在学习和工作中,大家最不陌生的就是论文了吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗?读书破万卷,下笔如有神,本文是可爱的编辑为大伙儿分享的有关数学建模的论文【精选7篇】,欢迎阅读。
【摘要】首先阐述数学建模内涵;其次分析数学建模与数学教学的关系;最后总结出提高数学教学效果的几点思考。
【关键词】数学建模;数学教学;教学模式
什么是数学建模,为什么要把数学建模的思想运用到数学课堂教学中去?经过反复阅读有关数学建模与数学教学的文章,仔细研修数十个高校的数学建模精品课程,数学建模优秀教学案例等,笔者对数学教学与数学建模进行初步探索,形成一定认识。
一、数学建模
数学建模即运用数学知识与数学思想,通过对实际问题数学化,建立数学模型,并运用计算机计算出结果,对实际问题给出合理解决方案、建议等。系统的谈数学建模需从以下三个方面谈起。
1.数学建模课程。
“数学建模”课程特色鲜明,以综合门类为基础,重实践,重应用。旨在使学生打好数学基础,增强应用数学意识,提高实践能力,建立数学模型解决实际问题。注重培养学生参与现代科研活动主动性与参与工程技术开发兴趣,注重培养学生创新思维及创新能力等相关素质。
2.数学建模竞赛。
1985年,美国工业与应用数学学会发起的一项大学生竞赛活动名为“数学建模竞赛”。旨在提高学生学习数学主动性,提高学生运用计算机技术与数学知识和数学思想解决实际问题综合能力。学生参与这项活动可以拓宽知识面,培养自己团队意识与创新精神。同时这项活动推动了数学教师与数学教学专家对数学体系、教学方式与教学知识重新认识。1992年,教育部高教司和中国工业与数学学会创办了“全国大学生数学建模竞赛”。截止20xx年10月已举办有21届。大力推进了我国高校数学教学改革进程。
3.数学建模与创新教育。
创新教育是现代教育思想的灵魂。数学建模竞赛是实现数学教育创新的重要载体。如20xx年A题,葡萄酒的评价中,要求学生对葡萄酒原料与酿造、储存于葡萄酒色泽、口味等有全面认识;而20xx年D题,机器人行走避障问题,要求学生了解对机器人行走特点;20xx年B题,乘公交看奥运,要求学生了解公交换乘系统。大学生数学建模竞赛试题涉及不是单一数学知识。因此数学教师在数学教学中必须融合其它学科知识。同时学生参与数学建模竞赛有助于增强其积极思考应用数学知识创造性解决实际问题的意识。
二、数学建模与数学教学的关系
数学建模是数学应用与实践的重要载体;数学教学旨在传授数学知识与数学思想,激发学生应用数学解决实际问题的意识。数学建模与数学教学相辅相成,数学建模思想与数学教学将有助于提高教学效果,反之传统应试扼杀了学生学习数学的兴趣与主观能动性;数学教学效果,在数学建模过程中体现显著。
三、数学教学
1.数学教学“教”什么。电子科技大学的黄廷祝老师说:“数学教学,最重要的就是数学的精神、思想和方法,而数学知识是第二位的。”因此数学教师不仅要传授数学知识,更要让学生知道数学的来龙去脉,领会数学精神实质。
2.如何提高数学教学效果。提高数学教师自身素质是关键,创新数学教学模式是手段,革新评价机制是保障。
①提高数学教师自身素质。
数学教师自身素质是提高数学教学效果的关键。20xx年胡书记在《xxx关于加强教师队伍建设的意见》中明确提出,我国教育出了问题,问题关键在教师队伍。数学学科特点鲜明。若数学教师数学素养与综合能力不强,则提高数学教学效果将无从谈起。因此数学教师需通过如参加培训、学习精品课程、同行评教、与专家探讨等途径努力提高自身素养。
②创新数学教学模式。
创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求。培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力。
因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1]。
在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养。尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力。
而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践。
近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效。数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2]。
所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程。数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3—7]。
因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点。现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中总结的几点看法。
1掌握数学语言独有的特点和表达形式
准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法。
用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质。数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的。能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式。数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征。
现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型。通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决。
2借助数学建模教学使学生学会使用数学语言构建数学模型
根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、抽象思维、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力。在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强。在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力。
而在学生的书面作业或论文报告中,注意培养学生数学语言表达的规范性。书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式。通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成。在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范。例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。
