2017研究生數(shù)學建模優(yōu)秀論文
2017研究生數(shù)學建模優(yōu)秀論文
數(shù)學建模不僅有利于學生更好的掌握知識、運用知識,也有利于高校的科研和教學,使學生和教師能在平時的學習、工作中自動形成勤于思考的好習慣。下文是學習啦小編為大家搜集整理的關(guān)于2017研究生數(shù)學建模優(yōu)秀論文的內(nèi)容,歡迎大家閱讀參考!
2017研究生數(shù)學建模優(yōu)秀論文篇1
淺談數(shù)學建模在經(jīng)濟預測中的應(yīng)用
【摘 要】數(shù)學模型在經(jīng)濟預測中應(yīng)用比較廣泛。本文簡述了數(shù)學模型和數(shù)學建模概念,數(shù)學建模思想方法,和數(shù)學建模方法,并利用數(shù)學建模方法建立了混沌時間序列模型,且對該模型進行實際應(yīng)用,把此預測結(jié)果與實際值進行了比較,結(jié)果證明其短期預測效果更好。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學建模;混沌;時間序列;經(jīng)濟預測
預測根據(jù)屬性不同,可以分為定性預測方法和定量預測方法。定性預測方法就是以人的經(jīng)驗、事理等主觀判斷為主的預測方法,對事物未來的性質(zhì)作出描述。因此定性預測受主觀因素的影響較大,難以對事物發(fā)展作出數(shù)量上的精確度量。定量預測方法是利用預測對象的歷史和現(xiàn)狀的數(shù)據(jù),按變量之間的函數(shù)關(guān)系建立數(shù)學模型,從而計算出預測對象的觀測值。定量預測方法較少依賴于人的知識、經(jīng)驗等主觀因素,而是更多地依賴于預測對象客觀的歷史統(tǒng)計資料,利用電子計算機對數(shù)學模型進行大量的計算而獲得預測結(jié)果。因此定量預測法偏重于預測事物未來發(fā)展數(shù)量方面的準確描述。本文利用數(shù)學建模思想方法,建立混沌時間序列預測模型,對2003-2012年江蘇省GDP這一指標數(shù)值的發(fā)展趨勢進行了預測,對于制訂相應(yīng)的宏觀調(diào)控政策有著十分重要的意義。
一、數(shù)學模型和數(shù)學建模[1]
數(shù)學模型是對現(xiàn)實的對象通過心智活動構(gòu)造出的一種能抓住其重要而且有用的表示,它是指對于現(xiàn)實世界的某一特定對象,為了某個特定目的,做出一些必要的簡化和假設(shè),運用適當?shù)臄?shù)學工具得到的一個數(shù)學結(jié)構(gòu)。它或者能解釋待定現(xiàn)象的現(xiàn)實性態(tài),或者能預測對象的未來狀況,或者能提供處理對象的最優(yōu)決策。而建立數(shù)學模型的全過程稱為數(shù)學建模[1]。
二、數(shù)學建模的思想方法
數(shù)學建模的過程是一種創(chuàng)新過程,需要在深入了解實際問題的背景,獲悉大量基礎(chǔ)資料的前提下,弄清問題的性質(zhì)、建模的目的,然后充分發(fā)揮想象力,憑借建模經(jīng)驗、靈感,應(yīng)用相關(guān)知識,創(chuàng)造性地開展工作。數(shù)學建模方法不同于其他數(shù)學方法,沒有普遍的準則和技巧,而經(jīng)驗、想象力、洞察力、判斷力及直覺、靈感等在建模過程中起的作用往往比一些具體的數(shù)學知識更大。數(shù)學建模實踐的每一步都蘊含著能力上的鍛煉,在調(diào)查研究階段,需要用到觀察能力、分析能力和數(shù)據(jù)處理能力等。在提出假設(shè)時,又需要用到想象力和歸納簡化能力。
三、數(shù)學建模的方法
建立數(shù)學模型主要采用機理分析及統(tǒng)計分析兩種方法。機理分析法是指人們根據(jù)客觀事物的特性,分析其內(nèi)部的機理,弄清其因果關(guān)系,再在適當?shù)暮喕僭O(shè)下,利用合適的數(shù)學工具得到描述事物特征的數(shù)學模型。統(tǒng)計分析法是指人們一時得不到事物的特征機理,便通過測試得到一串數(shù)據(jù),再利用數(shù)理統(tǒng)計知識對這串數(shù)據(jù)進行處理,從而得到最終的數(shù)學模型。
