前言:我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā),助您在寫作的道路上更上一層樓。
1.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。數(shù)學(xué)建模是對(duì)現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行合理假設(shè),適當(dāng)簡(jiǎn)化,借助數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)化處理的過程。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的選題都是源于真實(shí)的,受社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題[2]。例如:小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響(2016年賽題),2010上海世博會(huì)影響力的定量評(píng)估(2010年賽題),題目有著明確的背景和要求,鼓勵(lì)參賽者選擇不同的角度和指標(biāo)來說明問題,整個(gè)數(shù)學(xué)建模的過程力求合理,鼓勵(lì)創(chuàng)新,沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,沒有固定方法,沒有指定參考書,甚至沒有現(xiàn)成數(shù)學(xué)工具,這就要求學(xué)生在具備一定基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,獨(dú)立的思考,相互討論,反復(fù)推敲,最后形成一個(gè)好的解決方案,參賽作品好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是模型的思路和方法的合理性、創(chuàng)新性,模型結(jié)論的科學(xué)性。同一個(gè)實(shí)際問題從不同的側(cè)面、角度去思考或用不同的數(shù)學(xué)知識(shí)去解決就會(huì)得到不盡相同的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽不僅是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的新途徑,也是將數(shù)學(xué)理論知識(shí)廣泛應(yīng)用于各科學(xué)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的有效切入點(diǎn)和生長(zhǎng)點(diǎn)。
2.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的完善。高校的理工科專業(yè)都開設(shè)很多基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課,例如:高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌學(xué)、微分方程等,目前這些課程基本上還是理論教學(xué),主要以考試、考研為主要目標(biāo)。由于缺少實(shí)際問題的應(yīng)用,知識(shí)點(diǎn)相對(duì)分散,很多學(xué)生不知道學(xué)了有什么用,怎么用。那么如何將所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)高效的立體組裝起來,并有針對(duì)性拓展和延伸,是一個(gè)重要的研究課題[3]。實(shí)踐表明:數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽對(duì)于促進(jìn)大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)完善是一個(gè)極好的載體。例如在解決2009年賽題———眼科病床的合理安排的問題時(shí),學(xué)生不僅要借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,找到醫(yī)院安排不同疾病手術(shù)時(shí)間的不合理性,還要結(jié)合運(yùn)籌學(xué)給出新的病床安排方案,并結(jié)合實(shí)際情況評(píng)估新方案合理性;2014年賽題嫦娥三號(hào)軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略,參賽學(xué)生首先根據(jù)受力分析和數(shù)據(jù),判斷出可能的變軌位置,再結(jié)合微分方程和控制論構(gòu)建模型,并借助計(jì)算機(jī)軟件求解,找到較好的軌道設(shè)計(jì)方案。整個(gè)數(shù)學(xué)建模過程中,參賽學(xué)生將所學(xué)分散的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)拼裝集成化,在知識(shí)體系上,數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了知識(shí)性、實(shí)踐性、創(chuàng)造性、綜合性、應(yīng)用性為一體的過程;在知識(shí)結(jié)構(gòu)上,數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)從單一型、集中型向復(fù)合型的轉(zhuǎn)變。
