数学建模和问题驱动应用数学
高中数学中的数学建模与应用
高中数学中的数学建模与应用在高中数学课程中,数学建模和应用是非常重要的学习内容。
通过数学建模和应用,学生可以将数学知识应用于实际问题的解决过程中,帮助他们发展解决实际问题的能力以及培养创新思维。
本文将探讨高中数学中的数学建模与应用,以及它对学生的重要性和影响。
一、数学建模的定义与意义数学建模是指通过数学方法和技巧对实际问题进行抽象和描述,建立数学模型,进而进行问题分析、求解的过程。
数学建模的目的是将实际问题转化成数学问题,以便用数学方法进行分析和解决。
数学建模可以帮助我们理解和解决实际问题,并且在科学研究、工程技术、社会经济等领域都有广泛应用。
数学建模对高中学生的意义重大。
首先,数学建模可以帮助学生将抽象的数学知识与实际问题相结合,使学习更加有意义和生动。
其次,数学建模培养了学生的问题解决能力和创新思维能力,提高了他们的实际动手能力和实践能力。
最后,数学建模能够提高学生的应用数学能力,为他们未来的学习和工作打下基础。
二、数学建模的应用领域数学建模可以应用于各个领域,包括自然科学、工程技术、社会经济等。
以自然科学为例,数学建模在物理学、生物学、化学等学科中都有广泛的应用。
在物理学中,数学建模可以用于描述和解析力学、电磁学等现象;在生物学中,数学建模可以用于研究生物种群的增长规律和基因传播机制等;在化学中,数学建模可以用于分子反应动力学等。
这些应用都展示了数学在解决实际问题中的重要性。
三、高中数学建模的教学方法为了有效地教授高中数学建模,教师可以采用多种教学方法。
首先,教师可以通过引入实际问题,引发学生的兴趣和思考。
例如,在教授平面几何过程中,可以通过介绍建筑设计、地图绘制等实际场景,让学生了解几何在实际中的应用。
其次,教师可以指导学生进行小组合作,共同解决实际问题。
通过小组合作,学生可以相互讨论、合作解决问题,并从中学到合作的重要性和团队合作的技巧。
最后,教师可以鼓励学生进行个人或小组的研究项目,深入探究某一特定领域的应用。
问题驱动法在高中数学教学中的应用
问题驱动法在高中数学教学中的应用王新军(江苏省连云港市厉庄高级中学㊀222121)摘㊀要:问题驱动法是教师在教学中用提问题的方式促进学生深入思考ꎬ从而完成知识建构的教学模式.实践证明ꎬ问题具有驱动学生思考的重要功能ꎬ教师要利用这个功能ꎬ引导学生分析与解决问题ꎬ提高学生学习积极性ꎬ从而提升学生的综合能力ꎬ促进数学教学有效性的提高.本文对问题驱动下的高中数学教学特点进行了分析ꎬ并提出问题驱动法在高中数学教学中的运用策略.关键词:高中数学ꎻ问题驱动ꎻ教学策略中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)03-0062-03收稿日期:2022-10-25作者简介:王新军(1972.6-)ꎬ男ꎬ江苏省连云港人ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中数学教学研究.㊀㊀问题驱动法可以实现以问题为引领ꎬ促使学生更深入的理解数学概念ꎬ找到解决问题的思路.问题可以激活学生质疑思维ꎬ提高学习的针对性ꎬ从而总结出更科学的学习方法.在数学教学中ꎬ教师可以结合高中学生的认知特点ꎬ设计问题情境ꎬ促使学生进入问题情境ꎬ加深学生体验ꎬ内化学生认知ꎬ从而实现高中数学教学质量与效率的提高.1问题驱动下高中数学教学的特点问题驱动法是一种新型教学模式ꎬ强调学生思维的发展与解决问题能力的提高.在教学中通常以问题为主线组织与优化课堂教学环节.在课前准备阶段ꎬ教师要全面分析学情ꎬ掌握学生知识接受能力及知识掌握情况ꎬ使问题地设置更接近学生认知.同时ꎬ要对知识点进行梳理与分析ꎬ设计由易到难的层次性问题ꎬ建立逻辑性强㊁联系紧密的问题体系.如对于函数部分的知识ꎬ教师可以从简单的函数入手ꎬ引导学生复习巩固函数基础知识ꎬ最后延伸拓展到比较复杂的函数问题的解决ꎬ这样可以更好地拓展学生思维.基于教学内容设计问题ꎬ围绕教学目标设置有悬念的问题ꎬ根据教学重难点设置有启发性的问题ꎬ可以培养学生的质疑精神.为了促进学生有效率的解决问题ꎬ需要让学生理解与明确问题内容ꎬ进行自主学习并构建知识框架ꎬ对知识点进行梳理归纳ꎬ并且通过自主或合作学习探求答案ꎬ这对学生数学综合能力地发展具有十分重要的意义.2问题驱动教学中问题的设计原则2.1问题的设计要富有趣味性问题可以引领学生的探究方向ꎬ让学生具有针对性地探究问题.学生在相关问题的引领下ꎬ能逐步完成知识的吸收与内化ꎬ从而构建较为完整的知识脉络.教师在教学中运用问题驱动教学法ꎬ要注重问题的设计.数学是一门抽象的学科ꎬ教师要在问题设计过程中融入趣味性元素ꎬ不仅可以用问题驱动学生积极思维ꎬ还可以让学生品尝到数学问题探究的趣味性.这就需要教师对问题的内容进行精心选择与设计ꎬ要摸清学生的兴趣点ꎬ分析学情ꎬ考虑哪些元素对于学生来说是有趣的ꎬ哪些元素能够引发学生的好奇心ꎬ增强学生学习的动机.要想把问题设计26得具有趣味性ꎬ教师要尽可能让学生通过直观情境接受数学知识ꎬ在教学中密切联系生活实际ꎬ使数学知识更简洁与形象ꎬ让数学思想方法得以渗透与形成.2.2问题的设计要符合学生的认知能力要想问题的设计符合学生的认知能力ꎬ需要在问题的难度上把控好.教师要对学生学情进行分析ꎬ了解学生的认知能力及水平.在教学中不能提出与学生实际能力悬殊的问题ꎬ即提出的问题不宜过难也不宜太简单.如果过难ꎬ与学生的认知能力相脱离ꎬ与学生最近发展区相距很远ꎬ学生尽最大努力也难以回答与解决ꎬ会挫伤学生学习的自信ꎬ很难引发学生的学习动机ꎻ如果难度过低ꎬ学生也没有兴趣回答ꎬ只是使提问流于形式ꎬ对学生能力的提高并无益处.如教师在教学中提出 好不好 是不是 等随意性的无效问题ꎬ学生不仅不需要回答ꎬ也不乐于回答ꎬ并且对于学生的思维方向是一种干扰ꎬ很难使学生理顺思维ꎬ也就无法提高逻辑思维能力.教师要注重选择提问的时机.在教学中教师要时刻了解学生的思维动向ꎬ了解学生知识的掌握达到了怎样的程度.如在课堂的导入环节ꎬ需要提出能够引发学生对旧知识进行回顾及与新知识进行对接的问题ꎬ以促进学生进入新知识的学习.问题的设计符合学生的认知能力ꎬ还体现在问题的数量要适中ꎬ部分教师在一堂课中提出的问题特别多ꎬ学生往往摸不着头脑ꎬ无所适从.问题地设计符合学生的认知能力ꎬ还要体现在问题具有层次性ꎬ提出的问题是由易到难ꎬ由浅入深ꎬ层层递进ꎬ这样才能理顺学生思维ꎬ使学生从认知水平出发ꎬ发现数学知识规律.此外ꎬ问题的设计不能 一刀切 ꎬ要分层设计.对于难度较高的问题可以由优秀学生来回答或解决ꎬ对于中等难度的问题则由中等生来回答或解决ꎬ对于难度较低的问题可以由学困生或基础较差的学生来解决.