对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正。
3借助数学实验教学,展示高度抽象
的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支xxx懂实验xxxxxx会试验xxxxxx能创新xxx的教师队伍。由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力。
因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程。优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支xxx懂实验xxxxxx会实验xxxxxx能创新xxx的教师队伍。实验课的地位要给予应有的重视。我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够。为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室。
配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备。精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神。在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计。要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则。
选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解。熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化创新思维的开发。
教学方法上实行启发参与式教学法:启发—参与—诱导—提高。充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主。
教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高。数学实验是一门强调实践、强调应用的课程。
数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程。在这一教学活动中,通过数学软件如MAT—LAB、Mathematica、SPSS的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程。
4突出学生的主体作用,循序渐进培养学生学习、实践到创新
实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力。
在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者。
再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力。
同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力。一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标。数学建模与数学实验课程通过实际问题——方法与分析——范例——软件——实验——综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法。
通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法。通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养。实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用。
5具体的教学策略和途径
数学建模课程和数学实验课程同时开设,在课程教学中,要尽可能做到如下几个方面:
1)注重背景的阐述
让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提。再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣。
2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用
在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显。基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决。在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范。对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正。
3)注重经典算法的数学软件的实现和改进
由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺。只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高。
参考文献:
[1]叶其孝。把数学建模、数学实验的思想和方法融人高等数学课的教学中去[J]。工程数学学报,2003,(8):1—11。
[2]颜荣芳,张贵仓,李永祥。现代信息技术支持的数学建模创新教育[J]。电化教育研究,2009,(3)。
[3]郑毓信。数学方法论的理论与实践[M]。广西教育出版社,2009。
[4]姜启源。数学实验与数学建模[J]。数学的实践与认识,2001,(5):613—617。
[5]姜启源,谢金星,叶俊。数学建模[M]。第3版。北京:高等教育出版社,2002。
[6]周家全,xxx平。论数学建模教学活动与数学素质的培养[J]。中山大学学报,2002,(4):79—80。
[7]付桐林。数学建模教学与创新能力培养[J]。教育导刊,2010,(08):89—90。
一、我校学生数学建模现状
1.高职生的数学基础相当薄弱,学习习惯不好,然而数学知识理论性强,计算繁琐,并要求学生有足够的耐心和较强的理性思维能力,这就会让学生在学习数学相关知识时感觉有一定的难度。而另一方面,高职院校的课时量在尽量压缩,数学应用方面的内容只是蜻蜓点水,根本无法广泛而深入的涉及到位。例如,我校很多专业只开一个学期64课时的数学课,还有些专业甚至不开数学课,要建立一些比较高等的数学模型,高职学生的数学知识显然不够。