3.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高溝通能力?,F(xiàn)代社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,具備良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的優(yōu)秀人才越來越受到社會(huì)的青睞。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽也需要三個(gè)隊(duì)員組成一個(gè)團(tuán)隊(duì),因?yàn)橐谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)完成確定選題,分析問題、建立模型、求解模型,結(jié)果分析,單靠一個(gè)人是很難完成的,這就必須要由團(tuán)隊(duì)成員之間相互尊重、相互信任、互補(bǔ)互助,并且發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,才能讓團(tuán)隊(duì)的工作效率發(fā)揮到最大。同時(shí),數(shù)學(xué)建模作為一種創(chuàng)造性腦力活動(dòng),不僅要求團(tuán)隊(duì)成員之間學(xué)會(huì)傾聽別人意見,還要善于提出自己的想法和見解,并清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)出來。團(tuán)隊(duì)成員間良好的溝通能力,不僅可激發(fā)團(tuán)隊(duì)成員的競(jìng)賽熱情和動(dòng)力,還可以形成更加默契、緊密的關(guān)系,從而使競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)效益達(dá)到最大化。
二、依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,提升大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的對(duì)策
1.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為抓手,構(gòu)建分層的數(shù)學(xué)建模教學(xué)體系,拓寬學(xué)生受益面。不同專業(yè)和年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)都存在較大差異,構(gòu)建數(shù)學(xué)建模層次化教學(xué)課程體系有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)和使用數(shù)學(xué)的興趣,讓更多的學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模以及競(jìng)賽,通過自己動(dòng)手解決實(shí)際問題,更加真切感覺到數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值,切實(shí)增強(qiáng)數(shù)學(xué)的影響力,擴(kuò)大學(xué)生的受益面。南京郵電大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)和南京理工大學(xué)等高校這些方面相關(guān)工作和經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。因此,構(gòu)建數(shù)學(xué)建模分層課程體系,在課程內(nèi)容設(shè)置上,結(jié)合專業(yè)特色,有針對(duì)性設(shè)置教學(xué)方案和內(nèi)容,逐步完善具有不同專業(yè)特色的數(shù)學(xué)建模教材,講義和數(shù)據(jù)庫、并保持定期更新,不斷深入推進(jìn)創(chuàng)新教學(xué)理念[4];在課程時(shí)間的安排上,遵循循序漸進(jìn)的基本思路,一、二年級(jí)大學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模選修課,介紹數(shù)學(xué)建模的基本理論和一些基本建模方法,三年級(jí)、四年級(jí)和研究生階段開設(shè)創(chuàng)新性數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的動(dòng)手能力,并通過參加建模培訓(xùn)、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以及課外科研活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題的能力;在課程目標(biāo)的定位上,數(shù)學(xué)建模有別于其他的數(shù)學(xué)課程,集中體現(xiàn)在數(shù)學(xué)的應(yīng)用、實(shí)踐與創(chuàng)新,因此,數(shù)學(xué)建模不僅是一門課程,同時(shí)也是一門集成各種技術(shù)來解決實(shí)際問題的工具[6]。