这样可以使各层次的学生都可以参与到学习过程中ꎬ实现教学质量的全面提高.2.3问题的设计要有启发性问题具有启发性才能保障其具有导向性.问题具有启发性ꎬ才能激发的学生探究动力ꎬ才可以为学生的探究提供方向与思路ꎬ才能体现数学知识的逻辑性与规律性.问题具有启发性还表现在学生通过进入问题情境ꎬ可以发现其中蕴含的数学规律与思想方法ꎬ学生的思维会得到启发与诱导ꎬ从而使学生在探究中能够更好地内化数学知识ꎬ总结数学规律.3问题驱动法在高中数学教学中的应用策略3.1根据教材设置问题ꎬ促进学生基础知识的掌握在高中数学教学中ꎬ教师可以通过问题引领学生探究知识的形成过程ꎬ使问题成为驱动学生思考的动力ꎬ使学生的探究更有针对性ꎬ有效发挥问题的驱动作用ꎬ让学生带着问题探究教材基础知识ꎬ并且通过对问题的探究找到解决思路ꎬ最终得出答案.例如ꎬ理解空间几何体的结构是高中数学教学的重难点ꎬ在学习时ꎬ教师可以基于教材基础知识提出问题ꎬ帮助学生明确探究的方向ꎬ由基础切入ꎬ促进学生探究的深入.教师可以根据生活中学生常见的几何体提出问题让学生思考.如空间几何体的特征是什么?不同的几何体有相同的面吗?请举例说明.学生根据教师设置的问题进行综合性思考ꎬ并且带着问题自主学习教材内容ꎬ对几何体的结构认真研究.然后教师检查学生自主学习情况ꎬ根据实际探究情况进行矫正反馈ꎬ归纳与总结ꎬ从而使学生明确问题与解决问题ꎬ使学生的自主学习能力得以有效培养ꎬ提高学生独立思考与自主解决问题的能力.学习数学ꎬ让学生掌握基本概念及知识点是必要的ꎬ但这并不是学生的数学能力提高了ꎬ要提高学生应用能力ꎬ还需要对学生进行相应的训练.让学生从具体问题入手ꎬ分析融合于其中的数学思想方法ꎬ提高分析问题的全面性与缜密性ꎬ使逻辑思维更为严密ꎬ避免知识漏洞的产生.因此ꎬ高中数学教学中问题设计要从细节处着想ꎬ从基础知识入手ꎬ巧妙设计问题情境ꎬ让各层次学生都能在掌握基础知识的基础上ꎬ把握数学学习内容的整体知识体系ꎬ更好地体验数学ꎬ提高数学应用能力.3.2设置提问环节ꎬ培养学生思维能力高中数学知识比较抽象ꎬ随着学习的不断推进ꎬ数学知识点更是呈现繁杂㊁密集的特征ꎬ部分学生在36学习的时候通常感觉十分深奥难懂ꎬ所以对数学知识的学习产生了畏难情绪ꎬ失去了学习兴趣ꎬ影响了学习主动性的提高.所以ꎬ教学前教师需要分析教材与学情ꎬ分析教材是为了明确教学目标及重点ꎬ了解学情是为了对学生学习过程中会遇到的问题进行预判ꎬ找出解决措施.教师要致力于教学改革ꎬ不仅提出问题驱动学生思考ꎬ还要让学生主动提出问题ꎬ主动分析ꎬ难点问题要通过合作探究解决.在初步接触新知识点的时候ꎬ可以给学生提出难度较小的问题ꎬ先让学生掌握基础性知识ꎬ在学生对基础知识有一定地了解后ꎬ可以设置中等难度的题目ꎬ开阔学生视野ꎬ循序渐进地提高学生的数学分析能力.例如ꎬ«解析几何»是高中数学教学的重点内容ꎬ为了促使学生深入思考ꎬ掌握分析问题与解决问题的方法ꎬ可以设计如下问题调动学生的知识储备与学习经验ꎬ促进学生数学综合能力的提高.P是抛物线y2=4x上一点ꎬ点P到点Q(2ꎬ-1)的距离与点P到抛物线焦点距离之和取得最小值时ꎬ点P坐标是多少?因为本题看起来十分复杂ꎬ存在着两个距离的变化.但是ꎬ如果学生在探究中融入数形结合思想ꎬ问题就迎刃而解了.在学生对这个问题进行分析与解决的过程中ꎬ学生掌握了分析问题的方法ꎬ认识到以形辅数㊁数形结合分析方法的重要作用.教师要引导学生认识到掌握数学思想方法的重要性ꎬ在分析数学题目时ꎬ要自觉地运用数学思想方法ꎬ否则往往面对问题时找不到解决问题的思路ꎬ也不能正确地思考ꎬ不能理顺思维ꎬ找到解决方法.学生面对问题产生畏难情绪ꎬ就是没有掌握分析方法及没有注重总结数学规律的表现.在教学中教师要注重促进学生数学分析方式的优化ꎬ提高学生的数学解题能力.3.3开展合作学习ꎬ提高解决问题的能力问题驱动法强调学生合作学习ꎬ通过合作探究分析与解决问题.在学生对基础知识掌握之后ꎬ并且能够解决一些简单问题的基础上ꎬ可以提高问题的难度ꎬ让学生以合作学习的方式进行探究讨论.要有效地实施合作学习ꎬ教师需要对学生进行科学分组ꎬ每组学生以5人左右为宜ꎬ同一个小组内要上中下各层次学生都有ꎬ这样学生在互动交流时ꎬ可以实现优秀生对学困生的帮扶作用ꎬ学困生可以向优秀生请教交流ꎬ释疑解惑ꎬ相互借鉴ꎬ共同提升ꎬ促进学生学习兴趣与学习信心的提高.例如ꎬ学习«数列»时ꎬ教师可以为学生提供探究学习任务单ꎬ列举一些问题让学生思考:什么是数列?数列的通项公式是什么?接下来ꎬ教师列举具体的例子ꎬ让学生进一步分析数列的含义ꎬ在学生对于数列有了比较深入地认知时ꎬ教师可以出示含有基础性并在难度上具有一定 拔高 的数列经典题目ꎬ进一步拓展学生对数列的认识ꎬ并且能够利用数列知识正确解决问题.学生在问题驱动下ꎬ逐步探究ꎬ交流讨论ꎬ结合给出的条件进行逐一求值ꎬ由已知数列到未知数列ꎬ这虽然对于学习能力不高的学生是一种考验ꎬ但是在浓厚的探究氛围中ꎬ优秀生可以帮助学习相对困难的学生ꎬ共同实现知识的升华与内化.总之ꎬ问题驱动法在高中数学教学中的应用ꎬ为学生提供了自主思考与合作学习的空间ꎬ学生在问题的驱动下学习积极性能够得以有效激发.教师要根据学生实际情况ꎬ不能急于求成ꎬ要通过提出基础性问题㊁中等难度问题及难度较高的问题ꎬ有序拓展学生的知识视野.同时ꎬ教师在教学中要发挥主导作用ꎬ适时调整与优化问题设置ꎬ以问题贯穿教学过程ꎬ引领学生完成知识建构.参考文献:[1]王英迪.问题驱动下的高中数学新教学模式研究[J].中国校外教育ꎬ2018(32):58+60.[2]周鑫.解读问题驱动下的高中数学创新教学模式[J].数学学习与研究ꎬ2018(19):69.[3]李向芬.问题驱动下的高中数学创新教学模式研究[J].教育现代化ꎬ2016ꎬ3(39):294-295.[4]宋长明ꎬ李吉娜ꎬ高冉.问题驱动式教学法在«数学建模»课程教学中的应用探索[J].赤峰学院学报(自然科学版)ꎬ2015(20):242-243.[责任编辑:李㊀璟]46。
数学与应用数学专业背景、培养方向和核心课程
一、数学与应用数学专业背景数学与应用数学是一门基础学科,旨在培养学生掌握数学基础理论和方法,具有数学建模和问题解决能力,以及在工程、科学和经济等领域进行数学建模和分析的能力。
数学与应用数学专业涉及的内容包括数理逻辑、代数、数论、几何、拓扑、微分方程、概率统计等领域,是理工科学生必修的重要学科之一。
二、培养方向1.数学基础理论与方法数学与应用数学专业培养学生系统掌握数学的基本理论和方法,具有扎实的数学基本功和数学分析能力,能够运用数学方法解决相关问题。
