无论在学习或是工作中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,通过论文写作可以培养我们的科学研究能力。怎么写论文才能避免踩雷呢?读书破万卷,下笔如有神,本文是爱岗敬业的小编小月月帮助大家收集的12篇数学建模论文,欢迎借鉴。
一、数学建模教学现状分析
在数学建模教学中,“讲授法”还是主流教学法,虽也有启发,借助多媒体辅助教学,但由于互动不足,学生自主参与较少,主动性和积极性没能有效调动起来,导致教学效果不够理想,学生没懂多少,没有理解掌握数学建模的思想和方法。
二、数学建模教学的改革举措
1、加强宣传。为了让更多的学生了解数学建模,可通过纸质媒体、电子媒体进行宣传,还可通过组建学生数学建模协会开展活动广而告之,还可通过在高等数学的教学中融入数学建模的案例,让学生初步了解数学建模及其特点,产生学习数学建模的兴趣。2.分类开课。为了让更多学生受益,虽有竞赛任务,数学建模选修课还是不应限定选课学生范围,比如只限定一年级学生或者有意参赛的学生,而应面向全体学生开设,又考虑到选课的学生不全是以参加竞赛为目的,不全是对数学建模感兴趣,甚至有些是因为没得选而又必须完成选修课学分的要求,可将选修课班级分“普及班”和“竞赛班”两类供学生选择,既满足学生选课的需求又兼顾竞赛的需要,对不同班级提出不同的教学要求。3.优化教学内容。在选择教学内容时,应注意如下几点:一是模型类型不宜太多,不要搞得太复杂,比如只讲初等模型、简单的优化模型;二是模型数量不宜太多,以4-6个为宜;三是难度不宜太大,还应循序渐进,内容最好为学生了解、喜闻乐见,所选模型应有利于培养学生求异思维、创新思维;四是加入数学软件的教学,让学生“玩起来”,初步学会数学软件的使用,体会数学建模与普通数学的不同之处,体验到数学的用武之地。4.改进教学方法。传统的讲授式教学法,学生一般处于被动状态,不利于发挥学生的主观能动性,而要学好数学建模需要学生主动积极参与,更多参与到教学过程当中来,因此应该采用任务驱动教学法、互动式教学法、研讨式教学法等。
三、收获与体会
从20xx年开始,我们在数学建模选修课教学中进行了实践,取得了良好效果,有如下收获和体会:
数学建模课堂教学面貌换然一新。任务驱动、互动式、研讨式等教学法的综合运用,改变了以往“教师讲,学生听”,学生被动的教学模式,转变为学生主动参与、自主协作、积极探索的新型学习模式,践行了“教师为主导、学生为主体”教育精神;通过教师引导学生进行研究学习,让学生亲历知识产生与形成的过程,学会独立运用其所学的数学知识解决实际问题,从而实现知识发现与重构,激发学生的学习潜能和学习兴趣,培养了学生的学习能力和应用能力,使课堂充满活力。2.树立了学生学好数学建模的自信心。由于教法得当,优化了教学内容,加入了数学软件的学习,使学生成为了学习的主人,不再是知识的被动接受者,而是通过亲身实践、主动探索去学习发现知识,从中体验到了成功的喜悦,克服困难的乐趣;降低了学习的难度,渐进的内容安排,使学生不再觉得数学建模难以学习;而且内容贴近生活实际,使学生不再认为数学无用武之地,变要我学为我要学。
3、教师要善于组织、指导、监控。教师组织安排教学内容时,必须要对教学内容要有透彻的理解,教学设计要有较强针对性,切实可行,要使学生通过完成任务,实现教学目标、达到教学目的;在学生自主协作学习过程中,教师要注意监控学生的学习进程,了解学生学习过程中碰到有哪些困难,给予学生适当的指导或组织学生攻坚克难。
一、数学建模论文帮写的相关要求
1、问题重述
根据你对文章的理解度来达到解决问题的目的,这个时候就是考验你文字功底的时候了。
2、问题分析
对论文中涉及的每个问题进行详细的理解分析,并给出解决方案以及所用到的模型。
3、模型假设
通过合理化的假设使复杂的问题简单化,比如针对想解决的问题作出虚假的设想,但是一定要注意要验证假设的合理性。
4、符号说明
对建模及编程所用到的符号要具体说明。如点状符号、线状符号、面妆符号等,他们各自代表的意义是什么,大家一定要解释清楚。
5、模型建立及求解
建立模型的时候要明确,思路要做到清晰准确,让人看了后容易理解你表达的意思,求解过程还是要写出来,便于读者对整个模型的设计有深入的认识。
6、模型检验
模型得出来的结果回到实际问题中去验证其是否合理性。主要包含灵敏度分析和误差分析等。
7、模型评价与推广
模型建立好后要针对模型的优缺点、改进方法以及实际的用途做详细的阐述。
8、参考文献
主要看下参考文献的格式是否符合建模论文的要求,具体体现在图片上。
9、附录
最后的附录中应包含程序以及相关的图表、数据等等,有了这些更具有科学性与权威性。
二、数学建模论文帮写价格
数学建模论文的价格一般在8000-10000元左右。数学建模论文包含:问题分析、假设、建立、求解、结果分析和检验等,价格会偏高一点对写手的写作水平要求也高,需要查阅收集众多资料,没有合适的资料还要做建模实验,通过实验才能提取准确的数据,能够帮写的写手不多,因此价格偏高也是可以理解的。
以上价格只是市场一般的帮写行情,具体准确的价格还是要和客服沟通,事先要说清楚你论文的具体要求,他们才好根据实际要求写作,写作的论文才是最符合你的需求的
三、数学建模论文帮写的流程
1、将自己的论文要求与客服人员交流,一定要交代清楚你想帮写的具体要求,如字数、建模特殊要求、专业方向、论文题材等,只有告知清楚你的实际要求,他们才好定价,才好确定能否帮写,不符合条件的或者不在他们帮写范围的不会接单,也是对客户负责任的体现。
2、沟通后价格你能接受的前提下,可以先支付一半的定金作为保证金,他们收到钱后立马拟定题目,提醒大家不要全款支付,帮写都是网上进行的交易,一定要小心行事。
3、写作完成一半后会给你审核,你觉得无异议的情况下可以再支付部分费用,他们继续写作,全文完成后且导师审核合格的前提下你可以结清尾款,交易结束。
4、在检查的过程中发现有需要修改的地方,一定要及时告知他们,他们会做出相应的修改,直至你论文通过为止。
一、高等数学课程的重要性
学好高等数学课程,不仅可以学到像数学概念、公式、定理结论这样的理论知识,并在定理、公式的推导过程中更能培养人的逻辑思维能力,提高数学素养,同时是学好后续专业课程例如西方经济学等学科有力保障。高等数学课程更重要的作用是培养学生的理性思维和思辨能力;能启迪智慧,开发创新、创造能力。因而高等数学课程授课效果的好坏直接影响到金融类院校人才的培养质量的高低。在这种形势下,全国金融类院校都开设了高等数学课程。
二、高等数学课程授课现状
每一个讲授高等数学课程的教师在第一次上课时,几乎都会对学生阐述这门课程的重要性。一方面会强调这门课程的理论基础知识的重要性,另一方面强调它在解决实际问题中的应用性等等。大多数学生更感兴趣的这门课程在实际中的应用,但是在实际教学过程中,教师却很难将理论知识应用到实际去解决一些实际问题,理论和实际严重脱节,长期以来,现在高校普遍的高等数学教学教学,为了完成教学任务而“满堂灌”的现象仍旧是普遍存在的,不讲究教学方法,不能做到因材施教,教师授课没有热情,平铺直叙,照本宣科,授课过程枯燥无味,课堂气氛死气沉沉,几乎没有互动。采用的教学手段依然是粉笔加黑板、课本加教案的传统授课模式,现代化的多媒体教学手段应用几乎为零。多种原因都有可能导致学生对高等数学产生抵触情绪、畏难情绪,失去学习这门课程的兴趣。因此要改变目前高等数学课程的学习现状,高等数学的教学改革已经势在必行,刻不容缓。实践证明,如果教师能在讲授重点、难点知识时,引入适当的数学建模案例,不但易于学生对理论知识的理解,更能增强学生运用学到的理论解决实际问题的能力。从而可以纠正一些学生认为的“高数数学无用论“的思想,激发学生学习数学的热情、兴趣,培养学生的创新力、创造力,提高学生的数学素养与综合素质。