2.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為載體,搭建橫縱向科技服務(wù)平臺(tái),擴(kuò)大數(shù)學(xué)建模影響力。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的理念是“一次參賽,終身受益”,這就要求數(shù)學(xué)建模活動(dòng)要立足高遠(yuǎn),不斷向縱深推進(jìn)與發(fā)展,將數(shù)學(xué)建模應(yīng)用融入服務(wù)國計(jì)民生。因此,選擇優(yōu)秀本科學(xué)生、研究生和畢業(yè)生,結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃,科研課題以及企事業(yè)單位關(guān)注的問題等,讓他們自己動(dòng)手去調(diào)查數(shù)據(jù),查閱相關(guān)建模問題的文獻(xiàn)資料,建立數(shù)學(xué)模型,借助軟件進(jìn)行模型求解,最后獨(dú)立撰寫出建模科技論文或決策咨詢報(bào)告。全程參與“課外實(shí)習(xí)與科技活動(dòng)”的方式,不僅實(shí)現(xiàn)了因需施教、因材施教的目標(biāo),還搭建了連接企業(yè)和學(xué)生的橋梁,不僅讓大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)落到實(shí)處,為企事業(yè)單位提供了智力支撐,真正實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)。
3.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為平臺(tái),加強(qiáng)教師的隊(duì)伍建設(shè),提升教師教育教學(xué)能力。數(shù)學(xué)建模授課和指導(dǎo)教師的教育教學(xué)能力直接影響著學(xué)生的創(chuàng)新能力。教育教學(xué)能力是指教師從事教學(xué)活動(dòng)、完成教學(xué)任務(wù)、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)所需要的各種能力和素質(zhì)的總和。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)相比,對(duì)教師的動(dòng)手能力、教學(xué)內(nèi)容駕馭能力、教學(xué)研究和創(chuàng)新能力等有較高的要求,因此,數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)教師可以通過自主研修,網(wǎng)絡(luò)研修,參與集體備課、聽評(píng)課、教學(xué)研討等方式提高自身業(yè)務(wù)水平,同時(shí)積極參與賽區(qū)、全國組織的學(xué)習(xí)和培訓(xùn),加強(qiáng)交流,開闊視野,不斷地提高自我認(rèn)知、認(rèn)識(shí)水平。只有建成一支高素質(zhì)、實(shí)力雄厚、結(jié)構(gòu)合理、富有創(chuàng)新能力和協(xié)作精神的學(xué)科梯隊(duì),數(shù)學(xué)建模整體水平才能有較大提升,才能適應(yīng)數(shù)學(xué)建模發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要,切實(shí)有利于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高[6,7]。
三、我校數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競(jìng)賽改革的實(shí)踐
1.構(gòu)建模塊化教學(xué)體系。針對(duì)我校輕工特色,結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)需求,構(gòu)建模塊化教學(xué)體系。針對(duì)食品、生工、醫(yī)藥、化工和輕化等實(shí)驗(yàn)科學(xué)為主的專業(yè),重點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)分析等內(nèi)容模塊化;針對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、信息計(jì)算和自動(dòng)化等專業(yè),構(gòu)建微分方程,運(yùn)籌優(yōu)化和控制論等內(nèi)容模塊化;偏于社科類的管理、會(huì)計(jì)、金融和國貿(mào)等專業(yè),重點(diǎn)將概率模型、優(yōu)化等內(nèi)容模塊化。再結(jié)合數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃,構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)模塊+知識(shí)拓展模塊+競(jìng)賽需求模塊+科研論文寫作模塊”的實(shí)踐教學(xué)體系。