2.数学建模与问题解决能力数学与应用数学专业培养学生具有数学建模和问题解决能力,能够通过数学建模和分析,解决工程、科学和经济等领域的实际问题。
3.数学应用技术数学与应用数学专业培养学生掌握数学应用技术,如数值计算、数据分析、统计方法等,能够运用计算机技术解决实际问题。
4.跨学科应用数学与应用数学专业培养学生具有跨学科应用能力,能够将数学理论和方法运用到工程、科学和经济等不同领域中。
三、核心课程1.高等数学高等数学是数学与应用数学专业的基础课程,包括微积分、多元函数微积分、无穷级数与级数展开等,培养学生扎实的数学基本功和分析能力。
2.线性代数线性代数是数学与应用数学专业的基础课程,包括矩阵论、线性空间、特征值与特征向量等,培养学生具有代数分析能力。
3.概率论与数理统计概率论与数理统计是数学与应用数学专业的重要课程,包括概率基础、随机变量、统计推断等,培养学生具有概率统计分析能力。
4.常微分方程常微分方程是数学与应用数学专业的基础课程,包括一阶微分方程、高阶微分方程、变系数微分方程等,培养学生具有微分方程建模和解析能力。
5.数学建模与实验数学建模与实验是数学与应用数学专业的实践课程,包括数学建模理论和案例分析,培养学生具有数学建模和问题解决能力。
6.数值分析数值分析是数学与应用数学专业的重要课程,包括插值法、数值积分、常微分方程的数值解法等,培养学生具有计算机数学应用能力。
小学数学教育中的数学建模
小学数学教育中的数学建模数学建模是指利用数学方法和技巧,对实际问题进行抽象、建立数学模型,并通过数学分析和计算,以提供解决问题的方案。
在小学数学教育中引入数学建模的教学方法,能够培养学生的综合思考能力和解决实际问题的能力,使数学知识更加实用化,激发学生对数学的兴趣。
正文:1.引入数学建模的目的o培养学生的问题意识:数学建模可以从实际问题的角度出发,激发学生对问题的思考,提高解决问题的能力。
o实践数学知识:将抽象的数学知识应用于实际问题中,帮助学生理解数学的实用性和抽象性。
o培养学生的团队合作能力:数学建模往往需要多个学生共同合作,通过分工合作和信息交流,培养学生的团队合作和沟通能力。
2.数学建模的教学方法o基于问题的教学:教师可以提出实际问题,引导学生从数学建模的角度进行思考和分析,激发学生的求知欲望和学习兴趣。
o探究式学习:让学生自主探究问题解决的方法和策略,逐步引导他们建立数学模型并进行分析和验证。
o实践性任务:给学生提供一些具体的实践性任务,让他们在解决问题的过程中应用数学建模的方法和技巧,提高解决实际问题的能力。
3.数学建模的实施步骤o确定问题:由教师提出或学生自主选择一个实际问题,明确问题的背景和要求。
o数据收集:收集与问题相关的数据和信息,培养学生的信息获取能力和处理数据的技巧。
o建立数学模型:将实际问题进行抽象和化简,建立数学模型,包括变量的定义、关系的建立等。
o模型求解:利用数学知识和分析工具,对数学模型进行求解,验证模型的有效性。
o结果解释:对求解结果进行解释和分析,得出对实际问题的结论和建议。
o反思总结:对数学建模的过程进行反思总结,学生可以分享彼此的经验和问题,提高问题解决能力和方法。
结论:将数学建模引入小学数学教育,有助于培养学生的综合思考能力和解决实际问题的能力。
通过问题驱动的教学方法和实践性任务的安排,可以使学生的数学学习更具有实践性和趣味性,提高数学课堂的教学效果,培养出更多对数学感兴趣和有创造性思维的学生。
新版2023年数学课程标准
新版2023年数学课程标准1. 简介新版2023年数学课程标准旨在更好地满足当代学生和社会的需求,提升学生的数学素养和实际应用能力。
相较于旧版课程标准,新版在内容、结构和教学方法上都有所调整和优化。
2. 课程目标新版2023年数学课程标准设定的课程目标如下:- 培养学生扎实的数学基础知识和基本技能;- 培养学生的逻辑思维、创新意识和批判性思维;- 培养学生的数学应用能力和解决实际问题的能力;- 培养学生的团队合作精神和跨学科综合能力。
3. 课程内容新版2023年数学课程内容包括:- 数与代数:包括实数系统、函数、方程、不等式等;- 几何:包括平面几何、立体几何、解析几何等;- 统计与概率:包括数据收集、数据分析、概率论等;- 综合与应用:包括数学建模、数学探究、跨学科应用等。
4. 教学方法新版2023年数学课程标准倡导以下教学方法:- 问题驱动:教师应以问题为导向,引导学生主动探究和解决问题;- 学生中心:教师应关注学生的个体差异,鼓励学生主动参与和表达;- 实践性学习:教师应增加学生的实践操作和动手能力,培养学生的应用意识;- 合作学习:教师应鼓励学生开展合作学习,培养学生的团队精神和沟通能力。
5. 评估与反馈新版2023年数学课程标准强调以下评估与反馈方式:- 过程性评估:教师应对学生的学习过程进行持续观察和记录,关注学生的成长与进步;- 多元化评估:教师应采用笔试、口试、实践操作等多种评估方式,全面评价学生的数学素养;- 及时反馈:教师应及时给予学生反馈,指导学生调整学习策略,提高学习效果;- 自主评价:学生应学会自我评价,培养自主学习和自我调整的能力。
6. 实施建议新版2023年数学课程标准的实施建议如下:- 加强教师培训:教师应了解和掌握新版课程标准,提升自身的教学水平和能力;- 优化教学资源:教师应合理利用教材、网络资源等,为学生提供丰富的学习资源;- 注重家庭教育:家长应关注孩子的数学学习,营造良好的家庭学习氛围;- 强化学校与社会合作:学校应与家庭、社会密切合作,共同推进数学教育的发展。
数学专业的数学建模与计算机应用
数学专业的数学建模与计算机应用数学建模和计算机应用是当今数学专业的重要组成部分。
它们不仅是数学知识的应用和发展,而且也是解决实际问题的有力工具。
本文将介绍数学建模和计算机应用在数学专业中的重要性,以及它们对于现代社会的影响。
一、数学建模数学建模是通过技术手段将现实问题转化为数学问题,并利用数学方法来解决这些问题的过程。
它要求数学专业的学生具备扎实的数学基础知识,并具备将数学知识应用于实际问题的能力。
数学建模的过程包括对问题的分析、建立模型、求解模型和对结果的解释。
数学建模在数学专业中的重要性不言而喻。
通过数学建模,学生不仅可以将抽象的数学概念应用于实际问题,而且可以培养学生的创新意识和动手能力。
同时,数学建模也为数学专业的学生提供了一个实践和锻炼的平台,使他们能够更好地理解和掌握数学知识。
二、计算机应用计算机应用是指利用计算机技术和软件工具来解决实际问题的过程。
在数学专业中,计算机应用主要包括数值计算、数据处理和图像处理等方面。
通过计算机的强大计算和处理能力,数学专业的学生可以更加高效地求解数学问题,并且能够处理大量的数据和图像信息。