四、混沌時間序列模型
根據(jù)混沌時間序列理論[3],按照數(shù)學建模方法,建立混沌時間序列模型[4]。
對,由相空間重構(gòu)將此序列嵌入一個維空間中,構(gòu)造出維空間軌跡序列:
現(xiàn)在假定已知,需要預測一步之后的,因為含有信息的最近的維軌跡點是:
故需在維空間找出的下一個軌跡點,且:
其中所包含的新信息就可以作為對的一個預測,也就是要在維空間中構(gòu)造一個映射使得。
具體步驟是:在維相空間中的個點中找出距離最近的個點,即先選定一個實數(shù)作為搜索半徑,在中任選個滿足條件的狀態(tài)點。
因為下一步迭代到,下一步迭代到,下一步迭代到,根據(jù)這個狀態(tài)點的迭代規(guī)律,可利用一個多項式來擬合:
由于上述采用的是局域方法,因此在局域范圍內(nèi)可以認為是線性的,從而可取為線性的,即由狀態(tài)點的迭代情況,依據(jù)最小二乘擬合一個形如:
的線性函數(shù)(為單位向量)。
五、混沌時間序列模型的應(yīng)用和評價
按混沌時間序列模型預測方法,江蘇省GDP(2003-2012)的預測值與實際值比較見表1,數(shù)據(jù)來源于《江蘇省統(tǒng)計年鑒2012》(其單位:億元)為了客觀地說明混沌時間序列是一種用于經(jīng)濟預測的較好方法,本文又建立了灰色GM(1,1)時間序列預測模型[5],從而得到如下數(shù)據(jù),見表2(其單位:億元)。
從表1、2可以看出,與灰色GM(1,1)時間序列預測模型相比較,利用混沌動力學原理,建立的混沌時間序列預測模型具有下列優(yōu)點:
1、運用混沌時間序列模型所得到的預測值圍繞實際值上下波動、絕對偏差較小,比用灰色GM(1,1)時間序列預測模型所得到的預測值精度高;
2、混沌時間序列預測模型形式簡單,在計算機上可實現(xiàn)自動建模、運算并輸出結(jié)果,模型的可操作性較好;
3、混沌時間序列預測模型尤其對中短期預測效果更好,使從少量經(jīng)濟數(shù)據(jù)中預測經(jīng)濟發(fā)展趨勢成為可能。
因此運用混沌時間序列預測模型對經(jīng)濟預測不僅是可行的,而且結(jié)果較好,為經(jīng)濟管理提供了一種良好的經(jīng)濟預測方法?;煦鐣r間序列預測模型還可以應(yīng)用到其它社會領(lǐng)域,并在不斷的應(yīng)用中得到優(yōu)化和改進。
參考文獻:
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2017研究生數(shù)學建模優(yōu)秀論文篇2
談高中數(shù)學建模與教學設(shè)想
【摘要】:為增強學生應(yīng)用數(shù)學的意識,切實培養(yǎng)學生解決實際問題的能力,分析了高中數(shù)學建模的必要性,并通過對高中學生數(shù)學建模能力的調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)學生數(shù)學應(yīng)用及數(shù)學建模方面存在的問題,并針對問題提出了關(guān)于高中進行數(shù)學建模教學的幾點意見。
【關(guān)鍵詞】:數(shù)學建?!?shù)學應(yīng)用意識 數(shù)學建模教學
數(shù)學建模是從現(xiàn)實問題中建立數(shù)學模型的過程.在對實際問題本質(zhì)屬性進行抽象提煉后,用簡潔的數(shù)學符號、表達式或圖形,形成便于研究的數(shù)學問題,并通過數(shù)學結(jié)論解釋某些客觀現(xiàn)象,預測 發(fā)展 規(guī)律,或者提供最優(yōu)策略.它的靈魂是數(shù)學的運用并側(cè)重于來自于非數(shù)學領(lǐng)域,但需要數(shù)學工具來解決的問題.這類問題要把它抽象,轉(zhuǎn)化為一個相應(yīng)的數(shù)學問題,一般可按這樣的程序:進行對原始問題的分析、假設(shè)、抽象的數(shù)學加工.數(shù)學工具、方法、模型的選擇和分析.模型的求解、驗證、再分析、修改假設(shè)、再求解的迭代過程.