關(guān)鍵詞:種文化;文化建設(shè);實(shí)踐基層;創(chuàng)新機(jī)制
一、大力開展基層文藝實(shí)踐培訓(xùn)活動(dòng)
2012年5月3日,寧波市江北區(qū)繁景社區(qū)活動(dòng)中心。“阿姨,手再往上揚(yáng)一點(diǎn),對(duì),就這樣!”“動(dòng)作可以再柔和一些,一起和我再做一遍。”幾位大學(xué)生模樣的女孩正在為基層文藝愛好的大叔大媽們耐心細(xì)致的講解動(dòng)作。這是只江北區(qū)文化館第三期“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”的一次普通的基層文藝培訓(xùn)授課。盡管外面下著淅淅瀝瀝的小雨,但是絲毫沒有減輕來自寧波市教育學(xué)院的“大學(xué)生藝術(shù)輔導(dǎo)老師”們和基層文藝團(tuán)隊(duì)的阿姨們教學(xué)熱情。這些大學(xué)生正在將自己編排的成品舞蹈《最炫民族風(fēng)》教授給繁景社區(qū)舞蹈隊(duì)的阿姨。針對(duì)這些基層舞蹈隊(duì)的阿姨們年齡普遍較大,接受和溝通能力不強(qiáng)的情況,這些大學(xué)生下足了功夫,不僅將每一個(gè)細(xì)節(jié)和動(dòng)作要領(lǐng)清楚明白地解釋給她們聽,還手把手地演示、調(diào)整每一個(gè)動(dòng)作,一絲不茍地完成教學(xué)實(shí)踐工作。不知不覺間,2個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)課就結(jié)束了,這些“大學(xué)生藝術(shù)輔導(dǎo)老師”們立即馬不停蹄地趕向下一個(gè)社區(qū)。臨走之前,她們還不忘叮囑社區(qū)舞蹈隊(duì)的阿姨們?cè)谶@一周時(shí)間里多加練習(xí)。
像這樣的由文化館組織的基層文藝實(shí)踐培訓(xùn),大學(xué)生們每周都要進(jìn)行2次,每次4個(gè)課時(shí)。盡管培訓(xùn)有時(shí)十分辛苦,又會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的情況,但是她們沒有一個(gè)人退縮。寧波教育學(xué)院文藝學(xué)生林嫻婷這樣說:“每每看到那些大嬸、大媽滿意欣喜的笑臉時(shí),我們的心情總會(huì)變的十分感動(dòng)??v然是有一點(diǎn)的疲勞,有一點(diǎn)的煩躁,也會(huì)在那一刻雨過天晴,煙消云散。”
二、著力構(gòu)建基層文藝實(shí)踐培訓(xùn)機(jī)制
江北區(qū)文化館自2009年開始深入實(shí)踐“種文化”基層藝術(shù)培訓(xùn)以來,已經(jīng)歷經(jīng)了5個(gè)年頭。數(shù)年來,在“文化為民,文化惠民”的理念指引下,江北區(qū)文化館已建立起了以普及性培訓(xùn)、針對(duì)性培訓(xùn)、重點(diǎn)培訓(xùn)三種培訓(xùn)模式相結(jié)合的“種文化”基層文藝培訓(xùn)機(jī)制,數(shù)年間已發(fā)展培育基層文藝團(tuán)隊(duì)341支,在基層“種文化”工作中取得了較大的成績(jī)。
但是,在面對(duì)基層群眾日益增長(zhǎng)的文藝需求中,江北區(qū)文化館逐漸感覺到,全區(qū)基層文化事業(yè)的發(fā)展與基層人民群眾對(duì)文化的需求仍有矛盾。從事文藝專業(yè)基層培訓(xùn)骨干的嚴(yán)重短缺,具體表現(xiàn)為文藝從業(yè)人才(或文藝愛好者)配備不足和當(dāng)?shù)匚乃噽酆谜叻e極性高之間的矛盾日益凸顯。針對(duì)這一情況,2010年12月,江北區(qū)文化館聯(lián)合區(qū)內(nèi)的高校,建立了“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”這一基層文藝培訓(xùn)實(shí)踐平臺(tái),將高校的學(xué)生資源融入到基層“種文化”的培訓(xùn)中來,有效地解決了文藝培訓(xùn)人員缺乏與基層文藝需求之間不平衡所產(chǎn)生的矛盾。這是對(duì)基層“種文化”藝術(shù)培訓(xùn)的形式的拓展,在擴(kuò)大培訓(xùn)范圍,確保培訓(xùn)人員上,進(jìn)行了一次創(chuàng)新性的探索和實(shí)踐。文化館為不僅為“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”提供培訓(xùn)對(duì)象聯(lián)系、培訓(xùn)技術(shù)輔導(dǎo)、培訓(xùn)后勤保障等方面的支持,還協(xié)調(diào)各方,建立長(zhǎng)效的考核機(jī)制,保障基地長(zhǎng)效運(yùn)行。
三、充分利用基層文藝實(shí)踐培訓(xùn)雙向平臺(tái)
大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地是雙向的平臺(tái),它既是一個(gè)在基層播撒文藝種子的平臺(tái),又是一個(gè)展現(xiàn)當(dāng)代大學(xué)生綜合素質(zhì)和魅力的平臺(tái)。正如進(jìn)入基層培訓(xùn)的寧波教育學(xué)院文藝學(xué)生周琴在自己的基層實(shí)踐總結(jié)中所寫的那樣:在這幾次實(shí)踐中,不僅使我的文藝和教學(xué)能力有所提高,還我讓我逐步樹立了信心,我漸漸地覺得,與他人交流溝通不再是一件讓我害怕的事情。這樣的實(shí)踐,對(duì)我今后步入社會(huì)的交際、溝通、就業(yè)方面都有很大的幫助。