计算机应用在数学专业中的重要性不可忽视。
它不仅提高了学生的工作效率,而且也拓展了数学的研究领域。
借助计算机工具,数学专业的学生可以更加深入地研究和探索数学的各个领域,并且可以对数学模型进行仿真和实验。
三、数学建模与计算机应用的结合数学建模和计算机应用是相互关联和相互促进的。
数学建模需要计算机应用来进行数学模型的求解和仿真,而计算机应用也需要数学建模来提供数学基础和方法支持。
二者的结合使学生能够更加全面地理解和应用数学知识,同时也提高了问题的解决效率和准确性。
借助数学建模和计算机应用的结合,数学专业的学生可以解决更加复杂和实际的问题,并且可以开展更加深入和广泛的研究。
他们可以利用数学建模和计算机应用来研究和分析各种现象,探索数学的新理论和应用,为现代社会的发展做出更大的贡献。
工科数学教学中数学建模的融入方法探讨
工科数学教学中数学建模的融入方法探讨随着信息时代的快速发展,数学在工科领域的应用越发重要。
数学建模作为数学的一个重要分支,它的应用范围涉及到工程、计算机科学、经济学等多个领域。
在工科数学教学中,如何将数学建模融入到教学中成为一个值得探讨的问题。
本文将围绕着工科数学教学中数学建模的融入方法进行探讨。
一、数学建模在工科领域的重要性数学建模是一种抽象、规范和量化的方法,它通过数学模型来描述和解决实际问题。
在工科领域,数学建模的应用非常广泛,比如在工程设计中,可以利用数学建模来分析复杂的结构和材料性能;在自动控制系统中,可以利用数学建模来设计控制算法;在物流管理中,可以利用数学建模来优化物流路径等。
数学建模在工科领域的重要性不言而喻,它不仅可以帮助工程师更好地理解和解决实际问题,还可以提高工程设计和管理的效率和质量。
二、工科数学教学中数学建模的融入方法1. 问题驱动式教学在工科数学教学中,可以采用问题驱动式教学方法来引入数学建模。
即以实际工程问题为切入点,通过实例引导学生学习相关数学知识和建模方法。
在教学中可以选择一些具有代表性的工程案例,如桥梁设计、流体力学问题等,通过讲解实际案例并引导学生分析和建模,来激发学生的学习兴趣和动力。
2. 联合课程设计工科数学教学中,可以将数学建模融入到工程实践课程中,通过与工科专业课程的联合设计来引入数学建模。
在相关工程课程中设置数学建模设计项目,要求学生围绕实际工程问题进行调研、分析和建模,以此来锻炼学生的实际动手能力和综合应用能力,同时提高他们的数学建模能力。
3. 实践项目导向为了更好地将数学建模融入到工科数学教学中,可以采用实践项目导向的教学方式。
通过学生参与各种实际工程项目,在实际工程项目中遇到的实际问题,提出数学模型,然后运用数学工具进行分析、求解和优化,最终得出合理的结论。
通过这种方式,学生不仅能够应用数学建模技术解决实际问题,同时也能更好地理解和巩固数学理论知识。
数学建模:培养学生的数学建模和解决实际问题能力
数学建模:培养学生的数学建模和解决实际问题能力1. 什么是数学建模?数学建模是一种将数学理论与实际问题相结合的方法,通过使用数学工具和技巧来描述、分析和解决真实世界中的复杂问题。
数学建模能够帮助人们更好地理解现实世界,并提供有效的解决方案。
2. 为何需要培养学生的数学建模能力?在现代社会中,对于许多职业来说,掌握数学建模的技能至关重要。
培养学生的数学建模能力可以提高他们解决实际问题、分析数据、做出合理决策的能力,并为将来进入大学或从事相关行业奠定坚实基础。
3. 如何培养学生的数学建模能力?3.1 引入应用型课程在教育中引入以应用为导向的课程,将抽象的数学概念与具体情境结合起来,使学生更容易理解并应用所学知识。
3.2 提供问题驱动式教育通过提供真实且有挑战性的问题,鼓励学生主动参与解决过程,培养他们的问题分析、模型构建和解决策略的能力。
3.3 强化数学思维能力鼓励学生灵活运用各种数学方法和技巧,培养他们的数学思维能力,如逻辑推理、抽象思维和创新思维。
4. 数学建模的应用领域4.1 自然科学领域在物理学、化学、生物学等自然科学领域中,数学建模被广泛应用于探究自然现象、预测未来趋势、优化实验设计等方面。
4.2 工程领域在工程领域中,数学建模可以帮助工程师分析复杂问题,并设计出高效可靠的系统,例如土木工程结构分析、电力系统规划等。
4.3 经济管理领域在经济管理领域中,数学建模可以帮助分析市场趋势、优化资源配置,在金融风险管理、供应链管理等方面发挥重要作用。
5. 数学建模竞赛与实践机会5.1 数学建模竞赛参加数学建模竞赛可以提供学生锻炼数学建模能力的机会,同时加强他们的团队合作与沟通能力。
5.2 实际问题解决项目参与实际问题解决项目可以让学生将所学的数学知识应用到真实世界中,培养他们分析和解决实际问题的能力。
6. 总结通过培养学生的数学建模和解决实际问题能力,可以帮助他们更好地适应现代社会的需求,成为具备创造性思维和问题解决能力的人才。
培养初中学生数学建模能力的方法
培养初中学生数学建模能力的方法一、问题驱动,培养兴趣培养学生对数学建模的兴趣是培养他们数学建模能力的前提。
可以通过设置有趣、实际、有挑战性的数学建模问题,激发学生的学习兴趣,提高他们参与数学建模活动的积极性。
可以利用一些真实生活案例,让学生去发现数学问题、提出问题、研究解决问题的方法。
二、项目实践,培养动手能力通过数学建模项目实践,让学生参与到实际问题的建模过程中,提高他们的动手能力和创新精神。
可以组织学生进行实地调研,收集数据,提出问题,选择合适的数学模型,构建模型,进行数值仿真,分析模型的合理性和可行性,并提出解决方案。
通过实践项目,学生能够更深入地理解数学知识,在实践中培养数学建模的能力。
三、跨学科教学,拓宽思维数学建模活动可以和其他学科相结合,拓宽学生的思维。
可以与科学、物理、地理等学科进行跨学科的教学。
如在地理学科中,可以引导学生运用数学建模方法,分析地震活动的规律;在科学学科中,可以让学生运用数学建模方法,研究物体的运动规律等。
这样能够让学生将数学知识运用到实际问题中,拓宽他们的思维。
四、研讨活动组织学生参与数学建模的研讨活动,培养他们的合作精神和团队意识。
可以将学生分为小组,给予他们不同的角色,让他们共同完成一项数学建模任务。
通过小组合作,学生可以互相交流、分享、讨论,不仅可以加深对问题的理解,还能够培养合作解决问题的能力。
五、数学思维训练,提高抽象思维能力数学建模活动要求学生具备一定的抽象思维能力,因此可以通过一些数学思维训练来提高学生的抽象思维能力。
可以运用数学游戏、数学竞赛、数学推理等方式,培养学生的逻辑思维、分析问题的能力。