2.高职院校目前的教学方法多表现为填鸭式的教学法,过分强调严格的定理和抽象的逻辑思维,特别是运算技巧的训练讲得过于精细,考试形式单一。对于高职生来说,只要求他们会套用现成的公式及作一些简单的计算就行,但是目前的教学不能使学生发挥自己的主观能动性,也调动不了学生学习数学的兴趣。
3.目前我校只开设了一门数学方面的公共选修课《数学建模》,一共16次课,仅仅靠课堂上讲的内容让学生来参加数学建模竞赛远远不够,另外,学生又要同时兼顾其他专业课程,因此学习效果不好。
4.组织数学建模赛前培训的师资队伍理论薄弱,只靠一两个青年教师承担培训指导任务,缺乏参赛经验丰富的老教师。
5.我校学生参加数学建模的积极性不高,我校已经连续参加几年的数学建模竞赛,但最多的也就5个队,仍有多数学生称未听过有这项比赛,说明宣传不是很到位。
6.目前组队参赛的任务是交给基础部来完成,而基础部没有学生,这就会造成找队员困难的问题。
二、参加数学建模比赛的意义
1.有利于培养学生综合解决问题的能力
2.有利于促进高职数学课程的改革
大多数学校的高职数学课还是采用教师在上面讲,学生在下面听的方法,殊不知对于高职生而言,他们不但听不懂,而且也不愿意听,这就促进教师要改进教学方法,最好的方法是在机房里上课,老师把重要的理论思想教给学生之后,具体的计算方法可以让学生利用软件在电脑上操作,这样既提高了学生的学习兴趣,也提高了学生运用软件的能力。
三、数学建模课的发展建议
由于参加数学建模竞赛可以激起学生学习数学的兴趣,提高学生运用数学和计算机技术解决问题的综合能力,激励学生积极参加课外科技活动,开拓学生的知识视野,培养学生的创新意识和团队合作意识,推动高等数学教学体系,教学内容和教学方法的改革。基于此,给出一些建议如下:
1.把数学建模的管理层次上升到学院,因为只有学院的大力支持,领导的高度重视才是提高高职学生数学建模能力的首要条件,而且只有学院的倡导和支持,各部门在宣传数学建模方面时才会更加尽职尽责,不会出现推诿的现象。
2.成立数学建模协会小组,并有学校资金的支持,这样可以把对数学建模有兴趣的同学集中在一起,让他们之间相互讨论。建模协会应该有协会会长及其他管理者,这样他们在运营平时的协会工作时才能各司其职,并有一定的组织性和纪律性。协会平时可以组织一些经典的数学建模的小案例以海报的形式展现在全校学生面前,或者是以有奖竞猜的方法提高学生的参与性,这样不仅可以达到宣传数学建模的效果,也可以更好的提高学生的理性思维能力。
3.平时开设数学建模选修课,假期集中培训备战国赛,由于我校的数学建模课一般开设在大一的下学期,而技能大赛的比赛时间通常是选修课开课之前,这就导致了学生参加技能大赛时根本不知道数学建模比赛比的是什么。而且选修课只有一个老师教,力度太小。应该是大一开学就开始开设相关的数学建模选修课,几个数学老师分工,每个数学老师讲授一块内容,这样学生了解的知识面会更广一些。另外,必须赛前集中培训,因为平时的选修课只是让学生了解,但并没有让他们系统的练习,所以赛前培训就是重点讲数学建模习题,并让学生以三人一个小组模拟训练。
关键词:高职高专;数学建模;主观因素
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2013)32-011-01
《数学建模与实验》是有助于学生深刻理解所学数学理论及其作用的应用型学科,是培养学生创新能力、动手能力、计算机应用能力以及论文写作能力的综合性学科。全国数学建模竞赛开始于1992年,但是直到1997年国家教育部数学教学改革研讨会之后,数学建模与实验才作为一门课程在众多高校中开展。高职高专院校培养应用技术型人才的目标使得数学建模与实验课程的开展成为可能,但是起步晚而且缓慢。
影响高职高专院校数学建模课程教学成果的主观因素:
高职高专院校数学建模课程的开展主要涉及了三类人群,即学生、教师、校领导。学生作为教学主体,教师是教学环节中的引子,而校领导就成为课程开展的催化剂,是必不可少的。
一、学生的综合素质是数学建模课程教学的核心
1、学生文化素质
高职高专院校的学生不同于其他普通高等院校。通过调查分析发现[4],高职高专院校录取的学生文化基础都比较薄弱,知识接受能力比较低,更主要在于学生的主动性差而且理论学习兴趣并不浓厚,因此导致高职高专学生整体的文化素质较低,使得教学任务的完成比较困难。
2、学生心理素质
相对低下的文化素质,使得在与其它普通高校学生进行交流时无疑增加了自卑心理;另外,高职高专院校的学生跟所有高校学生的共同心理问题就在于逆反心理严重,这使得在教学过程中学生的很少会采取积极主动的配合。
3、学生的认知素质
高职高专院校的学生接受的职业教育在进校伊始就对未来的工作开始进行规划,造成他们在课程选择方面多选取技术性、实践性的课程,而且多数学生认为理论教学没有实际意义,对于未来的职业不会有大的帮助。除此之外,数学建模是数学学科的分支,大多数学生认为数学建模也像他们过去所学的数学一样,是纯理论的教学,是定义、定理、公式推导的学习,这种误解极大了消磨了学习数学建模课程的兴趣。通过分析发现:参加数学建模选修课的学生中90%是来自于工科或管理专业,所学课程与数学建模相关度不高,而多数学生参加选修课也以获得学分为主要目标,因此学生心理上对于这门课程并非完全接受。
二、教师的专业技能水平和知识储备量是影响数学建模课程教学的关键
教师的专业技能水平:目前,高职高专院校对于专业教师的基本要求是“双师型”教师,要求教师具有将理论教学融入实践的能力。但作为基础课教师,实践机会有限,所谓的“双师型”要求就很难执行。事实上,数学建模课程的教学正式将数学理论应用于其他专业领域的实践教学。近年来高职高专院校中数学教师更多的将专业技能水平的提升放在高等数学课程的理论教学上,忽视了计算机、理论应用等实践能力的提升,因而高职院校数学建模课程的教师数量非常匮乏。
教师的知识储备量:数学建模课程涉及经济、工程、医学、生物等众多领域,但对于专业的数学教师而言,这些陌生领域的知识几乎是没有储备,因而在教学过程中教师只能就题讲题,无法做到抛砖引玉,而数学建模真正意义上的应用就无法实现。因此对于高校教师,应该加强各个领域上的知识储备量,真正做到将数学理论融汇于生活、生产的各个方面。
三、校领导班子的关注与支持是数学建模课程开展的必要条件
高职高专院校课程设置偏向于应用型、专业型课程体系,忽视了基础理论课的建设。我国高职高专院校数学建模课程起步较晚也是因为校领导班子对于这门课程的认识不够,没有体会到该课程对于学生能力培养带来的优势;除了校领导对于数学建模课程有所误解外,甚至多数专业课教师对数学建模课程的开展都存有疑虑,因此校领导班子的支持是改变校内所有教职工偏见的主要途径,只有教师正确认识和对待这门课程,才能使得学生对其产生兴趣,促进该课程的教学。
数学建模课程是培养学生创新能力、团队能力和计算机应用水平的学科,因此该门课程的开展是及其必要的。提高学生的综合素质,提升教师的专业技能水平以及加强校领导班子的关注程度是改善数学建模课程教学成果的主要途径。
参考文献:
[1] 王 庆。吴长勇。高职高专院校开展数学建模课程的认识与实践[J].苏州市职业大学学报,2008.19(1):118-121.
