關于數學建模的問題精選(九篇)

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第1篇：關于數學建模的問題范文

圖1 數學建模基本流程

隨著計算機技術的發展，人們設計開發了多種數學應用軟件。這些軟件充分利用計算

機的高速運算能力，對于海量數據的處理，復雜而又煩瑣的數值計算，以及復雜數學模型的求解，提供了有力的工具。

一、數學建模的常用軟件及其主要功能

（一）Matlab，利用它可繪制已知函數的圖形，完成符號運算、精確到任意精度的計算?？梢郧蠼鈱祵W中的微積分、線性代數、概率統計、解析幾何、（偏）微分方程、神經網絡、小波分析、模糊邏輯、動態系統模擬、系統辨識等諸多領域的常見問題。其在矩陣計算和圖形繪制方面的優勢尤其受到數學建模愛好者的青睞。

（二）社會學統計軟件包SPSS由IBM公司推出，可針對社會科學、自然科學各個領域的問題完成基本統計分析、相關性分析、回歸分析、聚類分析、因子分析、非參數檢驗等統計功能。

（三）LinGO/LinDO是數學規劃軟件，長于線性規劃、二次規劃和整數規劃中求最優解，也可以用于一些非線性或線性方程組的求解以及代數方程求根等。因此在數學、科研和工業界得到廣泛應用。

（四）幾何畫板等動態幾何軟件，一般用來制作一個想象中的圖像，也可以采用PHOTOSHOP、Flash 等制圖工具，可以將建模內容形象化的展示與呈現，便于人們理解與接受。作圖工具可以說是完善和提高建模內容的有效手段，不僅可以生成學生難以繪制的圖形，而且提供了圖形的動感“變換”，模型的“動畫”效果，視覺感受耳目一新，許多解決問題的方法和依據可從畫面中去尋求。

（五）Word、Excel等編輯軟件的應用，使學生在數學建模論文的格式編排、圖表文混排、公式編寫，以及圖表數據的處理方面得心應手。

上述計算機軟件，能夠有針對性的解決相應領域的普遍性問題，各有所長。在數學建模的過程中，常常需要結合應用多個軟件包問題才能解決問題，甚至有些問題，還需要高級語言（如C、C++和 Java 等等）編程才能解決。

二、數學建模過程中計算機軟件應用案例

案例――利用幾何畫板直觀展示數學模型及其變化。利用幾何畫板對數學現象進行展示或對命題進行檢驗的過程，往往通過學生自己動手操作，進行探究、發現、思考、分析、歸納等思維活動，最后獲得理解概念或解決問題效果。

在初三學生學習函數知識的時候，曾經學習過一個點關于坐標軸或原點對稱時，對稱的兩個點坐標的變化規律；高中學生學習函數的過程中，對抽象函數符號表示的函數y=F（x） 的研究，一直以來是學習的難點，特別是在給定條件時研究該函數的性質，更是感到困難重重。利用幾何畫板探究一個函數的圖象，尋找函數解析式的變化與圖象之間的關系，有利于幫助學生理解抽象問題，探索一般性結論。

操作過程中可先要求學生通過幾何畫板作出y=x這一直線，然后作出y=x-2，y=x+2，y=2x+4，體會其不同規律，再按要求分別通過幾何畫板找到對稱點，建立各種對稱直線方程。

在學生使用幾何畫板過程中，引導他們體會：（1）直線關于坐標軸、原點對稱時，其對稱圖形的方程只是自變量和函數值的符號發生了變化；（2）關于直線 y=x和y= -x 對稱時，對稱圖形的方程中自變量 x 和函數值 y 位置發生互換；（3）關于直線 y= -x 對稱時符號發生了變化，那么如果在 y=x及y=-x 后面加上一個常數C，即關于直線 y=x+C或y=-x+C對稱的直線方程會發生怎樣的變化呢？（4）對于高中學生，還可進一步提出問題，一個二次曲線 f （x，y）=0 關于斜率絕對值為 1 的直線y=x+C或y=-x+C對稱的曲線方程與原曲線方程之間有何位置關系。

借助動態幾何軟件，在計算機上進行大量的方程構建實驗，讓學生在數學建模過程中探究規律，提出猜想，再進行論證。引發學生的好奇心，從而激發學生的求知欲。將“講授知識”的權威模式向以“激勵學習”為特色的顧問模式轉變。

三、結語

第2篇：關于數學建模的問題范文

數學建模 教學方法 自學能力

一、數學建模概述

1.數學建模的定義

數學建模（MathematicalModeling）：數學建模是對現實世界的某一特定系統或特定問題，為了某個系統或特定問題，為了某個特定的目的做出必要的簡化與假設，應用適定的數學工具得到的一個數學結構，它或者可以解釋待定的現實狀態，或者能提供處理對象的最優決策或控制。

通俗地說：數學建模就是用數學知識和方法建立數學模型解決實際問題的過程；數學建模解決實際問題的思維方法我們用下圖表示：

2.數學建模的意義

數學建模的本質是訓練學生的練習，是一種實驗，這個實驗的目的是讓學生在解決實際問題的過程中學會運用數學知識，運用數學模型解決實際問題的能力，并能將所學的的知識運用到今后的日常生活和工作中。數學建模有以下特點：（1）高度的抽象性和概括性，必須能夠抓住問題的核心；（2）應用的廣泛性，適用于各個不同領域；（3）知識的綜合性，必須具備問題相關的各個領域的知識背景。成功的數學建模需要深厚扎實的數學基礎，敏銳的洞察力和想象力，對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。因而可以培養學生以下習慣和能力：（1）發現問題，并對問題做積極的思考的習慣；（2）熟練應用計算機處理數據的能力；（3）清晰的口頭和文字表達能力；（4）團隊合作的攻關能力；（5）收集和處理信息、資料的能力；（6）自主學習的能力；（7）社會適應能力。因此數學建模對完善學生的知識結構，提高綜合素質和核心能力有著極大的促進作用。

二、數學建模在我校的開展情況

數學教研室自2004年成立數學建模組，開始數學建模的教學工作。開始只是普通的數學建模選修課，自2009年開始我們數學建模組開始進行有系統的數學建模的教學及競賽輔導工作，具體安排如下：（1）數學建模在課程教學中的滲透；（2）數學建模選修課；（3）數學建模社團；（4）校內數學建模競賽；（5）數學建模暑假競賽集訓；（6）教師的數學建模培訓工作。

1.數學建模在課程教學中的滲透

當前教學實踐在我國本科教學中的比例普遍較低。根據教育部，財政部《關于“十二五”期間實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”的意見》第四點：整合各類實驗實踐教學資源，遴選建設一批成效顯著、受益面大、影響面寬的實驗教學示范中心，重在加強內涵建設、成果共享與示范引領。支持高等學校與科研院所、行業、企業、社會有關部門合作共建，形成一批高等學校共享共用的國家大學生校外實踐教育基地。資助大學生開展創新創業訓練。這一本科專業教學質量“國標”和教育部《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》【教高（2007）2號文件】精神，要：“高度重視實踐環節，提高學生實踐能力。要大力加強實驗、實習、實踐和畢業設計(論文)等實踐教學環節，特別要加強專業實習和畢業實習等重要環節。列入教學計劃的各實踐教學環節累計學分(學時)，人文社會科學類專業一般不應少于總學分（學時）的15%，理工農醫類專業一般不應少于總學分(學時)的25%。推進實驗內容和實驗模式改革和創新，培養學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。”