例如,可以通过解决一些数学难题,培养学生的问题解决能力和数学思维能力。
综上所述,培养初中学生数学建模能力是一个综合性的过程,需要从问题驱动、项目实践、跨学科教学、研讨活动和数学思维训练等多个方面进行培养。
通过这些方法的实施,可以激发学生的学习兴趣,提高他们参与数学建模活动的积极性,培养他们的动手能力、创新精神、抽象思维能力和合作精神,从而提高他们的数学建模能力。
高中数学教学中问题驱动式教学法的应用分析
高中数学教学中问题驱动式教学法的应用分析随着教育理念的不断更新与发展,教学方法也在不断地创新与改进。
问题驱动式教学法是一种相对较新的教学方法,其以问题为切入点,通过问题的引导和解决,来促进学生的探究和学习。
在高中数学教学中,问题驱动式教学法的应用能够有效地激发学生的学习兴趣,提高他们的思维能力和解决问题的能力。
本文将从问题驱动式教学法的原理和特点出发,分析在高中数学教学中的应用,并探讨其在教学实践中所面临的问题与挑战。
一、问题驱动式教学法的原理与特点问题驱动式教学法是一种以问题为核心的教学方法,其教学过程主要围绕着问题的产生、解决和讨论展开。
这种教学法的特点包括:1. 以问题为导向。
问题驱动式教学法将问题置于教学的中心地位,通过问题的提出和引导,激发学生的求知欲和学习兴趣,促使他们参与到问题的解决和讨论中。
2. 强调学生的主体地位。
在问题驱动式教学中,学生不再是被动的接受者,而是参与者和主体,他们通过解决问题来构建知识,培养自主学习的能力。
3. 注重跨学科和综合性。
问题驱动式教学法能够帮助学生将所学的知识进行整合和应用,培养学生的综合思维和跨学科的能力。
在高中数学教学中,问题驱动式教学法的应用能够给学生带来许多好处,如激发学生的兴趣、培养学生的探究精神、提高学生的问题解决能力等。
2. 培养学生的探究和自主学习能力。
问题驱动式教学法要求学生在解决问题的过程中进行探究和思考,这样能够培养学生的自主学习能力和解决问题的能力,提高学生的数学素养。
案例名称:南丁格尔问题案例描述:南丁格尔问题(Nightingale problem)是一个有趣的数学问题,也是一个应用问题,它是英国统计学家南丁格尔在克里米亚战争中提出的,它的本质是一个数学建模问题。
假设在战场上有饥饿的士兵,它们要求运送的食物不能超过40英里的距离,而且要选择够接近的路线,可以在两个士兵之间相遇的地方进行交配。
南丁格尔提出了一个数学问题:我们如何把食物运到每个士兵的位置,以使得运输的总距离最小?教学过程:1. 引入问题。
问题驱动教学模式在数学建模教学中的应用研究-最新教育资料
问题驱动教学模式在数学建模教学中的应用研究0引言问题驱动教学法是基于问题的教学方法。
这种教学方法不像传统教学那样先学习理论知识再解决问题。
该方法是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。
教师在此过程中的角色是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。
数学建模的问题驱动教学模式是在教师的引导下,先给出一个学生感兴趣和熟悉的实际问题,让学生主动思考,建立起数学模型,然后通过MATLAB等软件计算出模型的结果,从而解决提出的实际问题。
此过程能够让学生获取数学知识、思想方法和技能。
问题驱动下的教学理念,通过学生的主动思考,主动解决实际问题,提高学生的数学建模能力。
本文对问题驱动教学模式在数学建模教学中的应用进行讨论分析,阐述了数学建模这门学科的特点及数学建模现有教学模式中存在的问题。
在数学建模教学中突出问题驱动的重要性,强调灵活应用数学模型的基本知识及Matlab编程。
1数学建模的特点及教学中的问题数学建模是一个实践性很强的学科,具有以下特点:涉及广泛的应用领域;需要灵活运用各种数学知识;需要各种技术手段的配合;数学建模没有唯一正确的答案;数学建模没有确定的模式。
要掌握数学建模这门学科,既要学习、分析、评价、改进前人做过的模型,更要亲自动手做一些实际题目。
几年的“数学建模”教学实践告诉我们,大学生参加数学建模活动,不但要求学生必须了解现代数学各门学科知识和各种数学方法,把所掌握的数学工具创造性地应用于具体的实际问题,构建其数学结构,还要求学生熟悉Matlab、lingo等数学软件,熟练地把现代计算机技术应用于解决当前实际问题,最后还要具有把自己的实践过程和结果叙述成文字的写作能力。
目前,数学建模教学中的主要问题是两个“脱节”,一是实际问题与理论知识脱节,二是理论教学与数学软件的应用脱节。
结合Matlab进行数学建模教学能够有效地解决理论教学与应用数学软件的脱节,而问题驱动教学模式恰恰能够有效地解决实际问题与理论知识脱节。
数学建模在中学数学教育中的应用
数学建模在中学数学教育中的应用一、引言数学建模是一种将实际问题转化为数学问题,并利用数学方法解决实际问题的过程。
在中学数学教育中,数学建模的应用不仅可以提高学生的数学应用能力,还可以培养学生的创新思维和解决问题的能力。
本文将探讨数学建模在中学数学教育中的应用,以及如何更好地发挥其作用。
二、数学建模在中学数学教育中的应用1.提高学生解决问题的能力在传统的中学数学教育中,学生往往只注重解题技巧和公式记忆,而忽略了实际问题中的数学问题。
通过引入数学建模,学生可以更好地理解数学在解决实际问题中的作用,从而提高学生的解决问题的能力。
例如,在几何问题中,学生可以通过建立几何模型来解决实际问题;在代数问题中,学生可以通过建立方程模型来解决实际问题。
2.培养学生的创新思维数学建模需要学生运用创新思维来解决实际问题,这可以培养学生的创新思维。
在建模过程中,学生需要从实际问题中提取信息,建立数学模型,并利用数学知识解决模型问题。
这个过程需要学生不断思考、尝试和调整,从而培养学生的创新思维和解决问题的能力。
3.促进数学知识的应用数学建模可以将抽象的数学知识应用到实际问题中,从而促进学生对数学知识的理解和应用。
例如,在概率统计问题中,学生可以通过建立概率模型来解决实际问题;在函数问题中,学生可以通过建立函数模型来解决实际问题。
这些应用可以帮助学生更好地理解数学知识的本质和应用。
三、如何更好地发挥数学建模在中学数学教育中的作用1.增加实践环节,加强学生的动手能力为了更好地发挥数学建模在中学数学教育中的作用,学校应该增加实践环节,加强学生的动手能力。
学校可以组织学生参加各种数学建模比赛,让学生在比赛中应用数学知识解决实际问题。
此外,学校还可以组织学生参加数学建模讲座和培训,让学生了解更多的数学建模方法和技巧。
