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數(shù)學(xué)建模的定義精選(九篇)

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數(shù)學(xué)建模的定義

第1篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

1.1注重大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)思想和方法的改革

1.1.1采用探索式教學(xué)方法

在教學(xué)中,要改變傳統(tǒng)的學(xué)生被動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.引入,教師依照教學(xué)內(nèi)容設(shè)計題,結(jié)合實際問題,提出探究目標(biāo).探索,即是提出問題,讓學(xué)生自由開放地去發(fā)現(xiàn),去提出探索目標(biāo),用自己意愿提出解決題的想法,自主地學(xué)習(xí)和解決與問題相關(guān)的內(nèi)容,不僅能獲得數(shù)學(xué)知識,同時讓學(xué)生充分自主學(xué)習(xí)在不斷的探索中掌握知識規(guī)律,提高自主解決問題能力.教師通過觀察及時了解學(xué)生的情況、針對學(xué)生出現(xiàn)的問題,做重點講解,引發(fā)學(xué)生進一步的思考,探索問題的解決方法.

1.1.2適當(dāng)結(jié)合數(shù)學(xué)史進行教學(xué)

數(shù)學(xué)史并不是新鮮的事物,很久以前就有人提出需要把數(shù)學(xué)史穿插的數(shù)學(xué)內(nèi)容上講.但往往只是局限在某個數(shù)學(xué)家介紹或以某個數(shù)學(xué)家命名的定理時才會介紹到相關(guān)內(nèi)容,其實數(shù)學(xué)史可以更深入的的進入數(shù)學(xué)課堂,只要是對學(xué)生理解有幫助,都可以穿插到課堂,使學(xué)生了解那些看來枯燥無味概念、定理和公式并不是一開始是隨便命名或者成立的,它有其現(xiàn)實的來源與背景,有其物理原型或表現(xiàn)的.案例1:概率統(tǒng)計中期望定義對于為什么“期望”要用期望兩個字來定義?為什么期望的定義是變量的每個取值與其對應(yīng)的概率相乘求和?面對這些為什么時,不能對學(xué)生解釋為“就是這樣定義的!”其實“期望”有其本身的實際背景,在教學(xué)時很有必要呈現(xiàn)數(shù)學(xué)上如何發(fā)現(xiàn)“期望”的.歷史上法國有兩個賭徒問大數(shù)學(xué)家布萊士•帕斯卡求教一個問題:甲,乙兩人賭技相同,約定五局三勝制,贏家可以獲得100法郎,在甲勝2局乙勝1局時,必須終止賭博,求公平分配賭金?分析:在甲,乙堵了三局的情況下,剩下的兩局有可能有四種情況:甲甲,甲乙,乙甲,乙乙,前三局甲勝后兩局乙勝一局,故有在賭技相同的情況下,甲乙最終獲勝的可能性大小之比為3:1,甲期望所得應(yīng)該為100×0.75=75(法郎),乙期望所得應(yīng)該為100×0.25=25(法郎),因此期望就此產(chǎn)生,可是計算式如何定義的?由此得出期望的計算定義為隨機變量的取值與其對應(yīng)的概率相乘求和,這樣定義期望的過程是順理成章的,當(dāng)然這個和要絕對收斂(這個另作解釋).以上的分析過程就是數(shù)學(xué)建模建立、求解的過程,就這樣期望的定義產(chǎn)生了.