[2] 黄进利。高职高专院校数学建模教育的现状及教学探索[J].高教视野。2010.17:20-21.
[3] 李守英。郭石磊。高职高专数学实验课程模式探索[J].怀化学院学报。2006.25(2):158-159.
[4] 吕良军。郝振莉。高职高专学生数学建模能力的调查与分析[J].职业教育研究。2006:16-17.
关键词: 建构主义 学习理论 数学建模教学 指导作用
建构主义(constructivism)兴起于20世纪90年代前后的美国。10多年来,倍受诸多学者研究之青睐。对于建构主义学习理论的介绍、评价等问题,相关的研究论文已经作了较为深入的分析,但建构主义学习理论如何与数学学科做到有机整合,与此相关的研究还比较欠缺。与此同时,数学建模竞赛近几年在全国各大高校如火如荼地开展,以数学建模相关课程为主体的教学改革也取得了明显成效。通过分析建构主义学习理论与数学建模的特点,我认为,认识与掌握建构主义理论对数学建模教学有着重要意义。
一、建构主义学习理论简介
早在五十年代,著名的认知心理学家皮亚杰曾明确地提出了人的认识并不是对外在的被动的、简单的反映,而是一种以已有知识和经验为基础的主动建构活动。随后出现了六种不同倾向的建构主义:激进建构主义、社会建构主义、社会文化认知观点、信息加工建构主义、社会建构论和控制论系统观。概括起来,建构主义学习理论有以下观点:第一,知识是认知个体主动的建构,不是被动地接受或吸收;第二,知识是个人经验的合理化,而不是说明世界的真理;第三,建构知识的过程中必须与他人协商并达成一致,来不断加以调整和修正,在此过程中,不可避免地要受到当时社会文化因素的影响;第四,学习者的建构是多元的。由于事物存在的复杂多样性,以及个人的先前经验存在的独特性,每个学习者对事物意义的建构也是不同的。[1]由于建构主义所要求的学习环境同时得到了当代最新信息技术成果的强有力支持,这就使建构主义学习理论日益与广大教师的教学实践普遍地结合起来,从而成为国内外学校深化教学改革的指导思想。
二、数学建模的基本思想
数学建模教学是针对传统数学教学中过于重视运算能力和逻辑推理能力的考查,重视运用数学知识去分析和处理日常生活及生产实际问题而提出来的。数学建模教育旨在拓展学生的思维空间,让学生积极主动地去关心周围世界、关心未来,改变习题演练的现状,让学生贴近现实生活,从而使学生在进行数学知识和实际生活双向建构的过程中,体会到数学的价值,享受到学习数学的乐趣,体验到充满生命活力的数学学习过程。这对于培养学生的创新精神和提高学生的实践能力是一个很好的途径。
三、建构主义学习理论与数学建模教学的契合
通过以上对建构主义学习理论及数学建模教学的论述,我们可以看出两者有一些相通之处。
(一)强调意义建构,与数学建模教学关注创新异曲同工。
建构主义认为“意义建构”是整个学习过程的最终目标,因此,强调学习者在学习过程中要用探索法、发现法去建构知识的意义,强调学习过程应以学生为中心,尊重学生的个性差异,注重互动的学习方式等,本质上是要充分发挥学生的主体性,使学生在学习过程中是自主的、能动的、富于创造的。建构主义的学习理论更加关注的,是如何在意义建构的教学过程中培养学生分析问题、解决问题的能力,进而培养学生的创新精神;同时,在教学原则及各种教学方法中,非常强调对学生探究与创新能力的培养与训练。
与意义建构一样,数学建模教学,就是要打破长期以来既不能保证教学的质量与效率,又不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维的传统教学模式。在数学建模的过程中,因为没有标准的模式,学生可以从不同角度、层次探索解决的方法,从而获得综合运用知识和方法解决实际问题的经验,发展创新意识。数学建模的题目都是来源于工程技术和管理科学等方面经过简化加工的实际问题,有较大的灵活性供参赛者发挥创造能力。
(二)全新的学习理念,与数学建模教学倡导学生自主、合作与研究性学习合拍。
建构主义学习理论认为,在学校里的许多学习是无效的。主要原因是学习的有关假设是错误的。其主要的假设有以下几个方面:(1)学习者是“白板”、“白纸”和“空桶”。(2)学习者是知识灌输的“容器”。(3)学习就是刺激―反应之间的联结过程。(4)学习是独立的行为。