三、数学建模在高等数学教学中的重要性
课程的着重点为挖掘和展现数学理论知识中的数学思维方法及将理论应用到实践。在授课过程中,要求教师对重要概念、定义,要能讲清背景来源,以及它们所体现出的数学思想方法。对教材上的重点例题、典型习题的分析要体现数学思维过程,分析出难点、关键点,新知识如何在题目中应用的,这样才能有助于学生对新知识的理解和运用。课堂上,采用启发式教学,使学生能对教师所授新知识能进行分析、总结、整理,进而能培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。从而一方面为后继专业课程的学习奠定必要的理论基础,另一方面使学生初步拥有运用数学理论知识解决实际问题的能力。进而培养学生严谨、缜密的科学态度,逐步提高提出问题、分析问题和解决问题的能力。
1、有利于学生对概念的理解与掌握
高等数学中的概念与初等数学相比则更抽象,如极限的精确定义、导数、定积分等,学生在学习这些概念时总想知道这些概念的来源和应用,希望在实际问题中找到概念的原型。事实上,数学中的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,它必然与某些实际原型相对应着。因此引入数学概念时,融入数学建模是完全可行的,每当引入新概念时,都可以选择相关的实例来说明这部分内容的实用性。在概念引入时,尽可能选取生活中的常见小问题来还原现实情境后的数学,使学生能够了解概念、定义的来龙去脉,让学生感受到这些定义不是硬性规定的,而是与实际生活紧密相连的。从而便于学生对概念的理解与掌握。例如,在给出“定积分”这个概念时,强调定积分的思想是“分割取近似,求和取极限”。从求曲边梯形面积、变速直线运动的路程、变力做工等生活中常见的实际问题入手。尽管要求的这些问题的实际意义不同,但求解它们的方法及步骤却都是一样的,即都可以通过无限细分、取近似、求和、取极限的思想方法来实现求解过程。最终都可以抽象成为一个和式的极限,从而得到定积分的概念。
2、有利于激发学生学习高等数学课程的兴趣与热情
高等数学教学中长期以来都是重视理论基础、轻实践应用。教师在授课过程中注重基础理论知识的整体性、统一性,根据教学大纲的要求,按部就班的按照传统授课方法,以完成教学工作任务为目标。而对教材中关于理论基础知识应用的部分或是删除、或是略讲。同时高等数学课堂上基本上是以教师讲授为主,学生参与较少、活着几乎没有,定义定理的讲解、证明过程枯燥无味,再加上套用现成公式来解题的做题方法,导致学生没有学习的兴趣,学生即使能做题,也是知其然不知其所以然,缺乏应用数学解决实际问题的能力。长此以往,在学生眼中,数学就成了晦涩难懂、高不可攀的一门高深学问。在高等数学课程教学环节中数学建模案例模型,例如引入“生猪最佳出售时机模型”,使学生了解到可以用简单的数学知识解决重要的实际问题,从而发现数学理论知识不是超越现实的、抽象的,并在完善案例模型的过程中提高数学理论知识的学习。高等数学教学的目的不是为了培养从事专门进行数学研究的人才,而是要学生懂得数学是工具,教会学生这个工具来解决实际问题才是根本。当通过具体数学模型案例,使学生真正体会到了数学在解决实际问题中的巨大作用,可以增强学生的学习数学的主动性,并对高等数学课程产生浓厚的学习兴趣,利于高等数学课程学习的顺利完成。
3、有利于学生对数学理论知识的应用,提高学生专业素质
从月蚀中地球的阴影计算出月球、地球之间的距离是古代数学建模的经典案例,而牛顿的万有引力定律则是现代数学建模的成功运用的案例之一。诸如最优捕鱼策略、生猪的最佳出售时机、投资的收入和风险等现代数学模型表明,数学建模的应用已经不仅仅局限在天文学、物理学、化学领域,而已经快速地向生物、经济、金融等领域延伸,几乎在人类社会生活的每个角落都能看到它所发挥的无穷威力。近年来,随着计算机的飞速发展,数学的应用性更是得到充分发挥。利用数学方法解决实际问题时,首先要进行的工作是分析问题建立数学模型,然后利用计算机软件对模型进行求解。高等教育中本科阶段,大部分高校的人才培养目标是培养应用型人才,而培养这类人才的关键是培养学生应用数学理论知识的能力。数学建模是将理论知识与实际问题联系起来的桥梁和纽带。因此在高等数学授课过程中引入数学建模,在便于学生理论知识学习的同时,加强学生对数学理论知识的应用性。教师应注重学生专业背景,引入与学生所学专业相关的数学模型,这样才能有助于激发学生的学习积极性,即用所学高等数学知识解决了实际问题,又提高了学生专业素养。
总之,数学建模在高等数学教学中起着重要作用,在加深学生对教材的概念的理解掌握的同时,能激发学生学习数学的兴趣与热情,发挥学生学习的主观能动性,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力,为提高高等数学课程教学质量奠定坚实基础。
一、小学数学建模
"数学建模"已经越来越被广大教师所接受和采用,所谓的"数学建模"思想就是通过创建数学模型的方式来解决问题,我们把该过程简称为"数学建模",其实质是对数学思维的运用,方法和知识解决在实际过程中遇到的数学问题,这一模式已� 叶其孝曾发表《数学建模教学活动与大学数学教育改革》,该书指出,数学建模的本质就是将数学中抽象的内容进行简化而成为实际问题,然后通过参数和变量之间的规律来解决数学问题,并将解得的结果进行证明和解释,因此使问题得到深化,循环解决问题的过程。
二、小学数学建模的定位
1、定位于儿童的生活经验
儿童是小学数学的主要教学对象,因此数学问题中研究的内容复杂程度要适中,要与儿童的生活和发展情况相结合。"数学建模"要以儿童为出发点,在数学课堂上要多引用发生在日常生活中的案例,使儿童在数学教材上遇到的问题与现实生活中的问题相结合,从而激发学生学习的积极性,使学生通过自身的经验,积极地感受数学模型的作用。同时,小学数学建模要遵循循序渐进的原则,既要适合学生的年龄特征,赋予适当的挑战性;又要照顾儿童发展的差异性,尊重儿童的个性,促进每一个学生在原有的基础上得到发展。
2、定位于儿童的思维方式
小学生的特点是年龄小,思维简单。因此小学的数学建模必须与小学生的实际情况相结合,循序渐进的进行,使其与小学生的认知能力相适应。
实际情况表明,教师要想使学生能够积极主动的思考问题,提高他们将数学思维运用到实际生活中的能力,就必须把握好儿童在数学建模过程中的情感、认知和思维起点。我们以《常见的数量关系》中关于速度、时间和路程的教学为例,有的老师启发学生与二年级所学的乘除法相结合,使乘除法这一知识点与时间、速度和路程建立了关联,从而使"数量关系"与数学原型"一乘两除"结合起来,并且使学生利用抽象与类比的思维方法完成了"数量关系"的"意义建模",从而创建了完善的认知体系。
三、小学"数学建模"的教学策略
1、培育建模意识