數學建模作為本科教學實踐的重要組成部分，將起到越來越重要的作用。因此我們在課程教學的時候，應當把數學建模的思想滲透進去，有利于培養學生對數學建模的興趣，同時反過來也加強了學生對大學數學的興趣。

聯系實際，挖掘教材內涵。在數學課程教學初期，開始灌輸數學模型的概念，并在教學過程中結合教學內容介紹數學建模的初步知識和建模的基本方法，同時改變過去單純強調演繹推理和技巧的數學教學，重視理論與實際應用相結合。盡量在教學過程中加入一些有啟發性，有實際背景的例子。例如，在講授《高等數學》的微分方程就可以通過實際問題建立微分方程模型。如經典人口模型Logisti模型的產生及該模型在生產，生活中的應用。并對解做定性分析，可以更好地了解解的形態。在學習《概率論》的時候，我們可以引入一些簡單的概率模型，如決策模型，隨機存儲模型等，聯系實際，加深對所學知識的理解，同時反過來引起對所學知識更加濃厚的興趣。讓同學們認識到“大學數學就在身邊”。

2.數學建模選修課

作為以醫學為主的本科院校，數學建模沒有作為專業主干課開設，而是作為一門選修課開設，自2004年開設以來，學生選擇這門選修課的人數從少到多，課程模塊設置也從簡單到復雜。數學建模選修課現在分為上下兩個部分，《數學建模（上）》主要的授課對象是大一，大二的學生，對數學建模有興趣的同學們；主要的內容是關于數學建模的所需一些基本理論知識（概率論，微分方程，線性代數等）和一些基本的算法；《數學建模（下）》主要的授課對象是有一定的數學建?；A的高年級學生；主要內容是數學建模中具有代表性的常用方法，重要內容以及數學軟件的學習；數學軟件在數學建模起著非常重要，因為在數學建模中所遇到的實際問題都要面臨大量沒有經過處理的原始數據因此應用計算機進行數據的挖掘和處理是數學建模的一個重要環節。因此在原有的數學知識下，我們需要加強對數學軟件的學習，如Matlab，Mathematica,SAS等當今最優秀，應用最廣泛的數學軟件，這些軟件以強大的科學計算與可視化功能，簡單易用等特點，具有其他高級語言無法比擬的諸多優點：程序編寫簡單，編程效率高，易學易懂。同學們如果掌握了Matlab等現代化軟件，一方面可以培養同學們的動手能力，激發同學們的興趣，另一方面還可以培養同學們查找資料，解決分析問題的能力。對數學軟件的學習，因為課時有限，主要是老師教導，以學生自學為主。

3.數學建模協會

數學建模協會是2009成立的，是由一些對數學有興趣的同學們，在數學建模組老師的指導下成立起來的。有計劃有步驟地開始學校數學建模的普及工作以及參賽隊員的初級培訓。每周數學建模協會都會組織活動，活動內容有數學建模知識講座，數學軟件培訓等。學生主要以課外學習小組的模式輔助交流學習。

4.校內數學建模競賽

校內數學建模競賽，由數學建模組的老師出題，對象是全校學生；目的是選拔一些比較優秀學生參加暑期的數學建模集訓，最后參加全國大學生數學建模競賽。

5.數學建模暑期集訓

數學建模的暑期集訓分為兩個時間段，總共1個月左右，第一時間段是安排在學期結束這段時間，主要內容是一些數學建模的常用算法，經典模型；第二時間段是安排在開學初期，主要內容是數學建模的真題訓練。

6.教師數學建模培訓工作

定期舉辦數學建模教師研討班，利用假期參加數學建模教師培訓班，提高教師的業務水平。

四、結語

實踐證明，經過幾年的努力，數學建模組的實際教學工作對我校學生參加全國大學生建模競賽并取得的佳績做出了重要貢獻，學生通過系統的數學建模的培訓，不僅在競賽中取得了不俗的成績，獲得多個省級獎項，而且增強了自學能力和創新意識，提高了學生應用數學和計算機解決實際問題的能力。另一方面，數學建模涉及面很廣，形式靈活，對教師的能力也提出了很高的要求，有助于師資水平的提高。

參考文獻：

[1]姜啟源。數學建模（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

第3篇：關于數學建模的問題范文

數學建模，旨在培養學生解決實際生活問題的能力．它的實際性和創造性被越來越多的教師所接受．數學建模不僅可以讓學生能夠運用所學數學知識解釋生活難題，而且可以通過實際生活的案例來提高學生接受數學學習的興趣，從而提高數學教學效果．因此，數學建模教學應被大力推廣．

2高中數學建模教學出現的問題

目前許多高中數學課本中將有關數學建模的內容都分散于各個教學單元中，使其內容失去了連貫性，學生不能靈活運用數學知識，大大降低了數學建模教學的優勢和目的．另外許多高中生在學習數學建模的過程中存在或多或少的障礙．高中生由于地區或者其他原因，對于現實問題的洞察能力和數據的處理能力均有限，導致數學建模教學不能順利地進行．另外，許多教師對于建模的教育理念存在偏差，不重視數學建模，因此，教學效果也就可想而知．

3加強高中數學建模教學的對策

1）重視各章前問題教學高中數學課本在每章前面均有一個關于本章教學內容的實際問題，而通過重視各章前問題教學，可以引發學生對于數學建模的興趣，從而使得學生明白數學建模教學的意義．例如，某公園有個大型摩天輪，該摩天輪可以吊起78個客艙，一次能運載350個乘客．坐該摩天輪從開始到最后需要耗時30min，轉速為5m•min－1．問，乘客乘坐該摩天輪時，從摩天輪的最低點開始計時，他所處的高度h與所坐的時間t的關系，并用數學模型解釋．這個章前問題就是典型的運用數學模型來解決生活中的問題，因此，高中數學教學應加強章前問題教學，培養學生重視數學建模的意識．

2）加強數學開放題教學高中數學教師可以通過加強數學開放題的教學提高數學建模教學效果．因為數學開放題可以鍛煉學生開放性思維和創造性思維．開放題可以接近生活中的現實問題，例如，隨著科技的發展和能源的消耗過剩，現今市場上出現3種汽車類型，一是傳統的以汽油為原料的汽車，二是以蓄電池為動力的車，三是用天然氣作為原料的汽車．通過對這3種類型的車使用原料成本進行分析比較，并建立數學模型，分析汽油價格的變化對這3種車所占市場份額的影響．這種開放性的試題，沒有具體的答案，只要學生所建的數學模型能夠將問題說得通，都算是成功的數學建模．

3）注重案例式教學注重案例式教學是值得教師學習的提高教學效果最有效的方法．通過分析典型的數學案例理解建模的優勢，提高數學建模的教學效率．例如，甲、乙2人相約到某地相遇，該地距離出發點為20km，他們約定一個人跑步，而另外一個人步行，當跑步者到達某個地方后改為步行，接著步行的人換成跑步，再步行，如此反復轉換，已知跑步的速度是10km•h－1，步行的速度是5km•h－1，問至少花多少時間2人都可以到達目的地．這種相遇問題在數學教學中應該經常見到，這是一種典型的案例題，通過典型案例的數學建模教學，不僅可以讓學生對問題更加印象深刻，而且可以使得學生更容易接受數學建模教學的方式，從而提高數學建模教學的效果．

