數學建模應該怎麼從實際問題中抽象出數學模型

時間 2021-08-11 17:28:41

1樓:異地丹楓

如何進行數學建模是一個非常複雜的問題,而讓學生學習這個過程同樣非常困難,目前教學界仍然沒有很好的解決這個問題,但是卻存在一些經驗供參考:

1. 數學建模的目的是為了解決實際問題,但對於中學生來說,進行數學建模教學的主要目的並不是要他們去解決生產、生活中的實際問題,而是要培養他們的數學應用意識,掌握數學建模的方法,為將來的工作打下堅實的基礎。因此,根據數學建模的過程,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。如幾何模型、三角模型、方程模型、直角座標系模型、目標函式模型、不等式模型等。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,如講立體幾何時可引入正方體模型或長方體模型把相關問題放入到這些模型中來解決;又如在解析幾何中講了兩點間的距離公式後,可引入兩點間的距離模型解決一些具體問題,而儲蓄問題、信用貸款問題則可結合在數列教學中。

教師可以通過教材中一些不大複雜的應用問題,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。

2.選擇適當的數學建模問題,介紹數學建模方法

對課本中出現的應用問題,可以改變設問方式、變換題設條件,互換條件結論,結合拓廣類比成新的數學建模應用問題;對課本中的純數學問題,可以依照科學性、現實性、新穎性、趣味性、可行性等原則,編擬出有實際背景或有一定應用價值的建模應用問題。例如在學習了基本不等式:a2 + b2≥2ab;當a>0、b>0 時,可以設計這樣的應用題:

某廠要生產一批無蓋的圓柱形桶,每個桶的容積為 1立方米,用來做底的金屬每平方米30元,做側面的金屬每平方米為20元,如何設計圓桶尺寸,可以使成本最低?這是數學模型的基本應用問題。

從生活中的數學問題出發,或以社會熱點問題出發,介紹建模方法。如市場經濟中涉及成本、利潤、儲蓄、保險、投標及股份制等,是中學數學建模問題的好素材,適當的選取,融入教學活動中,使學生掌握相關型別的建模方法,不僅可以使學生樹立正確的商品經濟觀念,而且還為日後能主動以數學的意識、方法、手段處理問題提供了能力上的準備。

3.在教學中培養學生的數學建模意識

運用數學建模解決實際問題必須首先通過觀察分析、提煉出實際問題的數學模型,然後再把數學模型納入某知識系統去處理,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係、空間關係和數學資訊,從紛繁複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。

4.在教學中培養學生的數學基本能力

數學建模能培養學生諸多方面的能力,而課堂中對學生基本能力的培養,也能促進學生的數學建模能力的提高。

恩格斯曾說過:"由一種形式轉化為另一種形式不是無聊的遊戲而是數學的槓桿,如果沒有它,就不能走很遠。"由於數學建模就是把實際問題轉換成數學問題,因此我們在數學教學中應注重轉化能力的培養。

在教學中要充分強調過程的重要性,要授之以漁,尤其要注重培養學生從初看起來雜亂無章的現象中抽象出恰當的數學問題的能力,即培養學生把客觀事物的原型與抽象的數學模型聯絡起來的能力。

要搞好數學建模教學,還需要結合數學建模的過程,對能力培養進行分解落實。在過程①中,要培養閱讀和語言轉化能力,這裡包括由普通語言抽象為數學文字語言,再抽象為數學符號語言。因為只有出現了符號語言的形式,才能聯想和應用相應的數學結構;要培養抽象、概括能力,數學建模實質上也是一個去粗取精,去偽存真,抽象概括的過程;還要培養數學檢索能力,從已有的知識中認定相應的數學模型,這與學生認知結構的好壞有關。

在過程②中,不僅需要基本的數學能力,而且帶有更大的綜合性和靈活性,在過程③中,要培養聯絡實際,全面考慮問題的能力。教學中,只有對上述能力具體落實,數學建模教學才能取得較好的效果。

5.在教學中注意聯絡相關學科加以運用

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絡(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,現代科學技術的發展,使數學促進了各學科的數學化趨勢。

由於數學是學生學習其它自然科學以至社會科學的工具而且其它學科與數學的聯絡是相當密切的。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。例如教了正弦函式後,可引導學生用模型函式寫出物理中振**象或交流圖象的數學表示式。

又如當學生在化學中學到金剛石等物理性質時,可用立幾模型來驗證它們的鍵角為可見,這樣的模型意識不僅僅是抽象的數學知識,而且將對他們學習其它學科的知識以及將來用數學建模知識**各種邊緣學科產生深遠的影響。

