模型的过程。几乎一切应用科学的基础都是数学建模,凡是要用数学解决的实际问题也都是通过数学建模的过程来实现的。就其趋势而言,其应用范围越来越广,并在大学生数学素质培养中肩负着重要使命。尤其是 20 世纪中叶计算机和其他技术突飞猛进的发展,给数学建模以极大的推动,数学建模也极大地拓展了数学的应用范围。曾经有位外国学者说过:“一切科学和工程技术人员的教育必须包括数学和计算数学的更多内容。数学建模和与之相伴的计算正在成为工程设计中的关键工具。”[3]正因为数学通过数学建模的过程能对事实上很混乱的东西形成概念的显性化和理想化,数学建模和与之相伴的计算正在成为工程设计中的关键工具。因而了解和一定程度掌握并应用数学建模的思想和方法应当成为当代大学生必备的素质。对绝大多数学生来说,这种素质的初步形成与《高等数学》及其相关学科课程的学习有着十分密切的关系。

二、数学建模与数学综合素质提升

当今的数学教育界,对什么是“数学素质”,有过深入广泛的讨论。经典的说法认为,数学是一门研究客观世界中数量关系和空间形式的科学,因而,人们认识事物的“数”、“形”属性及其处理相应关系的悟性和潜能就是数学素质。一是抽取事物“数”、“形”属性的敏感性。即注意事物数量方面的特点及其变化,从数据的定性定量分析中梳理和发现规律的意识和能力。二是数理逻辑推理的能力。即数学作为思维的体操、锻炼理性思维的必由之路,可提高学生的逻辑思维能力和推理能力。三是数学的语言表达能力。 即通过数学训练所获得的运用数学符号进行表达和思考、求助与追问的能力。四是数学建模的能力。即在掌握数学概念、方法、原理的基础上,运用数学知识处理复杂问题的能力。五是数学想像力。即在主动探索的基础上获得的洞察力和联想、类比能力。因此,数学建模能力已经成为数学综合素质的重要内容。那么,数学建模对于学生的数学综合素质的提升表现在哪些方面呢?

(一)拓展学生知识面,解决“为‘迁移’而教”的问题。数学建模是指针对所考察的实际问题构造出相应的数学模型,通过对数学模型的求解,使问题得以解决的数学方法。数学建模教学与其他数学课程的教学相比,具有难度大、涉及面广、形式灵活的特点,对学生综合素质有较高的要求。因此,要使数学建模教学取得良好的效果,应该给学生讲授解决数学建模问题常用的知识和方法,在不打乱正常教学秩序的前提下,周密安排数学建模教学活动,为将来知识的“迁移”打下基础。具体可将活动分为三个阶段:第一阶段是补充知识,重点介绍实用的数学理论和数学方法,不讲授抽象的数学推导和繁复的数学计算,有些内容还可以安排学生自学,以此调动学生的学习积极性,发挥他们的潜能;第二阶段是编程训练,强化数学软件包MATLAB编程,突出重要数学算法的训练;第三阶段是数学建模专题训练,从小问题入手,由浅入深地训练,使学生体会和学习应用数学的技巧,逐步训练学生用数学知识解决实际问题,掌握数学建模的思想和方法。[4]

(二)发挥主观能动性,强化学生自主学习能力。数学建模是一种对实际的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,需要学生发挥主观能动性,通过主体心智活动的参与,实现问题的建构和解决。在大学,自主学习是学生学习的一种重要方式。大学生课外知识的获得、参与科研活动、撰写毕业论文和进行毕业设计等等,都是在教师的指导下的自主学习,因此,自主学习的意识和能力培养成为提升大学生综合素质的关键。数学建模对于强化学生自主学习能力,培养数学综合素质无疑具有典型意义。由于数学建模对知识掌握系统性的要求,而这些系统的知识又不可能系统地获得,很多参与数学建模学习和研究的学生,都深感其对提高自主学习能力的重要性,并从中汲取不竭的动力,进行后续的学习和研究。