數(shù)學建模是數(shù)學學習的一種新的方式,它為學生提供了自主學習的空間,有助于學生體驗數(shù)學在解決實際問題中的價值和作用,體驗數(shù)學與日常生活和其他學科的聯(lián)系,體驗綜合運用知識和方法解決實際數(shù)學問題的過程,增強應(yīng)用意識,有助于激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣,發(fā)展學生的創(chuàng)新意識和實踐能力.培養(yǎng)學生的建模意識,教師應(yīng)首先需要提高自己的建模意識.這不僅意味著教師在教學內(nèi)容要求上的變化,更意味著要努力鉆研如何結(jié)合教材把中學數(shù)學知識應(yīng)用于現(xiàn)實生活,注意研究新教材各個章節(jié)要引入哪些模型問題.通過經(jīng)常滲透建模意識,潛移默化,學生可以從示范建模問題中積累數(shù)學建模經(jīng)驗,激發(fā)數(shù)學建模的興趣.建模教學的目的是為了培養(yǎng)學生用數(shù)學知識去觀察、分析、提出和解決問題的能力,同時還應(yīng)該通過解決實際問題(建模過程)加深理解相應(yīng)的數(shù)學知識,因此數(shù)學課堂中的建模能力必須與相應(yīng)的數(shù)學知識結(jié)合起來.
數(shù)學是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的 科學,在它產(chǎn)生和發(fā)展的 歷史長河中,一直是和各種各樣的應(yīng)用問題緊密相關(guān)的。數(shù)學的特點不僅在于概念的抽象性、邏輯的嚴密性,結(jié)論的明確性和體系的完整性,而且在于它應(yīng)用的廣泛性,自進入21世紀的知識 經(jīng)濟時代以來,數(shù)學科學的地位發(fā)生了巨大的變化,它正在從國家經(jīng)濟和科技的后備走到了前沿。經(jīng)濟發(fā)展的全球化、 計算機的迅猛發(fā)展,數(shù)學理論與方法的不斷擴充使得數(shù)學已成為當代高科技的一個重要組成部分,數(shù)學已成為一種能夠普遍實施的技術(shù)。培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學的意識和能力也成為數(shù)學教學的一個重要方面。
目前國際數(shù)學界普遍贊同通過開展數(shù)學建?;顒雍驮跀?shù)學教學中推廣使用 現(xiàn)代化技術(shù)來推動數(shù)學 教育改革。美國、德國、日本等發(fā)達國家普遍都十分重視數(shù)學建模教學,把數(shù)學建模活動從大學生向中學生轉(zhuǎn)移是近年國際數(shù)學教育發(fā)展的一種趨勢。“我國的數(shù)學教育在很長一段時間內(nèi)對于數(shù)學與實際、數(shù)學與其它學科的聯(lián)系未能給予充分的重視,因此,高中數(shù)學在數(shù)學應(yīng)用和聯(lián)系實際方面需要大力加強。”我國普通高中新的數(shù)學教學大綱中也明確提出要切實培養(yǎng)學生解決實際問題的能力,要求增強應(yīng)用數(shù)學的意識,能初步運用數(shù)學模型解決實際問題。
