國(guó)際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文免費(fèi)
數(shù)學(xué)建模是指運(yùn)用各種科學(xué)知識(shí)和原理對(duì)現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行簡(jiǎn)化抽象和建立數(shù)學(xué)模型的過程,是運(yùn)用數(shù)學(xué)理論和方法解決實(shí)際問題的基本步驟和重要途徑。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于國(guó)際大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽論文免費(fèi)下載的范文,歡迎大家閱讀參考!
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淺析數(shù)學(xué)建模定量評(píng)估和預(yù)測(cè)的誤差
數(shù)學(xué)建模具體的說就是將某一領(lǐng)域的某個(gè)實(shí)際問題經(jīng)過抽象、簡(jiǎn)化、明確變量和參數(shù)依據(jù)某種"規(guī)律"建立變量和參數(shù)的明確關(guān)系即數(shù)學(xué)模型,然后求解該問題,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。但數(shù)學(xué)建模的定量評(píng)估和預(yù)測(cè)又和實(shí)際會(huì)有或多或少的誤差。
以2010年上海世博會(huì)為例,在固定經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化、GDP增長(zhǎng)及人民生活水平的改善的因素的條件下,可以通過世博會(huì)單獨(dú)對(duì)城市旅游業(yè)促進(jìn)作用的定量分析評(píng)估研究世博會(huì)對(duì)上海旅游業(yè)的影響。在世博會(huì)籌備階段及舉辦階段除了03年受SARS影響外,上海市接待海外游客數(shù)和國(guó)際旅游外匯收入較承辦前的游客數(shù)和旅游收入都有較大幅度的提高。后世博階段,可利用MATLAB得出未來5年接待接待入境游客數(shù)評(píng)價(jià)最優(yōu)的模型參數(shù)為:a=0.41331359425,=b2.0426e+002,應(yīng)用灰色系統(tǒng)方法中的GM(1,1)模型[1],根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)對(duì)未來5年上海國(guó)內(nèi)旅游人數(shù)和收入進(jìn)行建模預(yù)測(cè)(見表2)。
經(jīng)過三次對(duì)殘差數(shù)列[2]進(jìn)行建模分析后,得出接待國(guó)內(nèi)游客數(shù)評(píng)價(jià)模型的最優(yōu)參數(shù)為:a=0.063793,b=7988.2181.由未來5年接待入境游客人數(shù)的預(yù)測(cè)值,=x(t+1)619exp(0.41331359)+560.998580,得出旅游外匯收入評(píng)價(jià)最優(yōu)的模型參數(shù)為:a=0.2654938599,b=b=1.700928,未來5年上海旅游外匯收入的預(yù)測(cè)值x(t+1)=?36.410140exp(0.045034)+37.769674,國(guó)內(nèi)游客人數(shù)的預(yù)測(cè)=x(t+1)8765.93exp(0.022922)?3483.959894,得出上海在國(guó)內(nèi)旅游收入評(píng)價(jià)模型的最優(yōu)參數(shù)為:a=?0.27354,b=17.077658,未來5年國(guó)內(nèi)旅游收入的預(yù)測(cè)值=x(t+1)1612.32011exp(0.27354)?1611.1.
世博會(huì)對(duì)旅游業(yè)產(chǎn)生積極作用的同時(shí),游人的大幅增加也會(huì)使當(dāng)?shù)氐慕哟芰铜h(huán)境問題以及旅游企業(yè)的管理水平,服務(wù)人員的服務(wù)意識(shí)和水平等等方面都面臨挑戰(zhàn)。數(shù)學(xué)建模的預(yù)測(cè)有利于政府科學(xué)合理地規(guī)劃上海旅游業(yè)投資與建設(shè)。
預(yù)測(cè)人數(shù)的誤差可見灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)雖可以應(yīng)用于各種類似預(yù)測(cè)問題中,但沒有考慮各個(gè)因素之間的聯(lián)系,不適用于中長(zhǎng)期模型的預(yù)測(cè)。要使相對(duì)誤差小,就要采取分段預(yù)測(cè)方法,例如將5年的時(shí)間分成五個(gè)階段,分別對(duì)每個(gè)階段再進(jìn)行更細(xì)化的具體分析和預(yù)測(cè)。而且世博會(huì)對(duì)旅游業(yè)的影響因素較多,一個(gè)模型的建立不能一一進(jìn)行詳盡的量化分析,而建模本身就是一個(gè)優(yōu)化的過程,如果結(jié)論正確誤差小,即可投入使用。如果誤差較少可重新對(duì)問題的假設(shè)進(jìn)行改進(jìn),對(duì)影響的因素進(jìn)行可行性分析,以達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果。
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淺談數(shù)學(xué)建模在創(chuàng)新實(shí)踐型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈,社會(huì)需要的是更加優(yōu)異的適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才,尤其是具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的現(xiàn)代人才。同時(shí),國(guó)家教育政策也有這方面的指示,在教育發(fā)展規(guī)劃綱要中提出要進(jìn)一步的深化教育體制改革,在人才培養(yǎng)方式上走創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,以便適應(yīng)整個(gè)社會(huì)的需求,為國(guó)家發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。創(chuàng)新實(shí)踐型人才是各個(gè)高等院校培養(yǎng)學(xué)生的重要目標(biāo),是我國(guó)整個(gè)教育事業(yè)在新時(shí)期向前發(fā)展的重要任務(wù)。