当前的小学数学教材中,大部分内容编排的思路都是以建模为基础,其内容的开展模式主要是"生活情景到抽象模型,然后到模型验证,最后到模型的运用和解释"。培养建模思维的关键是对教材的解读是否从建模出发,使教材中的建模思想得到充分的开发。然后对教材中比较现实的问题进行充分的挖掘,将数学化后的实际问题创建模型,最后解决问题。教师要提高学生对建模的意识与兴趣就要充分挖掘教材,指导学生去亲身体会、思考沟通、动手操作、解决问题。其次,通过引入贴近现实生活、生产的探索性例题,使学生了解数学是怎样应用于解决这些实际问题的。同时,让学生在利用数学建模解决实际问题的过程中理解数学的应用价值和社会功能,不断增强数学建模的意识。
2、体验建模过程
在数学的建模过程中,要将生活中含有数学知识与规律的实际问题抽象化,从而建成数学模型。然后利用数学规律对问题进行推理,解答出数学的结果后再进行证明和解释,从而使实际问题得到合理的解决。我们以解决问题的方法为例,使学生能够解决题目不是教学的唯一目的,使学生通过对数学问题的研究和体验来提升自己"创建"新模型的能力。使学生在不断的提出与解决问题的过程中培养成自主寻找数学模型和数学观念的习惯。如此一来,当学生遇到陌生的问题情境,甚至是与数学无关的实际问题时,都能够具备"模型"思想,处理问题的过程能具备数学家的"模型化"特点,从而使"模型思想"影响其生活的各个方面。
3、在数学建模中促进自主性建构
要使"知识"与"应用"得到良好的结合就必须提高学生积极构建数学模型的能力。我们要将数学教学的重点放在对学生观察、整合、提炼"现实问题"的能力培养上来。教学过程中,通过对日常问题的适当修改,使学生的实际生活与数学相结合,从而提升学生发现和提出问题,并通过创建模型解决问题的能力,为学生提供能够自主创建模型的条件。
我们以《比较》这课程内容为例,我们通过"建模"这一教学方法,培养学生对">""""<"和"="等符号。这种将学生的实际生活与课堂教学相结合的方法,使学生能够轻松的创建其数学模型,提升他们自主建模的信心。
四、总结
数学建模是将实际生活与数学相结合的有效途径和方法。学生在创建数学模型的过程中,其思维方式也得到了锻炼。小学阶段的教学,其数学模型的构建应当以儿童文化观为基础,其目的主要是培养儿童的建模思想,这也是提升小学生学习数学积极性,提升课堂文化气息的有效方法和途径。
一、数学建模思想与大学数学类课程教学的融合切入点
1、从应用数学出发数学建模主要是通过运用数学知识解决生活中遇到实际问题的全过程。要让数学建模思想与大学数学教学课程进行有效的融合,最佳切入点就是课堂上把用数学解决生活中的实际问题与教学内容相融合,以应用数学为导向,训练学生综合运用数学知识去刻画实际问题、提炼数学模型、处理实际数据、分析解决实际问题的能力,培养学生运用数学原理解决生活问题的兴趣和爱好。授课过程中,要改变以往单纯地进行课堂灌输的行为,多引入应用数学的内容,通过师生互动、课堂讨论、小课题研究实践等多种形式灵活多样的教学方法,培养引导学生树立应用数学建模解决实际问题的思想。
2、从数学实验做起要加强独立学院学生进行数学实验的行为,笔者认为数学建模与数学实验有着密切的联系,两者都是从解决实际问题出发,当前的大学生数学实验基本上是应用数学软件、数值计算、建立模型、过程演算和图形显示等一系列过程,因此进行数学实验的全过程就是数学建模思想的启发过程。但是我国的教育资源和教学方针限制了独立学院学生的学习环境和学习资源,能够进行数学实验的条件还是有限的。即使个别有实验能力的学校,也未能进行充分利用,数学实验课的内容随意性较大,有些院校将其降格为软件学习课程或初级算法课。根据调研,目前大部分独立学院未开设此类课程,这是数学建模思想与大学数学教学课程融合的一大损失,不利于学生创新思维能力的提高。各校应当积极创造条件,把数学实验课设为大学数学的必修课,争取设立数学建模选修课,并积极探索、逐步实现把数学建模的思想和方法融入大学数学的主干课程。
3、从计算机应用切入数学是为理、工、经、管、农、医、文等众多学科服务的基础工具,它在不同的领域因为应用程度不同而导致被重视的程度不同。但在当今的信息化时代,计算机的广泛应用和计算技术的飞速发展,使科学计算和数值模拟已成为绝大多数学科的必要工具和常用手段。数学在不同学科领域有了共同的主题,即应用数学建模,通过计算机对各自领域的科学研究、生活问题等进行模拟分析,这成为数学建模思想在跨学科领域交流和传播的。一个重要途径。每个领域的教学可以计算机应用为切入点,让数学建模思想与数学授课无缝结合,在提高学生掌握知识能力、挖掘培养创新思维的同时,增加了大学数学课程内容的丰富性、实用性,促进教学手段变革和创新。因此,大学应以适应现代信息技术发展的形势和学生将来的需求为契机,加快改进大学数学课程教学方式,把数学建模的思想和方法以及现代计算技术和计算工具尽快融入大学数学的主干课程当中。
二、探索适合独立学院学生的数学建模教学内容
大学数学课程是大学工科各专业培养计划中重要的公共基础理论课,其目的在于培养工程技术人才所必备的数学素质,为培养我国现代化建设需要的高素质人才服务。数学建模课程的必修化,要从能够扩充学生的知识结构,培养学生的创造性思维能力、抽象概括能力、逻辑推理能力、自学能力、分析问题和解决问题能力的角度出发,建立适合独立学院学生的数学建模教学内容。日前独立学院开展数学建模活动涉及内容较浅,缺少相应的数学建模和数学实验方而的教材。笔者近几年通过承担此类课题的研究,认为应该加强以下内容的建设:
1、加强对计算机语言和软件的学习,对数学原理进行剖解分析,多分析运行数学解决的社会生活问题,多设定课程设计工作。学生通过对科学问题、生活问题的深入研究,结合自己的课程设计,建立数学建模,让数学建模思想渗透到整个学习过程中。对非数学领域的问题,引导学生通过计算机软件的学习,建模解决专业中遇到的实际问题。比如通用的CAD等基于数学理论,解决不同领域的数学建模问题,以便将来适应社会的需要
。2、开设选修课拓展知识领域,让学生可以通过选修数学建模、运筹学、开设数学实验(介绍Matlab、Maple等计算软件课程),增加建立和解答数学模型的方法和技巧。比如以前用的“文曲星”电子词典里的贷款计算,就是一个典型的运用数学模型方便百姓自己计算的应用。这个模型单靠数学和经济学单方面的知识是不够的,必须把数学与经济学联系在一起,才能有效解决生活中的问题。
3、积极组织学生开展或是参加数学建模大赛比赛是各个选手充分发挥水平、展示自己智慧的途径,也是数学建模思想传播的最好手段。比赛可以让各个选手发现自己的不足,寻找自身数学建模出发点的缺陷,通过交流,还可以拓展学生思维。因此,有必要积极组织学生参入初等数学知识可以解决的数学模型、线性规划模型、指派问题模型、存储问题模型、图论应用题等方面的模拟竞赛,通过参赛积累大量数学建模知识,促进数学建模在教学中扮演更重要的角色。教师应该对历年的全国大学生数学建模竞赛真题进行认真的解读分析,通过对有意义的题目,如20xx年的《葡萄酒的评价》、《太阳能小屋的设计》,20xx年的《交巡警服务平台的设置与调度车灯线光源的计算》、20xx年的《眼科病床的合理安排》等,与生活相关的例子进行讲解分析,提高学生对数学建模的兴趣和对模型应用的直观的认识,实现学校应用型人才的培养。