這些要求不僅符合數(shù)學本身發(fā)展的需要,也是社會發(fā)展的需要。因此我們的數(shù)學教學不僅要使學生知道許多重要的數(shù)學概念、方法和結(jié)論,而且要提高學生的思維能力,培養(yǎng)學生自覺地運用數(shù)學知識去處理和解決日常生活中所遇到的問題,從而形成良好的思維品質(zhì)。而數(shù)學建模通過"從實際情境中抽象出數(shù)學問題,求解數(shù)學模型,回到現(xiàn)實中進行檢驗,必要時修改模型使之更切合實際"這一過程,促使學生圍繞實際問題查閱資料、收集信息、整理加工、獲取新知識,從而拓寬了學生的知識面和能力。數(shù)學建模將各種知識綜合應(yīng)用于解決實際問題中,是培養(yǎng)和提高學生應(yīng)用所學知識分析問題、解決問題的能力的必備手段之一,是改善學生學習方式的突破口。因此有計劃地開展數(shù)學建?;顒樱瑢⒂行У嘏囵B(yǎng)學生的能力,提高學生的綜合素質(zhì)。
數(shù)學建??梢蕴岣邔W生的學習興趣,培養(yǎng)學生不怕吃苦、敢于戰(zhàn)勝困難的堅強意志,培養(yǎng)自律、團結(jié)的優(yōu)秀品質(zhì),培養(yǎng)正確的數(shù)學觀。具體的調(diào)查表明,大部分學生對數(shù)學建模比較感興趣,并不同程度地促進了他們對于數(shù)學及其他課程的學習.有許多學生認為:"數(shù)學源于生活,生活依靠數(shù)學,平時做的題都是理論性較強,實際性較弱的題,都是在理想化狀態(tài)下進行討論,而數(shù)學建模問題貼近生活,充滿趣味性"; "數(shù)學建模使我更深切地感受到數(shù)學與實際的聯(lián)系,感受到數(shù)學問題的廣泛,使我們對于學習數(shù)學的重要性理解得更為深刻"。數(shù)學建模能培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學進行分析、推理、證明和計算的能力;用數(shù)學語言表達實際問題及用普通人能理解的語言表達數(shù)學結(jié)果的能力;應(yīng)用計算機及相應(yīng)數(shù)學軟件的能力;獨立查找 文獻,自學的能力,組織、協(xié)調(diào)、管理的能力;創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力。由此,在高中數(shù)學教學中滲透數(shù)學建模知識是很有必要的。
那么高中的數(shù)學建模教學應(yīng)如何進行呢?數(shù)學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。不同于傳統(tǒng)的教學模式,數(shù)學建模課程指導思想是:以實驗室為基礎(chǔ)、以學生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數(shù)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(shù)學的興趣和應(yīng)用數(shù)學的意識與能力。數(shù)學建模以學生為主,教師利用一些事先設(shè)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(chuàng)造一個環(huán)境去誘導學生的學習欲望、培養(yǎng)他們的自學能力,增強他們的數(shù)學素質(zhì)和創(chuàng)新能力,強調(diào)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(jié)果。
一、在教學中傳授學生初步的數(shù)學建模知識。
