Ⅰ 如何在數學教學中讓學生學會數學建模
一、數學建模促進相美課程的學習
計算方法足計算機課程重要的組成部分。數值分析與計算方法通常使用C語言等描述演算法,復雜的演算法描述甚為噦嗦,採用數學軟體(Matlab,Mathematica,Maple,MathCAD等)的命令描述演算法。既簡單又能易於上機實驗。求特徵根與特徵向量、樣條與插值、方程和程組求解等,數學軟體中使用參數調用標準的函數或過程就可實現問題求解。用於直接計算或驗證用演算法語言編寫的計算方法結果的正確性.頗有裨益。概率統計、規劃優化、線性代數、微積分、平面幾何與立體幾何等科目。數學建模提供了問題求解的極住手段.對這些課程的輔助學習幫助極大。
二、數學建橫促進科學問題的探索
自然科學中的許多前沿研究問題不少最終可以歸結為某些數學問題。數學建模將這些應用問題的靜態特性和靜態特性用數據和圖形的方式多方面描述,有助於問題的解決。比如離子通道實驗反映給葯後鉀離子濃度的變化過程,用隨機微分方程來描述,利用數學吏驗模擬和模擬,輔助前沿課題的研究。經濟均衡模型的分析和模擬.描述了市場經濟的「看不見的手」的強大魔力。我們在課程穿插r諸如此類的我們的研究課題中的應用實例.可知學生已經去感受前沿問題的研究
三、數學建橫培彝數學課件創作人才
遠程數學教學系統需要製作火的數學課件.製作數學課件存在的主要困難是:如何獲得大量的數學對象(數學符號、數學公式,數學表格、數學圖形)。數學建模的特點是利用數學軟體(Matlab.Mathematica,SAS等),完成復雜的數值計算和符號運算。並分析大量精確的數學圖形擻學表格,得到實驗結論。數學軟體的HTML、TeX、圖形輸出格式,可以直接用於數學課件的創作。我們在講授用於數值計算和符號運算、製作圖表的數學軟體的同時,講授了呵方便得到高質螢的數學符號和公式的數學排版系統(LaTeX、ams'~X等),由於不少學生已經熟悉網頁製作軟體(Flash.Firework、Dreamweaver等)和圖形處理軟體。學生提交的電子版的數學實驗報告.梢加潤色,頃刻成為高水平的數學課件樣本。
Ⅱ 初中數學建模論文怎麼寫
根據實際問題,用數學模式對其進行建模,論文就是寫你建模的過程,即分析問題、建立模型、得出結論 例文 加強初中數學建模教學 培養學生應用數學意識
九年義務教育《數學課程標准》中指出:數學可以幫助人們更好地探求客觀世界的規律,並對現代社會中大量紛繁復雜的信息作出恰當的選擇與判斷,同時為人們交流信息提供了一種有效、簡捷的手段。數學作為一種普遍適用的技術,有助於人們收集、整理、描述信息,建立數學模型,進而解決問題,直接為社會創造價值。數學教學要讓學生親身經歷將實際問題抽象成數學模型並進行解釋與應用的過程,進而使學生獲得對數學理解的同時,在思維能力、情感態度與價值觀等多方面得到進步和發展。
近幾年,不僅每年高考都出了應用題,中考也加強了應用題的考察,這些應用題以數學建模為中心,以考察學生應用數學的能力,但學生在應用題中的得分率遠底於其他題,原因之一就是學生缺乏數學建模能力和應用數學意識。因此中學數學教師應加強數學建模的教學,提高學生數學建模能力,培養學生應用數學意識和創新意識,本文結合教學實踐,談談初中數學建模教學的一些學習體會。
⒈數學建模是建立數學模型的過程的縮略表示,可用下面的框圖來說明這一過程:
實際問題
抽象、簡化,明確變數和參數
根據某種「定律」或「規律」建立變數和參數間的一個明確的數學關系
解析地或近似地求解該數學問題
解釋、驗證
投入使用
通不過
通過
1.1 審題 建立數學模型,首先要認真審題。實際問題的題目一般都比較長,涉及的名詞、概念較多,因此要耐心細致地讀題,深刻分解實際問題的背景,明確建模的目的;弄清問題中的主要已知事項,盡量掌握建模對象的各種信息;挖掘實際問題的內在規律,明確所求結論和對所求結論的限制條件。
1.2 簡化 根據實際問題的特徵和建模的目的,對問題進行必要簡化。抓住主要因素,拋棄次要因素,根據數量關系,聯系數學知識和方法,用精確的語言作出假設。1.3 抽象 將已知條件與所求問題聯系起來,恰當引入參數變數或適當建立坐標系,將文字語言翻譯成數學語言,將數量關系用數學式子、圖形或表格等形式表達出來,從而建立數學模型。按上述方法建立起來的數學模型,是不是符合實際,理論上、方法上是否達到了優化,在對模型求解、分析以後通常還要用實際現象、數據等檢驗模型的合理性。
⒉具體的建模分析方法
① 關系分析法:通過尋找關鍵量之間的數量關系的方法來建立問題的數學模型方法。
② 列表分析法:通過列表的方式探索問題的數學模型的方法。
③ 圖象分析法:通過對圖象中的數量關系分析來建立問題的數學模型的方法。
⒊掌握常見數學應用題的基本數學模型
在初中階段,通常建立如下一些數學模型來解應用問題:
① 建立幾何圖形模型
② 建立方程或不等式模型
③ 建立三角函數模型
④ 建立函數模型
案例
例1 王小姐參加了某晚會,晚會中共有40人,若每兩人均握手一次,問參加者共握手多少次?
例2 設計合適的包裝方式。
⑴現有4盒磁帶,有幾種包裝方式?哪種方式更省包裝紙?
⑵若有8盒磁帶,哪種方式更省包裝紙?