4、加快教育方式的转变高等教育设立数学这门学科就是为了应用服务,内容应重点放在基本概念、定理、公式等在生活中的应用上。而传统的高等数学,除了推导就是证明,因此,要对传统内容进行优化组合,根据教学特点和学生情况推陈出新,要注重数学思想的渗透和数学方法的介绍,对高等数学精髓的求导、微分方法、积分方法等的授课要重点放在解决实际生活的应用上。要结合一些社会实践问题与函数建立的关系,分析确定变量、参数,加强有关函数关系式建立的日常训练。培养学生对一些问题的逻辑分析、抽象、简化并用数学语言表达的能力,逐步将学生带入遇到问题就能自然地去转化成数学模型进行处理的境界,并能将数学结论又能很好反向转化成实际应用。
三、注意的问题
21世纪我国进入了大众教育时期,高校招生人数剧增,学生水平差距较大,需要学校瞄准正确的培养方向。通过对美国教学改革的研究,笔者认为我国的数学建模思想与大学数学教学课程融合必须尽快在大学中广泛推进,但要注意一些问题:第一,数学教学改革一定要基于学生的现实水平,数学建模思想融入要与时俱进。第二,教学目标要正确定位,融合过程一定要与教学研究相结合,要在加强交流的基础上不断改进。第三,大学生数学建模竞赛的举办和参入,要给予正确的理解和引导,形成良性循环。要根据个人兴趣爱好,注重个性,不应面面强求。第四,传统数学思想与现在数学建模思想必须互补,必修与选修课程的作用与角色要分清。数学主干课程的教学水平是大学教学质量的关键指标之一,具备数学建模思想是理工类大学生能否成为创新人才的重要条件之一。两者的融合必将促进我国教学水平和质量的提高,为社会输送更多的实用型、创新型人才。
【摘 要】为了提高空气管理系统控制功能的设计与确认效率,研究了信号驱动的空气管理系统控制逻辑建模方法。结合空气管理系统控制特点,采用自底向上建模的思想,先构建底层系统信号库,再由信号逐层搭建控制逻辑,最后由控制逻辑驱动功能并在功能层进行逻辑确认。本文方法在空气管理系统CAS与简图页逻辑设计与确认过程中进行了应用验证。
【论文关键词】空气管理系统;信号驱动;控制逻辑建模
0 引言
空气管理系统是民用飞机上非常重要的机载系统之一,负责控制飞机引气、座舱压力调节、机翼防冰、温度控制等功能[1-5]。空气管理系统控制是以两个综合空气管理系统控制器(IASC)为控制中枢,以各种传感器发来的监控信号、外部系统发来的通讯信号为输入,经IASC内部逻辑运算后,驱动各种受控设备,如风扇、活门、加热器等,来实现飞机空气温度、压力、流量等控制功能,并将系统状态信息发送给外部系统实现显示、告警及记录功能。
空气管理系统控制功能需求是以系统需求为依据,结合所采用的控制架构细化而来。各控制功能由若干个控制逻辑组成。在空气管理系统研制过程中需要进行控制功能的确认与验证。仿真的方式能有效提高效率,降低成本,而建立各种控制逻辑模型则是进行仿真确认与验证的基础。本文研究了一种信号驱动的空气管理系统控制逻辑建模方法。
1 信号驱动的控制逻辑建模方法
信号驱动是指由各种信号作为基本单元来进行控制逻辑建模。各个信号表示着不同的状态变量,空气管理系统控制器根据不同的输入状态变量的值来决定发出的指令信号。通过基本信号来表述逻辑能从最底层关系开始,逐步向上搭建整套控制逻辑。具体的建模过程包括构建信号库、搭建逻辑树以及驱动功能验证逻辑3个步骤。
1.1 构建信号库
构建信号库是为了方便在构建逻辑时随时调用而将一些基本的输入信号信息收集并按照一定的编码方式存储起来。空气管理系统逻辑运算中需要用到的信号属性包括信号名称、信号功能范围、信号有效性、信号设备源。所以可将每条信号按照[ID|NAME,RANGE(MIN,MAX),VALID,SOURCE]的方式进行整理,例如由控制器IASC1的A通道发出的座舱高度告警信号可表示为[00001|CAB_ALT_W,(0,1),true,IASC1A]。集合所有控制器接收的信号,从而形成空气管理系统信号库。
1.2 搭建逻辑树
逻辑树的根节点一般是各个基本信号组成的关系式,例如CAB_ ALT_W=1,表示座舱告警为真。这些关系式通过基本的与/或逻辑算子连接,从而形成基本的逻辑树,这些逻辑树的输出结果为TURE或者FALSE。在搭建逻辑树的过程中,当一条逻辑链比较长时,可将一棵逻辑树的输出作为另外一棵逻辑树的输入而形成逻辑嵌套,建模论文这种方式能简化逻辑树的搭建过程。逻辑树的表达可用逻辑方程来记录。例如座舱高度告警逻辑可按以下两种方式表达。
将所有的逻辑按照逻辑树的方式搭建起来,可形成一个逻辑库,在后续定义功能时即可直接调用来构建功能。
1.3 驱动功能验证逻辑
若干条逻辑合在一起,可以驱动复杂的功能。通过功能的仿真即可验证各种逻辑的正确性。从功能层面进行验证因为意义更明确更方便实施,且一条功能的验证即可验证多条逻辑,功能验证的方式是选择功能相关的所有信号,设定各信号的状态值,作为组成功能的所有逻辑的输入,计算得到功能输出值,观察是否与预期一致。
2 空气管理系统CAS与简图页逻辑建模与验证
CAS与简图页是供飞行员了解各系统状态的重要页面,由系统负责提供信号,指示系统按照指定的CAS与简图页逻辑进行显示。基于本文的思想,进行空气管理系统CAS与简图页逻辑建模与功能验证,开发了相应的软件平台。
2.1 空气管理系统CAS逻辑建模
定义CAS主要需要定义CAS等级、CAS显示内容以及CAS显示逻辑。CAS等级按照严重程度可分为WARING,CAUTION,ADVISORY, STATUS四种,分别用红色、黄色、青色、白色来表示。本文定义的CAS逻辑是由系统发出CAS相关信号后,由这些信号运算后显示在CAS页面的逻辑,空气管理系统CAS消息主要显示系统工作状态以及在一些危险状态如座舱高度过高、机翼防冰失效等情况下告警。
CAS定义模块主要提供CAS名称、内容、等级的编辑页面,CAS逻辑的指定可直接调用逻辑库中的逻辑。
2.2 空气管理系统简图页逻辑建模
空气管理系统简图页功能是通过简要示意图显示系统主要设备与管路内空气的状态,管路的空气状态信息需要根据上下游的设备状态来判断,这些判断关系组成了简图页的逻辑。空气管理系统简图页的主要图形元素是活门与管路流线,其逻辑定义可分为活门与流线显示逻辑定义。简图页定义模块设计了自定义活门与管路绘制工具,通过活门与流线显示逻辑定义指定显示颜色的驱动逻辑,构成整体的简图页显示逻辑。
2.3 空气管理系统CAS与简图页功能验证
前面构建了空气管理系统CAS与简图页的逻辑,通过指定各功能相关输入信号的值,在逻辑运算后再直观地显示在页面上,从而可以确认功能是否正确实现。在验证时只需根据场景需要,设定各信号的模拟值,由系统后台运算得到功能输出信号值,并驱动页面上的显示元素显示相应的状态。
通过上述几个步骤,能对空气管理系统CAS与简图页功能进行整体的验证,有效提高了CAS与简图页功能的设计与确认效率,也能为后续系统排故提供支持。
3 结论
本文结合空气管理系统控制架构特点,提出了信号驱动的逻辑建模方法。本文方法具有如下特点:
1)构建了空气管理系统基础信号库,能支持在逻辑层、功能层随时调用相关的信号信息;
2)构建了空气管理系统逻辑库,支持上层功能的搭建与验证;
3)开发了控制逻辑建模工具,能模拟各种场景下的功能验证,提高了设计效率。
【参考文献】
[1]程立嘉,程晓忠,左彦声。大型客机空气管理系统现状与发展趋势[J].航空科学技术,20xx.3:7-8.
[2]徐红专,崔文君,张惠娟。电子电动式座舱压力调节系统研究[J].江苏航空,20xx,3:8-13.
[3]李明江。飞机自动增压系统仿真实验的设计与实现[J].实验室科学,20xx,13(4):73-75.