2.建立良好的师生关系,鼓励学生积极参与在数学建模过程中,教师应该鼓励学生积极参与,建立良好的师生关系。
教师应该引导学生发现问题、提出问题、解决问题,并给予学生充分的支持和帮助。
问题驱动教学法在《数学建模》课程教学中的实践
来, 这种理念在澳 大利 亚的维多利亚大学 、 国sm o 美 a fd r
大学 、丹麦 的奥 尔堡大学等世界 知名 大学得到广泛 重 视和应用推 广 ,并 呈现 出不 同的形式和多元化 的发展
教学模式 。由于《 数学建模 》 课程 的教材一般有多个 知
识单 元构 成 , 知识 的跳 跃性较 强 , 因此 , 我们 曾经 的教
学方法是安 排三个老 师 ,每个 老师分别负责讲授 自己 础上 , 鼓励他们尽量 减少这些干扰 。这样 , 学生的外语
学习焦虑将得 到有效 的控制 。
参考文献 :
【 Howt E K Yo n J ag ae A xe :rm h oy 1 r i & u g D . nu g n iy Fo T er ] z L t adReerht ls o I l ao s . w r y Pet e n sa Ca r m i t n[ Ne J s :rni c O so mp c i M] ee c
【 教法探讨 】
问题 驱动教学法在《 数学建模》 课程教学中的实践
( 广东工业大学
陈学松 , 温洁嫦 应用数 学学 院 , 广东
广州
500 ) 1 6
摘要 : 本文首先分析 了《 学建模》 数 课程 的特点及在培养 大学生创新 能力 中所起的作用 , 然后介 绍 了国 内外该
课 程教 学的现状和与依托 该课程的有关竞赛项 目,最后根 据本人 在该 门课 程 中实施 问题 驱动法的教 学实践提 出 了数学建模课程教学改革的方法和思路 , 并从教 学手段 、 考核方式、 竞赛培训模 式等 方面进行 了探 讨。 关键词 : 学建模 ; 数 问题驱动 ; 学建模竞赛 ; 数 课程教 学改革
浅谈应用数学与数学建模
浅谈应用数学与数学建模数学是使科学和技术取得重大进展的一个重要因素,它奠定了现代科学和高新技术发展的基础。
基于此,通过查阅大量文献资料,阐述了当前应用数学的价值与现状,对数学建模与应用数学相结合的重要意义进行了总结。
期望通过本文能够让大家对应用数学有更多的了解。
标签:应用数学;数学建模;现状;意义1 应用数学的价值和现状数学这门学科的来源就是通过人们对生活中各种规律进行总结和分析,所整理出的一种学术形式,在这种情况下我们可以看出,数学来自生活,所以人们可以利用数学来解决现实中的各种问题,应用数学的最大价值就体现在这个地方,另外,应用数学的价值还体现在这样几个方面:首先是应用数学能够利用各种现实数学问题,来使人们掌握并且灵活使用这些数学知识,使之形成数学思维模式,拥有自主学习和思考方式;其次,通过对应用数学的学习可以帮助人们提高自身的学习能力,而且这种学习能力不仅仅体现在对数学的学习上,还体现在其它学科的学习当中;最后,通过对应用数学中各种实际问题的学习和分析当中,能够使人们更快的进行学习的状态,加强对知识的掌握。
应用数学的价值体现在这样几个方面,但是目前,这样的价值只是在学习方面得以体现,而应用数学的主要内涵是人们对于实际问题的解决能力和实践能力,需要人们在实际问题中分析得出数学数据,然后加以解决,目前,应用数学的发展现状如下:应用数学的特点体现在“应用”上,这就说明在对应用数学进行学习的過程中,要注意实践,另外,通过对应用数学的学习所形成的思维模式,可以帮助人们从多个方面对问题进行分析,目前,应用数学不仅仅在教育行业中进行发展,其应用的范围也在渐渐扩大,其中包括金融、人文和经济等各个方面,展现出极大的作用,在这种应用价值的体现中,使得人们迫切的需要展现应用数学的更多功能和价值,在人们的不断研究当中,应用数学和数学建模的相互结合能够满足人们在生活中的需求,这就使应用数学与数学建模的相互结合成为应用数学的发展趋势。
数学建模的基本方法和应用
数学建模的基本方法和应用数学建模是将实际问题转化为数学模型,并通过数学方法进行分析、求解的过程。
它在现代科学和工程领域中发挥着重要的作用。
本文将介绍数学建模的一些基本方法和应用。
一、问题的数学建模数学建模过程通常包括问题描述、建立数学模型、求解和验证模型等步骤。
首先,对于给定的实际问题,我们需要准确地描述问题的背景和要解决的核心问题。
然后,根据问题的特点和要求,选择合适的数学模型来描述问题。
数学模型可以是方程、函数、图形或者统计模型等。
接下来,我们使用数学方法对模型进行求解,并在解的基础上得出对问题的回答。
最后,我们需要验证我们的模型和解是否符合实际情况,通过与实际数据进行比较和分析来验证模型的有效性。
二、常用的数学建模方法1. 数理统计法数理统计是利用数学统计方法对实际数据进行分析和推断的过程。
在建模过程中,我们可以使用数理统计方法对数据进行收集、整理和清洗,然后通过统计分析来描述数据的分布规律,从而得到对问题的解答。
2. 最优化方法最优化方法是寻找最优解的数学方法。
在建模过程中,我们常常需要优化某个目标函数,例如最大化利润、最小化成本等。
通过建立数学模型和应用最优化方法,我们可以求解出最优解,并得到对问题的最佳回答。
3. 微分方程模型微分方程是描述变量之间变化关系的数学模型。
在建模过程中,我们经常遇到一些动态变化的问题,例如人口增长、化学反应等。
通过建立微分方程模型,我们可以研究变量之间的关系,预测未来的发展趋势,并得出对问题的解答。
4. 离散数学模型离散数学模型是以离散对象和离散关系为基础的数学模型。
在建模过程中,我们常常需要处理离散的数据和变量,例如图论、排队论等。
通过建立离散数学模型,我们可以对离散问题进行分析和求解,得出对问题的解答。
三、数学建模的应用领域数学建模在各个领域都有广泛的应用,例如:1. 自然科学领域:物理学、化学、生物学等领域都需要通过数学建模来研究和解决实际问题,例如天体力学、药物代谢等。
谈“应用题”“解决问题”与“数学建模”的关系
75[2013.11]在当前小学数学教学中,我们大家也许面临着这样一个尴尬:在教学时不敢说应用题,怕它跟不上形势而自己显得落伍;也不敢说解决问题,怕它内涵过多而自己把握不了;更不敢说数学建模,怕它太深奥而自己没那功底。
事实上,这三者之间还是有着千丝万缕的关系的。
把传统的应用题改为当前《义务教育数学课程标准(2011年版)》(以下简称《课标》)中的解决问题,当然不是一个简单的更改名称问题。
《课标》编制组主要负责人之一孙晓天教授曾说过:“解决问题脱胎于应用题,但绝不同于应用题。