例3 已知 、 、 均為非負實數,求證:
前兩個問題比較明顯的須建立幾何圖形模型來加以分析,第三個問題若用不等式變形來解決則非常困難,但建立幾何圖形模型解決則輕而易舉,
如下圖。
例4 甲、乙兩廠分別承印八年級數學教材20萬冊和25萬冊,供應A、B兩地使用,A、B兩地的學生數分別為17萬和28萬,已知甲廠往A、B兩地的運費分別為200元/萬冊和180元/萬冊;乙廠往A、B兩地運費分別為220元/萬冊和210元/萬冊。(1)設總運費為w元,甲廠運往A地x萬冊,試寫出w與x的函數關系式;(2)如何安排調動計劃,能使總運費最少?
例5 我們已經學會了一些測量方法,現在請你觀察一下學校中較高的物體,如教學樓、旗桿、大樹等等,如何測量它們的高度呢?
本題顯然要建立三角函數模型來分析解決
例6 爸爸准備為小明買一雙新的運動鞋,但要小明自己算出穿幾「碼」的鞋。小明回家量了一下媽媽36碼的鞋子長23厘米,爸爸41碼的鞋子長25.5厘米。那麼自己穿的21.5厘米長的鞋是幾碼呢?
本題較合理的數學模型是一次函數。
例7 1997年11月8日電視正在播放十分壯觀的長江三峽工程大江截流的實況。截流從8:55開始,當時龍口的水面寬40米,水深60米。11:50時,播音員報告寬為34.4米。到13:00時,播音員又報告水面寬為31米。這時,電視機旁的小明說,現在可以估算下午幾點合龍,從8:55到11:50,進展的速度每小時減少1.9米,從11:50到13:00,每小時寬度減少2.9米,小明認為回填速度是越來越快的,近似地每小時速度加快1米。從下午1點起,大約要5個多小時,即到下午6點多才能合龍。但到了下午3點28分,電視里傳來了振奮人心的消息:大江截流成功!小明後來想明白了,他估算的方法不好,現在請你根據上面的數據,設計一種較合理的估算方法(建立一種較合理的數學模型)進行計算,使你的計算結果更切合實際。
建模合理性分析:本題建模合理性有以下兩個評價點
⑴回填速度以每小時多少立方米填料計。這樣,能否建立合理的回填速度計算模型便成為第一個評價要點。
⑵注意到回填速度是逐漸加快的:水流截面越大,水越深,回填時填料被沖走的就越多,相應的進展速度就越慢。反之就越快。在模型中對回填速度越來越快這一點如何作出較合理的假設,這是第二個評價要點。
⒋數學建模教學活動設計的體會
①鼓勵學生積極主動地參與,把教學過程更自覺地變成學生活動的過程。
教師不應只是「講演者」、「總是正確的指導者」而應不時扮演下列角色:模特——他不僅演示正確的開始,也表現失誤的開端和「撥亂反正」的思維技能。參謀——提一些求解的建議,提供可參考的信息,但並不代替學生做出決斷。詢問者——故作不知,問原因、找漏洞,督促學生弄清楚、說明白,完成進度。仲裁者和鑒賞者——評判學生工作成果的價值、意義、優劣,鼓勵學生有創造性的想法和作法。
②注意結合學生的實際水平,分層次逐步地推進。
數學建模對教師、對學生都有一個逐步的學習和適應的過程。教師在設計數學建模活動時,特別應考慮學生的實際能力和水平,起始點要低,形式應有利於更多的學生能參與。在開始的教學中,在講解知識的同時有意識地介紹知識的應用背景。在應用的重點環節結合比較多的訓練,如實際語言和數學語言,列方程和不等式解應用題等。逐步擴展到讓學生用已有的數學知識解釋一些實際結果,描述一些實際現象,模仿地解決一些比較確定的應用問題,到獨立地解決教師提供的數學應用問題和建模問題,最後發展成能獨立地發現、提出一些實際問題,並能用數學建模的方法解決它。
③重視知識產生和發展過程教學。
由於知識產生和發展過程本身就蘊含著豐富的數學建模思想,因此老師既要重視實際問題背景的分析、參數的簡化、假設的約定,還要重視分析數學模型建立的原理、過程,數學知識、方法的轉化、應用,不能僅僅講授數學建模結果,忽略數學建模的建立過程。
④注意數學應用與數學建模的「活動性」。
數學應用與數學建模的目的並不是僅僅為了給學生擴充大量的數學課外知識,也不是僅僅為了解決一些具體問題,而是要培養學生的應用意識、數學能力和數學素質。因此我們不應該沿用老師講題、學生模仿練習的套路,而應該重過程、重參與,更多地表現活動的特性。
Ⅲ 中學數學建模思想及其教學研究論文的開題報告怎麼寫
論文寫作,先不說內容,首先格式要正確,=========現在的論文,只要是原創都要收費,
一篇完整的論文,題目,摘要(中英文),=========商業社會也沒辦法誰願意免費給你寫論文
目錄,正文(引言,正文,結語),致謝,=========你在這問也沒用,我去年的論文找
參考文獻。規定的格式,字體,段落,頁眉=========【諸葛
頁腳,開始寫之前,都得清楚的,你的論文=============文庫幫忙寫的】
算是寫好了五分之一。然後,選題,你的題==================質量還不錯,你可以去看下
目時間寬裕,那就好好考慮,選一個你思考
最成熟的,可以比較多的閱讀相關的參考文
獻,從裡面獲得思路,確定一個模板性質的
東西,照著來,寫出自己的東西。如果時間
緊急,那就隨便找一個參考文獻,然後用和
這個參考文獻相關的文獻,拼出一篇,再改
