关于应用数学和数学建模思想的分析
作者:佚名; 更新时间:2017-01-28

  【摘要】应用数学是纯粹数学的互补物,本文通过对应用数学特点的分析,阐述了在应用数学中引入数学建模思想的理论与方法,同时讨论了渗透数学建模思想的意义以及对应用数学改革的重要性。在应用数学中引入数学建模的思想可以极大提高学生的兴趣和教学的效果,拓展了应用数学的内涵。

  【关键词】应用数学;数学建模;渗透

  一、应用数学的发展与现状

  最初的应用数学在创立的时候,只有很少的几个分支,经过时间的沉淀和进一步的开拓,到如今,应用数学已经有了非常迅速的发展,几乎可以将应用数学的方法融入到各个科学领域,尤其是与其它很多学科的联系越来越趋于紧密,起着举足轻重的作用。应用数学早已不仅仅局限于传统学科如物理学、医学、经济学的原始问题,而随着信息化时代的到来,应用数学更多的应用于新兴信息学、生态学一些划时代的学科中,在边缘科学中也发挥这越来越重要的作用,甚至进入了金融、保险等行业,给应用科学带来了巨大的前途和发展空间,充满了更多的机遇和挑战。

  应用数学是一门数学,更是一门科学。很久以来,在应用数学的教学和实践中,很多人一直不了解如何把理论知识与实际很好的结合,其根本原因就是没有将数学建模思想渗透到真正的应用数学中去。很多熟知应用数学的人员却不能将其运用到实际领域中去,他们也许很多人都还不知道什么是数学建模,也不了解数学建模的过程是什么,更不会知道数学建模能有这么大的用处。马克思曾经说过:“一门科学只有当它充分利用了数学之后,才能成为一门精确的科学。”随着应用数学的发展,给它提供了更广阔的空间,也给应用者们带来了巨大的挑战。这就迫使应用数学的学习者要自觉学习了解各个行业的知识,进入充满悬念的非传统领域,在高尖端的应用领域中放手一搏,能及时跟上应用数学的变化并走在时代的前沿。

  二、数学建模在应用数学中的重要作用

  数学模型是用数学来解决实际问题的桥梁。数学模型与数学建模不仅仅展示了解决实际问题时所使用的数学知识与技巧,更重要的是它告诉我们如何挖掘实际问题中的数学内涵并使用所学数学知识来解决它。数学建模就是应用数学理论和方法去分析和解决实际问题,简单的说,就是用数学语言描述实际现象的过程。数学源于生活实践,是研究现实世界数量关系和空间形式的科学,最终也将应用于生活。在如今,数学以空前的广度和深度向其他科学技术领域渗透,过去很少应用数学的领域现在也在迅速的贴近数学,特别是新技术、新工艺蓬勃兴起,计算机的普及和广泛应用,数学在许多高新技术上起着十分关键的作用。因此,数学建模不仅凸现出其重要性,而且已成为现代应用数学的一个重要组成部分。

  从马克思方法论来说,数学建模实质上就是一种数学思想方法。从工程、金融、设计等各个角度来运用数学建模,就是用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立数学模型,近似勾勒出数学模型,在对数学模型的研究中完成对实际的模拟。数学建模能解决各个领域的实际问题,它从模型和量去考察实际问题,尽可能用数学的规律和参数变量来模拟实际问题的发展和结果,数学模型的建立可分为以下几个步骤:用理论和定律来确定变量,建立各个参数之间的定量或定性关系,进一步建立出数学模型;用数学的计算方法进行分析、求解;然后尽可能用实验的、观察的、历史的数据来验证该数学模型。若检验符合实际,则建模成功;若不符合实际,则需要重新考虑抽象、简化建立新的数学模型。由数学建模的复杂过程可知,数学建模是一个需要多次迭代重复检验才能完成的过程,最重要的是它反映了解决实际问题的真实过程。数学建模思想在应用数学中的作用主要教体现在:

  1.全面提高建立模型解决问题的能力

  要学会将应用数学用到解决各种实际问题,需要很多方面的要求。对于每一个学习应用数学的人,首先有必要掌握充实的数学理论知识和方法,要有较强的自学能力,其实要有数学建模的意识,有能应用数学的知识去解决问题的能力。在数学建模的学习和掌握过程中,必须能使学到了应用数学的知识,又能运用它们解决一些实际问题,这才是应用数学培养人才的根本目标。为使学生能够进入一种周而复始的学习、应用的良性循环,从知识和能力来讲,数学建模的教学与实践活动非常重要。所以在培养学生学习应用数学的同时,要注重数学建模思想的培养,只有这样才能做到学以致用,才能全面提高用应用数学解决实际问题的能力。

  2.全面提高创新综合分析问题的能力

  传统的数学教学时枯燥而又封闭的,学生提不起兴趣,自己学不到有用的知识。而创新前提下的数学建模的教学具有开放性多元性的特点,学生主动阐明自己的想法,也是师生交流增多,更有利于产生碰撞的火花。在应用数学教学中渗透数学建模思想,更能全面提高学生的创新综合分析问题的能力,激发学习应用数学的兴趣,让他们通过数学建模更好的理解应用数学,真正明白应用数学的重要性。

  三、将数学建模思想渗透到应用数学中去

  1.注重数学应用与理论相结合,成立数学建模小组

  数学的基础理论和概念是学习数学建模的根基。一切数学概念和知识都是从现实世界模型中抽象出来的,用建模的思想进行教学是理论与应用相结合的重要手段。在讲解数学概念时,尽量从学生熟悉的生活实例或与专业相结合的实例中引出,减少学生对应用数学的抽象感。用身边的实例进行讲解,能拓宽学生的思路。成立数学建模小组,举办专题讲座,学生自己选取实例进行建模,从而让学生尝到数学建模成功的甜和难于解决的苦,对数学建模的方法加深理解,增长知识,积累经验。

  2.以建模的思想开展应用数学教学内容,掌握建模方法

  将教科书中的实例模型化,用经验材料进行描述,利用应用数学的理论跟公式推导运算出实际模型的结果,要转变观念,抛弃过去的僵化模式,以新观点来领导课堂,应用数学方法和思想进行综合分析推理的能力、锻炼创造力、想象力、联想力和洞察力、学习建模能力并查阅文献资料。应用数学的教学中应形成以实际问题为中心,以分析和解决问题为基本出发点,以数学模型的建立为基本途径,把应用数学、数学建模和课外活动有机的结合起来,完成应用数学和数学建模思想的渗透,寓数学建模于应用数学中。

  参考文献:

  [1]郑继明.关于工科数学分析教学中的数学建模思想[J].重庆邮电大学学报(自然科学版).2008,20.

  [2]杨降龙,赵国俊. 数学建模思想在大学数学教学中的渗透[J]. 南京工程学院学报(社会科学版).2009,12.

  [3]张成堂,张庆国.应用数学及其数学建模思想[J].中国电力教育.2009,6.

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