”在常人眼里看来,传统的应用题教学似乎应该是与数学建模格格不入的,实际上,如果我们仔细阅读《应用题的本质是数学建模》一文,就不难发现,“应用题的本质是数学建模”。
因此,无论是传统的应用题也好,还是现在《课标》提倡的解决问题也好,其实质归根结底都是“数学建模”:“只有同时重视学生在解决问题中的思维跨度———完成两个转化,才能大面积有效地提高解决问题的能力”,才能真正实现《课标》中提出的“让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程,进而使学生获得对数学理解的同时,在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展”这个最根本的目的。
运用苏教版教材初次教学速度时,本人意识到,这是小学生初次接触速度这个概念,首次建构相关的数学模型。
因此本人结合教师用书中的教材编写的意图、教学目标、教学建议,结合《课标》中关于数学课程的说明,结合多年的具体教学经验,在具体教学时应非常明确地贯彻“解决问题的前提是理解概念,解决问题的关键是建构模型,解决问题的途径是学会策略”的理念。
查找资料,精心准备。
在初次进行速度教学时,本人特意事先布置学生了解、测量自己步行、跑步的速度(为方便起见,没有采用时速,而是以一分钟为例,毕竟分钟也是一种单位时间),除此之外,还布置学生通过不同的渠道查找自己知道的一些交通工具的运行速度。
这些由学生查找出来的交通工具的时速,都可作为本单元学习的资源。
模型驱动数据驱动方法
模型驱动数据驱动方法随着人工智能技术的飞速发展,模型驱动和数据驱动成为了解决现实问题的两种重要方法。
模型驱动是指通过建立数学模型来解决问题,而数据驱动则是通过大量的数据来挖掘问题的规律和模式。
本文将对模型驱动和数据驱动方法进行详细介绍,并探讨它们的优势和应用领域。
一、模型驱动方法模型驱动方法是指通过建立数学模型来描述和解决问题的方法。
这些模型可以是基于物理原理的,也可以是基于统计学的。
模型驱动方法的优势在于可以通过建立合适的模型来揭示问题的本质和规律。
例如,对于物理系统,可以通过建立微分方程或者动力学模型来描述其运行过程;对于金融市场,可以通过建立随机变量和随机过程来描述其波动性。
模型驱动方法在实际应用中有着广泛的应用。
例如,在科学研究中,研究人员可以通过建立合适的物理模型来解释实验结果,并预测未知的现象。
在工程领域,可以通过建立数学模型来优化设计方案,提高产品的性能和可靠性。
在经济领域,可以通过建立经济模型来研究市场的供需关系和价格变动。
二、数据驱动方法数据驱动方法是指通过大量的数据来挖掘问题的规律和模式。
这些数据可以是结构化的,也可以是非结构化的。
数据驱动方法的优势在于可以利用大数据分析的技术来揭示问题的隐含规律。
例如,通过机器学习算法可以从海量的数据中学习到问题的模式,并做出准确的预测。
数据驱动方法在现实问题中有着广泛的应用。
例如,在医疗领域,可以通过分析大量的医疗数据来预测疾病的发生和发展趋势,帮助医生做出准确的诊断和治疗方案。
在金融领域,可以通过分析市场的历史数据来预测股票价格的变动,指导投资者的决策。
在交通领域,可以通过分析交通数据来优化交通流量,提高道路的通行效率。
三、模型驱动和数据驱动的比较模型驱动方法和数据驱动方法在解决问题时各有优势。
模型驱动方法通过建立数学模型来描述和解决问题,可以揭示问题的本质和规律。
但是,模型的建立需要对问题有一定的了解,并且需要具备一定的数学建模能力。
数学教育中的课程设计方法
数学教育中的课程设计方法在数学教育中,课程设计是至关重要的一环。
一个好的课程设计能够帮助学生更好地理解和掌握数学知识,培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
本文将探讨几种常见的数学教育中的课程设计方法。
1. 目标导向法目标导向法是一种以学生的学习目标为导向的课程设计方法。
在设计数学课程时,教师应先明确学生需要达到的学习目标,然后根据这些目标来确定教学内容和教学方法。
例如,如果学生的学习目标是理解和应用二次方程的概念和解法,那么教师可以设计一些与二次方程相关的实际问题,通过解决问题来帮助学生理解和应用二次方程的知识。
2. 问题驱动法问题驱动法是一种以问题为核心的课程设计方法。
通过设置具有挑战性和启发性的问题,可以激发学生的兴趣和求知欲。
教师可以设计一些开放性的问题,让学生自主地思考和探究,从而培养学生的数学思维能力和解决问题的能力。
例如,教师可以提出一个关于最优解的问题,让学生通过数学建模和推理,找到最优解的方法和答案。
3. 情境引导法情境引导法是一种将数学知识应用于实际情境中的课程设计方法。
通过将数学知识与学生熟悉的实际情境相结合,可以增加学生对数学的兴趣和认同感。
例如,教师可以设计一些与学生日常生活相关的数学问题,如购物计算、时间和距离的关系等,让学生在实践中感受到数学的实用性和重要性。
4. 探究式学习法探究式学习法是一种以学生自主探究和发现为主的课程设计方法。
通过提供一些有挑战性的问题和资源,让学生进行探究和实践,从中发现数学的规律和方法。
教师在其中起到引导和辅助的作用,激发学生的学习兴趣和主动性。
例如,教师可以组织学生进行数学实验,在实践中发现几何图形之间的关系和性质。
总之,数学教育中的课程设计方法多种多样,教师可以根据学生的特点和实际情况选择合适的方法。
无论采用哪种方法,都应该注重培养学生的数学思维和解决问题的能力,使学生对数学感兴趣并能够将数学知识应用于实际生活。
通过精心设计的课程,我们可以为学生打开一扇通向数学世界的大门,让他们在数学中获得成长和乐趣。
数学建模与应用
技术交流
不同领域技术的交流与融 合
数学建模技术的创新
多元化发展
技术不断向多元 化发展
领域应用
创新技术应用于 各领域
推动发展
创新技术推动数 学建模领域发展
传统方法
从传统方法走向 创新技术
● 05
第5章 数学建模的挑战与应 对
数学建模的挑战
01 模型误差
需要精准的建模技能
02 数据质量
保证数据的准确性和完整性
模型求解
选择求解算法 进行模型计算
模型验证和分析
验证模型的有效性 分析结果的合理性
数学建模的基本步骤
问题与目标
明确研究的主要 问题,设定研究
的目标和要求
模型求解
选择求解算法, 进行模型计算
模型验证和 分析
验证模型的有效 性,分析结果的
合理性
数学模型
选择适当的模型 方法,构建数学
方程
● 02
第2章 数学建模的基本方法
行
评估方案的 有效性
评估方案的
理解问题的 演化过程
仿真可以帮助
优化法