建构主义学习观切中了传统学习假设的要害,提出了更符合人的学习规律和社会对教育的要求。建构主义认为真正的学习发生在主体遇到“适应困难”的时候,只有在这时,学习动机才能得到最大限度的激发。只有当主体已有的知识无法解决新问题时,他才会尽最大努力去寻找用于解决新问题的新知识,也只有这时,他才能最有效地同化新知识。而数学建模教学是以学生为主,教师利用一些事先设计好的问题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,重点是诱导学生的学习欲望,培养他们主动探索,努力进取的作风,增强他们的应用意识,提高他们的数学素质,强调的是获取新知识的能力,是解决问题的过程,而不仅仅是知识与结果。
此外,建构主义学习理论与数学建模教学的相通之处还有:两者都关注学生非智力因素的发展;两者都强调情境对学习的支持作用。
四、建构主义学习理论对数学建模教学的指导作用
建构主义学习是学习主体对客体进行思维构造的过程,是主体在以客体作为对象的自主活动中,由于自身的智力参与而产生个人体验的过程。客体意义正是在这样的过程中建立起来,“自主活动”、“情境创设”、“意义建构”、“合作学习”恰是建构主义学习的主要特征。
(一)“意义建构”对数学建模教学的指导作用。
建构主义的学习理论认为学习是个体建构自己认知结构的过程。“建构”是一种主动、自觉、自我组织的认识方式,是主客体之间的“交互作用”,是“主体客观化”与“客体主观化”的辩证统一。知识的学习过程即知识的建构过程,这一过程是学习者通过新旧知识间双向的、反复的相互作用而完成的。单纯的外部刺激本身没有意义,学习者要在自己已有经验背景下,对它进行编码、加工,建构自己的理解,同时,已有认知结构又会因新信息的进入而发生不同程度的调整和改变,变得更加完善。数学建模教学正是体现了建构主义学习的这一要求。为了使每一位学生在数学建模过程中更好地实现“意义建构”,我认为,在数学建模教学中教师要充分尊重学生在建模教学中的主体地位,根据每个学生的兴趣、爱好、基础、能力、创造意识的差异,从每个学生实际出发,针对不同层次的学生提供不同难度的数学建模材料,提供多层次、多层面的辅导和帮助,满足学生个性化学习的要求,以便最大限度地发挥学生的主观能动性。
(二)“情境创设”对数学建模教学的指导作用。
建构主义认为,学是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的,在实际情境下进行学习,可以使学习者利用自己原有认知结构中的有关经验去同化和索引当前学习到的新知识,从而赋予新知识以某种意义。情境创设一般可以分两种情况[2]:一种是学科内容具有严谨结构的情况,要求创设有丰富资源的学习环境,包括许多不同情境的应用实例和有关的信息资料,以便学习者根据自己的兴趣去主动发现、主动探索;另一种是学科内容不具有严谨结构的情况,要求创设接近真实情境的学习环境,该环境主要是仿真实际情境,从而激发学习者参与交互式学习的积极性、主动性。
数学建模教学中要创设问题情境,激发学生探索知识的兴趣,鼓励学生提出问题、发现问题并努力解决问题。美国教育家鲁巴克认为:“最精湛的教育艺术,遵循的最高准则,就是学生自己提出问题。”学生在数学建模过程中会产生许多想法,成功的数学建模必须有学生的主动思考。教师要精心、科学地设计问题,保护学生提出问题表达思想的积极性,即使学生提出的问题或表达的思路是明显错误的,也不要打击学生的积极性,教师要尽量为学生学习建模创造一种积极思考、勇于探索的宽松气氛。
(三)“自主活动”对数学建模教学的指导作用。
传统教学观点认为学习是一种“反映”,强调学习作为一种认识所具有的客体性;而建构主义学习理论则强调主体性,指出学习作为一种认识是主体能动选择、主动建构的过程。建构主义学习理论认为,学习是积极、主动的,离开学生积极主动的参与,任何学习都是无效的。学习的主体性意味着教学应以学生为中心,从学习者个体出发,重视学生经验背景的丰富性和差异性。
建构观下的数学建模过程强调建模活动是第一位的,学生只有积极参与数学建模活动才能真正学好数学建模。我认为,教师在数学建模过程中要让学生自主活动,适度指导学生分析问题的特征、差异和隐含关系,引导学生根据具体情况,灵活调整数学建模思路,突破思维定势,寻求最佳的建模途径,不断培养学生数学思维的广阔性、深刻性、灵活性。
(四)“合作学习”对数学建模的指导作用。
社会性建构主义认为,知识不仅是个体在与物理环境的相互作用中建构起来的,社会性的相互作用也同样重要,甚至更加重要。人的高级心理机能的发展是社会性相互作用内化的结果。另外,每个学习者都有自己的经验世界,不同的学习者可以对某种问题形成不同的假设和推论,而学习者可以通过相互沟通和交流,相互争辩和讨论,合作完成一定的任务,共同解决问题,从而形成更丰富、更灵活的理解。同时,学习者可以与教师、学科专家等展开充分的沟通。这种社会性相互作用可以为知识建构创设一个广泛的学习共同体,从而为知识建构提供丰富的资源和积极的支持。[3]