盡管我國(guó)的高等教育發(fā)展良好,但是也存在一些不良現(xiàn)象,例如理工專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)逐漸減少,因?yàn)槔砉ゎ愒诮虒W(xué)方面以數(shù)學(xué)理論教學(xué)為主,實(shí)踐活動(dòng)相對(duì)較少,這樣就阻礙了學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的發(fā)展,使學(xué)生的整體素質(zhì)下降。在數(shù)學(xué)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中,數(shù)學(xué)建模具有重要的地位,它注重理論是實(shí)際的結(jié)合,打破傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課程的模式,注重培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)學(xué)知識(shí)理論與數(shù)學(xué)知識(shí)技能兩方面的結(jié)合培養(yǎng),能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,能夠更加凸顯數(shù)學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際應(yīng)用性功能。所以,數(shù)學(xué)建模的作用不容忽視,數(shù)學(xué)建模在創(chuàng)新實(shí)踐型人才培養(yǎng)中的應(yīng)用需要認(rèn)真探討。
一、高校理工專業(yè)教育中不利于創(chuàng)新實(shí)踐型人才培養(yǎng)的現(xiàn)象
理工專業(yè)包括理科專業(yè)和工科專業(yè)。理科專業(yè)注重培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯方式,在知識(shí)的傳授中主要利用知識(shí)概念、定理法則、公式推導(dǎo)、性質(zhì)運(yùn)用等。理科專業(yè)的教學(xué)方法是嚴(yán)密式的、規(guī)律式的,在傳統(tǒng)的理科專業(yè)教學(xué)中尤為明顯。傳統(tǒng)的教學(xué)方式通過這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞絹碇饾u鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力,學(xué)生的理論性知識(shí)掌握很好,但是不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。根據(jù)2013年對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的調(diào)查中可知,理科專業(yè)的學(xué)生所占比例比預(yù)想的少。造成這種現(xiàn)象的原因是各個(gè)高校對(duì)理科理論知識(shí)課程的開設(shè)比重大,學(xué)生大部分學(xué)習(xí)時(shí)間都與抽象的理論內(nèi)容“打交道”,教師在授課中多采用概念解析、原理推導(dǎo)等方式,這種方式造就了學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和清晰的抽象思維能力,但是面對(duì)實(shí)際問題,往往不知如何下手,沒有解決問題的策略與經(jīng)驗(yàn),這中現(xiàn)象在理科專業(yè)的學(xué)生普遍存在。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的社會(huì)職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),他們往往處于劣勢(shì)的位置,自身的整體競(jìng)爭(zhēng)力有所下降。
工科專業(yè)注重利用科學(xué)的知識(shí)和手段來化解實(shí)際工程項(xiàng)目中的問題。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中,技術(shù)原理的應(yīng)用、項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)實(shí)施、項(xiàng)目工程的創(chuàng)新與發(fā)展等都需要技術(shù)人員具備數(shù)學(xué)素養(yǎng),從頭至尾都貫穿著數(shù)學(xué)的知識(shí)。例如建筑類專業(yè),第一步項(xiàng)目的實(shí)地勘測(cè),第二步資料的整理收集,第三步方案的規(guī)劃設(shè)計(jì),第四部施工的具體數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),第五步后期工程質(zhì)量的檢測(cè),每一步都有數(shù)學(xué)計(jì)算。工科的目標(biāo)是培養(yǎng)在相應(yīng)的工程領(lǐng)域從事規(guī)劃、勘探、設(shè)計(jì)、施工、原材料的選擇及其管理等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才。
在高等院校工科專業(yè)的教學(xué)調(diào)查中,可以發(fā)現(xiàn),相當(dāng)多的院校以培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用技能為主,在課程的安排上,工程實(shí)踐性質(zhì)的課程所占比重較大,而具有基礎(chǔ)作用的數(shù)學(xué)課程設(shè)置的很少,使數(shù)學(xué)處于邊緣的尷尬位置,也使學(xué)生不認(rèn)真看待數(shù)學(xué),甚至懷疑數(shù)學(xué)是否有用。長(zhǎng)久以往,不利于學(xué)生專業(yè)的深入學(xué)習(xí),在未來的工作崗位上也不利于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。實(shí)際工程項(xiàng)目的進(jìn)行中,技術(shù)原理的應(yīng)用、理工專業(yè)的學(xué)生,需要具備五個(gè)方面的數(shù)學(xué)素養(yǎng),即:“數(shù)”與“形”的屬性的敏感性、數(shù)理邏輯推理能力、數(shù)學(xué)語言表達(dá)能力、數(shù)學(xué)建模能力和數(shù)學(xué)想象能力。