改。正文,語言必須是學術的語言。一定先
列好提綱,這就是框定每一部分些什麼,保
證內容不亂
Ⅳ 高中數學建模論文……求指教啊……
問題的提出
數學建模的教學實踐在我國己有十多年的探索了,新的國家課程標准和新的教材都將數學建模內容列入學生必修內容。在探究性學習的探索中,一些學校選擇了數學建模做為突破口;在進行數學課題學習的教學實踐中,數學建模是其中的一種重要形式。近年來,我校為配合上海市中學生數學知識應用競賽,對數學建模教學進行了積極的探索,針對人為地將數學建模教學與曰常課堂教學相割裂、教師和學生對數學建模這種具有多樣性、新奇性的學習形式存在的畏難心理等困難,我校在數學建模的教學中主要採用了以下循序漸近的三個不同層次的教學形式來克服以上的困難。
研究方法和過程
一、常規課堂教學中的數學建模教學
廣義地說,一切數學概念、數學理論體系、數學公式、方程式和演算法系統都可以稱為數學模形。如「橢圓的方程及圖象」就是一個數學模型,「用『二分法』求方程的一個近似解」也是一個數學模型。針對學生在數學建模中不會對實際問題進行抽象、簡化、假設變數和參數,形成明確的數學框架的困難,我們在常規的數學課堂教學中,有意識地選擇合適的教學內容,模仿實際問題中建立數學模型的過程,來處理教材中常規的學習內容,從而為學生由實際問題來建立模型奠定基礎。
譬如,對於二面角內容的教學,在學生原有生活經歷中,有水壩面和水平面成適當的角的印象;有半開著的門與牆面形成角的印象,那麼我們在讓學生形成二面角的概念時,應當從學生已有的這些認識中,舍棄具體的水壩、門等對象,而抽象出「從一條直線出發的兩個半平面所組成的圖形叫做二面角」,在這里,半平面是相對於水壩攔水面、門等的具體對象而進行合理假設得到的理想化對象,而在進一步研究如何度量一個二面角的大小時,我們是讓學生提出各種方案,然後通過討論、比較各方案所定義的幾何量對給定的二面角是不是不變數,同時又簡潔表達了二面角中兩個半平面閉合程度的大小。以上關於二面角的概念及其度量方法的教學過程,實際上就是建立數學模型並研究模型的過程。
這個教學案例說明,在常規的曰常課堂教學中,完全可以選定適當內容,創設出數學建模的教學情景來處理教學內容,從而為學生真正面對實際問題來建立模型、研究模型創造條件。
二、教師提供問題的數學建模教學
教師提供問題的數學建模,基本上同目前開展的大學生、中學生數學建模競賽中需要完成的建模任務相同。這種形式的數學建模學生不需要自己選定實際問題研究,而是由教師選定適合於學生水平的實際問題呈現給學生,在教師的啟發、引導下,學生小組通過討論,自己完成模型選擇和建立、計算、驗證等過程,最後用小論文的形式呈現自己的研究成果,這種形式的數學建模學生已真正接觸到實際問題,並經歷建模的全過程。
經過了曰常課堂教學中的數學建模教學,學生對什麼是數學建模已有了一定的認識,並已經歷了由具體問題抽象出明確數學框架的鍛練,因此,我們在這種形式的數學建模教學中,主要是加強以下幾個方面的教學。
1.提供的實際問題必須難易適度,應當適合於學生的認知水平。對於較難的問題,我們往往給出必要提示,如啟發學生通過提出合符常理的假設來將復雜的問題化為可以建模的問題;通過提示學生設定相關變數來達到使模型容易建立等。
教師可從選定的實際問題、模型假設、變數設定等方面來控制難度,其中模型假設和變數設定是直接影響到模型建立的關鍵因素,對此關鍵點教師沒計適當的教學形式,是「教師給定問題型」建模教學的關鍵。
2.在「教師給定問題型」的數學建模的實踐中,學生將經歷建模的全過程,其中在模型的求解這一環節,往往需要藉助計算機選擇一個合適的數學軟體平合,通過數學實驗來求解模型。我校近年來,對這一環節的教學比較重視,每年都對將參加上海市中學生數學建模夏令營的學生團隊進行數學軟體Matlab的使用輔導,通過使學生精通一種軟體的使用,再介紹學生自己鑽研其它幾種數學軟體的使用,從而為學生正確求出模型的解,鋪平了道路。
3.在近五年對學生的輔導過程中,我們感到以下一些問題可用來訓練學生的數學建模能力,它們是:(1)路橋問題,(2)限定區域的駕駛問題,(3)交通信號燈管理問題,(4)球的內接多面體問題,(5)螺旋線問題,(6)最短路問題,(7)最小連接問題,(8)選址問題,(9)麵包進貨問題等。
4.在「教師給定問題型」的數學建模實踐中,學生的研究結果,必須會用論文進行表達,會表達自己的研究思路及結果,是一個學生綜合素質的體現。由於數學建模論文的撰寫有一定的格式要求,當然這種格式要求是為了更好地使作者展現自己的研究結果,也是對論文質量的保證。所以,我們在教學中對學生論文撰寫的格式進行了專門的輔導,一般地說,中學生的數學建模論文格式,應當具有以下的形式。
(一) 論文摘要:做什麼?用什麼方法?藉助什麼工具?得出什麼結論?為什麼用這個工具?所得結果還有何推廣應用?
關鍵詞:用以體現論文主要特色的幾個詞彙。
(二) 問題的重述:用自己的語言將問題重述一遍,有自己的理解。
(三) 必要的假設或假定:(1)根據實際情況假定,要合乎常理,簡化原始問題;(2)變數的定義和聲明。
(四) 問題分析:變數之間會有什麼關系?已知了什麼?需在數學上解決什麼?