合作学习的关键在于小组成员在完成小组任务的过程中相互沟通、相互合作、共同负责,从而达到共同的目标。在合作学习中学习者之间交流、争议、意见综合等有助于学习者建构起新的、更深层的理解;在讨论中,学习者之间观点的对立可以更好地引发学习者的认知冲突;在学习者为解决某个问题而进行的交流中,他们要达成对问题的共同的理解。合作学习可以将整个任务分布到各个成员身上,从而可以使学习者完成单个学习者难以完成的复杂任务。此外,合作学习还有利于培养学生的合作精神、团队意识和集体观念;可以提高学生在教学活动中的投入程度,尤其是可以促进后进生的学习;最后,学生通过合作与交流也必然会促进自我反省与自我意识的发展。
实践证明,建构主义理论比其他的学习理论更深刻、更真实地揭示了学习活动的本质,更科学地处理了教与学的关系。实施建构主义下的教学策略,有助于数学建模教学的开展,能提高学生学习数学的兴趣、能力和成绩,适应素质教育、创新教育的要求。
参考文献:
[1]顾明远,孟繁华。国际教育新理念[M].海口:海南出版社,2001.
[2]周国萍。建构主义教学观评析[J]. 集美大学学报,2003,(4).
【摘要】当代西方经济认为,经济学的基本方法是分析经济变量之间的函数关系,建立经济模型,从中引申出经济原则和理论进行决策和预测。
【关键词】经济学数学模型应用
在经济决策科学化、定量化呼声日渐高涨的今天,数学经济建模更是无处不在。如生产厂家可根据客户提出的产品数量、质量、交货期、交货方式、交货地点等要求,根据快速报价系统(根据厂家各种资源、产品工艺流程、生产成本及客户需求等数据进行数学经济建模)与客户进行商业谈判。
一、数学经济模型及其重要性
数学经济模型可以按变量的性质分成两类,即概率型和确定型。概率型的模型处理具有随机性情况的模型,确定型的模型则能基于一定的假设和法则,精确地对一种特定情况的结果做出判断。由于数学分支很多,加之相互交叉渗透,又派生出许多分支,所以一个给定的经济问题有时能用一种以上的数学方法去对它进行描述和解释。具体建立什么类型的模型,既要视问题而定,又要因人而异。要看自己比较熟悉精通哪门学科,充分发挥自己的特长。
数学并不能直接处理经济领域的客观情况。为了能用数学解决经济领域中的问题,就必须建立数学模型。数学建模是为了解决经济领域中的问题而作的一个抽象的、简化的结构的数学刻划。或者说,数学经济建模就是为了经济目的,用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构的刻划。而现代世界发展史证实其经济发展速度与数学经济建模的密切关系。数学经济建模促进经济学的发展;带来了现实的生产效率。在经济决策科学化、定量化呼声日渐高涨的今天,数学经济建模更是无处不在。如生产厂家可根据客户提出的产品数量、质量、交货期、交货方式、交货地点等要求,根据快速报价系统与客户进行商业谈判。
二、构建经济数学模型的一般步骤
1.了解熟悉实际问题,以及与问题有关的背景知识。2.通过假设把所要研究的实际问题简化、抽象,明确模型中诸多的影响因素,用数量和参数来表示这些因素。运用数学知识和技巧来描述问题中变量参数之问的关系。一般情况下用数学表达式来表示,构架出一个初步的数学模型。然后,再通过不断地调整假设使建立的模型尽可能地接近实际,从而得到比较满意的结论。3.使用已知数据,观测数据或者实际问题的有关背景知识对所建模型中的参数给出估计值。4.运行所得到的模型。把模型的结果与实际观测进行分析比较。如果模型结果与实际情况基本一致,表明模型是符合实际问题的。我们可以将它用于对实际问题进一步的分析或者预测;如果模型的结果与实际观测不一致,不能将所得的模型应用于所研究的实际问题。此时需要回头检查模型的组建是否有问题。问题的假使是否恰当,是否忽略了不应该忽略的因素或者还保留着不应该保留的因素。并对模型进行必要的调整修正。重复前面的建模过程,直到建立出一个经检验符合实际问题的模型为止。一个较好的数学模型是从实际中得来,又能够应用到实际问题中去的。
三、应用实例
商品提价问题的数学模型:
1.问题
商场经营者即要考虑商品的销售额、销售量。同时也要考虑如何在短期内获得最大利润。这个问题与商场经营的商品的定价有直接关系。定价低、销售量大、但利润小;定价高、利润大但销售量减少。下面研究在销售总收入有限制的情况下。商品的最高定价问题。