1.2教師可結(jié)合數(shù)學(xué)知識類型進行專題建模活動

注重對學(xué)生數(shù)學(xué)建模構(gòu)建方法的指導(dǎo)數(shù)學(xué)建模內(nèi)容原則應(yīng)是:集中針對課程的某個核心概念進行講解和訓(xùn)練;對問題中的背景應(yīng)當(dāng)簡明扼要地闡述,指導(dǎo)學(xué)生忽略了次要因素,留下來的主要因素之間的數(shù)量關(guān)系用以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型.案例2:運用根的存在定理解決實際問題定理:設(shè)函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù),且f(a)與f(b)異號(即f(a)•f(b)<0),那么在開區(qū)間(a,b)內(nèi)至少存在一點ξ,使得f(ξ)=0.現(xiàn)實問題:能否找到一個適當(dāng)?shù)奈恢枚鴮⒁巫拥乃哪_同時著地?(一)模型假設(shè)(1)桌子四個腳構(gòu)成的長方形(或梯形、平行四邊形);(2)地面高度應(yīng)該是連續(xù)變化的.(二)模型構(gòu)成以長方形桌子的中心為坐標(biāo)原點,當(dāng)長方形桌子繞中心轉(zhuǎn)動時,長方形對角線連線向量CA與x軸所成之角為θ.設(shè)四腳到地面距離分別為hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)對于任何θ,hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)總有三個不為0,由(2)知hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)都是θ的連續(xù)函數(shù).這樣就把方桌的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型:已知連續(xù)函數(shù)hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)0,其中i=A,B,C,D,且對任意的θ,hA(θ),hB(θ),hC(θ),hD(θ)總有三個為0,證明:存在θ0,使得hA(θ)=hB(θ)=hC(θ)=hD(θ)=0.(三)模型求解由連續(xù)函數(shù)的根的存在定理解決此問題.(四)模型分析(1)這個模型的巧妙之處在于用一元變量θ表示椅子位置,用θ的兩個函數(shù)表示椅子四腳與地面的距離.(2)四腳呈長方形的情形,結(jié)論也是成立的.

1.3注重數(shù)學(xué)建模思想訓(xùn)練的長期性

1.3.1在課后鞏固學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力

在課外練習(xí)中,讓學(xué)生討論相關(guān)問題.例如把“天氣預(yù)報”做為課外作業(yè),“天氣預(yù)報”問題是:設(shè)昨天、今天都下雨,明天下雨的概率是0.7;昨天有雨明日有雨的概率的為0.5;昨天有雨,今日無雨,明日有雨的概率為0.4;昨天、今天均無雨,明天有雨的概率為0.2,若星期一、星期二均下雨,求星期四下雨的概率,請你根據(jù)馬爾科夫鏈的相關(guān)知識,確定能不能預(yù)測星期四下雨的概率.學(xué)生在學(xué)習(xí)完隨機過程中其次馬爾科夫鏈相關(guān)知識后,許多學(xué)生都能較好地分析、解決“天氣預(yù)報”問題.在學(xué)生學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后,給他們一些實際問題,讓學(xué)生在課后完成,學(xué)生既體會到用數(shù)學(xué)理論解決實際問題的樂趣,又鞏固了數(shù)學(xué)建模思想和方法.

1.3.2數(shù)學(xué)建模能力的檢驗

在經(jīng)過一段學(xué)習(xí)后,老師除了平時課后留給學(xué)生的建模作業(yè)外,可以適當(dāng)?shù)脑谄谀┛荚囍?,出一道簡單的?shù)學(xué)建模題作為附加題,將成績計入總分.考察學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力,這種考試方式可以將學(xué)生對高數(shù)基本知識掌握,這也有助于將數(shù)學(xué)建模系統(tǒng)性的訓(xùn)練,對于學(xué)生而言,也能保持建模意識一貫性和連續(xù)性.

2結(jié)束語

第2篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

一、應(yīng)用數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)建模思想基本概述

數(shù)學(xué)建模思想不僅是一種數(shù)學(xué)思想方法,還是一種數(shù)學(xué)的語言方法,具體而言,它是通過抽象、簡化建立能近似刻畫并解決實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)工具,而這種刻畫的數(shù)學(xué)表述就是一個數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是解決各種實際問題的一種數(shù)學(xué)的思考方法,它從量和形的側(cè)面去考察實際問題,盡可能通過抽象、簡化確定出主要的變量、參數(shù),應(yīng)用與各學(xué)科有關(guān)的定律、原理,建立起它們之間的某種關(guān)系,即建立數(shù)學(xué)模型;然后用數(shù)學(xué)的方法進行分析、求解;然后盡可能用實驗的、觀察的、歷史的數(shù)據(jù)來檢驗該數(shù)學(xué)模型,若檢驗符合實際,則可投入使用,若不符合實際,則重新考慮抽象、簡化建立新的數(shù)學(xué)模型。由此可見,數(shù)學(xué)建模是一個過程,而且是一個常常需要多次迭代才能完成的過程,也是反映解決實際問題的真實的過程。