(五) 模型:能夠寫成數學表達式的一定要寫,可用幾種不同的模型。
(六) 模型求解:用各種手段、包括藉助計算器和計算機得出結論。
(七) 問題的討論:模型及使用的工具的優缺點(准確性、局限性),所得結論和所用方法可否延伸到其他領域。
(八) 附錄:引用的原始資料,編寫的程序等。
從以上八個方面對學生進行輔導,提出要求,將會有效保證學生正確用論文表達自己的研究結果。
三,學生自選問題的數學建模教學。
有了前面兩種形式的建模教學。學生具備了一定的建模水平後,就可進入學生自選問題的數學建模教學階段了。這一階段是要求學生依據自己已掌握的建模知識和具備的經驗,自己選定一個實際問題,通過建立數學模型加以解決,最後以論文的形式反映自已的研究成果。這一階段的數學建模教學實踐,若開展的好,則廣大學生在解決實際問題中所表現出的挑戰困難的勇氣和豐富的想像力都將是我們老師始料未及的。近年來我校在這種形式的建模教學實踐中,主要是加強了如下三個方面的指導。
這個是方法
題名應簡明、具體、確切,能概括論文的大概內容,有助於選定關鍵詞,符合編制題錄、索引和檢索的有關原則。
簡明扼要,提綱挈領。 命題講究理論性和現實性,從一般性說特殊性。理論性是指基於某個理論。
(
1.摘要的規范
摘要是對論文的內容不加註釋和評論的簡短陳述,要求扼要地說明研究工作的目的、研究方法和最終結論等,重點是結論,是一篇具有獨立性和完整性的短文,可以引用、推廣、擴展。
2.撰寫摘要注意事項
①不得簡單重復題名中已有的信息,忌諱把引言中出現的內容寫入摘要,不要照搬論文正文中的小標題(目錄)或論文結論部分的文字,也不要詮釋論文內容。
②盡量採用文字敘述,不要將文中的數據羅列在摘要中;文字要簡潔,應排除本學科領域已成為常識的內容,應刪除無意義的或不必要的字眼;內容不宜展開論證說明,不要列舉例證,不介紹研究過程;
③摘要的內容必須完整,不能把論文中所闡述的主要內容(或觀點)遺漏,應寫成一篇可以獨立使用的短文。
④摘要一般不分段,切忌以條列式書寫法。陳述要客觀,對研究過程、方法和成果等不宜作主觀評價,也不宜與別人的研究作對比說明。)
(
1.關鍵詞規范
關鍵詞是反映論文主題概念的詞或片語,通常以與正文不同的字體字型大小編排在摘要下方。一般每篇可選3~8個,多個關鍵詞之間用分號分隔,按詞條的外延(概念范圍)層次從大到小排列。
關鍵詞一般是名詞性的詞或片語,個別情況下也有動詞性的詞或片語。
應標注與中文關鍵詞對應的英文關鍵詞。編排上中文在前,外文在後。中文關鍵詞前以「關鍵詞:」或「[關鍵詞]」作為標識;英文關鍵詞前以「Key words」作為標識。
關鍵詞應盡量從國家標准《漢語主題詞表》中選用;未被詞表收錄的新學科、新技術中的重要術語和地區、人物、文獻等名稱,也可作為關鍵詞標注。關鍵詞應採用能覆蓋論文主要內容的通用技術詞條。
2.選擇關鍵詞的方法
關鍵詞的一般選擇方法是:由作者在完成論文寫作後,從其題名、層次標題和正文(出現頻率較高且比較關鍵的詞)中選出來。)
還有:
(1)引言:引言又稱前言、序言和導言,用在論文的開頭。引言一般要概括地寫出作者意圖,說明選題的目的和意義, 並指出論文寫作的范圍。引言要短小精悍、緊扣主題。
(2)論文正文:正文是論文的主體,正文應包括論點、論據、論證過程和結論。主體部分包括以下內容:
a.提出問題-論點;
b.分析問題-論據和論證;
c.解決問題-論證方法與步驟;
d.結論。
Ⅳ 初中數學建模教案怎麼能寫好呢
分析變數的關系,設自變數、應變數,建立應變數與自變數的函數關系,解函數關系……
Ⅵ 數學模型的教學大綱
一、總學時:32學時
二、適用專業:本科理工類、經濟類各專業
三、選用教材:姜啟源 編《數學模型》(第二版)高教出版社出版
四、基本內容和要求
(一) 數學建模的步驟、原理和方法:
1、 了解數學建模的意義;
2、 了解建立數學模型的基本知識、相關的基本概念;
3、 掌握數學建模過程的幾個明顯的處理階段和流程;
4、 通過實例了解數學模型的特點和學習方法;
5、 了解全國大學生數學建模競賽。
(二) 掌握數學建模思想方法:
1、數學建模概述
2、對現實問題的分析、提練、描述
3、幾種創造性思維方法
4、合理假設與信息處理
5、建立數學模型
6、數學軟體與模型求解
7、結果分析與靈敏度分析
8、模型的評價與推廣
9、論文摘要
(三) 數學方法分類建模
1、 初等數學方法建模;
2、 線性規劃法建模;
3、 非線性規劃法建模
4、 微分方程建模;
5、 層次分析法適用的建模問題和處理方法;
6、 圖論方法建模;
7、 概率分布方法建模。
(四) 掌握一些特殊模型:
1、 運輸問題模型;
2、 經濟決策模型;
3、 綜合評判模型;
4、 捕魚業的持續收入;
5、 幾種圖論模型;
6、 效益的合理分配;
(五) 數學建模論文的寫作:
1、 知道數學建模競賽的規則及論文的評閱辦法;
2、 掌握數學建模論文的幾個基本模塊的數學方法。
五、學時分配建議表 序號 內 容 學時數 (一)
(二)
(三)
(四)
(五)
(六)
(七)
(八)
(九)
(十)
(十一)
(十二)
(十三)
(十四)
(十五)
(十六) 建立數學模型的基本知識
數學建模思想方法(一)
數學建模思想方法(二)
合理假設與數據處理
線性規劃方法建模
線性規劃求解方法
非線性規劃建模
非線性規劃求解方法
微分方程建模
差分方法建模
層次分析法建模
圖論方法建模
概率分布方法建模
數學建模論文的寫作
專題建模剖析(二)