(三)把握数学建模的内在特质,培养学生的创新能力。创新能力是指利用自己已有的知识和经验,在个性品质支持下,新颖而独特地提出问题、解决问题,并由此产生有价值的新思想、新方法、新成果。数学建模具有创新的内在特质,其本身就是一个创新的过程。现实生产和生活中,面临的每一个实际问题往往都比较复杂,影响它的因素很多,从问题的提出、模型的建构、结果的检验等各个方面都需要创新活动的参与,建立数学模型需以创新精神为动力,不断激发学生的创造力和想像力。因此,在数学建模活动中,要鼓励学生勤于思考、大胆实践,尝试运用多种数学方法描述实际问题,不断地修改和完善模型,不断地积累经验,逐步提高学生分析问题和解决问题的能力。持续创新是知识经济时代的重要特征,高等院校应坚持把数学建模教育作为素质培养的载体,大力培养学生的创新精神、创新勇气和创新能力,使其真正成为创新的生力军。

(四)促进合作意识养成,培养团队协作精神。 适应时代的发展,越来越多的高校将参加数学建模竞赛作为高校教学改革和培养科技人才的重要途径。数学建模比赛的过程就是培养学生全局意识、角色意识、合作意识的过程,也是一个塑造学生良好个性的过程。数学建模竞赛采取多人组队、明确时间、完成规定任务的形式进行。一个数学建模任务的完成,往往需要成员之间的讨论、修改、综合,既有分工、又有合作,是集体智慧的结晶。竞赛期间学生可以自由地查阅资料、调查研究,使用必要的计算机软件和互联网。作为对学生的一种综合训练,学生要解决建模问题,必须有足够的知识,并有将其抽象成数学问题、有良好的数学素养,有熟练的计算机应用能力,还要有较好的写作能力,这些知识和能力要素的取得,往往来自于一个坚强的团队。具有一定规模的建模问题一般都不能由个人独立完成,只有通过合作才能顺利完成,没有全局观念和协作精神作为支撑,要完成好建模任务是非常困难的。

三、在数学建模的教与学中提升学生数学素质

数学建模课程的教学不是传统意义上的数学课,它不是“学数学”,而是“学着用数学”。它是以现实世界为研究对象,教我们在哪里用数学,怎样用数学。对模型的探索,没有现成的普遍适用的准则和技巧,需要成熟的经验见解和灵巧的简化手段,需要合理的假设,丰富的想像力,敏锐的洞察力。直觉和灵感往往也起着不可忽视的作用。因此,在数学建模教学中要把握“精髓”,侧重于给予学生一种综合素质的训练,培养学生多方面的能力。

(一)将数学建模思想渗透到教学中去。把数学建模的思想和方法有机地融入“高等数学”等课程教学是一门“技术含量”很高的艺术。其困难之一就是数学建模往往与具体的数学问题和方法,可能是很深奥的数学问题和方法紧密相连。因此,怎样精选只涉及较为初等的数学理论和方法而又能体现数学建模精神,既能吸引学生而且学生又有可能遭遇的案例,并将其融入课程教学中十分重要。特别要重视在教学中训练学生的“双向翻译”的能力。这一能力的要求,简单地说,就是把实际问题用数学语言翻译为明确的数学问题,再把数学问题得到解决的结论或数学成果翻译为通俗的大众化的语言。“双向翻译”对于有效应用数学建模的思想和方法,是一个极为关键的步骤,权威的专家多次强调了这一点。建模的力量就在于“通过把物质对象对应到认定到能‘表示’这些物质对象的数学对象以及把控制前者的规律对应到数学对象之间的数学关系,就能构造所研究的情形的数学建模;这样,把原来的问题翻译为数学问题,如果能以精确或近似方法求解此数学问题,就可以再把所得到的解翻译回去,从而解出原先提出的问题。” 

(二)数学建模教学中重视各种技术手段的使用。在“高等数学”等课程的教和学中,使用技术手段,尤其是数学软件,只是时间的问题,尽管关于技术手段的好与坏还仍有争议。企图用技术手段来替代个人刻苦努力的学习过程,只会误导学生。但决不能因此彻底地排斥技术手段, 这是一个“度”的问题。对于数学建模的教师来说,技术手段既可能成为科研和教学研究的有力工具, 也可以通过教学实践来研究怎样使用它们。数学建模课程教学中涉及数理统计、系统工程、图论、微分方程、计算方法、模糊数学等多科性内容,这些作为背景性知识和能力的内容,一个好的教师一定要在教学中把它作为启发性的基本概念和方法介绍给学生。而这些内容要取得基于良好引导效果的教学成效,就必须使用包括数学软件在内的多种技术手段,以此来培养学生兴趣,引导学生自学,挖掘学生的学习潜能。