數(shù)學(xué)建模思想運用于應(yīng)用數(shù)學(xué)之中,不僅有利于改變傳統(tǒng)的以老師講授為主的教學(xué)模式,調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,還有利于全面提升學(xué)生的應(yīng)用數(shù)學(xué)的綜合運用能力,同時還能培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維能力和創(chuàng)新合作意識。而且,數(shù)學(xué)建模是從多角度、多層次以及多個側(cè)面去思考問題,有利于提高學(xué)生的發(fā)散思維能力,在數(shù)學(xué)建模的科學(xué)實踐過程中,還能鍛煉學(xué)生的實踐能力,是推行素質(zhì)教育的有效途徑。

二、在應(yīng)用數(shù)學(xué)中貫徹數(shù)學(xué)建模思想的措施分析

1.將數(shù)學(xué)應(yīng)用與理論相結(jié)合,深入貫徹數(shù)學(xué)建模思想

將數(shù)學(xué)應(yīng)用與理論相結(jié)合,深入貫徹數(shù)學(xué)建模思想,是提高應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)效率的重要途徑。在應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,如果涉及到相關(guān)的數(shù)學(xué)概念問題,應(yīng)該通過學(xué)生的所熟悉的日常生活實例以及所學(xué)的專業(yè)相關(guān)實例來引出,盡量避免以教條式的定義模式灌輸數(shù)學(xué)概念,努力結(jié)合相關(guān)情境,以各種背景材料位輔助,通過自然的敘述來減少應(yīng)用數(shù)學(xué)的抽象概念,使其更加簡明化、具體化。而且,用學(xué)生經(jīng)常接觸或者熟識的相關(guān)案例,不僅能幫助學(xué)生正確的理解數(shù)學(xué)概念,還能拓展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,貫徹數(shù)學(xué)建模思想,提高應(yīng)用數(shù)學(xué)整體的教學(xué)效果。

2.積極開展應(yīng)用數(shù)學(xué)相關(guān)的實踐活動,交流數(shù)學(xué)建模方法

在應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,可以通過適當(dāng)?shù)拈_展應(yīng)用數(shù)學(xué)專題講座、專題討論會、經(jīng)驗交流會,或者是成立數(shù)學(xué)建模小組等,促進一些建模專題的討論和交流,比如說:“圖解法建模”、“代數(shù)法建?!钡?,在交流中研究分析數(shù)學(xué)建模相關(guān)問題,理解一些數(shù)學(xué)建模的重要思想,掌握數(shù)學(xué)建模的基本方法。而且,在日常生活中,也可以引導(dǎo)學(xué)生深入生活實踐去觀察,選擇時機的問題進行相關(guān)的數(shù)學(xué)建模訓(xùn)練,讓學(xué)生在數(shù)學(xué)建模實踐活動中不斷的去摸索、去創(chuàng)新、去發(fā)展,以此來不斷的拓展學(xué)生的視野,增長學(xué)生的數(shù)學(xué)建模知識,積累數(shù)學(xué)建模經(jīng)驗。而且,在具體的實踐活動中,通過交流合作,還能及時的反饋相關(guān)的問題,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性,深化數(shù)學(xué)建模思想,豐富數(shù)學(xué)建模方法,進而促進數(shù)學(xué)建模方法在應(yīng)用數(shù)學(xué)中的綜合運用,大大提高數(shù)學(xué)教學(xué)的效率。