随着社会进步、科技创新和经济产业结构的不断调整,我国对高素质高技能应用型人才的需求正在不断扩大,高等职业教育的高规格人才培养显得尤其重要。社会上各行各业的工作人员,需要善于运用数学知识和数学思维方法来解决实际问题,方能为公司赢得经济效益和社会效益。面临新教育态势的压力,面对数学基础薄弱的学生,如何在有限教学期限内快速提升高职数学课的教学品质,成为高职高等数学教学改革的焦点。
一、高等职业教育数学课教学现状与分析
经过查阅大量文献资料、学生学情调研和教师座谈研讨,可以将目前高等职业教育数学课教学现状归因为课程特点、教师和学生三个方面。
1、数学课的特点。数学是一门与现实世界紧密联系的科学语言和基础的自然学科,其形式极为抽象。学生学到数学概念、方法和结论,并未掌握数学学科精髓,未使数学成为解决实际问题的利器。
2、教师方面。课堂上,教师卖力的教授“有用”的理论和方法,但学生学得吃力且效果不佳。现在,部分教师将实际生活中的鲜活例子融入数学课的教授,打破了数学教学体系和内容自我封闭的僵局,但有些教师将“数学教育是一种素质教育”阻碍为抽象、深奥的课程,严重挫伤了学生学习的积极性。
3、学生方面。就高职生学情而言,生源大多来自高考第五批等录取批次,普遍不晓得数学理性思维对人思维能力培养的重要性,高职生学习目标不明确,学习习惯尚未养成,学习动力不足。此外,面对大量抽象符号和逻辑推理,形象思维强的高职生极易产生抵触心理。上述分析表明,要想实现“数学教育本质上是一种素质教育,数学的教学不能完全和外部世界隔离开来”,就需要改变数学教育按部就班的静态教学现状,创新教学模式,激发学生的主体参与意识,方能形成生动、活泼、有趣的数学课堂。
二、数学建模在高等职业教育人才培养过程中的意义和作用
从公元前3世纪的欧几里得几何,开普勒的行星运动三大规律到近代的流体力学等重要方程,数学建模的悠久历史可见一斑。
1、数学建模的桥梁作用。随着大数据时代的到来,大量数据爆炸性的涌入银行、超市、宾馆、机场的计算机系统,都需要进行归纳整理、去伪存真、分析和汇总。因此,需要在实际问题和数学方法两者之间架设一个桥梁,这个桥梁就是数学模型。
2、数学建模思想融入高职数学课堂的意义。鉴于高等职业教育数学课教学现状与分析,结合数学建模进入高等院校数学课堂时机的日渐成熟,以及高等职业教育旨在培养高职生如何“用数学”而非“算数学”的目标,将数学建模思想融入高职数学课堂有着积极肯定的意义。
(1)时机成熟。随着大型快速计算机技术及数学软件的快速发展,早期大型水坝的应力计算、航空发动机的涡轮叶片设计等数学模型中的数学问题迎刃而解,数学建模与科学计算的完美� 计量经济学、人口控制论等新兴的交叉学科为数学建模提供了广阔的应用新天地。
(2)目标明确。数学建模的切入搭建了数学和外部世界的桥梁,解开了数学课堂教学的困境,让高职生以数学为工具去分析、解决现实生活中实际问题的目标切实可行。面对工程技术、经济管理和社会生活等领域中的实际问题,拥有敏锐洞察力的高职生面对现实问题的挑战,主动好奇的参与到资料收集、调查研究过程中来,能够摆脱惯性思维模式,敢于向传统知识挑战,尝试多样解题方式,不仅激发了学习动机,提升了数学知识水平,更有助于学生创新精神和能力的培养,让其在体会数学建模魅力和实用性的同时,渗透数学应用能力。
三、数学建模在高等数学教学中的应用实践
学生走上工作岗位后,无形中会利用数学建模思想来解决实际问题。那么,如何有效的将数学建模“植入”高数课程教学,则需要一系列科学合理有序的教学改革方可取得成效。
(1)融入数学建模思想的高职特色教材。作为教学载体,高职数学教材应从应用性职业岗位需求出发,以专业为服务对象,以实践操作为重点,以能力�
(2)构建服务专业的高职数学教学模式。以学校专业需求为服务出发点,制定专业特色鲜明的数学课程教学新体系,搭建课程的“公有”模块和“选学”模块,加强专业针对性。与服务专业类似,对于不同年级、不同数学基础学生的需求,提供个性化、分层化、系列化的教学内容,显得尤为关键。
(3)培养数学应用意识的案例教学方法。历届全国大学生数学建模竞赛参赛数量和规模的扩张使我们懂得:以热点案例出发,能够激发学生的求知欲,在求解过程中自然引出系列数学知识点,通过数学建模,让学生体会数学是刻画现实世界的数学模型,品味数学乐趣,趣化学习过程,强化数学知识应用意识,树立学生主体意识并培养学生创新意识和能力。
(4)营造数学应用意识的数学实验氛围。利用数学软件,通过寥寥数行代码解决曾经无从下手的复杂问题,必会吸引学生从耗费时间的复杂计算转移到数学建模思想、数学方法的理解和应用,培养以数学和计算机分析和解决实际问题的能力,提高数学应用意识。
(5)指导学生参加全国大学生数学建模竞赛。历届数学建模竞赛从内容到形式,都是一场与真实工作环境接近的真刀真枪的历练,要求学生团队综合运用数学及其他学科知识、使用计算机技术通过数学建模来分析、解决现实问题。从“乘公交,看奥运”、“世博会影响力的定量评估”到“SARS的传播”、“饮酒驾车”,这些开放、挑战性问题,必然会提高学生的洞察力、想象力、创造力和协作精神。
四、数学建模在高等数学教学中的实践效果
自20xx伊始,将数学建模和数学实验引入高职数学课程教学中以来,学生主动学习意愿增强,学习效果显著提升。效果主要表现实际问题求解的多样性和开放性使得学生思维得以激活和解放,解题的自由使得互联网应用达到最优化。学院连续多年组织学生参加北京市高职高专大学生数学竞赛多次获得一、二、三等奖,在全国大学生数学建模竞赛中获得多项北京市一等奖,近两年获得国家二等奖2项、国家一等奖1项的佳绩。经过共同努力,应用数学基础获批为国家精品资源共享课。需要强调三点:首先,案例教学中要科学合理的训练学生的“双向翻译”能力,要培养学生应用数学语言把实际问题� 其次,所有教学活动要以学生为中心,并且离不开教师煞费苦心精心设计的教学活动,因为数学建模、指导数学实验和辅导学生参加竞赛需要教师掌握算法、优化、统计、数学软件、计算机编程等综合能力,因而教师尤为关键。再者,学院领导对数学建模、数学实验在人才培养过程中的重要性要有清晰充分的认识,才会有力度的支持数学教学改革。
五、结语
将数学建模思想和方法融入高职数学课程教学是一种先进的教育教学改革理念,是提升高职数学教学品质的关键,需要广大教师踏踏实实的钻研和工作,真正讲好每一个案例,为培养具备数学应用意识的高规格人才而努力。
一、问题教学法的教学模式
问题教学法是一种新的教学模式,与传统教学有很大的区别。在传统的教学中,教师考虑最多的是“教什么、怎样教”的问题,很少顾及学生“学什么、怎样学”,限制了学生学习的主动性和创造性。[1]为了改变这种现状,美国神经病学教授HowardBarrows于1969年创立了基于问题和项目的学习(ProblemBasedLearning)理念教学法。[2]这种方法不像传统教学模式那样先学习理论知识再解决问题,而是让学生围绕问题寻求解决方案。它强调让学生置身于复杂的、有意义的问题情境中,并让学生成为该问题情境的主体,自己去分析问题,学习解决该问题所需的知识,进而通过合作解决问题。此外,教师在该过程中也可以通过提问的方式,不断地激发学生去思考、探索,培养学生自主学习的能力。与传统的教学模式相比,问题教学模式更注重对学生自学能力、创新能力、发现问题和解决问题能力的培养。问题教学模式刚开始主要被应用于医学、市场营销、实验教学、毕业论文的写作等领域。[3]近年来,一些学者开始探索将这种教学模式引入到“数学建模”课程的教学中。黄河科技学院从20xx级信息与计算科学专业的学生开始,在“数学建模”教学活动引入问题教学模式,已经取得了初步的成效。
二、基于问题教学法的实施步骤
1.教师提出问题
教师在每次上课之前要精心设计适合学生自学的问题体系,目的是为了诱导学生的思维,激发学生的学习兴趣,让学生置身于特定的问题环境中,营造一种质疑、探究、讨论、和谐互动的学习氛围。这一步骤要求教师不仅需要熟悉教学内容,还必须更好地了解学生的实际情况,这是成功实施问题教学模式的基础。
2.积极分析问题
问题教学法的基本特点是教学环节由一连串问题组成,并且问题与问题之间的`联系具有链接性和层次性。前一个问题是后一个问题的铺垫,后一个问题又是前一个问题的深化和拓展。在学生熟悉了相关知识的基础上,根据给出的实际问题,教师引导学生进行探索。探索活动一般包括自学教材、观察实验、小组讨论等方式。学生一方面要充分利用原有认知结构中存储的有关知识信息,另一方面可以利用教材、实验或教师提供的阅读材料,获取解决问题的方法。在对问题讨论中教师要创设和谐民主的教学环境,要让学生充分发表自己的见解,大胆质疑,相互答辩,相互启发。