中學數(shù)學建模的目的旨在培養(yǎng)學生的數(shù)學應(yīng)用意識,掌握數(shù)學建模的方法,為將來的學習、工作打下堅實的基礎(chǔ)。在教學時將數(shù)學建模中最基本的過程教給學生:利用現(xiàn)行的數(shù)學教材,向?qū)W生介紹一些常用的、典型的數(shù)學模型。如函數(shù)模型、不等式模型、數(shù)列模型、幾何模型、三角模型、方程模型等。教師應(yīng)研究在各個教學章節(jié)中可引入哪些數(shù)學基本模型問題,如儲蓄問題、信用貸款問題可結(jié)合在數(shù)列教學中。教師可以通過教材中一些不大復雜的應(yīng)用問題,帶著學生一起來完成數(shù)學化的過程,給學生一些數(shù)學應(yīng)用和數(shù)學建模的初步體驗。
二、培養(yǎng)學生的數(shù)學應(yīng)用意識,增強數(shù)學建模意識。
學生的應(yīng)用意識體現(xiàn)在以下兩個方面:
一是面對實際問題,能主動嘗試從數(shù)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(shù)學是有用的。 二是認識到現(xiàn)實生活中蘊含著大量的數(shù)學信息,數(shù)學在現(xiàn)實世界中有著廣泛的應(yīng)用,生活中處處有數(shù)學,數(shù)學就在他的身邊。
走進生活,細心觀察,生活處處皆數(shù)學.籃球是一項不錯的運動,打籃球究竟如何提高進球率是每一個籃球愛好者夢寐以求的問題.籃球中有一種進球叫"打板",就是將球打在籃板上,利用球的反彈性使其進入籃筐.實踐證明,這樣的進球率確實相當高.于是可以將這個問題,在忽略一切外界條件的情況下,假定:球在籃板上的反射嚴格遵照光的反射原理,即入射角等于反射角.在二維空間(俯視)內(nèi)進行問題的研究.假設(shè)籃球在空中的飛行軌跡是標準拋物線.在此基礎(chǔ)上,嘗試利用二次函數(shù)的性質(zhì)建立相應(yīng)的數(shù)學模型,就可取得很好的數(shù)學效果.
此外,在就餐時,細心了解本校食堂學生的用餐排隊問題,也可以進行數(shù)學建模的嘗試:根據(jù)就餐學生人數(shù)、放學時間以及食堂工作人員的打菜速度等因素建立數(shù)學模型,指導食堂開設(shè)合理的窗口數(shù)以及窗口與餐桌的空間距離等問題.這些都是數(shù)學教師運用數(shù)學建模進行教學的良好機會.這樣的問題涵蓋了課本要求的知識點,但同時,在解決這類問題的過程當中,不知不覺使學生提高了動手能力,培養(yǎng)了學生應(yīng)用數(shù)學的意識,激發(fā)了學生學習的興趣和動機,有利于提高學生分析和解決問題的能力,從而真正體現(xiàn)了數(shù)學建模與課本知識的融合.
在教學的過程中,引入數(shù)學建模時還應(yīng)該注意以下幾點:應(yīng)努力保持自己的"好奇心",開通自己的"問題源",儲備相關(guān)知識.這一過程也可讓學生從一開始就參與進來,使學生提高自學能力后自我探究.
將數(shù)學建模思想引入數(shù)學課堂要結(jié)合實際,這是關(guān)鍵.學生在課堂中解決的實際問題即建模材料必須經(jīng)過一定的加工,否則有可能過于復雜,有些問題的數(shù)學結(jié)論可能偏離生活實際太多,也很正常.
數(shù)學課堂中的建模能力必須與相應(yīng)的數(shù)學知識結(jié)合起來.同時還應(yīng)該通過解決實際問題(建模過程)加深對相應(yīng)的數(shù)學知識的理解.