3.用數(shù)學(xué)建模思想豐富應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容

應(yīng)用數(shù)學(xué)的教學(xué)通常是以選擇一個具有實際意義的問題為出發(fā)點,進而把相關(guān)的實際問題化為數(shù)學(xué)問題,也就是通過綜合實際材料,用數(shù)學(xué)語言來描述實際問題,在建立數(shù)學(xué)模型。再者就是相關(guān)數(shù)學(xué)材料的邏輯體系構(gòu)建,通過定義數(shù)學(xué)概念,在經(jīng)過一定的運算程序,推出數(shù)學(xué)材料的基本性質(zhì),然后建立相關(guān)的數(shù)學(xué)公式和定理。最后,就是將數(shù)學(xué)理論運用到實際問題中去,利用數(shù)學(xué)建模思想理論知識來解決實際問題。而這一整體過程,實際上就是數(shù)學(xué)建模的全過程,用數(shù)學(xué)建模思想豐富應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容,需要我們轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,在全新的數(shù)學(xué)建模思想的引導(dǎo)下,來構(gòu)建應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)的系統(tǒng)化內(nèi)容體系,豐富教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量。

4.通過案例分析,整合數(shù)學(xué)建模資料

數(shù)學(xué)老師在教授應(yīng)用數(shù)學(xué)相關(guān)章節(jié)的知識點后,需要關(guān)注數(shù)學(xué)理論的實際運用,這時候老師就可以通過收集一些能運用到課堂教學(xué)中來的數(shù)學(xué)建模資料,在對建模資料進行系統(tǒng)的整合,盡量采用大眾化的專業(yè)知識,結(jié)合相關(guān)的案例分析,簡化應(yīng)用數(shù)學(xué)問題。比如說,數(shù)學(xué)教師可以選擇數(shù)量關(guān)系明顯的實際問題,結(jié)合生活實際案例,簡化數(shù)學(xué)建模的方法和步驟,培養(yǎng)學(xué)生的初步數(shù)學(xué)建模能力。

第3篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

關(guān)鍵詞:可視化過程建模語言;面向?qū)ο驪etri網(wǎng);可視化過程建模語言—面向?qū)ο驪etri網(wǎng)集成建模方法;企業(yè)過程建模

在激烈的市場競爭中,所有企業(yè)都希望及時而高效地開發(fā)出高質(zhì)量、高性能的產(chǎn)品。這一切在很大程度上取決于開發(fā)產(chǎn)品的過程和對過程的管理。過程建模是過程管理和并行工程的基礎(chǔ)和核心技術(shù)。通過過程建模,進行并行性分析,提高并行度;通過仿真分析,過程改進,縮短研制周期,提高資源利用率。本文針對企業(yè)過程分布、并行的特點,提出了集成可視化過程建模語言(VisualProcessModelingLanguage,VPML)和面向?qū)ο驪etri網(wǎng)(Object-OrientedPetriNets,OOPN)的企業(yè)過程建模方法。

1VPML-OOPN集成建模方法的技術(shù)基礎(chǔ)

1.1可視化過程建模語言

可視化過程建模語言是北京航空航天大學(xué)軟件工程研究所和美國Funsoft公司合作開發(fā)的,是針對企業(yè)過程的建模語言,用圖形與文本相結(jié)合的方式描述企業(yè)過程的不同方面的內(nèi)容,具有高度的可視性和形式化程度。VPML能從活動、后勤、數(shù)據(jù)、協(xié)同以及活動中的行為等五個模型來刻畫一個企業(yè)的過程[1],如圖1所示。

VPML定義了四組對象原語:一組連接原語和三組連接符原語。每個對象原語對應(yīng)于企業(yè)模型中的一個概念,每個連接和連接符原語定義對象原語間的一種關(guān)系。對象原語包含活動、產(chǎn)品、資源和其他概念,它定義了在VPML中合法的對象集合。

1.2Petri網(wǎng)