6.在實踐中深化數學建模方法,培養學生的數學建模能力

教師要建立以人為本的學生主體觀,要為學生提供一個學數學、做數學、用數學的環境和動腦、動手並充分表達自己的想法的機會,教學中注意對原始問題分析、假設、抽象的數學加工過程;數學工具、方法、模型的選擇和分析過程;模型的求解、驗證、再分析、修改假設、再求解的迴圈過程。教師要為學生提供充足的自學實踐時間,使學生在親歷這些過程中思維,收集、處理各種資訊,提高數學建模能力。

教師應自己動手,在自己的視野範圍內因地制宜地收集、編制、改造適合自身學生使用,貼近學生生活實際的數學建模問題,同時注意問題的開放性與可擴充套件性。儘可能地創設一些合理、新穎、有趣的問題情境來激發學生的好奇心和求知慾,使學生積極加入數學建模的實踐活動中。通過實踐活動,從中培養學生的應用意識和數學建模應用能力。

利用課外活動時間開展實踐活動課,把它作為建模教學不可分割的部分。如:儘可能選擇較多的方法測量學校或居住地的一座最高的建築物的高等。

這是一道開放型的建模題,初看難度不大,但難於下手,經分析、討論,中學生會想出許多方法,教師應注意總結,與學生一起評價各個模型是否切實可行,從而提高學生數學建模興趣與能力。

最後,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。這不僅意味著我們在教學內容和要求上的變化,更意味著教育思想和教學觀念的更新。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,並且努力鑽研如何把中學數學知識應用於現實生活。

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。

2樓:

靠,這題我當年做過的,你用matlab實時建模一下,然後針對不同的教師安排方案去**,弄兩個極端的情況,最好再弄些線性規劃,n-p圖之類的東西,闡述的方案有理有據,注意相互聯絡和抓住細節,祝你好運!

3樓:匿名使用者

按樓梯的寬度和流線長度可以算出每層樓人的的合理疏散路線,另外要畫出樓的佈局,繪製平面簡圖。

理工學科是什麼

4樓:笨笨熊**輔導及課件

理工學科是指理學和工學兩大學科。理工,是一個廣大的領域包含物理、化學、生物、工程、天文、數學及前面六大類的各種運用與組合。

理學理學是中國大學教育中重要的一支學科,是指研究自然物質運動基本規律的科學,大學理科畢業後通常即成為理學士。與文學、工學、教育學、歷史學等並列,組成了我國的高等教育學科體系。

理學研究的內容廣泛,本科專業通常有:數學與應用數學、資訊與計算科學、物理學、應用物理學、化學、應用化學、生物科學、生物技術、天文學、地質學、地球化學、地理科學、資源環境與城鄉規劃管理、地理資訊系統、地球物理學、大氣科學、應用氣象學、海洋科學、海洋技術、理論與應用力學、光學、材料物理、材料化學、環境科學、生態學、心理學、應用心理學、統計學等。

工學工學是指工程學科的總稱。包含 儀器儀表 能源動力 電氣資訊 交通運輸 海洋工程 輕工紡織 航空航天 力學生物工程 農業工程 林業工程 公安技術 植物生產 地礦 材料 機械 食品 ** 土建 水利測繪 環境與安全 化工與製藥 等專業。

5樓:商戰驚鴻

理工 理工是一個廣大的領域包含物理、化學、生物、工程、天文、數學及前面六大類的各種運用與組合。理工事實上是自然、科學、和科技的容合。在西方世界裡,理工這個字並不存在;理工在英文解釋裡,是自然(science)與科技(technology)的結合。

理工二字最早是2023年代,由當時的中國留學生從國外的science和technology翻譯合成的。時至今日,但凡有人提起世界理工大學之最,人人皆推麻省理工學院。麻省之名蜚聲海外,成為世界各地莘莘學子心向神往,趨之若鶩的科學聖殿。

[編輯] 理工領域包含

物理-研究大自然現象及規律的學問

化學-研究物質的性質、組成、結構和變化的科學生物-研究有生命的個體

工程-應用科學和技術的原理來解決人類問題

天文-觀察及解釋天體的物質狀況及事件為主的學科數學-研究量、結構、變化以及空間模型的學科;被譽為「科學的語言」

教育/科學 -> 理工學科 -> 數學

6樓:匿名使用者

分析:先分別觀察給出正方體的個數為:1,1+4,1+4+8,…總結一般性的規律,將一般性的數列轉化為特殊的數列再求解.

解答:解:根據前面四個發現規律:

f(2)-f(1)=4×1,

f(3)-f(2)=4×2,

f(4)-f(3)=4×3,

…f(n)-f(n-1)=4(n-1)這n-1個式子相加可得:

f(n)-f(1)=4[1+2+…+(n-2)+(n-1)]=2(n-1)·n,

f(n)=2n^2-2n+1.

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