可以說“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”也是一種共利“雙贏”的創(chuàng)新機(jī)制。從基層文藝普及方面來說,大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地的創(chuàng)立,在很大程度上解決了基層群眾文藝人才匱乏,人民業(yè)余生活單調(diào)枯燥的局面。從提高大學(xué)生自身素質(zhì)方面來說,其為基層群眾與高校大學(xué)生之間建立了溝通渠道,拉近了廣大群眾與大學(xué)生之間的距離,很好地實(shí)現(xiàn)了高校學(xué)生“學(xué)以致用、學(xué)為社會(huì)”的觀念,同時(shí)也間接為高校促進(jìn)就業(yè)提供了一條新途徑。高校畢業(yè)生在基層深入群眾生活,用理論只是知道實(shí)踐,通過實(shí)踐深化理論基礎(chǔ),不斷提高自我的專業(yè)水準(zhǔn)和綜合素質(zhì)。大學(xué)生通過基層的鍛煉更好地了解了自身和基層人民的需求,政府通過積極的引導(dǎo),更多的大學(xué)生走向基層就業(yè),大大緩解了我市的就業(yè)壓力,優(yōu)化了人才分配模式,使基層群眾和大學(xué)生共享由此帶來的成果。
四、顯著廣收基層文藝實(shí)踐培訓(xùn)成效
大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地建立近三年來成效顯著,共進(jìn)開展了九期培訓(xùn),累計(jì)參與實(shí)踐的大學(xué)生人數(shù)達(dá)203人,基層文藝培訓(xùn)授課數(shù)達(dá)1840課時(shí).培訓(xùn)基層文藝群眾逾1700人。培訓(xùn)覆蓋江北區(qū)7個(gè)街道1個(gè)鎮(zhèn)總計(jì)23個(gè)社區(qū)(村)大學(xué)生實(shí)習(xí)基地在服務(wù)基層群眾,培養(yǎng)基層文藝骨干,提高基層群眾文藝鑒賞力,豐富人們?nèi)粘I(yè)余文化生活等方面發(fā)揮了積極的作用。
今年上半年,自4月10日開始2013年度(總第三期)大學(xué)生種文化藝術(shù)培訓(xùn)以來,已有30名大學(xué)進(jìn)入實(shí)踐基地平臺(tái),參與基層培訓(xùn)。在進(jìn)入基層開展培訓(xùn)之前,大學(xué)生們先在文化館進(jìn)行集中培訓(xùn)之后,再由文化館將大學(xué)生分別分配到各個(gè)街道社區(qū)、村進(jìn)行種文化培訓(xùn),第三期培訓(xùn)涉及江北區(qū)11個(gè)社區(qū)(村),到目前為止,培訓(xùn)成品舞5支,共計(jì)培訓(xùn)110課時(shí)。
基層群眾對(duì)于這些“大學(xué)生藝術(shù)輔導(dǎo)老師”的到來反響熱烈。江北區(qū)文教街道繁景社區(qū)是2010年最早一批接受大學(xué)生文藝培訓(xùn)的社區(qū),今年在開展的三期培訓(xùn)中,有3名學(xué)生進(jìn)入社區(qū),為社區(qū)中老年舞蹈隊(duì)開展包括舞蹈編排、教授在內(nèi)的藝術(shù)培訓(xùn),受到了社區(qū)群眾特別是喜愛文藝的群眾的極大歡迎。文教街道文化站站長(zhǎng)王敏說:大學(xué)生進(jìn)入我們街道社區(qū)開展“種文化”文藝培訓(xùn),正在使我們社區(qū)群眾的文化生活以及精神面貌發(fā)生著悄無聲息的變化。在培訓(xùn)中,能讓群眾享受到快樂、自信,享受到“文化惠民”帶來的成果,這不僅是對(duì)基層文藝的推動(dòng),也能帶動(dòng)整個(gè)社區(qū)共建“和諧文明”的步伐。
五、結(jié)語
“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”的建立,開創(chuàng)了基層種文化文藝培訓(xùn)的新模式,極大地豐富江北區(qū)基層群眾業(yè)余文化生活,有利于基層群眾身心健康,一定程度上消除了社會(huì)上一些不穩(wěn)定因素的影響,使人民安居樂業(yè),充分體現(xiàn)了“文化惠民”的理念,為建立文化強(qiáng)國,構(gòu)建和諧社會(huì)提供了基層文化保障,也是深入貫徹和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的具體實(shí)踐。因此要進(jìn)一步發(fā)展“大學(xué)生種文化藝術(shù)實(shí)踐基地”,擴(kuò)大培訓(xùn)的范圍和參與的學(xué)校,規(guī)范政府引導(dǎo),加強(qiáng)文化館的業(yè)務(wù)支持,促使這個(gè)創(chuàng)新的培訓(xùn)平臺(tái)能夠健康有序地發(fā)展下去。
參考文獻(xiàn):
[1]楊維松:論低碳經(jīng)濟(jì)的法律調(diào)整機(jī)制[J].理論學(xué)習(xí),2010(5).