Petri網(wǎng)是CarlAdamPetri博士在1962年提出的,它是一種形式化的建模方法。Petri網(wǎng)作為一種圖形工具,可以使用標(biāo)記(Token)來模擬系統(tǒng)的動態(tài)行為和并發(fā)活動;作為一種數(shù)學(xué)工具,它可以建立狀態(tài)方程、數(shù)學(xué)方程以及系統(tǒng)行為的其他數(shù)學(xué)模型[2]。

其中,P和T分別稱為N的place(庫所)集和transition(變遷)集,F為流關(guān)系。若用圓圈表示庫所,用矩形框表示變遷,用有向弧來表示庫所與變遷的有序偶,則構(gòu)成了Petri網(wǎng)的圖形表示。

對Petri網(wǎng)表示的系統(tǒng),可以進行活性、可達性、沖突、死鎖等分析。分析方法有可達樹方法、關(guān)聯(lián)矩陣方法、不變量分析方法等。

1.3面向?qū)ο驪etri網(wǎng)

本文采用的面向?qū)ο驪etri網(wǎng)OOPN是對韓國KAIST的YangKyuLee等人提出的OPNets模型的擴展。在OPNets中,如圖2、3所示,用高級網(wǎng)子網(wǎng)描述每個對象的行為以及對象之間的關(guān)系,通過用方形框把子網(wǎng)括起來表示封裝與抽象。為了信息隱藏,每個對象清晰地表示為外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分。外部結(jié)構(gòu)描述對象之間的信息通信,而內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述每個對象的內(nèi)部控制流。對象的外部接口由消息隊列(messagequeue,mesQueue,用橢圓表示,類似于用圓表示的庫所)、門(gate,用粗線表示,類似于用方形框表示的變遷)以及它們之間的流關(guān)系(arc,用弧線表示)給出。每個對象表示為一個子網(wǎng),庫所中令牌的變化代表了對象的不同狀態(tài)(用黑點表示令牌token),故這些庫所特別地稱為state。

對象的內(nèi)部行為用謂詞網(wǎng)描述。在弧上不加謂詞,在變遷中定義發(fā)生條件和發(fā)生時要執(zhí)行的動作。當(dāng)變遷的所有前驅(qū)中都有令牌,并且存在某一令牌的組合使變遷的發(fā)生條件為真時,變遷就可以發(fā)生。不同對象之間可以用gate把輸入mesQueue與輸出mesQueue連接起來,以此表示相互的消息傳遞關(guān)系。

對象有復(fù)合對象(圖2中的A)和簡單對象(圖3中的AA和AB)之分。在簡單對象中,不包含并發(fā)部分,只表示順序行為;而在復(fù)合對象中則允許并發(fā),因為復(fù)合對象定義了簡單對象之間的連接關(guān)系,其控制分布在這些聚合的簡單對象之間。為了依照系統(tǒng)要求來同步基本對象的順序行為,在復(fù)合對象中定義了對象間的消息通信。這種構(gòu)造可使同步約束從每個對象內(nèi)部分離出來,更便于對象的重用,也為系統(tǒng)死鎖分析方法奠定了基礎(chǔ)。

1.4VPML與OOPN的共同之處和差異

VPML與OOPN的共同之處是兩者均為面向?qū)ο蟮慕UZ言,都能夠?qū)ΜF(xiàn)實的過程進行建模,兩者都有相應(yīng)的形式化定義。

兩者的差異是Petri網(wǎng)的形式化程度更高,能夠?qū)ο到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為進行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)分析和直觀的計算機仿真,但是相對比較抽象,不易于掌握。而VPML語言的特點是功能豐富、直觀易學(xué)、靈活適用,但形式化程度不夠。

綜上所述,VPML對用戶友好,Petri網(wǎng)具有形式化的嚴(yán)密性;VPML能夠有效地描述系統(tǒng),Petri網(wǎng)能夠嚴(yán)密分析系統(tǒng);VPML模型與程序?qū)崿F(xiàn)緊密相連,Petri網(wǎng)模型則易于進行仿真。根據(jù)VPML和Petri網(wǎng)各自的優(yōu)點,本文提出了VPML-OOPN集成建模方法,實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。