因此,應(yīng)當(dāng)合理的權(quán)衡數(shù)學(xué)的位置,強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)性作用,也不容忽視具有實(shí)踐性的課程,兩者相互作用。
二、數(shù)學(xué)建模在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐性中的意義
建立數(shù)學(xué)模型的全過程稱為數(shù)學(xué)建模。當(dāng)需要從定量的角度分析和研究一個(gè)實(shí)際問題時(shí),人們要在深入調(diào)查研究、了解對(duì)象信息、作出簡(jiǎn)化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)的符號(hào)和語言,把它表述為數(shù)學(xué)式子,也就是數(shù)學(xué)模型,然后用通過計(jì)算得到的模型結(jié)果來解釋實(shí)際問題,并接受實(shí)際的檢驗(yàn)。
數(shù)學(xué)建模的過程包括七個(gè)步驟,分別是:模型準(zhǔn)備、模型假設(shè)、模型建立、模型求解、模型分析、模型檢驗(yàn)、模型應(yīng)用與推廣。在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐性方面,數(shù)學(xué)建模具有重要的意義。
(一)建立對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣
數(shù)學(xué)建模是一個(gè)復(fù)雜的過程,它需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)基本素養(yǎng),在數(shù)學(xué)建模的進(jìn)行過程中,往往會(huì)產(chǎn)生許多疑難問題,對(duì)學(xué)生是一種充滿刺激性的挑戰(zhàn),這種挑戰(zhàn)性激勵(lì)使學(xué)生不斷的發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,明白自己的不足之處,進(jìn)而對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生更大的興趣。
(二)建立學(xué)生自主學(xué)習(xí)的思想
數(shù)學(xué)建模過程中產(chǎn)生的問題,往往是學(xué)生在日常課程學(xué)習(xí)中難以遇到的,是課程以外的知識(shí),這就需要學(xué)生自己查閱和總結(jié)相關(guān)的的資料文獻(xiàn),然后再運(yùn)用到數(shù)學(xué)建模中,即學(xué)即用,這是對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),使他們體會(huì)到自己努力和自我收獲的成就感,同時(shí)也是對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),久而久之,學(xué)生會(huì)形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
(三)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力
數(shù)學(xué)建模很多屬于應(yīng)用型,解決各種實(shí)際中遇到的問題,有可能是科學(xué)工程方面的問題,也有可能是經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的問題,問題的解決方法多種多樣,沒有固定的方式和答案,學(xué)生可以盡情發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,充分展現(xiàn)自身的潛力。因此,數(shù)學(xué)建模在很大程度上可以提升學(xué)生的創(chuàng)新能力,拓展學(xué)生的思維方式,豐富學(xué)生的實(shí)際問題解決經(jīng)驗(yàn)。
(四)建立學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)
數(shù)學(xué)建模通常是由一個(gè)小組的人員共同完成。它為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)共同學(xué)習(xí)、共同參與的平臺(tái)。它需要參與其中的每個(gè)人具有合作的精神,大家相互協(xié)調(diào),互通合作,每一個(gè)人都不是孤立的,彼此具有聯(lián)系性。在大家相互合作的過程中,可以相互學(xué)習(xí)、相互幫助,取長(zhǎng)補(bǔ)短,在合作中共同成長(zhǎng),盡管有時(shí)會(huì)對(duì)學(xué)術(shù)的認(rèn)知產(chǎn)生矛盾,但是正是由于這種摩擦,才能碰撞出更優(yōu)秀的思維方法,提出更好的解決方案。因此數(shù)學(xué)建模有助于建立學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。
(五)提升學(xué)生的輔助設(shè)備使用能力
數(shù)學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ),同時(shí)它與其他相關(guān)的知識(shí)又存在密不可分的聯(lián)系,它不是純粹的理論知識(shí)的應(yīng)用,還有學(xué)生動(dòng)手能力的運(yùn)用,數(shù)學(xué)的作用體現(xiàn)在解決問題的過程中。在這一個(gè)過程中,會(huì)應(yīng)用許多輔助設(shè)備,以計(jì)算機(jī)為例,學(xué)生需要掌握一定的計(jì)算機(jī)軟件來處理數(shù)學(xué)建模過程中遇到的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)和文字圖形,通過長(zhǎng)期的積累,學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平會(huì)得到提升。
三、利用數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐性的有效方法
(一)設(shè)置與數(shù)學(xué)建模相關(guān)的課程