2.实例分析
某商场销售某种商品单价25元。每年可销售3万件。设该商品每件提价1元。销售量减少0.1万件。要使总销售收入不少于75万元。求该商品的最高提价。
解:设最高提价为X元。提价后的商品单价为(25+x)元
提价后的销售量为(30000-1000X/1)件
则(25+x)(30000-1000X/1)≥750000
(25+x)(30-x)≥750[摘要]本文从数学与经济学的关系出发,介绍了数学经济模型及其重要性,讨论了经济数学模型建立的一般步骤,分析了数学在经济学中应用的局限性,这对在研充经济学时有很好的借鉴作用。即提价最高不能超过5元。
四、数学在经济学中应用的局限性
经济学不是数学,重要的是经济思想。数学只是一种分析工具数学作为工具和方法必须在经济理论的合理框架中才能真正发挥其应有作用,而不能将之替代经济学,在经济思想和理论的研究过程中,如果本末倒置,过度地依靠数学,不加限制地“数学化很可能经济学的本质,以至损害经济思想,甚至会导致我们走入幻想,误入歧途。因为:
1.经济学不是数学概念和模型的简单汇集。不是去开拓数学前沿而是借助它来分析、解析经济现象,数学只是一种应用工具。经济学作为社会科学的分支学科,它是人类活动中有关经济现象和经济行为的理论。而人类活动受道德的、历史的、社会的、文化的、制度诸因素的影响,不可能像自然界一样是完全可以通过数学公式推导出来。把经济学变为系列抽象假定、复杂公式的科学。实际上忽视了经济学作为一门社会科学的特性,失去经济学作为社会科学的人文性和真正的科学性。
2.经济理论的发展要从自身独有的研究视角出发,去研究、分析现实经济活动内在的本质和规律。经济学中运用的任何数学方法,离不开一定的假设条件,它不是无条件地适用于任何场所,而是有条件适用于特定的领域在实际生活中社会的历史的心理的等非制度因素很可能被忽视而漏掉。这将会导致理论指导现实的失败。
3.数学计量分析方法只是执行经济理论方法的工具之一,而不是惟一的工具。经济学过分对数学的依赖会导致经济研究的资源误置和经济研究向度的单一化,从而不利于经济学的发展。
4.数学经济建模应用非常广泛,为决策者提供参考依据并对许多部门的具体工作进行指导,如节省开支,降低成本,提高利润等。尤其是对未来可以预测和估计,对促进科学技术和经济的蓬勃发展起了很大的推动作用。但目前尚没有一个具有普遍意义的建模方法和技巧。这既是我们今后应该努力发展的方向,又是我们不可推卸的责任。因此,我们要以自己的辛勤劳动,多实践、多体会,使数学经济建模为我国经济腾飞作出应有的贡献。
Ⅰ、问题的重述
石油是重要的战略资源,进入新世纪以来石油价格一路高涨且波动频繁,油价成为全球关注的焦点。成品油的合理定价对国家经济发展及社会和谐稳定具有重要的意义,还关系到民生,石油储备等多方面的问题。石油价格的变化深深影响着经济和社会的发展,由于石油的特殊战略地位,油价的波动已经成为各国政府、学者以及业界关注的焦点,每次油价上涨更是吸引了各方广泛的关注。
统计数据表明,自2009年以来,国内成品油价格共调整17次,其中12次上调,5次下调。以北京为例,93号汽油的零售价也从元/升上涨至目前的
元/升,涨幅约为56%。油价的上涨引起了广大消费者的不满,每到成品油调价窗口期,油价话题总会引发热议;与此同时,现行的成品油定价机制也遭到了广泛质疑,定价机制改革的呼声也日益高涨。成品油价格究竟多少合适,随之成为一个敏感而又复杂的问题。当前我国成品油定价体制是否依然合理?现在的问题就是如何综合考虑各种影响成品油价格的因素如原油价格等提出一个合理的成品油定价机制。
试根据中国国情,收集相关数据,综合考虑各种因素,并通过数学建模的方法,就成品油定价机制进行定性分析与定量计算,得出明确、有说服力的结论。最后,根据建模分析计算的结果,给国家发改委写一份报告,提出自己的新成品油价格机制,并说明新机制的优越性。
Ⅱ、问题的分析及思路
、问题分析
石油价格过高会影响国民经济的积极性,影响社会稳定,过低又会影响企业的正常运转等,还需要考虑到与国际油价接轨以及我国特殊的国情,以及我国现行的石油价格机制所存在的不合理问题。
现行成品油价格机制是否合理,需要一个量化指标来判定,然而影响成品油定价机制的指标的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。应此我们需要基于FCE模糊综合评判算法建立一个评价模型,还需要基于AHP层次分析法得到在各级别指标的权重向量。同时确立了成品油定价机制合理程度的等级域,并且将等级数值化。而后,利用正态分布函数,建立了关于等级制度的隶属度函数,