(三)确立“学生是中心,教师是关键”的原则。所有的教学活动都是为了培养学生,都要以学生为中心来进行, 这是理所当然的。数学建模的教学要改变以往教师为中心、知识传授为主的传统教学模式,确立实验为基础、学生为中心、综合素质培养为目标的教学新模式。然而,教学活动是在教师的领导和指导下进行的, 因而,教师是关键。在教学过程中教师对问题设计、启发提问、思路引导、能力培养方面承担重要职责,教师能否充满感情地、循循善诱、深入浅出地开展数学建模的教学就成了学生学习成效的关键,教师的业务能力、敬业精神、个人风格等发挥着非常重要的作用。因此,作为数学建模的教师,把数学建模思想运用在高等数学教学中的意义,就在于在整个教学中给了学生一个完整的数学,学生的思维和推理能力受到了一次全面的训练,使学生不仅增长了数学知识,而且学到了应用数学解决实际问题的本领。

参考文献:

[1]叶尧城.高中数学课程标准教师读本[M]. 武汉:华中师范大学出版社,2003:20.

[2]王庚.数学文化与数学教育[M].北京:科学出版社,2004:56.

[3]詹姆斯•格林姆.数学科学•技术•经济竞争力[M]. 邓越凡,译.天津:南开大学出版社,1992:109.

[4]李大潜.数学建模与素质教育[J].中国大学生数学建模竞赛通讯,2002(9):41-43.

(责任编辑 朱凯)

Mathematics Modeling: Core of Mathematics Competence of Undergraduates

WU Li

(Department of Basic Courses, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 210037, China)

Key words: undergraduate; mathematics modeling; mathematics competence

作者:吴 莉

第三篇:大学生数学建模竞赛与创新能力培养

摘 要:目前阶段,各个大学在全国性质的数学建模比赛中都有派遣本校优秀的学生进行竞赛,目的就是培养更多的创新型的人才。这不仅能促进各个学校教学质量的提高,同时也能增强学生的想象能力,从而促进学校教学质量和教学业务水平的提高。本文根据国家性质的数学建模比赛,总结学生在参加比赛的时候出现的问题和以后在学习和试验的过程中需要注意的问题,针对这些问题对数学建模比赛中的质量控制和创新能力提出重要的培训措施,使学生在面临比赛时能有更好的心态和应对办法处理遇到的难题。

关键词:数学建模比赛;培养创新能力;教学质量;具体措施

1.引言

全国大学生数学建模竞赛是由国家教育部和全国公应与应用教学数学协会联合主办的,主要是由各个省份的数学建模竞赛委员会主管和负责,由社会各界人士进行资助的,主要面向全国的高等院校举行的一项竞技比赛。自1992年以来,已经有1000多支队伍进行比赛,到目前为止,队伍依旧在不断地扩大,这就意味着已经有越来越多的学校和老师重视起数学建模竞赛,对各界人士的影响也在逐渐加深。数学建模本身就是一项比较有意义的竞赛,对于大学生综合素质的考验,培养创新精神和团队合作精神,有效的促进学校教学建设和教学模式体制的改革有着促进作用。数学建模竞赛是當代大学生素质教育的一种体验模式,竞赛的内容涉及到学生的品德、团队协作能力、逻辑思维能力、创新和开发能力、独立思考等等各个方面的能力水平。数学建模是将所学的理论知识与生活中的实践相结合,运用数学的方式方法和计算机编程加以分析,解决所遇到的问题,它对学生的创新能力的培养的注重已经是众所周知的。

2.数学建模竞赛与创新能力的培养

现阶段,国家的很多产品的技术都是从国外引进而来的,然后在国内生产制造最终出售,这就牵扯到这些技术都是国外的先进技术,在国内每卖出一件产品都要向国外拥有技术的国家支付大额的技术使用费。因此,无论是在高等院校还是在企业,都推行科技创新,发明创造属于我们自己的技术,这样不但能促进国家科技水平的不断提高,还可以为企业家和资本家节省一大笔成本,同时也促进了国家经济的发展,推动了社会的进步。创新能力的培养主要是创新思维的培养,然而创新思维的核心就是在于个人思维的独特性和看待问题的角度与众不同,有自己的想法和见解在内,主要表现为直觉思维、逻辑思维、联想思维、发向思维和逆向思维等等,创新思维在科技中的作用是不言而喻的,由此国家对创新能力的培养也是十分的重视的。