首先可以設(shè)置圍繞數(shù)學(xué)建模的課程,根據(jù)專業(yè)需求,將其設(shè)置為必修課程或者選修課程,例如數(shù)學(xué)建模的初定模型、簡(jiǎn)單優(yōu)化模型、微積分模型、數(shù)學(xué)規(guī)劃模型、圖形網(wǎng)絡(luò)模型等。為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)建模運(yùn)用基礎(chǔ)。其次設(shè)置與數(shù)學(xué)建模相關(guān)的科研講座、研討會(huì)議等。
(二)增加與數(shù)學(xué)建模相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)
在數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)之上增加具有創(chuàng)新實(shí)踐意義的活動(dòng),例如數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新比賽,數(shù)學(xué)建模社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)、數(shù)學(xué)建模科研創(chuàng)新應(yīng)用展示等??傊?,需要學(xué)校與學(xué)生共同努力,通過各式各樣的活動(dòng)參與,提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,在整體上提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。
(三)完善教學(xué)方式
在數(shù)學(xué)建模活動(dòng)進(jìn)行的過程中,會(huì)呈現(xiàn)很多不曾預(yù)知的狀況,它具有多樣化的形式特點(diǎn),要求學(xué)生具備很好的綜合能力。因此,教師需要從教學(xué)方法上做出改善以適應(yīng)需求,在傳統(tǒng)的教學(xué)方式上,教師自己說課為主,學(xué)生是聆聽的方式,課堂氛圍嚴(yán)肅,這些需要進(jìn)一步改變,教師應(yīng)當(dāng)采用啟發(fā)式、驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方式。
這樣的方式可以最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍,提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我創(chuàng)新的能力,同時(shí),可以做到理論與實(shí)踐的結(jié)合,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知,幫助學(xué)生更有效的解決問題。此外,教師可以加強(qiáng)與學(xué)生之間的交流,了解學(xué)生的性格特點(diǎn),更好的制定教學(xué)方法,可以通過網(wǎng)絡(luò)交流的方式,也可以通過安排較小的科研題目,幾人安排一個(gè)小組,來鍛煉學(xué)生之間的相互協(xié)作能力。
在具體的教學(xué)方案上,可以采用案例引導(dǎo)的方式。例如牛頓定律等,在驚醒案例講解的過程中融入數(shù)學(xué)建模的思想和方法,使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模產(chǎn)生興趣。使學(xué)生具有一定基礎(chǔ)的時(shí)候,再將經(jīng)常遇到的數(shù)學(xué)問題總結(jié)分析,形成數(shù)學(xué)建模的典型案例,從而指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。
(四)創(chuàng)立與數(shù)學(xué)建模相關(guān)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)
創(chuàng)立相關(guān)的教學(xué)團(tuán)隊(duì),能夠?qū)虒W(xué)資料的運(yùn)用、教學(xué)方式的探討、教學(xué)內(nèi)容的溝通以及學(xué)生對(duì)教學(xué)情況反映等方面產(chǎn)生良好的效果。在團(tuán)隊(duì)建設(shè)的過程中,首先要樹立合理的長(zhǎng)期目標(biāo)和近期目標(biāo);然后確定團(tuán)隊(duì)的教師范圍,數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)需要與數(shù)學(xué)相關(guān)的各方面教師,包括數(shù)學(xué)教育、數(shù)學(xué)微積分、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)運(yùn)籌、計(jì)算機(jī)軟件等,與此同時(shí),還需要具有管理能力方面的教師參與,以便整個(gè)團(tuán)隊(duì)的有效運(yùn)作;再次,設(shè)計(jì)詳細(xì)數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)計(jì)劃,并且形成一定的規(guī)范,完善每一個(gè)細(xì)節(jié);最后,關(guān)于團(tuán)隊(duì)的人才培養(yǎng),既要較強(qiáng)團(tuán)隊(duì)人員的培養(yǎng)學(xué)習(xí),又要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)與社會(huì)市場(chǎng)的聯(lián)系,不斷的注入新生的力量,增進(jìn)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的活力,做到團(tuán)隊(duì)的可持續(xù)性發(fā)展。
(五)改進(jìn)學(xué)分制度
通常,高等院校以學(xué)生所選學(xué)課程學(xué)分的完成情況作為考核標(biāo)準(zhǔn),一般為學(xué)校規(guī)定的理論課程。按照創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求,學(xué)校可以將數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)和技能知識(shí)競(jìng)賽融入到教學(xué)計(jì)劃中,并體現(xiàn)在學(xué)分上,給予一定的鼓勵(lì)。
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