建模藝術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：建模藝術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】 數(shù)學(xué)建模; 教學(xué)設(shè)計; 教學(xué)方法; 考試方式

目前數(shù)學(xué)廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、現(xiàn)代化醫(yī)療器械、醫(yī)療診斷方法、藥物動力學(xué)以及心血管病理等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用引起了醫(yī)學(xué)的劃時代變革，而這些應(yīng)用基本上都是通過建模得以實現(xiàn)。長期以來，醫(yī)學(xué)院校的高等數(shù)學(xué)課在學(xué)生心目中成為可有可無、無關(guān)緊要的課程。問題在于課程體系中缺乏一門將數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)有機結(jié)合的課程——數(shù)學(xué)建模。它為醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)之間架設(shè)起橋梁，教學(xué)內(nèi)容注重培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力，同時促進理論知識形式，加深學(xué)生對數(shù)學(xué)概念定理本質(zhì)的直觀理解，最大限度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育模式是個沖擊，相應(yīng)教學(xué)方法必須進行改革。

1、醫(yī)用數(shù)學(xué)建模課教學(xué)設(shè)計改革

1.1 通過醫(yī)學(xué)問題，設(shè)計模型數(shù)學(xué)情境

本著“學(xué)以致用”的原則,醫(yī)學(xué)院校開設(shè)數(shù)學(xué)建模課與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教學(xué)設(shè)計不同，數(shù)學(xué)建模課以實際醫(yī)學(xué)問題為出發(fā)點，學(xué)生在具備一定高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的前提下，以醫(yī)學(xué)實際問題出發(fā)點，要求收集必要的數(shù)據(jù)，這部分可以留給學(xué)生作為課前預(yù)習(xí)。在處理復(fù)雜問題的時候，這個環(huán)節(jié)關(guān)鍵是：抓住問題的主要矛盾，舍去次要因素，對實際問題做適當假設(shè)，使復(fù)雜問題得到必要的簡化，為下一步模型建立打下基礎(chǔ)，從而在醫(yī)學(xué)問題中抽象出數(shù)學(xué)問題情境。

1.2 運用數(shù)學(xué)知識，設(shè)計模型建立[1]

這是整個教學(xué)環(huán)節(jié)成敗的關(guān)鍵，醫(yī)科高等數(shù)學(xué)教學(xué)有別于理工科，理工科高等數(shù)學(xué)的學(xué)時較多，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的系統(tǒng)性強，醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)更側(cè)重于數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，并通過醫(yī)學(xué)問題的解決加深鞏固對數(shù)學(xué)知識的理解，更深刻掌握。在上一步去粗取精把握主要矛盾的基礎(chǔ)上，設(shè)置變量，利用數(shù)學(xué)工具刻畫數(shù)量之間的關(guān)系，從而建立數(shù)學(xué)模型。同樣的問題可以有不同的數(shù)學(xué)模型，衡量一個模型的優(yōu)劣全在其作用的效果，而不是采用多么高深的數(shù)學(xué)方法。模型可以通過理論推導(dǎo)得到結(jié)果，也可以運用mathematics或matlab求數(shù)值解，教學(xué)設(shè)計核心問題應(yīng)設(shè)計如何引導(dǎo)學(xué)生分析問題，建立模型，發(fā)現(xiàn)問題解決方程式。

1.3 檢驗合理性，設(shè)計模型完善

建模后引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)結(jié)果進行分析，設(shè)計分析求解結(jié)果的正確性，求解方程的優(yōu)越性，知識運用的綜合性分析及求解模型的延續(xù)性、穩(wěn)定性、敏感性分析。進行統(tǒng)計檢驗、誤差分析等，從而檢驗?zāi)Ｐ秃侠硇裕⒎磸?fù)修改模型有關(guān)內(nèi)容，使其更切合實際，這使學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的基礎(chǔ)上進一步深化并結(jié)合醫(yī)學(xué)實際，溫習(xí)醫(yī)學(xué)知識，為臨床實踐打下堅實的基礎(chǔ)。

1.4 分析結(jié)論，設(shè)計模型回歸實踐

數(shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)知識，解決醫(yī)學(xué)實際問題，利用已檢驗的模型，設(shè)計、分析、解釋已有的現(xiàn)象，并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢。啟發(fā)學(xué)生這樣的模型代表特點是什么?可以解決哪類醫(yī)學(xué)實際問題，并引出運用相同方法可以解決的數(shù)學(xué)模型問題留做學(xué)生課后練習(xí)。