第4篇：關于數學建模的問題范文

那么當前我國高中學生的數學建模意識和建模能力如何呢？下面是節自有關人士對某次競賽中的一道建模題目學生的作答情況所作的抽樣調查。題目內容如下：

某市教育局組織了一項競賽，聘請了來自不同學校的數名教師做評委組成評判組。本次競賽制定四條評分規則，內容如下：

（1）評委對本校選手不打分。

（2）每位評委對每位參賽選手（除本校選手外）都必須打分，且所打分數不相同。

（3）評委打分方法為：倒數第一名記1分，倒數第二名記2分，依次類推。

（4）比賽結束后，求出各選手的平均分，按平均分從高到低排序，依此確定本次競賽的名次，以平均分最高者為第一名，依次類推。

本次比賽中，選手甲所在學校有一名評委，這位評委將不參加對選手甲的評分，其他選手所在學校無人擔任評委。

（Ⅰ）公布評分規則后，其他選手覺得這種評分規則對甲更有利，請問這種看法是否有道理？（請說明理由）

（Ⅱ）能否給這次比賽制定更公平的評分規則？若能，請你給出一個更公平的評分規則，并說明理由。

本題是一道開放性很強的好題，給學生留有很大的發揮空間，不少學生都有精彩的表現，例如關于評分規則的修正，就有下列幾種方案：

方案1：將選手甲所在學校評委的評分方法改為倒數第一名記1+分，倒數第二名記2+，…依次類推；（評分標準）

方案2：將選手甲所在學校評委的評分方法改為在原來的基礎上乘以；

方案3：對甲評分時，用其他評委的平均分計做甲所在學校評委的打分；

然而也有不少學生為空白，究其原因可能除了時間因素，學生對于較長的文字表述產生畏懼心理、不能正確閱讀是重要因素。同時，一些學生由于不能正確理解規則（3），得出選手甲的平均得分為，其他選手的平均得分為，從而得出錯誤結論.不少學生出現“甲所在學校的評委會故意壓低其他選手的分數，因而對甲有利”的解釋，而沒有意識到作出必要的假設是數學建模方法中的重要且必要的一環。有些學生在正確理解題意的基礎上，提出了“規則對甲有利”的理由，例如：排名在甲前的同學少得了1分；甲所在學校的評委不給其他選手最高分（n分），所以甲得最高分的概率比其他選手高；相當于甲所在學校的評委把最高分給了甲；甲少拿一個分數，若少拿最低分，則有利；若少拿最高分，則不利；等等。以上各種想法都有道理，遺憾的是大部分學生僅僅停留在這些感性認識和文字說明上，沒能進一步引進數學模型和數學符號去進行理性的分析。如何衡量規則的公平性是本題的關鍵，也是建模的原則。很少有學生能夠明確提出這個原則，有些學生在第2問評分規則的修正中，提出“將甲所在學校的評委從評判組中剔除掉”，這種辦法違背實際的要求。有些學生被生活中一些現象誤導，提出“去掉最高分和最低分”的評分規則修正方法，而不去從數學的角度分析和研究。

通過對這道高中數學知識應用競賽題解答情況的分析，我們了解到學生數學建模意識和建模能力的現狀不容樂觀。學生在數學應用能力上存在的一些問題：（1）數學閱讀能力差，誤解題意。（2）數學建模方法需要提高。（3）數學應用意識不盡人意數學建模意識很有待加強。新課程標準給數學建模提出了更高的要求，也為中學數學建模的發展提供了很好的契機，相信隨著新課程的實施，我們高中生的數學建模意識和建模能力會有大的提高！

那么高中的數學建模教學應如何進行呢？數學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創新、不斷完善和提高的過程。不同于傳統的教學模式，數學建模課程指導思想是：以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數學理論和方法去分折和解決問題的全過程，提高他們分折問題和解決問題的能力；提高他們學習數學的興趣和應用數學的意識與能力。數學建模以學生為主，教師利用一些事先設計好的問題，引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識，鼓勵學生積極開展討論和辯論，主動探索解決之法。教學過程的重點是創造一個環境去誘導學生的學習欲望、培養他們的自學能力，增強他們的數學素質和創新能力，強調的是獲取新知識的能力，是解決問題的過程，而不是知識與結果。

（一）在教學中傳授學生初步的數學建模知識。

中學數學建模的目的旨在培養學生的數學應用意識，掌握數學建模的方法，為將來的學習、工作打下堅實的基礎。在教學時將數學建模中最基本的過程教給學生：利用現行的數學教材，向學生介紹一些常用的、典型的數學模型。如函數模型、不等式模型、數列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應研究在各個教學章節中可引入哪些數學基本模型問題，如儲蓄問題、信用貸款問題可結合在數列教學中。教師可以通過教材中一些不大復雜的應用問題，帶著學生一起來完成數學化的過程，給學生一些數學應用和數學建模的初步體驗。

例如在學習了二次函數的最值問題后，通過下面的應用題讓學生懂得如何用數學建模的方法來解決實際問題。例：客房的定價問題。一個星級旅館有150個客房，經過一段時間的經營實踐，旅館經理得到了一些數據：每間客房定價為160元時，住房率為55%，每間客房定價為140元時，住房率為65%，

每間客房定價為120元時，住房率為75%，每間客房定價為100元時，住房率為85%。欲使旅館每天收入最高，每間客房應如何定價？

[簡化假設]

（1）每間客房最高定價為160元；

（2）設隨著房價的下降，住房率呈線性增長；

（3）設旅館每間客房定價相等。

[建立模型]

設y表示旅館一天的總收入，與160元相比每間客房降低的房價為x元。由假設（2）可得，每降價1元，住房率就增加。因此

由可知

于是問題轉化為：當時，y的最大值是多少？

[求解模型]

利用二次函數求最值可得到當x=25即住房定價為135元時，y取最大值13668.75（元），

[討論與驗證]