并且基于该函数得到了评价指标与等级的模糊关系矩阵。之后将各层评价指标的权重与模糊关系矩阵进行模糊算子处理得到综合评价矩阵,最终得到成品油定价机制合理程度的量化评估。
在评价了现行的机制不合理之后,需要提出更合理的机制。因此我们需要建立一个基于原油成本法的新成品油价格估算方法得模型。由于缺乏相关数据,我们需要使用前人的经验权重系数,用新的估算方法得到了成品油基准价格。由于经验权重系数准确性有待商榷,因此需要再考虑其他影响因素在基准成品油价格上进行调整得到最终成品油价格估算机制。
、问题思路:
用下面的流程图表示我们的建模思路
建立评价现有石油价格体制的模糊综合评价模型
Ⅲ、问题的假设
一、只考虑对成品油价影响较大的五个因素,即:原油价格、企业成本、供
求关系、承受能力、社会公平。对于每一个因素,如果其受其他因素的影响,则对该因素单独进行分析。本模型我们假设只有社会公平受地域分布、收入水平、当地物价影响。
二、假设影响成品油定价的五个因素之间没有影响,各自独立,且影响社会
公平的三个因素也是独立的,不会对其他因素造成影响。
三、假设石油资源稀缺程度和环境因素及能源效率不影响成品油定价,或者
说其影响的力度较小,忽略掉其影响。
Ⅳ、符号说明
Ⅴ、模型的建立及求解
模型一:
基于模糊综合评价模型(FCE)的我国现行成品油定价机制评价及验证模型
模糊综合评价算法概述
模糊综合评价是以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的原理,将一些边界不清,不易定量的因素定量化,进行综合评价的一种方法,其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定,而是以一个模糊集合来表示。隶属度与隶属度矩阵是模糊综合评价的关键性概念。对于论域(即研究范围)U中任意元素x,都有A(x)∈
[0,1]与之相对应,则称A为U上的模糊集,而A(x)即称为x对A(A通常称之为评价集)的隶属度。隶属度A(x)越接近于1,表示x属于A的程度越高,A(x)越接近于0表示x属于A的程度越低。隶属度矩阵则为多个元素xi对于Ai的模糊关系矩阵,矩阵元素r即为x对于A的隶属度。模糊综合评级中通常分有目ijij
标层和指标层,通过指标层与评价集之间的模糊关系矩阵(即隶属度矩阵)可以得到对于目标层对于评价集的隶属度向量,从而得到目标层的综合评价结果。
模糊综合评价模型求解
基于我国现行成品油定价机制的模型分析
我国现行成品油定价机制的提出设计多方面因素,可以采用原油价格、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平这五个指标来进行衡量。将这五个指标定为一级指标。而这五个指标无法定量的给出对我国现行成品油定价机制衡量的实际标准,而且它们之间的相关关系和所反应结果的准确度都是模糊不清的。在社
会公平这一指标下,又有地域分布、收入水平、当地物价这三个二级指标。它们对于成品油定价的定义,评价能力和它们之间的相互关系也是模糊不清的。综上所述,面对我国现行成品油定价机制的问题采用模糊综合评价方法来衡量是较为恰当的。
为此需要建立一个影响力评价等级集合V={V}来对成品油价格标准进行等i
级评价,并且构造出单指标因素对于各评价等级的隶属函数F(x),建立模糊关系矩阵R,同时需进行相应的基本操作,对各指标进行权重衡量,结合隶属度矩阵求出综合评价矩阵。
在计算各级指标权重方面,考虑到了传统的模糊综合评价中的权重通常由专家指定或者根据调查结果判定,这样导致主观因素太大,权重定量不够精确。为避免这些不利因素,在这个模型中采用层次分析法求出各指标权重大小。
模型假设
1)忽略竞争程度、资源稀缺以及能源效率和环保节能等因素对于模型的影响。
2)假设企业成本、企业成本、供求关系、承受能力、社会公平等因素在原油价格波动时一个原油价格的上涨或者下降过程中这段时间内保持不变。
3)假设现行成品油定价机制得到了良好的实施,国内成品油价格基本上与机制定义的价格相符。
指标的层次划分
U??u1,u2,u3,u4,u5?
建立具有准则层和子准则层这两层的模糊综合评价分析模型。
指标层次表(表1)
数学建模论文范文篇二:数学建模优秀论文模板(经典中的经典)
我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则。