3.解决问题
当所有学生都对问题的解决方案有了一定的思路之后,教师组织课堂发言。让每一小组推荐一位表达能力强的学生,在课堂上把他们对解决问题的方法及结论的合理性进行讲解。在每组讲解完之后,其他学生可以对他们进行提问,而发言小组的学生要向其他同学和老师进行解释。教师在主持和引导的同时,也可以向学生提问。这样通过对一个又一个问题的提问,推动学生思考,将问题引向纵深层次,一步步朝着解决问题的方向发展。
4.对问题的结果进行评价
问题教学法不仅以问题为开端,还以问题为终结。教学的最终结果不是传授知识来消灭问题,而是在解决已有问题的基础上引发更多、更广泛的问题。因此教师在对问题的结果进行总结时要注意引导学生反思“这个问题为什么要这样解决”,“这个问题还可以怎样解决”,“从解决这个问题中我学到了什么”以及“这种解决方案还有什么不足之处”等等,从而激发他们提出新的问题,这是问题教学中最重要、最有教益的一个方面。
三、基于问题教学法的实施案例
在基于问题教学的过程中,每次讨论的问题都围绕某一专题进行讨论学习,下面以“公平的席位分配问题”[4]为例,说明在“数学建模”中如何运用问题教学法。
1.合理设计问题
奖学金评定是学生比较关心的问题,笔者根据学生的兴趣及认知水平选择“奖学金名额分配问题”。设某校有5个系A、B、C、D、E,各系学生数分别为345、72、894、68、39,现在有74个奖学金名额,问每个系分配几个名额比较公平?[5]在给出问题后,我们将相关问题印发给学生,并让学生课下先收集关于“公平的席位分配问题”的模型及相关求解方法并认真研读。
2.小组讨论分析问题
根据课下学生收集的求解方案,上课时首先以小组为单位初步讨论。首先提出如果让同学们进行分配的话,他们会使用什么方法进行分配,让他们进行讨论。学生首先会给出比例分配方案,如果按人数比例分配到各系的名额恰好都是整数,可以得到完全公平的分配方案。但在很多情况下,按人数比例分配到各系的名额带有小数。比如在这个问题中各系分配的名额数分别为:18.00、3.76、46.65、3.55、2.04,有小数部分。可以先把整数分配完,这时各系分配的名额数为:18、3、46、3、2。共分配了72名额,还有2个名额该如何分配?大家经过讨论,会提出谁的小数部分大就把名额给谁的分配方案,于是第73个名额给B系,第74个名额给C系。最终的方案是各系名额数分别为:18、4、47、3、2。接着老师会提出下面的问题,这种分配方案对谁最不公平?学生会进一步讨论每个名额代表的人数,A为19.17人,B为18人,C为19.02人,D为22.67人,E为19.5人,说明这种分配方案对D系最不公平,而B系最占便宜,两个系中每个名额代表的人数相差了4.67人。那么要重点讨论有没有相对来说比较公平的席位分配方案。
3.学生进行发言讨论
在所有小组都讨论完之后,教师组织各组学生进行课堂发言和讨论,让每组选一人报告本小组讨论结果。教师对各组的报告进行评价,指出在讨论过程中的问题及不足之处。在这个问题中,学生根据课下收集的文献资料会逐步提出Q值分配方案,Q值分配方案的改进,Q值+D’Hondt分配方案,席位分配的平均公平度方案等等。每种方案都是前面方案的改进,最后我们提出问题,这些分配方案公平度如何?让学生逐一讨论,从而营造出一个讨论主题鲜明、学习氛围良好的课堂环境。
4.教师对结果进行评价总结
在这个问题中,经过逐一讨论,大部分学生认为问题已经圆满解决了,不会再对结果进行归纳整理,不会反思问题解决的思路。因此在最初的问题解决后,老师要引导学生进行评价总结,比如:“各个方案的公平度如何”,“我们还有没有更公平的分配方案”,“公平的席位分配方案应满足什么原则”等等。
四、结论
从“公平的席位分配问题”这个案例可以看到,在教学中为学生设计一个真实的问题进行教学,学生可以通过真实问题进行学习,并且以一个真实问题的解决为主线,激发学生的学习兴趣和探索精神,再通过结果反馈信息,引导学生逐步深入理解学习内容。学生在研究问题的过程中不仅学习了课本上的知识,而且还亲身体会了解决实际问题的乐趣,为学生以后自主学习提供了极大的帮助。[6]四、结语当然,在“数学建模”课程的教学过程中问题教学模式也存在不足之处,比如课程内容多、课时少,问题讨论时间和讲授时间出现矛盾,对有的专题讨论不够深入,学生参与度不够,学生发言的深度和广度都有待于进一步提高等等。这需要教师认真归纳讲课内容,尽量分离出较多比较有吸引力的专题供学生讨论,以问题为中心规划教学内容,让学生围绕问题寻求解决方案,从而提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,激发学生的求知欲。“数学建模”课程教学的本身就是一个不断探索、创新和提高的过程,选择正确有效的教学方法能更好培养学生的创新能力,激发学生对数学建模的兴趣。
1素质教育与高职数学课程改革
在职业教育大发展的初期,在“工具论”和功利主义教育思潮影响之下,一度把为专业课服务作为数学课的唯一职能,甚至普遍弱化数学课的地位,一些学校的数学课程被大幅缩减甚至被取消。部分专家学者及时对唯技能、唯工具、忽视素质教育等错误思潮进行了批判,20xx年8月,教育部颁布文件《教育部关于推进高等职业教育改革创新,引领职业教育科学发展的若干意见》,强调改革培养模式,增强学生可持续发展能力,重视学生全面发展,推进素质教育,增强学生自信心,满足学生成长需要,促进学生人人成才。公共基础课是高职院校素质教育的主渠道,为素质教育服务是高职院校基础课改革的方向。高职院校基础课的功能主要有为专业课服务和为素质教育服务两个方面。如果真正明确高素质技能型人才的培养目标,真正重视学生的终身发展,而不是把高职院校视为技能培训机构,就应该高度重视基础课的地位。数学的基础性与广泛的应用性不仅使数学成为学习其他科学的基础和工具,而且也使数学成为提高高职学生全面素质极好的载体。高等数学不仅是一种工具,而且是一种思维模式;不仅是一种知识,而且是一种素养;不仅是一门科学,而且是一种文化。它内容丰富,理论严谨,应用广泛,影响深远。然而,当前多数高职院校数学课堂仍是以传授课本上的理论知识为主,课程内容主要局限于数学的知识成分,很少涉及到数学思想、精神、学生情感、态度、价值观等观念成分,很少涉及到解决实际问题的能力,而较多地让学生做习题,却较少地让学生想问题。在做习题中,又较多地在操作层面上训练解题方法,而较少地在思维层面上培养数学素养,重知识,轻思想;重技巧,轻能力。大多数学生对数学的思想、精神了解得较肤浅,甚至误以为学数学就是为了会做题、能应付考试,不知道数学方式的理性思维的重大价值,不了解数学在生产、生活实践中的重要作用,不理解数学文化与诸多文化的交汇。所选用的教材由于过多考虑数学学科的知识本位,学生通过教材看到的是定义、公式、定理和性质的堆积和罗列,看不到实际应用的案例,因此学习积极性不高,学习效果不好。况且高职学生基础相对较差,教学效果更不如人意。
2数学建模融入数学课程是高职数学课改的有效切入点
近年来,随着全国大学生数学建模竞赛的深入开展,数学建模教学和竞赛培训在全国高职院校如雨后春笋般蓬勃兴起,并且有力的推动了高等数学课程教学改革。同时,许多院校的实践经验证明,在学时有限的情况下把数学建模的思想方法渗透到高等数学课程中来是高职数学课改的有效途径。
2.1数学建模融入数学课程能够培养和提高学生的学习兴趣
学习兴趣对学生的学习效果有着决定性的作用,只有让学生培养对数学的学习兴趣,才能从根本上解决高职数学教学中存在的问题。数学建模是一个将实际问题用数学的语言、方法,去近似刻画、建立相应模型并加以解决的过程。数学建模的过程符合学生认知问题、处理问题、反思问题的全过程,能极大提高学生的学习主动性和数学的趣味性,学生能够从实践中体会到数学的作用,从而增加对数学学习的兴趣。
2.2数学建模思想融入数学课程能够加快高职学校素质教育的步伐
高等职业教育的培养目标是培养高素质技能型人才。要求既要能动脑又要能动手。因此高职教育的培养目标决定了数学教学应该以培养技能型人才为目的,理论知识服务于实际应用。高职学生毕业后将成为国家各行业的生力军,如果他们能够运用已有的数学知识与方法不断革新工艺、改进方法、提高效率、增强产品竞争力,必将会为我国的建设与发展做出巨大贡献。清华大学姜启源教授曾说:相对于本科院校而言,以培养技能型、应用型人才为目标的高职院校,将数学建模作为数学教学的重要组成部分,更有其必要性和可行性。
2.3数学建模思想融入数学课程能够提升学生各方面的能力