（1）容易驗證此收入在各種已知定價對應的收入中是最大的。如果為了便于管理，定價為140元也是可以的，因為此時它與最高收入只差18.75元。

（2）如果定價為180元，住房率應為45%，相應的收入只有12150元，因此假設（1）是合理的。

（二）培養學生的數學應用意識，增強數學建模意識。

首先，學生的應用意識體現在以下兩個方面：一是面對實際問題，能主動嘗試從數學的角度運用所學知識和方法尋求解決問題的策略，學習者在學習的過程中能夠認識到數學是有用的。二是認識到現實生活中蘊含著大量的數學信息，數學在現實世界中有著廣泛的應用：生活中處處有數學，數學就在他的身邊。其次，關于如何培養學生的應用意識：在數學教學和對學生數學學習的指導中，介紹知識的來龍去脈時多與實際生活相聯系。例如，日常生活中存在著“不同形式的等量關系和不等量關系”以及“變量間的函數對應關系”、“變相間的非確切的相關關系”、“事物發生的可預測性，可能性大小”等，這些正是數學中引入“方程”、“不等式”、“函數”“變量間的線性相關”、“概率”的實際背景。另外鍛煉學生學會運用數學語言描述周圍世界出現的數學現象。數學是一種“世界通用語言”它能夠準確、清楚、間接地刻畫和描述日常生活中的許多現象。應讓學生養成運用數學語言進行交流的習慣。例如，當學生乘坐出租車時，他應能意識到付費與行駛時間或路程之間具有一定的函數關系。鼓勵學生運用數學建模解決實際問題。首先通過觀察分析、提煉出實際問題的數學模型，然后再把數學模型納入某知識系統去處理，當然這不但要求學生有一定的抽象能力，而且要有相當的觀察、分析、綜合、類比能力。學生的這種能力的獲得不是一朝一夕的事情，需要把數學建模意識貫穿在教學的始終，也就是要不斷的引導學生用數學思維的觀點去觀察、分析和表示各種事物關系、空間關系和數學信息，從紛繁復雜的具體問題中抽象出我們熟悉的數學模型，進而達到用數學模型來解決實際問題，使數學建模意識成為學生思考問題的方法和習慣。通過教師的潛移默化，經常滲透數學建模意識，學生可以從各類大量的建模問題中逐步領悟到數學建模的廣泛應用，從而激發學生去研究數學建模的興趣，提高他們運用數學知識進行建模的能力。

（三）在教學中注意聯系相關學科加以運用

在數學建模教學中應該重視選用數學與物理、化學、生物、美學等知識相結合的跨學科問題和大量與日常生活相聯系(如投資買賣、銀行儲蓄、測量、乘車、運動等方面)的數學問題，從其它學科中選擇應用題，通過構建模型，培養學生應用數學工具解決該學科難題的能力。例如，高中生物學科以描述性的語言為主，有的學生往往以為學好生物學是與數學沒有關系的。他們尚未樹立理科意識，缺乏理科思維。比如：他們不會用數學上的排列與組合來分析減數分裂過程配子的基因組成；也不會用數學上的概率的相加、相乘原理來解決一些遺傳病機率的計算等等。這些需要教師在平時相應的課堂內容教學中引導學生進行數學建模。因此我們在教學中應注意與其它學科的呼應，這不但可以幫助學生加深對其它學科的理解，也是培養學生建模意識的一個不可忽視的途徑。又例如教了正弦函數后，可引導學生用模型函數寫出物理中振動圖象或交流圖象的數學表達式。

最后，為了培養學生的建模意識，中學數學教師應首先需要提高自己的建模意識。中學數學教師除需要了解數學科學的發展歷史和發展動態之外，還需要不斷地學習一些新的數學建模理論，并且努力鉆研如何把中學數學知識應用于現實生活。中學教師只有通過對數學建模的系統學習和研究，才能準確地的把握數學建模問題的深度和難度，更好地推動中學數學建模教學的發展。

論文關鍵詞：數學建模數學應用意識數學建模教學

論文摘要：為增強學生應用數學的意識，切實培養學生解決實際問題的能力，分析了高中數學建模的必要性，并通過對高中學生數學建模能力的調查分析，發現學生數學應用及數學建模方面存在的問題，并針對問題提出了關于高中進行數學建模教學的幾點意見。

參考文獻:

1.《問題解決的數學模型方法》北京師范大學出版社，1999.8

2.普通高中數學課程標準（實驗），人民教育出版社，2003.4

第5篇：關于數學建模的問題范文

【關鍵詞】STEAM;數學建模;創新教育

不同于傳統的教學活動設計，STEAM教育堅持以學習者為中心。教師不僅讓學生學會怎么做，而且引導學習者體驗解決實際問題的過程，在探索中開啟學習者的創造力。為了更好地實現用數模思想解決實際問題和創新能力的培養，參考STEAM教育知名學者亞克門教授及其團隊提出的STEAM教學過程卡，對數學建模創新教育教學實施環節，提出了數學建模創新教育教學模式:What－材料有什么、要素是什么、問題是什么;How－模型假設、模型準備(學科知識、約束條件、算法工具)、工藝完善;Model－建立模型、算法設計、編程求解;Test－模型檢驗、評價與推廣、論文寫作。在教學模式設計體系中，圍繞著STEAM的核心理念，包涵了三個主要的特定內容，即利用數學建模思想，整合多學科知識，以綜合創新的形式建立數學模型，解決實際生活中的問題，并加以推廣和運用。

一、數學建模思想培養

將建模思想培養滲透到STEAM教育領域的“做什么”和“怎么做”(WhatandHow)中，從對題目材料的讀取分析獲得信息，材料有什么，要素是什么，問題是什么，通過對材料的解讀將現實問題“翻譯”成抽象的數學問題，即用數學方法和數學手段進行模型假設、準備、建立、求解，并最終加以解釋和驗證，直到探究出問題的解，其中所要用到的歸納和演繹等方法無不是圍繞數學建模的方法論展開，因此建模思想培養是主線。

二、如何實現多學科整合

隨著數學以空前的廣度和深度向一切領域的滲透，數學建模的運用領域越來越廣泛，比如在以聲、光、熱、力、電這些物理學科為基礎的諸如機械、電機、土木、水利等工程技術領域中，數學建模的普遍性和重要性不言而喻;在發展通信、航天、微電子、自動化等高新技術領域，數學建模幾乎是必不可少的工具;隨著數學向諸如經濟、人口、生態、地質等所謂非物理領域的滲透，一些交叉學科如計量經濟學、人口控制論、數學生態學、數學地質學應運而生，當用數學方法研究這些領域的定量關系時，數學建模就成為首要的、關鍵的步驟和這些學科發展與應用的基礎［1 ］。STEAM教育理念是:以數學為基礎，通過工程和藝術來解讀科學和技術。由此可見，數學建模創新教育的教學模式借鑒STEAM教育理念，融合學科的學習方式，跨學科思維解決實際問題，是非常必要的。在教學活動設計體系中，關于How、Model和Test三大模塊中，多學科融合的解決方案便是實施校本課程。例如在建模準備階段，涉及到的關于數學建?；痉椒ê透鞣N模型、數學軟件運用、計算機編程、普通物理、智能算法、圖論、藝術設計概論、科技論文寫作有關內容，都相應開展校本課程教學，由團隊中不同的學科的教師針對學生的實際情況，提出相應的教學改革方案，設計出符合學生數學建模創新思維需要的校本課程內容(包含基本方法、主要模型、算法分析與設計、圖論、軟件和方法論等)，提供學生所需的學習資源，建立一定的建模資源庫，對學生進行一段時期的課程培訓。不同階段的完成項目過程中，例如建立模型和求解模型及檢驗，需要各學科教師引導學生對校本課程中知識的運用，通過解決問題來鍛煉學生的STEAM素養和創新能力。