數學軟體應用 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 總計 32 六、說明
(一) 本大綱根據我校的實際情況制定。
(二) 課程類型:全校選修課。
(三) 總則:本課程系統地介紹數學模型、數學建模和建模過程中的一些常用方法及數學建模實例,通過課堂教學和討論,使學生了解數學建模的特性及建模的基本方法,並初步具備對實際問題如何建模的能力以及培養良好的思考習慣和歸納分析能力,使學生在應用數學知識解決實際問題的能力有所提高。學習本課程的大部分內容只需要大學的微積分、線性代數、概率論等基本數學知識。
(四) 教學目的及要求:逐步培養學生利用數學工具解決實際問題的能力。能夠將實際問題「翻譯」為數學語言,並予以求解,然後再解釋實際現象,甚至應用於實際。最終提高學生的數學素質和應用數學知識解決實際問題的能力。
(五) 教學重點:對實際問題的分析;模型的合理假設;數學工具的恰當應用;模型的建立;模型的求解;模型結果的合理解釋;模型的應用;
(六) 教學難點:對實際問題的分析;模型的合理假設;數學工具的恰當應用;模型結果的合理解釋與模型的應用;
(七) 主要教學環節的組織:循序漸進的介入數學建模的思想,由簡入難的介紹各類數學模型;強化數學與計算機等其他工具的結合;對於一些重點教學環節,在突出對數學方法的同時,要重點講述數學方法與實際問題的一些必然的關聯性,使學生更具體的認識數學。對某些章節用到的不常用數學方法,予以簡單而有目的的介紹。
(八) 大綱中教學基本要求從高到底分為理論部分:深入理解、一般理解、了解;運算部分:熟練掌握、一般掌握、知道。
Ⅶ 初中生數學建模論文如何寫
根據實際問題,用數學模式對其進行建模,論文就是寫你建模的過程,即分析問題、建立模型、得出結論 例文 加強初中數學建模教學 培養學生應用數學意識
九年義務教育《數學課程標准》中指出:數學可以幫助人們更好地探求客觀世界的規律,並對現代社會中大量紛繁復雜的信息作出恰當的選擇與判斷,同時為人們交流信息提供了一種有效、簡捷的手段。數學作為一種普遍適用的技術,有助於人們收集、整理、描述信息,建立數學模型,進而解決問題,直接為社會創造價值。數學教學要讓學生親身經歷將實際問題抽象成數學模型並進行解釋與應用的過程,進而使學生獲得對數學理解的同時,在思維能力、情感態度與價值觀等多方面得到進步和發展。
近幾年,不僅每年高考都出了應用題,中考也加強了應用題的考察,這些應用題以數學建模為中心,以考察學生應用數學的能力,但學生在應用題中的得分率遠底於其他題,原因之一就是學生缺乏數學建模能力和應用數學意識。因此中學數學教師應加強數學建模的教學,提高學生數學建模能力,培養學生應用數學意識和創新意識,本文結合教學實踐,談談初中數學建模教學的一些學習體會。
⒈數學建模是建立數學模型的過程的縮略表示,可用下面的框圖來說明這一過程:
實際問題
抽象、簡化,明確變數和參數
根據某種「定律」或「規律」建立變數和參數間的一個明確的數學關系
解析地或近似地求解該數學問題
解釋、驗證
投入使用
通不過
通過
1.1 審題 建立數學模型,首先要認真審題。實際問題的題目一般都比較長,涉及的名詞、概念較多,因此要耐心細致地讀題,深刻分解實際問題的背景,明確建模的目的;弄清問題中的主要已知事項,盡量掌握建模對象的各種信息;挖掘實際問題的內在規律,明確所求結論和對所求結論的限制條件。
1.2 簡化 根據實際問題的特徵和建模的目的,對問題進行必要簡化。抓住主要因素,拋棄次要因素,根據數量關系,聯系數學知識和方法,用精確的語言作出假設。1.3 抽象 將已知條件與所求問題聯系起來,恰當引入參數變數或適當建立坐標系,將文字語言翻譯成數學語言,將數量關系用數學式子、圖形或表格等形式表達出來,從而建立數學模型。按上述方法建立起來的數學模型,是不是符合實際,理論上、方法上是否達到了優化,在對模型求解、分析以後通常還要用實際現象、數據等檢驗模型的合理性。
⒉具體的建模分析方法
① 關系分析法:通過尋找關鍵量之間的數量關系的方法來建立問題的數學模型方法。
② 列表分析法:通過列表的方式探索問題的數學模型的方法。
③ 圖象分析法:通過對圖象中的數量關系分析來建立問題的數學模型的方法。
⒊掌握常見數學應用題的基本數學模型
在初中階段,通常建立如下一些數學模型來解應用問題:
① 建立幾何圖形模型
② 建立方程或不等式模型
③ 建立三角函數模型
④ 建立函數模型
案例
例1 王小姐參加了某晚會,晚會中共有40人,若每兩人均握手一次,問參加者共握手多少次?
例2 設計合適的包裝方式。
⑴現有4盒磁帶,有幾種包裝方式?哪種方式更省包裝紙?
⑵若有8盒磁帶,哪種方式更省包裝紙?
例3 已知 、 、 均為非負實數,求證:
前兩個問題比較明顯的須建立幾何圖形模型來加以分析,第三個問題若用不等式變形來解決則非常困難,但建立幾何圖形模型解決則輕而易舉,
如下圖。
例4 甲、乙兩廠分別承印八年級數學教材20萬冊和25萬冊,供應A、B兩地使用,A、B兩地的學生數分別為17萬和28萬,已知甲廠往A、B兩地的運費分別為200元/萬冊和180元/萬冊;乙廠往A、B兩地運費分別為220元/萬冊和210元/萬冊。(1)設總運費為w元,甲廠運往A地x萬冊,試寫出w與x的函數關系式;(2)如何安排調動計劃,能使總運費最少?
例5 我們已經學會了一些測量方法,現在請你觀察一下學校中較高的物體,如教學樓、旗桿、大樹等等,如何測量它們的高度呢?
