“数学建模”课程改革与探索

发布 2023-05-17 18:34:28 阅读 7757

"数学模型"是大学数学课程的重要组成部分,它是在数学分析、高等代数、概率论与数理统计、微分方程等课程基础上开设的重要教学环节,它将数学知识、实际问题与计算机应用有机地结合起来,其主要任务是逐步培养学生利用数学工具解决实际问题的能力。能够将实际问题“翻译”为数学语言,并予以求解,然后再解释实际现象,甚至应用于实际。最终提高学生的数学素质和应用数学知识解决实际问题的能力。

我系在2023年为专科学生开设了“中学数学建模”课程,2023年为02数本开设了“数学模型”课程,并于当年组织学生参加大学生数学建模竞赛,在竞赛培训与课程教学中不断摸索教学方向和教学方法,取得了较好的竞赛成绩和教学效果。实践证明,参加大学生数学建模竞赛使学生受到了很好的锻炼,培养了理论联系实际和从事科研工作的意识和能力。为了使大多数学生更好地了解数学建模的思想,掌握数学建模的理论和方法,有必要对专科学生开设“数学模型”课程。

因此,我系于2023年为2005级数学教育专业开设了“数学建模”课程。

本课程是一门数学技术课,着重培养学生的数学建模能力,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养和提高学生的创新意识和创新能力。课程的核心定位于如何学数学和用数学的人才培养理念。课程围绕创新能力教育和综合素质提高的人才培养目标,在课程的教学观念、教学内容、教学方法上进行了改革和探索,将课堂教学和课外实践活动有机地结合起来,通过课堂教学讲授数学建模的基本知识,又通过学生在课外实践中亲身经历和感受建模的各个环节。

经过五年的教学实践和课程建设,我们主要做了以下工作:

一.教学内容体系结构构建。

数学模型课程内容体系结构按全国大学生数学建模竞赛基本要求构建,在修订教学大纲、教学周历、考试大纲的基础上,以姜启源编的《数学模型 》(高教出版社,2023年)为主要内容。同时,在教学内容体系结构优化方面,吸收传统教学内容体系结构上理论严谨、结构完整系统、简明扼要的优点,扬弃传统教材内容的传统模式,自我封闭,远离实际,远离学生,启发性不够的缺陷,面向学生、面向社会经济发展,构筑教学内容新体系结构。这一新体系,体现传统内容的精诚,重组和改造,适当增添和溶入现代数学内容的特点。

实践性教学是本课程的重要环节,本课程设计了适用于各种类别、各种层次、各种要求的数学实验内容,主要包括课内讨论、课外研究、考试等栏目的问题,内容涉及基本知识训练,能力训练与测试、数学应用训练、师生对话交流、数学建模、数学竞赛等丰富多彩的教学实践平台,该平台对学生产生较大吸引力,同时通过组织和指导学生参加每年的“全国大学生数学建模竞赛”激发学生学习数学的浓厚兴趣。

二.教学方法的探索与实践

1、 在授课方法上,采用模块式和案例式教学相结合,将课程内容分成几个模块,在每个模块内,讲授基本知识和适当案例,重点放在数学建模的过程:问题分析、模型假设、模型的建立和求解、模型的推广、结果分析和检验、模型的优缺点这些环节上。这些措施对提高教学质量和教学效果取到了较好的作用。

由于数学建模的教学内容生动,在授课方法上采用模块式和案例式教学相结合,教学方法采用启发式、讨论式和研究式并举,教师指导引路,学生自行深入,有效激发了学生的学习兴趣 ,充分调动了学生学习主动性。

2、开展多类型的实践性教学环节,将课堂教学与课外实践相结合,组织和指导学生参加每年一次的全国大学生数学建模竞赛。这些教学环节旨在开拓学生的视野,提高学生的数学建模能力,培养学生的创新能力和创新意识,为学生提供锻炼和检阅自己建模能力舞台

3、加强了数学建模思想和建模方法的教学。改变以往学生课堂学习加做习题的教学方式,加强学生分析问题,提出建模假设、建立模型和求解模型能力的培养,重点放在建模思想和建模方法的讲解。只有掌握了思想方法,才能使学生学会用所学知识解决问题,才会有创新。

我校学生数学建模能力的提高,在数学建模竞赛中取得的成绩与这些教学思想和方法息息相关。

三.现代**的教学手段。

针对本课程教学时数相对较少的实际情况,我们多方位采用现代**进行教学,从而增大了课堂容量,提高了课堂效率,解决了课时少内容多的矛盾。具体实现过程是:

1)充分利用多**课件、投影仪等现代教育技术进行教学。

2)合理整合教学内容,加大教学信息量。内容分精讲、自学、师生共同讨论三部分。

3)加强实践性环节,努力提高学生使用数学软件能力和建模解决实际问题能力。学生课外习作以本系机房为主要场所,提供多种数学软件给学生完成项目练习。教师认真选择一些典型的实例,让学生建立模型、设计算法、编制程序,在计算机上实现建模思想,掌握建模的全过程。

四.改革传统的考核方式。

根据本课程的内容和特点,在平时作业和考试方式上进行了改革。作业以小**为主,精心安排学生2-3 个大作业题,要求学生按数模竞赛的形式(时间适当延长)完成课外练习,占课程总成绩的20%。还有平时考勤占课程总成绩的20%。

期未考试完全开卷,七天完成一篇数模**答卷。考试规则是:**答卷须独立完成。

占课程总成绩的60%。

以上改革,在培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,激发学生的学习兴趣上,取得了良好的效果。经过五年的教学实践和课程建设,数学模型课程取得了一定的教学效果:

1、 每年约有100名学生参加不同层次和类型数学模型课程的学习,有30多人次参与了数学建模的各类实践活动,约15人次参加了国内外数学建模竞赛。从2023年至2023年,我校学生先后获得大专组赛区二等奖5次,三等奖4次。获本科组赛区二等奖,三等奖各一次。

2、 参加数学建模教学和课外实践活动的学生对课程的评价较高,在校内学生历年的教学测评中优秀率超过90%。校内同事对本课程给予了较高的评价,充分肯定了本课程的特色和教学成绩。

年12月,《数学模型》课程被评为校重点课程。

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