数学建模主要以解决实际的问题为主,这些问题具体涉及到工程设计、经济管理和社会生活面临的问题的各个方面,传统的定性思维在解决这些新的问题的时候总是会拙荆见肘,无法从根本上解决实际问题。但是数学建模竞赛非常具有适用性和挑战性,一般数学建模竞赛没有准确的答案,并且也没有统一的答案,只要是说的有道理、有科学依据都是正确的。更有者说数学建模竞赛是毕业设计论文前的一种训练,在一定程度上是模拟毕业设计的实践内容和工作情况。这样的竞赛既丰富了大学生的课外生活,又增长了学生的见识,受益颇多。

3.提高数学建模教学质量的重要措施

首先,在组建数学建模教学队伍之前需要考察老师擅长的学术范围,选择对学生有帮助的教学队伍,要确定一名经验丰富并且各个领域都有接触的总的指导老师,主要负责学生的研究方向做出确定和辅导,同时疏导学生平时的心理。同时再选择不同专业、擅长不同领域的、研究比较透彻的老师组成一支队伍,负责学生学习、培训和辅导工作。还要设立一名文艺宣传委员,主要负责联络、宣传、安排教学等具体的工作事宜,这个位置也是不可或缺的。因为学生的兴趣爱好,擅长的方面各有不同,只是一个老师的话不可能每个学生的问题都能分析透彻,解释的很明白,所以师资力量的配备齐全也是必要的。

其次,要做好教学基础课程、数学模型和数学实验等课程的开展,毕竟这是最接近学生竞赛项目的内容,每年在校内的举行的数学竞赛,对学生对学习数学的兴趣有更好的影响,在一定程度上也选拔了许多优秀的学生。同时根据每个学校师资力量、教学安排和教学设备先进程度的不同,对学生的教育教学的好坏也会有所影响。因此,在高等院校的教学安排中,应当积极开设数学实验和数学建模等课程,初步介绍数学建模所包含的内容,同时在大学要开展开放式的数学建模实验室,有助于学生在面临一些问题无法解决的时候,可以继续进行手动操作实验,加强了对知识点的理解。还可以通过对数学建模的思想进行普及和教育,引导学生积极思考问题,独立的解决某些问题,理顺数学建模的思考思路,同时培养学生从基础知识学起,培养创新意识。教学实验是数学建模实验的一种补充和铺垫,这一般注重模型的建立和实践问题解决的能力。其次学生再利用计算机进行计算和编程解决实际的问题,以学生的练习,老师的教学为辅,重点培养学生自主学习和独立思考的能力,从中自行发现解决问题的思路,总结解决问题的规律,探讨问题规律性的能力,在以后面临类似的问题的时候能够迎刃而解。

最后,认认真真的对待每一场比赛,对自己的表现和竞争对手的表现进行总结。因为在参赛的过程中,根据比赛给出的题目我们要做出分析,同时结合自己所学的内容就行总结,找出适合解决问题的最优方法,接着提出合理的假设,建立数学模型。根据模型的设计,进行计算方法的设计,通过计算机的编程操作实现自己的计算结果,对结果进行分析和检验,最后就是撰写论文的环节的工作,这代表的是向评委的汇报,这工作量是非常大的,挑战性也是很大的,这也是很多挑战者之前没有经历过的。因为队员需要认真的对待比赛,缓解压力等,各个队员之间团结一致,共同完成比赛。

4.结束语

总之,要想提高学生数学建模的质量,就要从培养学生的创新能力开始,加强数学建模教学水平的提升,保证学生在良好的学习环境中学习和进步,同时为学生配备完整的师资力量,这需要学生和老师共同努力。培养学生将理论知识与实践相结合的能力,发挥自身的综合素养能力,在各个高校共同努力的情况下,不断提升学生的综合素质能力,遵循国家的政策,我相信数学建模的质量一定会越来越好。

参考文献:

[1]马元魁,张丽丽,伏文清.以大学生数学建模竞赛为牵引的创新创业能力培养研究与实践[J].教育教学论坛,2019(09):151-152.