其次,關(guān)于如何培養(yǎng)學生的應(yīng)用意識:在數(shù)學教學和對學生數(shù)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(lián)系。例如,日常生活中存在著“不同形式的等量關(guān)系和不等量關(guān)系”以及“變量間的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系”、“變相間的非確切的相關(guān)關(guān)系”、“事物發(fā)生的可預測性,可能性大小”等,這些正是數(shù)學中引入“方程”、“不等式”、“函數(shù)”“變量間的線性相關(guān)”、“概率”的實際背景。另外鍛煉學生學會運用數(shù)學語言描述周圍世界出現(xiàn)的數(shù)學現(xiàn)象。數(shù)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(xiàn)象。應(yīng)讓學生養(yǎng)成運用數(shù)學語言進行交流的習慣。例如,當學生乘坐出租車時,他應(yīng)能意識到付費與行駛時間或路程之間具有一定的函數(shù)關(guān)系。
鼓勵學生運用數(shù)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(shù)學模型,然后再把數(shù)學模型納入某知識系統(tǒng)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?shù)挠^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(shù)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(shù)學思維的觀點去觀察、分析和表示各種事物關(guān)系、空間關(guān)系和數(shù)學信息,從紛繁復雜的具體問題中抽象出我們熟悉的數(shù)學模型,進而達到用數(shù)學模型來解決實際問題,使數(shù)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(jīng)常滲透數(shù)學建模意識,學生可以從各類大量的建模問題中逐步領(lǐng)悟到數(shù)學建模的廣泛應(yīng)用,從而激發(fā)學生去研究數(shù)學建模的興趣,提高他們運用數(shù)學知識進行建模的能力。
三、在教學中注意聯(lián)系相關(guān)學科加以運用
在數(shù)學建模教學中應(yīng)該重視選用數(shù)學與物理、化學、生物、美學等知識相結(jié)合的跨學科問題和大量與日常生活相聯(lián)系(如投資買賣、銀行儲蓄、測量、乘車、運動等方面)的數(shù)學問題,從其它學科中選擇應(yīng)用題,通過構(gòu)建模型,培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)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(shù)學沒有關(guān)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(shù)學上的排列與組合來分析減數(shù)分裂過程配子的基因組成;也不會用數(shù)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(yīng)的課堂內(nèi)容教學中引導學生進行數(shù)學建模。因此我們在教學中應(yīng)注意與其它學科的呼應(yīng),這不但可以幫助學生加深對其它學科的理解,也是培養(yǎng)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(shù)后,可引導學生用模型函數(shù)寫出物理中振動圖象或交流圖象的數(shù)學表達式。
建模教學的目的是為了培養(yǎng)學生用數(shù)學知識去觀察、分析、提出和解決問題的能力,展示學生多方面的數(shù)學思維能力,培養(yǎng)其創(chuàng)新意識,讓學生體會發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的快樂.數(shù)學建模是數(shù)學學習的一種新的方式,它為學生提供了自主學習的空間,有助于學生體驗數(shù)學在解決實際問題中的價值和作用,體驗數(shù)學與日常生活和其他學科的聯(lián)系,體驗綜合運用知識和方法解決實際問題的過程,增強應(yīng)用意識.高中數(shù)學課程中的數(shù)學建模與數(shù)學探究的不同之處是它更側(cè)重于非數(shù)學領(lǐng)域需用數(shù)學工具來解決的問題.數(shù)學建模的能力是伴隨著數(shù)學建模的學習和數(shù)學建模的能力逐漸形成的,是伴隨著對數(shù)學理解和感悟的加深,數(shù)學意識的增強、綜合知識的拓寬逐漸提高的.不是懂數(shù)學就會建模,也不可能拋出個實際問題,搞一次建?;顒蛹匆货矶?更不能不切實際地指望在高三畢業(yè)前緊張的教學期間將數(shù)學一網(wǎng)打盡.而是在數(shù)學建模的教學上應(yīng)該從高一抓起,從平時的教學抓起,從新教材的各個模塊抓起.
最后,為了培養(yǎng)學生的建模意識,中學數(shù)學教師應(yīng)首先需要提高自己的建模意識。中學數(shù)學教師除需要了解數(shù)學 科學的 發(fā)展 歷史和發(fā)展動態(tài)之外,還需要不斷地學習一些新的數(shù)學建模理論,并且努力鉆研如何把中學數(shù)學知識應(yīng)用于現(xiàn)實生活。中學教師只有通過對數(shù)學建模的系統(tǒng)學習和研究,才能準確地的把握數(shù)學建模問題的深度和難度,更好地推動中學數(shù)學建模教學的發(fā)展。
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