三、綜合創新的形式

(一)解決方法的創新。解決方法的創新是指不拘泥于傳統的只用數學的知識和方法解決問題。通過對近年全國大學生數學建模賽題研究發現，跨學科題型毫無疑問的，當學生拿到賽題的第一時間，關于What的問題，他們必然會展開思索、辨別和討論，材料涉及哪些學科哪些知識，可以肯定的是它不僅僅是數學問題，不僅僅是對數學知識的運用，它一定會涉及諸如物理、工程、化工等多學科，因此，它必然不是簡單的數學知識運用，它一定是多學科知識的融合與創新才能解決的問題，而跨學科的知識融合，必然要從科學與技術的角度去創新，從藝術的角度去完善，使得數學建模在現實生活中發揮更加重大的作用。(二)學習方式的創新。學習方式的創新可以從以下幾個方面理解:一是學生需要運用跨學科的知識和技術來支持問題解決，當涉及內容時能夠回顧所學知識并作更深入的理解。比如2018 年全國大學生數學建模A題《基于非穩態導熱的高溫作業專用服裝設計》中，學生就要用到高溫恒溫熱源向外不同介質發生熱傳導時的熱學概念并進一步理解Fourier實驗定律和溫度場分布，來建立熱傳導偏微分方程組，當要考慮經濟成本時必須進一步界定它的約束條件，同時確定最優的厚度組合就要從工藝角度考慮約束條件，很顯然，解決這些問題的過程既是對所學熱學知識更深入的理解，也是對熱學知識最基本的創新。二是三人組成的團隊成員能夠承認和尊重自己與他人的不同特點，在融入團隊的過程中學會怎樣做好自身角色，分工與合作，如何共同努力完成項目，這是一種新型的自主學習方式，是適應個人與集體如何相處的最好方式，參與者能夠感覺到更多的團隊認同感和責任心及當項目完成后的自豪感。經跟蹤調查發現，大部分經歷過基于STEAM的數學建模創新教育訓練后的學生，都將在以后其他的學習工作中不由自主地向著勇于鉆研、求真務實、意志堅韌、團結協作的良性發展方向努力，這完全得益于在建模訓練期間的團隊合作學習方式，尤其是學生經歷全國大學生數學建模競賽的全過程后，他們都會有“一次參賽，終身受益”的切身體會。三是全國大學生數學建模競賽自1992 年舉辦以來，賽題主要有工程技術、管理科學和社會熱點問題簡化而成，賽題也沒有標準答案，評判以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性及表達的清晰性為標準，這些既充分開放、又有規則約束的競賽方式，可以培養慎獨、自律的良好道德品質，也充分體現了高校培養全面發展的人才方面的革新。

四、思考與完善

(一)完善課程體系。教學中提倡校本課程和建立資源庫來整合多學科教學，以STEAM理念來促進數學建模創新教育，是在現有的課程和師資的條件下逐步摸索出來的改革舉措，畢竟還在不斷完善階段，必然會有不小的困難，比如校本課程內容的選擇范圍、學科整合和界定模糊、校本課程的教學安排等問題都將要整體協調，目標就是:為學生提供多元課程選擇，將學生置身于數學建模創新活動的中心，進而不斷更新、完善基于STEAM的數學建模創新教育課程體系。(二)形成數學建模創新教育教師專業發展體系。STEAM教育理念的核心是各學科相互融通，學生要學會如何在解決問題時整合利用各種知識和技能。這一核心理念體現了STEAM教育的兼容性，決定了教師專業發展的延展和兼容性。因此，教師的可持續繼續教育是開展數學建模創新教育的關鍵所在，如何對教師開展基于STEAM的建模系列學習活動、數學專業教師自身的專業拓展、數學專業教師與各其他學科教師的共同協作是目前亟需要解決的問題。

第6篇：關于數學建模的問題范文

1.數學建模競賽介紹

內容充實、形式多樣的各種講座、培訓受到學生的熱烈歡迎。強調重在參與、公平競賽的數學建模競賽以它特有的內容和形式深深吸引著廣大同學。學生和老師普通反映，這是大學階段難得的一次“真槍實彈”的訓練，“模擬”了學生畢業后工作時的情況，既豐富、活躍了廣大學生的課外生活，也為優秀學生脫穎而出創造了條件。在1997年進行的一次抽樣調查中，95%以上的學生認為，這項競賽在解決實際問題能力、創新精神及團隊合作意識等方面的培養起著有益的作用，真正做到“一次參賽，終身受益”。

2.數學建模介紹

學習數學主要是“掌握三基”，即要學習一些基本理論，學習一些基本定理和概念，以及學習一些解題的基本方法和技巧。但是更重要的是要學到數學的思想方法，用以解決數學和數學以外的問題。實際上，只有懂得數學本身，也才能懂得數學抽象的重要性。只有這樣才能真正了解數學實際上是非常生動活潑的，也才能真正地學好數學。用數學來解決非數學的問題，首先是把要解決的問題和數學聯系上，也就是要建立數學模型。通俗的講，數學建模是建立數學模型的過程。一般來講，對于數學模型可以將之表述為：它是人們面對現實世界中的某個特定對象，為了某個特定的目的，根據其特有的內在規律，做出一些必要的簡化并運用數學工具而得到的一個數學結構的活動。數學建模的一般步驟包括建模準備、模型假設、模型構成、模型求解、對模型的分析與檢驗及模型的應用，見圖1。模型準備：了解問題的實際背景，明確其建模目的，搜索有關信息，掌握對象的特征。模型假設：針對問題特征和建模的目的，對問題作出合理、簡化的假設。模型構成：根據對象的內在規律，用數學的語言、符號描述問題，建立相應的數學結構。模型求解：利用獲取的數據資料，采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯推理、數值運算等數學方法和計算機技術，對模型的所有參數做出計算（估計）。模型分析：對模型解答所得結果進行誤差分析，統計分析及模型對數據的穩定性分析。模型檢驗：將模型分析結果與實際現象、數據進行比較，以此來驗證模型的合理性和適用性。如果模型與實際較吻合，則要對計算結果給出其實際含義，并進行解釋。如果模型與實際吻合較差，則應該修改假設，再次重復建模過程。模型應用：應用方式因問題的性質和建模的目的而異。

二、數學建模在培養大學生能力中的作用

1.培養學生學習數學的興趣

學生在參與數學建模培訓和學習的過程中，一些實際問題的解決需要所學過的高等數學、線性代數和概率論與數理統計等的相關知識，這將會讓學生充分認識到學習數學的重要性，也能從中感知到自己所學知識結構的不足。比如在評價模型里，層次分析法中要構造比較矩陣，這就用到線性代數的一些知識。用馬爾科夫鏈預測模型來解決一些實際中的預測問題，這用到的概率論與隨機過程的知識。這些知識都會讓學生在以后的學習中會自覺培養學習數學的興趣，從而會在言傳身教中傳給低年級的學生，讓他們保持對數學的學習興趣。

2.培養學生的想象力和創新能力

大學生數學建模競賽的題目一般都是來自于工農業、工程技術、經濟和管理科學等領域中經過了適當簡化的實際問題，沒有設定標準答案。大學生面對這樣一個從未接觸的實際問題，就要求他們必須發揮各自的豐富想象力和創新的能力。這給他們一個充分挖掘自身的潛力、創新的思維、更開闊的思路的機會。

3.培養艱苦奮斗的精神和團結合作的能力

數學建模競賽的實際是三天，大學生在這三天時間里親身體會到：科學活動需要廢寢忘食，需要克服許多的困難，需要艱苦的努力。正是這種艱苦的努力、活躍的思想和縝密的推理，會使大家感受到解決問題以后的快樂和成就感。這一次的競賽給他們一生都留下深刻的印象，親身體會到艱苦奮斗的精神，這為大學生在將來的科教興國實踐中發揮重大作用。數學建模競賽的每個隊要有三名學生參加。三位大學生在競賽過程中要彼此協商，團結合作，互相交流思想，共同解決問題?，F代的科學沒有團結協作、沒有思想碰撞、沒有互相切磋是解決不了大問題的。因此團結合作能力是非常重要的一種品質和素質，這正是大學生在以后解決科學問題中要培養的一種能力，數學建模競賽給了一次很好的機會。