学生在学习过程中,通过对数学建模这种科学的前沿的教学方式的反复实践,能够有效地提高自己的各方面能力。由于建模对计算机的应用较多,所以能够加强学生对计算机功能的掌握,数学建模需要将数学与其他知识相结合,需要极大的信息量和知识面,计算机能有效的扩大学生的知识面,使得学生能够更全面科学的进行数学建模;同时,数学建模能培养学生的团队意识和协作能力,学生也能通过建模来找到自己在团队的合适位置。
3数学建模教学实践及学生创新能力的提高
近年来,我院在把数学建模的思想方法融入高等数学课程方面进行了深入的探索与实践,许多教学与实践相结合的教学方法与手段以及新颖的教学内容正逐步进入高等数学课堂,对提高学生学习数学、应用数学的积极性,提高学生分析问题、解决问题的能力起到了非常大的作用。
3.1融入数学建模思想精心设计教学内容
按照“知识导入、案例展开、由浅入深、拓展思考”的思路精心设计课堂教学内容。由贴近生活.与实际联系密切的趣味问题导入,在教学中创设问题情境,发散学生的`思维,吸引学生积极动脑,主动地参与学习。同时鼓励学生用已有的知识和经验去推理、观察、比较、分析、综合、概括、归纳等寻求解决问题的方法,实现快乐学习的理念。在建模案例的挑选上,尽量从问题背景简单,容易入手的题目开始,让学生了解建模的一般过程,然后再由浅入深。每个案例之后设置拓展思考,培养探索精神,通过典型案例分析→基本知识讲解→触类旁通→举一反三,归纳总结→掌握一类问题的处理方法的过程,达到应用数学能力的全面提升。实施情景案例、项目驱动、任务导向教学,在建立实际问题的模型过程中,穿插介绍必要的理论知识点,让学生带着问题学知识,并在实践中运用知识、提升能力,理论教学与实践教学相互渗透。
3.2灵活多样的教学方法与现代教学手段相结合
在数学建模教学中主要采用案例驱动教学法,以基础案例引入相关知识,解决问题过程中介绍相应建模方法及软件使用技能,有效的提高学生的学习兴趣。同时,在案例分析时教师与学生互换角色交流分析思路,角色互换法使学生在角色体验中既能加深对建模方法的理解,又能提高相应的逻辑思维与表达能力。另外,采用项目研究过程法,学生自行组队,通过项目申报、研究、解题汇报并提交论文等环节,全面培养学生的创新与动手能力。在教学手段方面,充分运用多媒体教学设备,如电子课件、数学软件演示、计算机辅助教学、案例视频材料等,充分展示丰富的教学内容,化抽象为直观,化复杂计算为简单程序求解。有效利用网络资源,建立师生之间密切联�
摘要:以文献综述法为主要策略,查阅知网和万方数据库中有关高职数学建模教学的相关文献,对高职数学建模教学现状,存在问题以及优化发展对策的文献研究成果进行梳理,通过研究综述发现:以建模思维构建课堂情境已成为国内众多高职院校数学课程教学的重要方法,对数学教学效果的提升也起到了积极的作用,但在教学方法创新和学生有效引导等方面仍存在一些问题,希望各级高职院校能够针对凸显出的问题进行有效整改。
关键词:高职数学;建模教学;现状与发展;综述分析
一、数学建模教学理论概述
(一)数学模型
数学模型是一种使用数学语言对现实问题的抽象化表达形式。它是人们用数学方法解决现实问题的工具,基于数学模型的现实问题表达往往有着量化的表现形式,再通过数学方法的推演和求解,将现实问题中蕴含的数学含义表达出来。在数学、经济、物理等研究领域,有很多经典的数学模型,例如:,马尔萨斯人口增长理论模型、马尔维次投资组合选择模型等,这些数学模型的构建帮助人们解决了很多现实的问题,提升了相关领域量化分析的精确度。
(二)数学建模教学的步骤
数学建模教学是一种基于数学模型的教学方法,在高职院校数学教学中被普遍应用,具体来说数学建模教学的一般步骤为:
(1)模型理论依据分析。在教学中倘若需要以某一个知识点为基础建设数学模型时,教师应该以前人的研究成果为依据,找寻模型建设的理论支撑点,切忌假大空似的模型构建思路。
(2)以教学内容为基础假设模型。根据教学内容的需要,对待研究问题进行模型化假设,提出因变量、自变量等模型语言。
(3)建立模型。在假设的基础上建立模型。
(4)解析模型。将待求解的数学数据代入模型进行解析计算。
(5)模型应用效果检验。将模型解析的结果与实际情况进行比较,以检验模型解析的准确性和实效性。
二、高职数学建模教学现状与问题研究综述
(一)教学现状综述
施宁清等人(20xx)采用试验法研究了建模教学在高职数学课程教学中的效果,试验的过程以对照班和实验班对比教学的形式展开,针对试验班的教学采用数学建模的方法,而对照班的教学则采用传统的讲授法展开,通过一段时间的教学实践后设置评估变量对两个班级学生的数学学习效果进行了总结,结果显示:试验班学生的数学考试成绩、建模应用能力等均优于对照班,说明建模法对高职数学教学质量的提升效益明显。危子青等人(20xx)项目教学法与建模思想融合的高职数学教学形式,指出:该种教学的特色在于将高职数学课程的教学内容划分为若干个子項目,对每一个项目都进行模型化构建,并以模型为素材设计和组织项目化教学,通过教学应用后发现学生不仅掌握了项目教学的学习精髓,也掌握了数学模型的构建解析技能,教学效益获得了双丰收。冯宁(20xx)肯定了建模思想对高职数学教学带来的效益,指出:通过引入建模教学,能够最大化锻炼学生的发散性思维,以及数学逻辑应用能力,对教学效果的促进效益明显。
(二)存在问题综述
尽管建模法对高职数学教学带来的效益十分明显,但在多年的教学实践中一些问题也不断凸显出来有待进一步整� 曹晓军(20xx)则认为:很多数学教师并不注重引导学生科学地理解数学模型,并在此基础上有效地接受学习内容,而是一味地采用灌输法设计教学过程,不利于数学模型在课程教学中的应用效益提升。
三、高职数学建模教学发展对策综述
针对建模法在高职数学教学中凸显出的问题,一些学者也提出了对策。例如,齐松茹(20xx)认为应创新建模教学的形式和方法,如引入游戏教学法,将深奥的数学模型趣味化,通过组织多元化的教学游戏激发起学生参与建模学习的兴趣。谷志元(20xx)则认为教师应该加大对学生的引导,通过课前、中、后期的有效引导,帮助学生有效地建立起对数学模型的认知,逐步教会学生利用模型解决实际问题,达到学以致用的教学效果,以提升数学模型在课程教学中的价值。周玮(20xx)则提出了结合网络课堂建立研讨式课堂的建模教学新思路,不失为一种高职数学建模教学的创新教法。
四、结语
通过对已有文献的查阅和梳理发现,高职数学课程教学中引入建模方法对于课程教学实效性提升的效果已经得到了国内众多学者的肯定,但在应用中也存在一些问题,比如:教学方法的创新度不够,学生引导的活动不多等,为此国内一些学者也提出了针对性的教学优化思路。本文的研究认为:建模法对于高职数学教学效益的提升有着积极的价值,在今后的教学实践中各级高职院校教师应该结合教学的实际情况开展科学的建模教学活动,以不断提升高职数学建模教学的实效性。
参考文献:
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1数学建模竞赛培训过程中存在的问题
1.1学生数学、计算机基础薄弱,参赛学生人数少
以我校理学院为例,数学专业是本校开设最早的专业,面向全国28个省、市、自治区招生,包括内地较发达地区的学生、贫困地区(包括民族地区)的学生,招收的学生数学基础水平参差不齐.内地较发达地区的学生由于所处地区的经济文化条件较好,教育水平较高,高考数学成绩普遍高于民族地区的学生.民族地区由于所处地区经济文化较落后,中小学师资力量严重不足,使得少数民族学生数学基础薄弱,对数学学习普遍抱有畏难情绪,从每年理学院新生入学申请转系的同学较多可以窥见一斑.虽然学校每年都组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,但人数都不算多.从专业来看,参赛学生主要以数学系和计算机系的学生为主,间有化学、生科、医学等理工科学生,文科学生则相对更少.理工科类的学生基本功比较扎实,他们在参赛过程中起到了重要作用.文科学生数学和计算机功底大多薄弱,更多的只是一种参与.从年级来看,参赛学生以大二的学生居多;大一的学生已学的数学和计算机课程有限,基本功还有些欠缺;大三、大四的学生忙着考研和找工作,对数学建模竞赛兴趣不大.从参赛的目的来看,有20%左右的学生是非常希望通过数学建模提高自己的综合能力,他们一般能坚持到最后;还有50%的学生抱着试试看的态度参加培训,想锻炼但又怕学不懂,觉得可以坚持就坚持,不能则中途放弃;剩下的30%的学生则抱着好奇好玩的态度,他们大多早早就出局了.学生的参赛积极性不高,是制约数学建模教学及竞赛有效开展的不利因素.