优化是在满足一定条 件下,使得目标函数 达到最优值的过程。 优化法在资源分配、 生产排程等问题中具 有重要应用。
统计方法
数据分析和推断
利用统计学原理和方法对 数据进行
广泛应用领域
实现最优值
统计方法在数据挖掘、预 测分析等
统计方法有助于实现目标 函数的最优值
防控策略
疫苗接种、隔离 措施
传染周期
病毒潜伏期、传 染期
人群密度
人口密度影响传 播速度
金融风险评估模型
01 市场波动风险
市场波动对资产价格的影响
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2020/2/18
数模研究在问题驱动的应用数学 研究中的作用
• 数学建模是问题驱动应用数学终
2020/2/18
What is Mathematical Modeling?
• is the translation of a physical or biological/medical
研究热点
• 大规模科学计算及其在新兴科技中的应用 • 数学在生命科学、金融(风险)、材料科
学中的应用 • 复杂网络和其他非线性现象 • 图形和图像处理中的数学 • 复杂流体力学计算 • 新型算法及其分析 • 工业与产业中的新数学模型 • 随机问题和新的随机方法
2020/2/18
数学建模国际期刊
• Mathematical Modelling • Journal of Mathematical Modelling &
作用
2020/2/18
什么是问题驱动的应用数学
研究应用数学的一种思想和方法论
现实问题→数学建模→新数学方法或数值方法研究→ 解决实际问题(预测、控制,软件)→提出新的数学 问题→获得新的理论成果
石油微球形聚焦测井问题→等位面边值问题模型→等 位面边值问题的有限元法→全面解决电阻率测井的预 测与解释→引出全新的非局部边值问题数学理论问题 (解的存在唯一、极限性态、均匀化、数值方法的收 敛性和误差估计等)→带动大量研究、产生大批成果
数学建模和问题驱动的 应用数学
谭永基 复旦大学数学学院 2019/7/17 上海
2020/2/18
概要
• 引言 • 数学建模研究与问题驱动的应用数学研究 • 数模研究和问题驱动的应用数学研究的环
境与资源 • 数学建模研究的实例之一—高炉内壁腐蚀
的监测
2020/2/18
引言
• 数学建模竞赛四大任务 • 提高质量 • 促进教改 • 国际化 • 加强数模科研
Analysis • Journal of Mathematical Modelling &
Algorithm • Applied Mathematical Modelling • Russian Journal of Numerical Analysis and
phenomenon into a well-formulated mathematical problem
• is taken for granted • • is vital to mathematical analysis and theory
• is an art and relies on “intuition”, to some extent
Physical / Biological Simplifications
Mathematical Model
“Pure” Mathematics
Generalized/Extended Mathematical Model
Analysis
Existence Uniqueness 2020/2/18
Physicochemic al
Laws
Exact, Approximate, Numerical Solutions Qualitative Behavior
Mathematical /Numerical Methods
Approximate Mathematical
Model Mathematical-
数模研究和问题驱动的应用数学 研究的环境与资源
• 国内外应用数学组织与活动 • 应用数学大奖 • 应用数学研究热点 • 数学建模国际期刊 • Study Group
2020/2/18
国内外应用数学组织与活动
• 国际工业与应用数学联合会和执委会 • 四年一度的国际工业与应用数学大会(巴
黎、华盛顿、柏林、爱丁堡、悉尼、苏黎 世、温哥华、2019北京) • 美国SIAM • 中国工业与应用数学学会 • 欧洲工业与应用数学论坛 和 Study Group
• can be simple or complicated, easy or difficult
• depends on the context and purpose
2020/2/18
The Art of Mathematical Modeling
Physical / Biological Phenomena
2020/2/18
引言
• 加强数模科研的意义 • 建模研究是应用数学研究的重要组成部分 • 建模研究是提高数模师资队伍水平的重要
手段 • 建模研究对竞赛质量提高有关键作用(题目
素材、指导水平等)
2020/2/18
数学建模研究与问题驱动的应用 数学研究
• 什么是问题驱动的应用数学 • 问题驱动应用数学的由来和发展 • 研究问题驱动的应用数学效果和影响 • 数模研究在问题驱动的应用数学研究中的
2020/2/18
应用数学大奖
• Collatz Prize • Lagrange Prize • Maxwell Prize • Pioneer Prize • Su Buchin Prize • 中国工业与应用数学会苏步青奖 • 香港城市大学刘碧如中心William Benter 应
用数学奖
2020/2/18
与文献驱动的研究有本质不同
2020/2/18
问题驱动应用数学的由来和发展
• 建国以来数学工作者对理论联系实际的探 索和反复
• 数学工作者解决实际问题的大量实践 • 关于问题驱动的应用数学的双清论坛 • 问题驱动的应用数学的立项
2020/2/18
研究问题驱动的应用数学效果和 影响
• 为国家建设和社会进步作出直接贡献 • 产生明显的社会和经济效益 • 改善数学在公众中的形象 • 改变从文献到文献,跟在洋人后面,拾人
Implicit Assumptions
Heuristic Physical / Biological
Model
Explicit Assumptions Mechanisms
Physical / Biological Model
COMPARISON VALIDATION PREDICTION
Alternative Modeling Approaches