[2]张婷.数学建模在高职学生创新实践能力培养中的作用——以全国大学生数学建模竞赛赛题为例[J].科技经济导刊,2018,26(20):160+148.

作者简介:

王聪,出生年月:1996.06.21,性别:男,民族:汉,籍贯(精确到市):湖南益阳.

作者:王聪 高宇博

第四篇:全国大学生数学建模竞赛培训问题之探索

摘要:数模建模竞赛是由美国工业与应用数学学会在1985年发起的一项大学生竞赛活动,自1989年起我国陆续有高校参加美国大学生数学建模竞赛。从1992年开始由教育部高教司和中国工业与应用数学学会(CSIAM)举办我国自己的全国大学生数学建模竞赛。面向全国高等院校、不分专业、每年一届的通讯竞赛,比赛时间一般为每年9月的第四个周末。自举办第一届竞赛以来,参赛队数平均每年以近30%的速度增加,2007年已达到了967所院校、11722个队,是面向全国高校规模最大的一项科技竞赛活动。

关键词:大学生;数学建模;培训;探索

为了进一步扩大竞赛活动的受益面,提高数学建模的水平,促进数学建模活动健康有序发展,笔者在认真研究大学生数学建模竞赛内容与形式的基础上,结合自己指导建模竞赛的经验及前参赛获奖选手的心得体会,对建模竞赛培训过程中的培训内容、方式方法等问题作了探索。

一、数学建模竞赛培训工作的培训内容

1、建模基础知识、常用工具软件的使用。在培训过程中我们首先要使学生充分了解数学建模竞赛的意义及竞赛规则,学生只有在充分了解数学建模竞赛的意义及规则的前提下才能明确参加数学建模竞赛的目的;其次引导学生通过各种方法掌握建模必备的数学基础知识(如初等数学、高等数学等),向学生主要传授数学建模中常用的但学生尚未学过的方法,如图论方法、优化中若干方法、概率统计以及运筹学等方法。另外,在讲解计算机基本知识的基础上,针对建模特点,结合典型的建模题型,重点讲授一些实用数学软件的使用及一般性开发,尤其注意加強讲授同一数学模型可以用多个软件求解的问题。

2、建模的过程、方法。数学建模是一项非常具有创造性和挑战性的活动,不可能用一些条条框框规定出各种模型如何具体建立。但一般来说,建模主要涉及两个方面:第一,将实际问题转化为理论模型;第二,对理论模型进行计算和分析。简而言之,就是建立数学模型来解决各种实际问题的过程。为了使学生更快更好地了解建模过程、方法,进行剖析,让学生从中体验建模的过程、思想和方法。

3、常用算法的设计。建模与计算是数学模型的两大核心,当模型建立后,计算就成为解决问题的关键要素,而算法好坏将直接影响运算速度的快慢及答案的优劣。根据竞赛题型特点及前参赛获奖选手的心得体会,建议大家多用数学软件(Mathematica,Matlab,Maple,Lindo,Lingo,SPSS 等)设计算法,这里列举常用的几种数学建模算法。①数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法(比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具)。②蒙特卡罗算法(该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法,通常使用Mathematica、Matlab软件实现)。③线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题(建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo软件实现)。④动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法(这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中,通常使用Lingo软件实现)。⑤图论算法(这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备,通常使用Mathematica、Maple作为工具)。⑥图象处理算法(赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理)。

4、论文结构,写作特点和要求。答卷(论文)是竞赛活动成绩结晶的书面形式,是评定竞赛活动的成绩好坏、高低,获奖级别的惟一依据。因此,写好数学建模论文在竞赛活动中显得尤其重要,这也是参赛学生必须掌握的。为了使学生较好地掌握竞赛论文的撰写要领,我们的做法是:①通过对历届建模竞赛的优秀论文进行剖析,总结出建模论文的一般结构及写作要点,让学生去学习体会和摸索。②要求同学们认真学习和掌握全国大学生数学建模竞赛组委会最新制定的论文格式要求且多阅读科技文献。③提供几个具有一定代表性的实际建模问题让学生进行论文撰写练习。