4.培養學生應用計算機的能力

數學建模競賽可以說是一個數學實驗。進入二十一世紀，計算機技術有了質的飛躍發展，也就是計算速度、存儲量以及人機結合有了質的飛躍，計算機軟件實驗在科學活動中占據越來越重要的位置。因此在數學建模中，通常要利用計算機軟件來進行編程計算、分析求解、數值模擬和圖形圖像的處理，這要求學生掌握并熟練應用Matlab、Spss、Lingo等編程和統計軟件。

三、數學建模活動推進數學教學方法改革的途徑

1.在數學教學過程中滲透數學建模思想

國內很多高校的數學建模教學實踐表明，在數學教學過程中滲透數學建模思想是一個十分有效的教學方法。在大學高等數學中，凡是與實際問題背景有關的的各種數學概念、定理、方法，教師都應該引導學生從實際問題背景出發，對基本概念和基本定理進行深入的思考，讓學生理解它們是如何建立并抽象出來的。比如關于極限、連續、導數、定積分等概念以及一些定理如零點定理、微分中值定理都滲透著數學建模的思想。還有一些重要的數學思想，如坐標、逼近和隨機變量的思想，以及微元法等，這些思想都需要教師在數學課程的教學過程中去滲透關于數學建模的思想。學生在教師的這一系列的引導下逐步培養起對各種數學問題的歸納思維和抽象思維。時間充裕的話，可以適當講解如何把這些數學中冷冰冰的定理結論應用到實際的問題中去。比如零點定理用于解決“長方形的椅子能否在不平的地面上放穩”等經典的數學建模問題。

2.開設數學建模系列課程

充分挖掘大學的教育資源和開展多種培養學生的途徑，開設數學建模和數學實驗課等選修課，讓更多不同專業的學生更早認識數學建模和接觸數學建模。數學建模選修課一方面是為數學建模競賽打好建?；A，同時提高了學生善于提出問題、分析問題和解決問題的能力。數學實驗課的開設不僅使大多數學生可以受到應用數學那樣的思維訓練，而且可以激發學生自發去探索和發現數學知識本身的規律，激發學生學習數學的興趣和熱情，以達到增強學生自學能力、創新能力的目的。數學建模課與數學實驗課都要用到計算機，但是數學建模課時讓學生學會利用數學知識和計算機技術來解決實際問題，而數學實驗課除了對實際問題所用到的數學知識解決實際問題以外，還要指導學生在計算機的幫助下學習數學知識。

3.改革教學方法

根據數學建模問題的多樣性、解決方法的靈活性、知識需求的廣泛性等特點，在教學上，教師應該摒棄傳統的填鴨式教學方法，大力實施啟發式、探究式、問題驅動式的教學方法。只有這樣，才能有效地激發學生的求知欲，可以使學生將被動學習轉變為主動學習、自主學習，改變學生不能參與其中以至于學了數學不知道怎么用、如何用于實際問題的尷尬局面。

4.合理建設教師隊伍

在建設教學隊伍上，應充分考慮教學任務的需要和開展科研活動的目標，合理招聘人才。根據教學建?；顒拥囊?，教師隊伍需要有概率統計、運籌優化、微分方程、計算數學等多學科的教師參與。

四、結語

第7篇：關于數學建模的問題范文

【關鍵詞】 高中數學 建模 教學

數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學，在它產生和發展的歷史長河中，一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的?，F就如何加強高中數學建模教學談幾點體會。

1 在教學中傳授學生初步的數學建模知識

中學數學建模的目的旨在培養學生的數學應用意識，掌握數學建模的方法，為將來的學習、工作打下堅實的基礎。在教學時將數學建模中最基本的過程教給學生：利用現行的數學教材，向學生介紹一些常用的、典型的數學模型。如函數模型、不等式模型、數列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應研究在各個教學章節中可引入哪些數學基本模型問題，如儲蓄問題、信用貸款問題可結合在數列教學中。教師可以通過教材中一些不大復雜的應用問題，帶著學生一起來完成數學化的過程，給學生一些數學應用和數學建模的初步體驗。

例如在學習了二次函數的最值問題后，通過下面的應用題讓學生懂得如何用數學建模的方法來解決實際問題。例：客房的定價問題。一個星級旅館有150個客房，經過一段時間的經營實踐，旅館經理得到了一些數據：每間客房定價為160元時，住房率為55%，每間客房定價為140元時，住房率為65%，每間客房定價為120元時，住房率為75%，每間客房定價為100元時，住房率為85%。欲使旅館每天收入最高，每間客房應如何定價？

【簡化假設】①每間客房最高定價為160元；②設隨著房價的下降，住房率呈線性增長；③設旅館每間客房定價相等。

【建立模型】設y表示旅館一天的總收入，與160元相比每間客房降低的房價為x元。由假設②可得，每降價1元，住房率就增加10%÷20=0.005。因此y-150×（160-x）×（0.55+0.005x），由0.55+0.005x≤1可知0≤x≤90，于是問題轉化為：當0≤x≤90時，y的最大值是多少？利用二次函數求最值可得到當x=25即住房定價為135元時，y取最大值13668.75（元）。

【討論與驗證】①容易驗證此收入在各種已知定價對應的收入中是最大的。如果為了便于管理，定價為140元也是可以的，因為此時它與最高收入只差18.75元。②如果定價為180元，住房率應為45%，相應的收入只有12150元，因此假設①是合理的。

2 培養學生的其他能力，完善數學建模思想

由于數學模型這一思想方法幾乎貫穿于整個中小學數學學習過程之中，小學解算術運用題中學建立函數表達式及解析幾何里的軌跡方程等都孕育著數學模型的思想方法，熟練掌握和運用這種方法，是培養學生運用數學分析問題、解決問題能力的關鍵，我認為這就要求培養學生以下幾點能力，才能更好的完善數學建模思想：①理解實際問題的能力；②洞察能力，即關于抓住系統要點的能力；③抽象分析問題的能力；④“翻譯”能力，即把經過一生抽象、簡化的實際問題用數學的語文符號表達出來，形成數學模型的能力和對應用數學方法進行推演或計算得到注結果能自然語言表達出來的能力；⑤運用數學知識的能力；⑥通過實際加以檢驗的能力。只有各方面能力加強了，才能對一些知識觸類旁通，舉一反三，化繁為簡。

3 建立數學模型的實際意義

教材的每一章都由一個有關的實際問題引入，可直接告訴學生，學了本章的教學內容及方法后，這個實際問題就能用數學模型得到解決，這樣，學生就會產生創新意識，對新數學模型的渴求，實踐意識，學完要在實踐中試一試。如新教材“三角函數”章前提出：有一塊以O點為圓心的半圓形空地，要在這塊空地上劃出一個內接矩形ABCD辟為綠冊，使其冊邊AD落在半圓的直徑上，另兩點BC落在半圓的圓周上，已知半圓的半徑長為a，如何選擇關于點O對稱的點A、D的位置，可以使矩形面積最大？這是培養創新意識及實踐能力的好時機要注意引導，對所考察的實際問題進行抽象分析，建立相應的數學模型，并通過新舊兩種思路方法，提出新知識，激發學生的知欲，如不可挫傷學生的積極性，失去“亮點”。