2、實例檢驗

在2003年流行性的傳染病SARS爆發(fā)，對于復(fù)雜的醫(yī)學(xué)問題適當假設(shè)：某地區(qū)人口總數(shù)N不變;每個病人每天有效接觸平均人數(shù)常數(shù)λ ;人群分兩類易感染者(S)和已感染者(I);根據(jù)假設(shè)，建立SARS數(shù)學(xué)模型NdIdt=λNSI ,得到解I(t)=11+(1I0-1)e-λI ;通過實踐我們發(fā)現(xiàn)當∞時，I1 ，即所有人都被感染，這顯然不符合實際，因為忽略了被感染SARS后，個體具有一定的免疫能力，人群還分出一類移出者R(t),設(shè)μ 為日治愈率，此時微分方程為：dIdt=λSI-μI

dSdt=λSI

I(0)=I0，S(0)=S0 ,

解得I=(S0+I0)-S+μλ ln SS0 ;引導(dǎo)學(xué)生代入北京4月26日到5月15日SARS上報的數(shù)據(jù)基本復(fù)合實際。獲得的結(jié)論我們可以運用指導(dǎo)目前蔓延的禽流感疾病，預(yù)測流行病的傳播趨勢，及時有效的采取防御措施。

3、采取有效措施，重視教學(xué)方法改革

3.1 變革課內(nèi)教學(xué)環(huán)節(jié)

以學(xué)生為主體，把學(xué)生知識獲取，個性發(fā)展，能力提高放在首位。課堂強化“啟發(fā)式”教學(xué)，采用“開放式教學(xué)方法，減少課堂講授，增加課堂交流時間，將授課變成一次學(xué)生參加的科學(xué)研究來解決實際問題，引領(lǐng)學(xué)生進行創(chuàng)新實踐的嘗試，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)表見解，選用的案例都是醫(yī)學(xué)實際問題，并通過設(shè)計讓學(xué)生認識到數(shù)學(xué)建模的適用性、有效性，在某些案例的講授環(huán)節(jié)注重講解深度，注意為學(xué)生留有充分想象空間，并引導(dǎo)學(xué)生思考一系列相關(guān)問題，這種建模方法還可以使用到哪類問題中?建模成功的關(guān)鍵是什么?運用到哪些數(shù)學(xué)知識?該數(shù)學(xué)知識還能解決什么樣的醫(yī)學(xué)實際問題?

3.2 深化課外實踐改革[2]

數(shù)學(xué)建模課應(yīng)通過案例卜椒í踩砑彩道彩笛檎飧鲇行У慕萄模式，建模是一個綜合性的科學(xué)，涉及廣泛的數(shù)學(xué)知識、醫(yī)學(xué)知識等，采取導(dǎo)學(xué)和自學(xué)的相結(jié)合教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力和自學(xué)能力，在課內(nèi)引導(dǎo)的基礎(chǔ)上，通過留作業(yè)、出開放性思考題的方法引導(dǎo)學(xué)生積極收集資料，自學(xué)知識的盲點，同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;組建建模小組，小組成員分工合作，運用數(shù)學(xué)知識解決醫(yī)學(xué)實際問題，同時培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作精神。

4、循序漸進，實施課程考核方式改革

4.1 開卷和閉卷相結(jié)合[3]

開卷是布置一個大作業(yè)，三、四道醫(yī)學(xué)類實際問題，同學(xué)自由組合3人一組，從資料收集、模型準備、模型假設(shè)、計算方法、模型改進、推廣到論文撰寫，教師可以對學(xué)生進行全面跟蹤，指導(dǎo)是有度的，教師不干預(yù)學(xué)生的個性思維，鼓勵尊重個人意見，只是關(guān)鍵時刻指出問題所在，在開放開始中使學(xué)生成為主體，以小組為單位協(xié)作完成一個科研課題，并以書面形式上交，作為開卷考試的成績評定依據(jù)。

4.2 鼓勵性加分作為補充

在課內(nèi)教學(xué)中，對于表現(xiàn)突出，勤于思考并勇于提出自己想法的同學(xué)給予加分的鼓勵，即使提出的想法有些偏執(zhí)也要加以引導(dǎo)、勉勵學(xué)生提高;在課外實踐中，對于組織得力的小組長，積極收集材料，鍥而不舍努力專研的學(xué)生也應(yīng)適當?shù)募臃帧?/p>