二、数学建模竞赛培训工作的培训方式、方法

1、尽可能让不同专业、能力、素质方面不同的三名学生组成小组,以利学科交叉、优势互补、充分磨合,达成默契,形成集体合力。

2、在培训班上,我们让学生以3人一组的形式针对建模案例就如何进行分析处理、如何提出合理假设、如何建模型及如何求解等进行研究与讨论,并安排读书报告。使同学们在经过“学模型”到“应用模型”再到“创造模型”的递进阶梯式训练后建模能力得到不断提高。

3、有目的有计划地安排学生走出课堂到现实生活中实地考察,丰富实际问题的背景知识,引导学生学会收集数据和处理数据的方法,培养学生建立数学模型解决实际问题的能力。

4. 建模的基本概念和方法以及建模过程中常用的数学方法教师以案例教学为主;合适的数学软件的基本用法以及历届赛题的研讨以学生讨论、实践为主、教师指导为辅。

5、为了检测培训的效果,一般我们都要按竞赛的题型要求出一题是连续型、另一题是离散型组织一二次模拟竞赛,要求各组学生在三天内独立完成模型的建立、求解与论文写作,并就自己的论文作报告,让学生在实践中提高自己的建模能力、临场应变能力和组织协调能力。教师针对学生模拟竞赛中暴露出来的数学知识及论文写作方面的薄弱环节,有重点地进行训练和强化。

作者:陈武鹏

第五篇:浅析大学生数学建模竞赛组织与培训

摘要:以华北水利水电学院为例,介绍了大学生数学建模竞赛队员的选拔、指导教师的培养以及课程设置,并指出了几个关键环节,总结了几点经验。

关键词:数学建模 组织 培训

大学生数学建模竞赛首次比赛于1985 年在美国举行,国内首次比赛于1989年举办,并于1994年被中国教育部列为全国性的大学生赛事,目前已成为国内高校规模最大的课外科技活动。[1][2]

我校自2001年组队参赛以来,取得了一些成绩。其中,2006年—2011年期间,共获得国家二等奖7组次,省一等奖22组次,省二等奖38组次。2012年2月10日,学校选拔了2个小组,参加了美国的竞赛,均获得了一等奖。本人将我校多年来的实际工作和经验教训进行总结,希望能对其他兄弟院校的数学建模活动起到一定的积极作用。

1 时间安排

1.1 第一阶段主要进行宣传及初次选拔:3月15日—5月15日

宣传及动员工作由学校“大学生数学建模协会”组织实施,重点人群为在校二年级学生。报名结束后进行初次选拔,选拔的方式为笔试,考试内容包括高等数学、线性代数、概率统计及简单数学模型。按照考试成绩从高到低排序,选拔150名学生组成若干数学建模学习小组,然后进行初级培训。

1.2 第二阶段主要进行第二次选拔:5月16日—6月1日

由教务处、校团委联合发文,由数学与信息科学学院具体承办“创新杯”大学生数学建模大赛暨数学建模校内选拔赛,每年一届。严格履行大学生数学建模大赛的程序,由评审专家组进行评选。学校对优秀的作品予以表彰,并鼓励队员进行下一阶段的训练。

1.3 第三阶段主要进行理论培训:6月2日—7月10日

将进入第三阶段培养的学员组成“国赛”集训队,进行系统的理论培训,这是组织数学建模的中级阶段,也是发现人才和培养人才的关键阶段。

根据多年的经验,最终获得优异成绩的学员,往往不是常规考试中成绩最好的,而是对数学建模热情高涨、善于钻研、有创新思想的学员。这就要求指导教师对学员进行全面的了解,并根据学员的特点,进行合理分组搭配,使各小组的建模能力、计算机应用能力以及协作能力尽量均衡,充分发挥团队协作精神。

1.4 第四阶段进行第三次选拔:7月10日—8月30日

此阶段为暑期强化培训期,学员不仅要研读优秀论文,而且每组要完成3-4篇模拟论文,并给其他学员讲解。根据学员表现情况,进行第三次校内选拔。此阶段也是参加大学生数学建模竞赛全国赛的冲刺、提高阶段。