全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以輝煌的成績(jī)即將迎來她的第17個(gè)年頭,她已是當(dāng)今培養(yǎng)大學(xué)生解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)造精神的一種重要方法和途徑,參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽已成為大學(xué)校園里的一個(gè)時(shí)尚。正因如此,為了進(jìn)一步擴(kuò)大競(jìng)賽活動(dòng)的受益面,提高數(shù)學(xué)建模的水平,促進(jìn)數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)健康有序發(fā)展,筆者在認(rèn)真研究大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽內(nèi)容與形式的基礎(chǔ)上,結(jié)合自己指導(dǎo)建模競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)及前參賽獲獎(jiǎng)選手的心得體會(huì),對(duì)建模競(jìng)賽培訓(xùn)過程中的培訓(xùn)內(nèi)容、方式方法等問題作了探索。
一、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽培訓(xùn)工作
(一)培訓(xùn)內(nèi)容
1.建?;A(chǔ)知識(shí)、常用工具軟件的使用。在培訓(xùn)過程中我們首先要使學(xué)生充分了解數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的意義及競(jìng)賽規(guī)則,學(xué)生只有在充分了解數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的意義及規(guī)則的前提下才能明確參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的目的;其次引導(dǎo)學(xué)生通過各種方法掌握建模必備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)(如初等數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)等),向?qū)W生主要傳授數(shù)學(xué)建模中常用的但學(xué)生尚未學(xué)過的方法,如圖論方法、優(yōu)化中若干方法、概率統(tǒng)計(jì)以及運(yùn)籌學(xué)等方法。另外,在講解計(jì)算機(jī)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,針對(duì)建模特點(diǎn),結(jié)合典型的建模題型,重點(diǎn)講授一些實(shí)用數(shù)學(xué)軟件(如Mathematica、Matlab、Lindo、Lingo、SPSS)的使用及一般性開發(fā),尤其注意加強(qiáng)講授同一數(shù)學(xué)模型可以用多個(gè)軟件求解的問題。
2.建模的過程、方法。數(shù)學(xué)建模是一項(xiàng)非常具有創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性的活動(dòng),不可能用一些條條框框規(guī)定出各種模型如何具體建立。但一般來說,建模主要涉及兩個(gè)方面:第一,將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為理論模型;第二,對(duì)理論模型進(jìn)行計(jì)算和分析。簡(jiǎn)而言之,就是建立數(shù)學(xué)模型來解決各種實(shí)際問題的過程。這個(gè)過程可以用如下圖1來表示。
為了使學(xué)生更快更好地了解建模過程、方法,我們可以借助圖1所示對(duì)學(xué)生熟悉又感興趣的一些模型(例如選取高等教育出版社2006年出版的《數(shù)學(xué)建模案例集》中的案例6:外語單詞妙記法)進(jìn)行剖析,讓學(xué)生從中體驗(yàn)建模的過程、思想和方法。
3.常用算法的設(shè)計(jì)。建模與計(jì)算是數(shù)學(xué)模型的兩大核心,當(dāng)模型建立后,計(jì)算就成為解決問題的關(guān)鍵要素,而算法好壞將直接影響運(yùn)算速度的快慢及答案的優(yōu)劣。根據(jù)競(jìng)賽題型特點(diǎn)及前參賽獲獎(jiǎng)選手的心得體會(huì),建議大家多用數(shù)學(xué)軟件(Mathematica,Matlab,Maple,Lindo,Lingo,SPSS等)設(shè)計(jì)算法,這里列舉常用的幾種數(shù)學(xué)建模算法。