本題顯然要建立三角函數模型來分析解決
例6 爸爸准備為小明買一雙新的運動鞋,但要小明自己算出穿幾「碼」的鞋。小明回家量了一下媽媽36碼的鞋子長23厘米,爸爸41碼的鞋子長25.5厘米。那麼自己穿的21.5厘米長的鞋是幾碼呢?
本題較合理的數學模型是一次函數。
例7 1997年11月8日電視正在播放十分壯觀的長江三峽工程大江截流的實況。截流從8:55開始,當時龍口的水面寬40米,水深60米。11:50時,播音員報告寬為34.4米。到13:00時,播音員又報告水面寬為31米。這時,電視機旁的小明說,現在可以估算下午幾點合龍,從8:55到11:50,進展的速度每小時減少1.9米,從11:50到13:00,每小時寬度減少2.9米,小明認為回填速度是越來越快的,近似地每小時速度加快1米。從下午1點起,大約要5個多小時,即到下午6點多才能合龍。但到了下午3點28分,電視里傳來了振奮人心的消息:大江截流成功!小明後來想明白了,他估算的方法不好,現在請你根據上面的數據,設計一種較合理的估算方法(建立一種較合理的數學模型)進行計算,使你的計算結果更切合實際。
建模合理性分析:本題建模合理性有以下兩個評價點
⑴回填速度以每小時多少立方米填料計。這樣,能否建立合理的回填速度計算模型便成為第一個評價要點。
⑵注意到回填速度是逐漸加快的:水流截面越大,水越深,回填時填料被沖走的就越多,相應的進展速度就越慢。反之就越快。在模型中對回填速度越來越快這一點如何作出較合理的假設,這是第二個評價要點。
⒋數學建模教學活動設計的體會
①鼓勵學生積極主動地參與,把教學過程更自覺地變成學生活動的過程。
教師不應只是「講演者」、「總是正確的指導者」而應不時扮演下列角色:模特——他不僅演示正確的開始,也表現失誤的開端和「撥亂反正」的思維技能。參謀——提一些求解的建議,提供可參考的信息,但並不代替學生做出決斷。詢問者——故作不知,問原因、找漏洞,督促學生弄清楚、說明白,完成進度。仲裁者和鑒賞者——評判學生工作成果的價值、意義、優劣,鼓勵學生有創造性的想法和作法。
②注意結合學生的實際水平,分層次逐步地推進。
數學建模對教師、對學生都有一個逐步的學習和適應的過程。教師在設計數學建模活動時,特別應考慮學生的實際能力和水平,起始點要低,形式應有利於更多的學生能參與。在開始的教學中,在講解知識的同時有意識地介紹知識的應用背景。在應用的重點環節結合比較多的訓練,如實際語言和數學語言,列方程和不等式解應用題等。逐步擴展到讓學生用已有的數學知識解釋一些實際結果,描述一些實際現象,模仿地解決一些比較確定的應用問題,到獨立地解決教師提供的數學應用問題和建模問題,最後發展成能獨立地發現、提出一些實際問題,並能用數學建模的方法解決它。
③重視知識產生和發展過程教學。
由於知識產生和發展過程本身就蘊含著豐富的數學建模思想,因此老師既要重視實際問題背景的分析、參數的簡化、假設的約定,還要重視分析數學模型建立的原理、過程,數學知識、方法的轉化、應用,不能僅僅講授數學建模結果,忽略數學建模的建立過程。
④注意數學應用與數學建模的「活動性」。
數學應用與數學建模的目的並不是僅僅為了給學生擴充大量的數學課外知識,也不是僅僅為了解決一些具體問題,而是要培養學生的應用意識、數學能力和數學素質。因此我們不應該沿用老師講題、學生模仿練習的套路,而應該重過程、重參與,更多地表現活動的特性。
Ⅷ 數學建模論文格式怎麼寫
數學建模論文範文--利用數學建模解數學應用題
數學建模隨著人類的進步,科技的發展和社會的日趨數字化,應用領域越來越廣泛,人們身邊的數學內容越來越豐富。強調數學應用及培養應用數學意識對推動素質教育的實施意義十分巨大。數學建模在數學教育中的地位被提到了新的高度,通過數學建模解數學應用題,提高學生的綜合素質。本文將結合數學應用題的特點,把怎樣利用數學建模解好數學應用問題進行剖析,希望得到同仁的幫助和指正。
一、數學應用題的特點
我們常把來源於客觀世界的實際,具有實際意義或實際背景,要通過數學建模的方法將問題轉化為數學形式表示,從而獲得解決的一類數學問題叫做數學應用題。數學應用題具有如下特點:
第一、數學應用題的本身具有實際意義或實際背景。這里的實際是指生產實際、社會實際、生活實際等現實世界的各個方面的實際。如與課本知識密切聯系的源於實際生活的應用題;與模向學科知識網路交匯點有聯系的應用題;與現代科技發展、社會市場經濟、環境保護、實事政治等有關的應用題等。
第二、數學應用題的求解需要採用數學建模的方法,使所求問題數學化,即將問題轉化成數學形式來表示後再求解。
第三、數學應用題涉及的知識點多。是對綜合運用數學知識和方法解決實際問題能力的檢驗,考查的是學生的綜合能力,涉及的知識點一般在三個以上,如果某一知識點掌握的不過關,很難將問題正確解答。
第四、數學應用題的命題沒有固定的模式或類別。往往是一種新穎的實際背景,難於進行題型模式訓練,用「題海戰術」無法解決變化多端的實際問題。必須依靠真實的能力來解題,對綜合能力的考查更具真實、有效性。因此它具有廣闊的發展空間和潛力。
二、數學應用題如何建模
建立數學模型是解數學應用題的關鍵,如何建立數學模型可分為以下幾個層次:
第一層次:直接建模。
根據題設條件,套用現成的數學公式、定理等數學模型,註解圖為:
將題材設條件翻譯
成數學表示形式
應用題 審題 題設條件代入數學模型 求解
選定可直接運用的
數學模型
第二層次:直接建模。可利用現成的數學模型,但必須概括這個數學模型,對應用題進行分析,然後確定解題所需要的具體數學模型或數學模型中所需數學量需進一步求出,然後才能使用現有數學模型。
第三層次:多重建模。對復雜的關系進行提煉加工,忽略次要因素,建立若干個數學模型方能解決問題。
第四層次:假設建模。要進行分析、加工和作出假設,然後才能建立數學模型。如研究十字路口車流量問題,假設車流平穩,沒有突發事件等才能建模。
三、建立數學模型應具備的能力
從實際問題中建立數學模型,解決數學問題從而解決實際問題,這一數學全過程的教學關鍵是建立數學模型,數學建模能力的強弱,直接關繫到數學應用題的解題質量,同時也體現一個學生的綜合能力。
3.1提高分析、理解、閱讀能力。
閱讀理解能力是數學建模的前提,數學應用題一般都創設一個新的背景,也針對問題本身使用一些專門術語,並給出即時定義。如1999年高考題第22題給出冷軋鋼帶的過程敘述,給出了「減薄率」這一專門術語,並給出了即時定義,能否深刻理解,反映了自身綜合素質,這種理解能力直接影響數學建模質量。
3.2強化將文字語言敘述轉譯成數學符號語言的能力。
將數學應用題中所有表示數量關系的文字、圖象語言翻譯成數學符號語言即數、式子、方程、不等式、函數等,這種譯釋能力是數學建成模的基礎性工作。
例如:一種產品原來的成本為a元,在今後幾年內,計劃使成本平均每一年比上一年降低p%,經過五年後的成本為多少?