1.2无专职数学建模培训教师,培训教师水平有限,培训方法落后
数学建模的培训教师主要由理学院选派数学老师临时组成,没有专职从事数学建模的教师.由于学校扩招,学生人数多,教师人数少,数学教师所承担的专业课和公共课课程多,授课任务重;备课、授课、批改作业占用了教师的大部分工作时间,并且还要完成相应的科研任务.而参加数学建模教学及竞赛培训等工作需要花费很多时间和精力,很多老师都没有时间和精力去认真从事数学建模的教学工作.培训教师队伍整体素质不够强、能力欠缺,指导起学生来也不是那么得心应手,且从事数学建模教学的老师每年都在调整,不利于经验的积累.另外,学校对参与数学建模教学及竞赛培训的教师的鼓励措施还不是十分到位和吸引人,培训教师对数学建模相关的工作热情不够,缺乏奉献精神.在2011年以前,数学建模培训主要采用教师授课的方式进行,但各位老师授课的内容互不联系.比如说上概率论的老师就讲概率论的内容,上常微分方程的老师就讲常微分的内容.学生学习了这些知识,不知道有什么用,怎么用,不能将这些知识联系起来转化为数学建模的能力.这中间缺少了很重要的一个环节,就是没有进行真题实训.结果就是学生既没有运用这些知识构建数学模型的能力,也谈不上数学建模论文写作的技巧.虽然学校年年都组织学生参加全国大学生数学建模竞赛,但结果却不尽如人意,获奖等次不高,获奖数量不多.
1.3学校重视程度不够,相关配套措施还有待完善
任何一项工作离开了学校的支持,都是不可能开展得好的,数学建模也不例外.在前些年,数学建模并没有引起足够的重视,学校盼望出成绩但是结果并不理想,对老师和学生的信心不足.由于经费紧张,并未专门对数学建模安排实验室,图书资料很少,学生用电脑和查资料不方便,没有学习氛围.每年数学建模竞赛主要由分管教学的副院长兼任组长,没有相应专职的负责人,培训教师去参加数学建模相关交流会议和学习的机会很少.学校和二级学院对参加数学建模教学、培训的老师奖励很少,学生则几乎没有.在课程的开设上也未引起重视,虽然理学院早在1997年就将数学实验和数学建模课列为专业必修课,但非数学专业只是近几年才开始列为公选课开设,且选修率低.
2针对存在问题所采取的相应措施
2.1扩大宣传,重视数学和计算机公选课开设,举办数学建模学习讨论班
最近两年,学院组建了数学建模协会,负责数学建模的宣传和参赛队员的海选,通过各种方式扩大了对数学建模的宣传和影响,安排数学任课教师鼓励数学基础不错的学生参赛.同时邀请重点大学具有丰富培训经验的老师来做数学建模专题讲座,交流经验.学院重视数学专业的基础课程、核心课程的教学,选派经验丰富的老教师、青年骨干教师担任主讲,随时抽查教学质量,教学效果.严抓考风学风,对考试作弊学生绝不姑息;学生上课迟到、早退、旷课一律严肃处理.通过这些举措,学生学习态度明显好转,数学能力慢慢得到提高.学校有意识在大一新生中开设数学实验、数学建模和相关计算机公选课,让对数学有兴趣的学生能多接触这方面的知识,减少距离感.选用的教材内容浅显而有趣味,主要目的是让同学们感受到数学建模并非高不可攀,数学是有用的,增加学生学习数学的热情和参加数学建模竞赛的可能性.为了解决学生学习数学建模过程中的遇到的困难,学院组织老师、学生参加数学建模周末讨论班,老师就学生学习过程中遇到的普遍问题进行讲解,学生分小组相互讨论,尽量不让问题堆积,影响后续学习积极性.通过这些措施,参赛学生的人数比以往有了大的改观,参赛过程中退赛的学生越来越少,参赛过程中的主动性也越来越明显.
2.2成立数学建模指导教师组,分批培养培训教师,改进培训方法
近年来,学院开始重视对数学建模培训教师的梯队建设,成立了数学建模指导教师组.把培训教师分批送出去进修,参加交流会议,学习其它高校的经验,并安排老教师带新教师,培训教师队伍越来越稳定、壮大.从去年开始,理学院组织学生进行了为期一个月的暑期数学建模真题实训,从8月初到8月底,培训共分为7轮.学生首先进行三天封闭式真题训练———其次答辩———最后交流讨论.效果明显,学生的数学建模能力普遍得到了提高,学习积极性普遍高涨.9月份顺利参加了全国大学生数学建模竞赛.从竞赛结果来看,比以前有了比较大的进步,不管是获奖的等次还是获奖的人数上都取得了历史性突破.有了这些可喜的变化,教师和学生的积极性都得到了提高,对以后的数学建模教学和培训工作将起着极大的促进作用.除了这种集训,今后,数学建模还需要加强平时的教学和培训工作.
2.3学校逐渐重视,加大了相关投入,完善了激励措施
最近几年,学校加大了对数学建模教学和培训工作的相关投入和鼓励措施.安排了专门的数学建模实验室,配备了学院最先进的电脑、打印机等设备,购买了数学建模相关的书籍.划拨了数学建模教学和培训专项经费.虽然数学建模教学还没有计入教学工作量,但已经考虑计入职称评定的相关工作量中,对参加数学建模教学和培训的老师减少了基本的教学工作量,使他们有更多的时间和精力投入到数学建模的相关工作中去.对参加全国大学生数学建模竞赛获奖的老师和学生的奖励额度也比以前有了很大的提高,老师和学生的积极性得到了极大的提高.
3结束语
对我们这类院校而言,最重要的数学建模赛事就是一年一度的全国大学生数学建模竞赛了.竞赛结果大体可以衡量老师和学生的付出与收获,但不是绝对的,教育部组织这项赛事的初衷主要是为了促进各个院校数学建模教学的有效开展.如果过分的看重获奖等次和数量,对学校的数学建模教学和组织工作都是一种伤害.参赛的过程对学生而言,肯定是有益的,绝大多数参加过数学建模竞赛的学生都认为这个过程很重要.这个过程可能是四年的大学学习过程中体会最深的,它用枯燥的理论知识解决了活生生的现实中存在的问题,虽然这种解决还有部分的理想化.由于我校地处偏远山区,教育经费相对紧张,投入不可能跟重点院校的水平比,只能按照自身实际来.只要学校、老师、学生三方都重视并积极参与这一赛事,数学建模活动就能开展的更好.
走美杯”是"走进美妙的数学花园"的简称。
"走进美妙的数学花园"中国青少年数学论坛是中国少年科学院创新素质教育的品牌活动。20xx年,由国际数学家大会组委会、中国数学会、中国教育学会、中国少年科学院成功举办了首届"走进美妙的数学花园"中国少年数学论坛,至今已连续举办七届,全国三十多个城市近三十万人参与了此项活动,在全国青少年中产生了巨大的影响。 "走进美妙的数学花园"中国青少年数学论坛活动是一项面对小学三年级至初中二年级学生的综合性数学活动。通过"趣味数学解题技能展示"、"数学建模小论文答辩"、"数学益智游戏"、"团体对抗赛"等一系列内容丰富的活动提高广大中小学生的数学建模意识和数学应用能力,培养他们一种正确的思想方法。 著名数学家陈省身先生两次为同学们亲笔题词"数学好玩"和"走进美妙的数学花园",大大鼓舞了广大青少年攀登数学高峰的热情和信心,使同学们自觉地成为学习的主人,实现从"学数学"到"用数学"过程的转变,从而进一步推动我国数学文化的传播与普及。
"走美"活动已连续举办七届,近30万青少年踊跃参与,已取得良好社会效果,并被写入全国少工委《少先队辅导员工作纲要(试行)》,向全国少年儿童推广。
“走美”作为数学竞赛中的后起之秀,凭借其新颖的考试形式以及较高的竞赛难度取得了非常迅速的发展,近年来在重点中学选拔中引起了广泛的关注。客观地说“走美”一、二等奖对小升初作用非常大,三等奖作用不大。
1、活动对象
全国各地小学三年级至初中二年级学生
2、总成绩计算
总成绩=笔试成绩x70%+数学小论文x30%
笔试获奖率:
一等奖5%,二等奖10%,三等奖15%。
3、笔试时间
每年3月上、中旬。
报名截止时间:每年12月底。
走美杯比赛流程
1、全国组委会下发通知,各地组委会开始组织工作
2、学生到当地组委会报名,填写《报名表》
3、各地组委会将报名学生名单全部汇总至全国组委会
4、全国"走进美妙的数学花园"趣味数学解题技能展示初赛(全国统一笔试)
5、学生撰写数学建模小论文
6、全国组委会公布初赛获奖名单并颁发获奖证书
7、获得初赛一、二、三等奖选手有资格报名参加暑期赴英国剑桥大学数学交流活动。
8、各地按照组委会要求提交数学建模小论文
9、前各地组委会上报参加全国总论坛学生名单
10、全国总论坛和表彰活动