第8篇：關于數學建模的問題范文

[關健詞] 創新人才 經濟數學 創新意識

一、數學建模及其發展

數學建模是用數學的語言方法去近似地刻劃一個實際問題,這種刻畫的數學表述就是數學模型。數學模型不僅可以用來描述自然科學中的許多現象,還可以用來探討社會科學中的一些問題。在建立和完善社會主義市場經濟體制的過程中會出現各種各樣的新問題,每時每刻都對經濟的發展產生著重大影響。通過建立數學模型,可以研究一個國家、地區或一個城市經濟均衡增長的最佳速度及最佳經濟結構等問題。因此,數學建模在國民經濟中有著重要的應用。早在二千多年前,中國古人就開始使用數學模型方法,秦漢時期的數學名著《九章算術》是在總結前人經驗的基礎上著寫的。它的每一章都是在大量的實際問題中選擇具有典型性的現實原型然后再通過“術“(即算法)轉化為數學模型。而有些章(如“勾股”、“方程”等)就是探討某種數學模型的應用的。近代的意大利科學家伽利略于1604年建立著名的自由落體運動的數學模型,開創了數學建模的新時代,使數學模型方法成為各門學科中極其重要的方法,并成為和其他學科共同發展的連接點。從17世紀開始,經濟學家就開始把數學模型方法應用于經濟領域,用數學公式來表達經濟理論(如著名的道格拉斯生產函數的形式在1896年威克賽爾的《財政理論的探索》一書中就已提及。當前許多獲得諾貝爾經濟學獎的經濟學家就是因開創性地建立了經濟數學模型而獲此殊榮。當前,數學建模教育和競賽已作為各院校數學教學改革和培養高層次人才的一個重要方面。尤其是隨著計算機的普及和計算機技術的發展,以往只有數學家才能求解計算的一些問題,現在的一般科技人員也能完成,這將使得數學模型的應用得以普及。數學模型在經濟領域中的應用也隨之具有更廣闊的前景。因此,對經濟類院校培養的人才應用數學知識,解決實際問題的能力的要求也日益提高。

二、加強數學建模教學的意義

由于歷史的原因,我國經濟類院校以招收文科生為主,對數學學習持消極態度的現象較為普遍。因此,數學建模嚴重制約和影響著學生今后的發展。不僅如此,傳統的教學方式也存在著很大的局限性:由于授課時的限制,教學內容較多。同時,由于學生數學基礎薄弱,在經濟數學的教學過程中往往為了趕進度,而被迫犧牲許多方面的應用和計算,致使學生缺乏數學建模的初步訓練,導致學生對數學的學習提不起興趣,進而喪失對數學學習的積極性和主動性;教學思維模式陳舊,片面強調數學的嚴格思維訓練和邏輯思維培養,缺乏從具體現象到數學的一般抽象和將一般結論應用到具體情況的思維訓練,容易使學生形成呆板的思維習慣。與現代化生產實踐和科學技術的飛速發展相比,教師的教學手段多數仍停留在粉筆加黑板階段,學生做題答案標準唯一,沒有任何供學生發揮其聰明才智和創造精神的余地。

三、開展經濟數學建模教學的對策

發展學生的創造性思維能力,必須要有計劃、有目的地增設以數學解決問題為特征的數學建模教育模式。以數學建模為載體,可以全面激發學生的創造性思維,培養學生提出問題和解決問題的能力。在教學中,要積極創設“學”數學、“用”數學、“做”數學的環境,使學生在“做”數學中“學”數學,使創造性思維在數學建模中找到一個切入點,以吸引教師和學生進一步探索和研究。經濟數學建模教學在人才培養的過程中,特別是在人才的創新意識、實踐能力方面發揮著非常積極的作用。經濟數學建模教學又是經濟數學課程教學改革的突破口和切入點,通過數學建模,我們可以認識到深奧的數學知識與實際生活的緊密聯系,認識到數學的思想方法、數學的概念、教學的公式等在解決實際問題中所發揮的巨大作用。

從某種意義上說數學建模就是科研活動的縮影,其價值在于經濟數學是在已有的基礎上有所創造。我們面對的需要建模的問題千差萬別,因此,數學建模總是在不斷的創新過程中發展。提高主動性,探索積極創新能力,便成為數學建模教育的一大特色。實踐證明,通過數學建模教育后學生的素質都有不同程度的提高。

為了提高學生數學建模能力,培養學生創新意識,我國每年都要舉辦一次大學生建模競賽活動,近年來,這項活動的規模逐年增大,目前已成為我國高等院校中規模最大的學生課外科技活動。數學建模競賽的開展,促進了數學建模的教學。實踐證明,數學建模教育培養學生的基本素質可歸納為如下幾方面:能把實際問題用數學語言來描述,再把數學結果用生活語言來解釋,實現生活語言與數學語言的相互“翻譯”;進行綜合分析和綜合應用的能力;創新意識和創新的能力;再學習的意識和通過學習或查閱使用各種資料不斷獲取新知識的能力;使用計算機及應用數學軟件包的能力;團結合作、交流表達的能力;撰寫論文的能力。總之,這些能力的具備是作為高素質管理人才所必備的。因此,經濟類高職院校開展數學建模教育,將有利于提高學生素質,也有利于培養高層次的經濟管理人才。

數學教學過程融入模型化的思想,除了給學生直觀的感受外,更重要的是讓學生能自主思考,自行運用建模的方法解決實際問題,逐步培養用數學進行分析,推理和計算的能力,培養和發展學生的創造力、想像力和洞察力,培養和發展學生熟練運用計算機和各種數學軟件的能力,使數學在手中真正變成一個有力的工具。數學建模教育在更為廣泛的領域開展“教”和“學”,改變了舊的教育觀念和教育模式,在培養學生創新意識、創新能力等方面,數學建模教育都能發揮其獨特的作用。

參考文獻:

[1]李 明:經濟數學建模與市場經濟體制下創新人才的培養[J]. 商場現代化,2008(11)

[2]黃伯棠:關于數學建模的創新問題[J]. 長江大學學報(自科版),2005(4)

第9篇：關于數學建模的問題范文

Abstract： Firstly， the significance of integrating ideas of mathematical modeling into the content of higher mathematics course is discussed. Then starting from the basic concept and basic theorem of higher mathematics， it through concrete example shows how to blend mathematical modeling case in higher mathematics teaching. Finally， typical cases according to the content of higher mathematics are given.