將題中給出的文字翻譯成符號語言,成本y=a(1-p%)5
3.3增強選擇數學模型的能力。
選擇數學模型是數學能力的反映。數學模型的建立有多種方法,怎樣選擇一個最佳的模型,體現數學能力的強弱。建立數學模型主要涉及到方程、函數、不等式、數列通項公式、求和公式、曲線方程等類型。結合教學內容,以函數建模為例,以下實際問題所選擇的數學模型列表:
函數建模類型 實際問題
一次函數 成本、利潤、銷售收入等
二次函數 優化問題、用料最省問題、造價最低、利潤最大等
冪函數、指數函數、對數函數 細胞分裂、生物繁殖等
三角函數 測量、交流量、力學問題等
3.4加強數學運算能力。
數學應用題一般運算量較大、較復雜,且有近似計算。有的盡管思路正確、建模合理,但計算能力欠缺,就會前功盡棄。所以加強數學運算推理能力是使數學建模正確求解的關鍵所在,忽視運算能力,特別是計算能力的培養,只重視推理過程,不重視計算過程的做法是不可取的。
利用數學建模解數學應用題對於多角度、多層次、多側面思考問題,培養學生發散思維能力是很有益的,是提高學生素質,進行素質教育的一條有效途徑。同時數學建模的應用也是科學實踐,有利於實踐能力的培養,是實施素質教育所必須的,需要引起教育工作者的足夠重視。
加強高中數學建模教學培養學生的創新能力
摘要:通過對高中數學新教材的教學,結合新教材的編寫特點和高中研究性學習的開展,對如何加強高中數學建模教學,培養學生的創新能力方面進行探索。
關鍵詞:創新能力;數學建模;研究性學習。
《全日制普通高級中學數學教學大綱(試驗修訂版)》對學生提出新的教學要求,要求學生:
(1)學會提出問題和明確探究方向;
(2)體驗數學活動的過程;
(3)培養創新精神和應用能力。
其中,創新意識與實踐能力是新大綱中最突出的特點之一,數學學習不僅要在數學基礎知識,基本技能和思維能力,運算能力,空間想像能力等方面得到訓練和提高,而且在應用數學分析和解決實際問題的能力方面同樣需要得到訓練和提高,而培養學生的分析和解決實際問題的能力僅僅靠課堂教學是不夠的,必須要有實踐、培養學生的創新意識和實踐能力是數學教學的一個重要目的和一條基本原則,要使學生學會提出問題並明確探究方向,能夠運用已有的知識進行交流,並將實際問題抽象為數學問題,就必須建立數學模型,從而形成比較完整的數學知識結構。
數學模型是數學知識與數學應用的橋梁,研究和學習數學模型,能幫助學生探索數學的應用,產生對數學學習的興趣,培養學生的創新意識和實踐能力,加強數學建模教學與學習對學生的智力開發具有深遠的意義,現就如何加強高中數學建模教學談幾點體會。
一.要重視各章前問題的教學,使學生明白建立數學模型的實際意義。
教材的每一章都由一個有關的實際問題引入,可直接告訴學生,學了本章的教學內容及方法後,這個實際問題就能用數學模型得到解決,這樣,學生就會產生創新意識,對新數學模型的渴求,實踐意識,學完要在實踐中試一試。
如新教材「三角函數」章前提出:有一塊以O點為圓心的半圓形空地,要在這塊空地上劃出一個內接矩形ABCD辟為綠冊,使其冊邊AD落在半圓的直徑上,另兩點BC落在半圓的圓周上,已知半圓的半徑長為a,如何選擇關於點O對稱的點A、D的位置,可以使矩形面積最大?