(1)蒙特卡羅算法(該算法又稱隨機(jī)性模擬算法,是通過計(jì)算機(jī)仿真來解決問題的算法,同時(shí)可以通過模擬可以來檢驗(yàn)自己模型的正確性,是比賽時(shí)必用的方法,通常使用Mathematica、Matlab軟件實(shí)現(xiàn))。(2)數(shù)據(jù)擬合、參數(shù)估計(jì)、插值等數(shù)據(jù)處理算法(比賽中通常會(huì)遇到大量的數(shù)據(jù)需要處理,而處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵就在于這些算法,通常使用Matlab作為工具)。(3)線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、多元規(guī)劃、二次規(guī)劃等規(guī)劃類問題(建模競(jìng)賽大多數(shù)問題屬于最優(yōu)化問題,很多時(shí)候這些問題可以用數(shù)學(xué)規(guī)劃算法來描述,通常使用Lindo、Lingo軟件實(shí)現(xiàn))。(4)圖論算法(這類算法可以分為很多種,包括最短路、網(wǎng)絡(luò)流、二分圖等算法,涉及到圖論的問題可以用這些方法解決,需要認(rèn)真準(zhǔn)備,通常使用Mathematica、Maple作為工具)。(5)動(dòng)態(tài)規(guī)劃、回溯搜索、分治算法、分支定界等計(jì)算機(jī)算法(這些算法是算法設(shè)計(jì)中比較常用的方法,很多場(chǎng)合可以用到競(jìng)賽中,通常使用Lingo軟件實(shí)現(xiàn))。(6)圖象處理算法(賽題中有一類問題與圖形有關(guān),即使與圖形無關(guān),論文中也應(yīng)該不乏圖片的,這些圖形如何展示以及如何處理就是需要解決的問題,通常使用Matlab進(jìn)行處理)。
4.論文結(jié)構(gòu),寫作特點(diǎn)和要求。答卷(論文)是競(jìng)賽活動(dòng)成績(jī)結(jié)晶的書面形式,是評(píng)定競(jìng)賽活動(dòng)的成績(jī)好壞、高低,獲獎(jiǎng)級(jí)別的惟一依據(jù)。因此,寫好數(shù)學(xué)建模論文在競(jìng)賽活動(dòng)中顯得尤其重要,這也是參賽學(xué)生必須掌握的。為了使學(xué)生較好地掌握競(jìng)賽論文的撰寫要領(lǐng),我們的做法是:(1)要求同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組委會(huì)最新制定的論文格式要求且多閱讀科技文獻(xiàn)。(2)通過對(duì)歷屆建模競(jìng)賽的優(yōu)秀論文(如以中國人民信息工程學(xué)院李開鋒、趙玉磊、黃玉慧2004年獲全國一等獎(jiǎng)?wù)撐模簥W運(yùn)場(chǎng)館周邊的MS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案為范例)進(jìn)行剖析,總結(jié)出建模論文的一般結(jié)構(gòu)及寫作要點(diǎn),讓學(xué)生去學(xué)習(xí)體會(huì)和摸索。(3)提供幾個(gè)具有一定代表性的實(shí)際建模問題讓學(xué)生進(jìn)行論文撰寫練習(xí)。
(二)培訓(xùn)方式、方法
1.盡可能讓不同專業(yè)、能力、素質(zhì)方面不同的三名學(xué)生組成小組,以利學(xué)科交叉、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、充分磨合,達(dá)成默契,形成集體合力。
2.建模的基本概念和方法以及建模過程中常用的數(shù)學(xué)方法教師以案例教學(xué)為主;合適的數(shù)學(xué)軟件的基本用法以及歷屆賽題的研討以學(xué)生討論、實(shí)踐為主、教師指導(dǎo)為輔。
3.有目的有計(jì)劃地安排學(xué)生走出課堂到現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)地考察,豐富實(shí)際問題的背景知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的方法,培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問題的能力。
4.在培訓(xùn)班上,我們讓學(xué)生以3人一組的形式針對(duì)建模案例就如何進(jìn)行分析處理、如何提出合理假設(shè)、如何建模型及如何求解等進(jìn)行研究與討論,并安排讀書報(bào)告。使同學(xué)們?cè)诮?jīng)過“學(xué)模型”到“應(yīng)用模型”再到“創(chuàng)造模型”的遞進(jìn)階梯式訓(xùn)練后建模能力得到不斷提高。