關鍵詞： 數學建模；高等數學；微分方程；零點定理

Key words： mathematical modeling；higher mathematics；differential equation；zero point theorem

中圖分類號：O13 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）03-0258-02

0 引言

高等數學課程[1]是數學類主干課程的核心，長期以來，在高等數學的教學中，教材大部分內容講解概念、定理、推論及公式，教學上一味強調數學的嚴密性和邏輯性、抽象性，讓學生感到似乎數學離我們很遠，甚至有學了也沒有什么用的錯誤想法，而數學建模正是聯系數學理論知識與實際應用問題的橋梁，反映數學知識在各個領域的廣泛應用，所以我們教師在高等數學教學過程中要不斷滲透數學建模思想。中國科學院院士李大潛曾提出“將數學建模的思想和方法融入大學數學類主干課程教學中”[2]。合理安排數學建模案例是數學建模的思想與方法融入到高等數學中的具體實踐[3，4]，譬如，減肥模型、銷售模型、人口模型、傳染病模型等，讓學生帶著較愉悅的心情實實在在體會到所學數學知識與日常生活與現代科學技術的密不可分性，使學生在分析實際數學建模案例過程中體會數學的樂趣與應用價值，以培養學生解決實際應用問題能力。因此，將數學建模案例融入在高等數學教學中有著十分重要的意義。究竟如何將數學建模與高等數學相融合呢？

1 在高等數學的概念引入中滲透數學建模思想

高等數學的概念一般都是從客觀事物的某種數量關系或空間形式中抽象出來的數學模型，本身這一過程就是數學建模的過程，因此，我們在引入概念時，借助概念產生的來源背景和實際生活中的實際例子，對其抽象、概括、歸納求解自然而然引出概念，使學生實實在在感受到數學的作用，數學就在我們身邊。

案例1 微分方程的概念

問題引入： 刑事偵察中死亡時間的鑒定

問題提出：當一次謀殺發生后，尸體的溫度從最初的37℃按照牛頓冷卻定律（物體在空氣中的冷卻速度正比于物體溫度與空氣溫度差）開始下降，假定兩小時后尸體溫度降為35℃，并且假設室溫保持20℃不變。試求尸體溫度H隨時間t的變化規律。如果法醫下午4：00到達現場測得尸體溫度為30℃，試確定受害人的死亡時間。

問題分析：牛頓冷卻定律指出：物體在空氣中冷卻的速度與物體溫度和空氣溫度之差成正比，現將牛頓冷卻定律應用于刑事偵察中死亡時間的鑒定。

模型建立： 設尸體的溫度為H（t）（t從謀殺死起），運用牛頓冷卻定律得尸體溫度變化速度■=-k（H-20），這就是物體冷切過程的數學模型。我們得到了含有溫度H關于時間t的導數的方程，可以請學生觀察這個方程與之前我們學習過的方程有什么異同呢？通過這個方程我們能解出關于H（t）的函數關系嗎？如果能解出來，方程的解是什么呢？如何解呢？通過這個問題我們可以首先引入微分方程的概念：含有未知函數H及它的一階導數■這樣的方程，我們稱為一階微分方程。

模型求解：確定了H和時間t的關系，我們需要從方程中解出H，如何求解該微分方程■=-k（H-20）呢？將方程改寫成■dH=-kdt這樣變量H和t就分離出來了，兩邊積分，得到？蘩■dH=？蘩-kdt，即ln（H-20）=-kt+lnC，H-20=Ce-kt。

由初始條件：t=0，H=37；t=2，H=35；得37-20=Ce■35-20=Ce■解得C=17k=0.0626即H=20+17e■。當H=30；t≈8.48=8小時29分，謀殺時間大約為早上7點31分。

通過方程的求解過程進一步引入可分離變量的一階微分方程的定義及解法：如果一個一階微分方程能寫成g（y）dy=f（x）dx（或寫成y′=φ（x）ψ（y））的形式，即能把微分方程寫成一端只含y的函數和dy，另一端只含x的函數和dx，那么原方程就稱為可分離變量的微分方程。可分離變量的微分方程的解法：

第一步：分離變量，將方程寫成g（y）dy=f（x）dx的形式；

第二步：兩端積分？蘩g（y）dy=？蘩f（x）dx，設積分后得G（y）=F（x）+C；

第三步：求出由G（y）=F（x）+C所確定的隱函數y=？準（x）或x=ψ（y）。

通過上述案例，我們發現在概念講授中選取恰當的背景材料，就能引導學生積極參與教學活動，概念模型也將隨之自然而然地建立起來，這比直接用抽象的數學符號展現給學生要生動有趣得多。

2 在講授高等數學定理時引入建模案例

在講授高等數學中定理時，對學生來說，學過定理不知如何用及何時用，比如，零點定理、微分中值定理等。下面以零點定理為例進行說明。

案例2 零點定理：設函數f（x）在閉區間[a，b]上連續，且f（a）·f（b）

問題引入：切分蛋糕問題

問題提出：媽媽在姐姐過生日這天做了一個邊界形狀任意的蛋糕?？墒堑艿芸戳艘蚕氤?，于是姐姐指著蛋糕上的任一點，要求媽媽從這一點切一刀，還要使切下的兩塊蛋糕面積相等，這下可愁壞了媽媽。大家幫媽媽想一想，一定存在過這一點的某一刀可以把蛋糕面積二等分嗎？

問題重述：一塊邊界形狀任意的蛋糕，過上面任意一點是否可以把蛋糕分成兩塊面積相等的部分。

問題分析：這個問題可以歸結為平面幾何問題，即把一個封閉圖形二等分。

模型假設：是平放在桌面上的，蛋糕表面與水平面是平行的。

模型建立：已知平面上有一條封閉曲線，形狀任意，但沒有交叉點，P是曲線所圍成的圖形上任意一點。求證：過P點一定存在著一條能夠將圖形面積二等分的直線L。

符號說明：P是曲線所圍成的圖形上一點；L為過P點的任意一直線；S1，S2表示直線L將曲線所圍圖形分為兩部分的面積；α0為直線L與X軸的初始交角。

模型求解：如果S1=S2，則L即是所要找的直線，現在，考慮S1≠S2的情況，假設S1S2同理）。點P為旋轉中心，直線L按逆時針方向旋轉，則面積S1，S2依賴于角α連續地變化，即S1=S1（α），S2=S2（α）都是關于角α的連續函數。

令f（α）=S1（α）-S2（α），則f（α）是[α0，α0+π]上的連續函數，并且

f（α0）=S1（α0）-S2（α0）

f（α0+π）=S1（α0+π）-S2（α0+π）

=S2（α0）-S1（α0）>0

根據零點定理，存在一點ξ∈（α0，α0+π），使得f（ξ）=S1（ξ）-S2（ξ）=0，即S1（ξ）=S2（ξ）。

模型結論：由幾何問題的證明可知，過蛋糕表面上任意一點，一定存在著一條直線L能將這蛋糕切成面積相等的兩塊。

模型評價：上述模型的建立和求解并沒有解決如何實際操作把一塊蛋糕二等分，但是它從理論上證明了這塊蛋糕被二等分的可能性，此模型可以分析其他類似問題，具有一定的推廣價值。

3 結束語

為了更好地使數學建模進入高等數學的教學中，有必要在教材中附上應用數學建模的優秀案例，在課堂教學中，以具體案例作為教學內容，通過具體問題的建模范例，介紹數學建模的思想方法，如表1。

總之，只要我們在平時的教學中，把數學教學和數學建模有機地結合起來，在教學的每一環節適時適當滲透數學建模思想，可以提高學生的各方面能力，有助于他們更好的學好專業課，更有利于今后適應時代對人才的需要。

參考文獻：

[1]同濟大學數學系.高等數學（第六版）上冊[M].北京：高等教育出版社，2007：23-24.

[2]李大潛.將數學建模思想融入數學類主干課程[J].中國大學教學，2006（1）：9-11.