這是培養創新意識及實踐能力的好時機要注意引導,對所考察的實際問題進行抽象分析,建立相應的數學模型,並通過新舊兩種思路方法,提出新知識,激發學生的知欲,如不可挫傷學生的積極性,失去「亮點」。
這樣通過章前問題教學,學生明白了數學就是學習,研究和應用數學模型,同時培養學生追求新方法的意識及參與實踐的意識。因此,要重視章前問題的教學,還可據市場經濟的建設與發展的需要及學生實踐活動中發現的問題,補充一些實例,強化這方面的教學,使學生在日常生活及學習中重視數學,培養學生數學建模意識。
Ⅸ 數學建模
數學建模就是通過計算得到的結果來解釋實際問題,並接受實際的檢驗,來建立數學模型的全過程。當需要從定量的角度分析和研究一個實際問題時,人們就要在深入調查研究、了解對象信息、作出簡化假設、分析內在規律等工作的基礎上,用數學的符號和語言作表述來建立數學模型。
建模過程編輯
模型准備
了解問題的實際背景,明確其實際意義,掌握對象的各種信息。以數學思想來包容問題的精髓,數學思路貫穿問題的全過程,進而用數學語言來描述問題。要求符合數學理論,符合數學習慣,清晰准確。
模型假設
根據實際對象的特徵和建模的目的,對問題進行必要的簡化,並用精確的語言提出一些恰當的假設。
模型建立
在假設的基礎上,利用適當的數學工具來刻劃各變數常量之間的數學關系,建立相應的數學結構(盡量用簡單的數學工具)。
模型求解
利用獲取的數據資料,對模型的所有參數做出計算(或近似計算)。
模型分析
對所要建立模型的思路進行闡述,對所得的結果進行數學上的分析。
模型檢驗
將模型分析結果與實際情形進行比較,以此來驗證模型的准確性、合理性和適用性。如果模型與實際較吻合,則要對計算結果給出其實際含義,並進行解釋。如果模型與實際吻合較差,則應該修改假設,再次重復建模過程。
模型應用與推廣
應用方式因問題的性質和建模的目的而異。而模型的推廣就是在現有模型的基礎上對模型有一個更加全面,考慮更符合現實情況的模型。
建模意義編輯
思考方法
數學建模是一種數學的思考方法,是運用數學的語言和方法,通過抽象、簡化建立能近似刻畫並"解決"實際問題的一種強有力的數學手段。
數學建模就是用數學語言描述實際現象的過程。這里的實際現象既包涵具體的自然現象比如自由落體現象,也包含抽象的現象比如顧客對某種商品所取的價值傾向。這里的描述不但包括外在形態,內在機制的描述,也包括預測,試驗和解釋實際現象等內容。
我們也可以這樣直觀地理解這個概念:數學建模是一個讓純粹數學家(指只研究數學而不管數學在實際中的應用的數學家)變成物理學家,生物學家,經濟學家甚至心理學家等等的過程。
數學模型一般是實際事物的一種數學簡化。它常常是以某種意義上接近實際事物的抽象形式存在的,但它和真實的事物有著本質的區別。要描述一個實際現象可以有很多種方式,比如錄音,錄像,比喻,傳言等等。為了使描述更具科學性,邏輯性,客觀性和可重復性,人們採用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現象,這種語言就是數學。使用數學語言描述的事物就稱為數學模型。有時候我們需要做一些實驗,但這些實驗往往用抽象出來了的數學模型作為實際物體的代替而進行相應的實驗,實驗本身也是實際操作的一種理論替代。
應用數學模型
應用數學去解決各類實際問題時,建立數學模型是十分關鍵的一步,同時也是十分困難的一步。建立數學模型的過程,是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數學結構的過程。要通過調查、收集數據資料,觀察和研究實際對象的固有特徵和內在規律,抓住問題的主要矛盾,建立起反映實際問題的數量關系,然後利用數學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數學基礎,敏銳的洞察力和想像力,對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁,是數學在各個領域廣泛應用的媒介,是數學科學技術轉化的主要途徑,數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視,它已成為現代科技工作者必備的重要能力之一。為了適應科學技術發展的需要和培養高質量、高層次科技人才,數學建模已經在大學教育中逐步開展,國內外越來越多的大學正在進行數學建模課程的教學和參加開放性的數學建模競賽,將數學建模教學和競賽作為高等院校的教學改革和培養高層次的科技人才的一個重要方面,許多院校正在將數學建模與教學改革相結合,努力探索更有效的數學建模教學法和培養面向21世紀的人才的新思路,與我國高校的其它數學類課程相比,數學建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活,對教師和學生要求高等特點,數學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創新、不斷完善和提高的過程。為了改變過去以教師為中心、以課堂講授為主、以知識傳授為主的傳統教學模式,數學建模課程指導思想是:以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數學理論和方法去分析和解決問題的全過程,提高他們分析問題和解決問題的能力;提高他們學習數學的興趣和應用數學的意識與能力,使他們在以後的工作中能經常性地想到用數學去解決問題,提高他們盡量利用計算機軟體及當代高新科技成果的意識,能將數學、計算機有機地結合起來去解決實際問題。數學建模以學生為主,教師利用一些事先設計好問題啟發,引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識,鼓勵學生 積極開展討論和辯論,培養學生主動探索,努力進取的學風,培養學生從事科研工作的初步能力,培養學生團結協作的精神、形成一個生動活潑的環境和氣氛,教學過程的重點是創造一個環境去誘導學生的學習慾望、培養他們的自學能力,增強他們的數學素質和創新能力,提高他們的數學素質,強調的是獲取新知識的能力,是解決問題的過程,而不是知識與結果。接受參加數學建模競賽賽前培訓的同學大都需要學習諸如數理統計、最優化、圖論、微分方程、計算方法、神經網路、層次分析法、模糊數學,數學軟體包的使用等等「短課程」(或講座),用的學時不多,多數是啟發性的講一些基本的概念和方法,主要是靠同學們自己去學,充分調動同學們的積極性,充分發揮同學們的潛能。培訓中廣泛地採用的討論班方式,同學自己報告、討論、辯論,教師主要起質疑、答疑、輔導的作用,競賽中一定要使用計算機及相應的軟體,如Spss,Lingo,Maple,Mathematica,Matlab甚至排版軟體等。
Ⅹ 在高中數學中如何進行數學建模教學
高中數學教學必須高度重視數學建模。數學建模需要弄清兩個關鍵概念:
一是數學模型;二是數學建模。數學建模要防止經驗化、
膚淺化,要防止在不理解何為數學建模的情況下空泛地談數學建模。從數學模型的概念理解