1.5 第五阶段为竞赛期:9月中旬

数学建模实验室停止对外开放,营造一个封闭、安静的竞赛环境。

1.6 第六阶段主要进行总结、再启动:9月下旬至年底

此阶段可分两个层次,一是类似第一阶段,扩大数学建模竞赛的影响力,吸引更多学生关注,为下一步工作做准备;二是提高层次。指导老师把各自负责的参赛小组的论文进行汇总、整理,并提出改进意见,帮助学员把劳动成果转化成更优秀的论文,争取在期刊上发表,同时遴选出参加美国大学生数学建模竞赛的同学。

2 师资培养

数学建模培训的核心是指导教师,教师队伍的战斗力不仅影响到培训的效果,而且是决定竞赛结果的一个重要因素。因此,多年来,我校始终坚持业务第一、奉献第二的原则,同时在选拔过程中,有意选拔一些年富力强、具有创新意识的青年教师,同时注意学历、职称结构的调整,现已逐步建立一支年龄结构合理、教学态度严谨、业务素质高、科研能力强、善于团结、乐于奉献的师资队伍。

以下是我校师资队伍建设的几点做法:

1)每年选派指导教师参加全国大学生数学建模竞赛全国组委会组织的暑期数学建模竞赛培训与应用研究研讨会和年底当年命题研讨会,倾听国内外知名建模专家的学术报告,及时了解国内数学建模动态和当年数学建模题目出题思路及解题方法,同时向国内其他兄弟院校学习。2)每年选派指导教师参加河南省或中南地区组织的数学建模师资培训与教学研讨,借鉴他校的成果经验,改进我校的不足,提高师资水平。3)组织指导教师队伍到省内高校交流学习。4)邀请数学建模专家到校内讲学。近年来多次邀请解放军信息工程大学韩中庚教授、郑州大学石东洋教授等分别来校做报告。5)指导教师定期、不定期的召开研讨会,有时会邀请队员参加,共同探讨竞赛组织过程中出现的一些问题及解决方法。

通过以上工作,开阔了视野,更新了理念,拓展了知识,丰富了经验。

3 课程设置

我校构建了“选修课+课外活动+集训”相结合的课程体系,逐步形成“以教学促竞赛,以竞赛带教学”的良性循环。

3.1 开设选修课

在全校范围内开设《数学建模》公选课。一是帮助同学们了解数学建模,增强对数学建模的兴趣,进而积极参与到数学建模竞赛中;二是普及数学建模基本知识和基本方法,为集训节省大量的时间和精力。

学校还开设了《数学实验》选修课,讲授数学软件Matlab和优化软件lingo/lindo。经过学习,同学们对经典案例的解决思路和计算方法有了清晰的认识,掌握了案例的分析、建模、编程等关键环节,能够自行建立简单的数学模型并用软件进行求解。

3.2 组织课外活动

我校于2003年成立了“大学生数学建模协会”,该社团由数学建模爱好者组成,秉承“不畏困难,顽强攻坚,锐意创新,不骄不馁”的精神,多次承办校内数学建模竞赛相关的活动,成为我校数学建模体系中不可或缺的重要组成部分。

3.3 集中理论培训

集中理论培训授课内容包括概率统计、运筹规划、微分方程、数值分析、模糊数学、神经网络、层次分析法、图论、排队论、灰色数学、模型讲解等。

4 几点经验

1)充分发挥大学生数学建模协会的作用,使其成为人才储备库。2)吸纳校内其他竞赛的优胜者参赛。如校团委举办的“磐石杯”基础学科知识竞赛、信息工程学院举办的“C语言程序设计大赛”等。3)发扬团队协作精神,这是关系竞赛成功与否的关键因素。一是要团结;二是三个队员能力需各有所长,努力争取在建模能力、计算机应用能力以及协作能力达到均衡。4)注重思想教育。当竞赛结果公布后,要密切关注成绩不理想的小组成员的思想情绪波动,引导学员正确对待失败,增强抵抗挫折的能力,不要计较一时的成败得失,更不要后悔、指责队友当时的选择。[3]引导学员保持高昂的斗志,为下次竞赛做好准备。

参考文献

[1] 李大潜.中国大学生数学建模竞赛[M].北京:高等教育出版社,2001(12).

[2] 杨启帆等.数学建模[M].北京:高等教育出版社,2005(5).

[3] 黄娜.组织学生参加数学建模竞赛的经验与建议[J].内江科技,2007(9).

作者:刘建厅

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