2VPML-OOPN集成建模方法的設(shè)計和實現(xiàn)

2.1VPML-OOPN集成建模方法的總體設(shè)計思想

VPML-OOPN集成建模方法的總體設(shè)計思想如圖4所示。具體分為以下幾個步驟:

(1)首先對要創(chuàng)建的過程模型進行需求分析,然后利用VPML的對象源語、連接和連接符源語對過程模型進行描述和設(shè)計。

(2)將建立好的過程模型自動映射成面向?qū)ο驪etri網(wǎng)模型。

(3)利用面向?qū)ο驪etri網(wǎng)模型進行模擬、仿真、靜態(tài)和動態(tài)死鎖檢測等。

(4)模擬和仿真以及定性分析的結(jié)果用于修正和改進模型設(shè)計,模型設(shè)計和模型分析不斷進行,直到滿意為止。

(5)根據(jù)改進后的過程模型描述實現(xiàn)模型。

2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)從功能上可分為如下主要部分:系統(tǒng)總控模塊、用戶界面模塊、創(chuàng)建VPML過程模型模塊、過程模型到面向?qū)ο驪etri網(wǎng)模型的映射模塊、面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的模擬仿真和死鎖檢測模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

下面分別對各個模塊的功能作簡要介紹:

(1)用戶界面模塊

該模塊用于生成用戶的界面。用戶界面包括菜單條、工具條、控制面板和圖形編輯區(qū)。

(2)創(chuàng)建VPML過程模型模塊

該模塊的功能包括支持定義過程模型的結(jié)構(gòu),編輯VPML的可視化圖符原語對象,為每類對象設(shè)置其相應(yīng)的屬性。通過設(shè)置活動的屬性完成其時間的設(shè)置;通過設(shè)置資源對象的屬性完成資源的分配。

(3)模型映射模塊

該模塊包括VPML過程模型映射模塊、生成Petri網(wǎng)腳本文件模塊和生成模型系統(tǒng)腳本文件模塊。

VPML過程模型映射模塊包括對象源語映射模塊、邏輯連接符映射模塊和連接關(guān)系映射模塊。對象源語映射模塊能夠完成活動、產(chǎn)品、資源和時鐘的映射。其中產(chǎn)品的映射能夠區(qū)分源產(chǎn)品和非源產(chǎn)品。如果是源產(chǎn)品還具有區(qū)分單一源產(chǎn)品和多源產(chǎn)品的功能。資源映射首先區(qū)分人工資源和非人工資源,然后再進行映射。時鐘映射能夠設(shè)置時鐘的開始時間、結(jié)束時間、重做周期和間隔時間等,以此對活動進行控制。邏輯連接符映射模塊能夠完成輸入邏輯連接符Input_OR和Input_AND以及輸出邏輯連接符Output_OR和Output_AND的映射。連接關(guān)系映射模塊能夠完成數(shù)據(jù)流連接、關(guān)聯(lián)連接、引用連接和時鐘連接的映射。

本文原文

生成Petri網(wǎng)腳本文件模塊是將映射的結(jié)果按照事先定義好的復(fù)合類的腳本文件格式寫入擴展名為.OPNC的腳本文件中,生成復(fù)合類;生成模型系統(tǒng)的腳本文件是按照模型系統(tǒng)的腳本文件的基本框架寫入腳本文件,作為系統(tǒng)模擬和定性分析的基礎(chǔ)。

(4)模擬仿真和死鎖檢測模塊

該模塊能完成面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的模擬仿真和死鎖檢測。

3系統(tǒng)核心模塊設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1創(chuàng)建VPML過程模型的流程

生成過程模型如圖6所示。

創(chuàng)建一個過程模型分為以下幾個步驟[3]:

(1)分析用戶需求與目標(biāo),根據(jù)分析的結(jié)果建立VPML過程模型。

(2)定義VPML過程模型的活動以及輸入/輸出產(chǎn)品。

(3)定義執(zhí)行活動所需的資源。

(4)定義每個對象源語的屬性。(5)通過合成過程,生成VPML過程模型圖。

(6)檢查VPML過程模型是否具有完整性,如果VPML過程模型具有完整性則保存該文件;否則重新定義。

3.2映射部分的設(shè)計與實現(xiàn)

(1)弧的映射

在過程模型中VPML節(jié)點是通過弧來連接的。在映射時是將每一條弧映射成由起始節(jié)點到門、門到終節(jié)點兩條弧。(2)對象源語的映射和生成Petri網(wǎng)腳本文件

對象源語的映射是參照文獻[4]中的VPML語義的Petri網(wǎng)描述。圖7為活動和批處理活動的面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的對應(yīng)子圖。按照面向?qū)ο驪etri網(wǎng)事先定義的簡單類和復(fù)合類的腳本格式,依照腳本定義的順序依次寫入,并保存在擴展名為.OPNC的文件中。

圖7中批處理活動有四種不同的控制:如果同時選擇時鐘和數(shù)量控制,在“選擇二”對象中加一個Token;否則在“選擇一”對象中添加一個Token。詳情請參照文獻[4]。

簡單類的腳本文件的基本框架的定義請參照文獻[2],在此不詳述。在簡單類的定義中,最重要的是Transition的定義。單個Transition的基本框架定義如下:

…:

Pos:…

[Color:…]

[NameLoc:…]

[Time:…]

[PreCond:]

…

[#PreCond]

[Action:]

…

[#Action]

“Time:”是時間標(biāo)志符,為任選項,用來定義Transition發(fā)生的持續(xù)時間。后跟用逗號隔開的數(shù)字和時間單位。時間單位有七種:“MilliSecond”“Second”“Minute”“Hour”“Day”“Month”和“Year”。

“PreCond:”和“#PreCond”是發(fā)生條件定義標(biāo)志符,為任選項,分別表示發(fā)生條件定義的開始和結(jié)束。這兩個標(biāo)志符之間可以定義一個合法的返回值為“boolean”的方法體,若不想為Transition定義發(fā)生條件,則可以省略此項內(nèi)容。

“Action:”和“#Action”是動作定義標(biāo)志符,為任選項,分別表示動作定義的開始和結(jié)束。這兩個標(biāo)志符之間可以定義一個合法的返回值為“void”的方法體,若不想為Transition定義動作,則可以省略此項內(nèi)容。在活動的屬性中,最重要的是對活動的持續(xù)時間的定義,如果活動的持續(xù)時間是常量分布,那么則根據(jù)活動定義的具體時間和相應(yīng)的比例計算出Token停留在Transition中的時間,然后把時間寫入腳本文件中;如果活動的持續(xù)時間是其他分布,則根據(jù)相應(yīng)的算法計算出時間,寫入腳本文件中。在模擬時Token會自動駐留在Transition中相應(yīng)的時間,以達到模擬運行的效果。

(3)生成Petri網(wǎng)腳本文件

將對象源語、邏輯連接符和連接弧映射完之后,需要按照面向?qū)ο驪etri網(wǎng)中的復(fù)合類的腳本文件的基本框架寫入腳本文件,生成的文件保存在.OPNC文件中。

(4)生成模型系統(tǒng)的腳本文件

生成模型系統(tǒng)的腳本文件是按照模型系統(tǒng)的腳本文件的基本框架寫入腳本文件,生成的文件保存在.OPNS文件中。在模型系統(tǒng)的定義中,最重要的是實例的定義。實例的基本定義框架如下:

InnerClass的名字.State的名字:

Token:

實例的名字:

Init:

…

#Init

#Token

在實例的定義中,最重要的是State中Token的定義。比如說執(zhí)行一個活動必須有人這個資源,那么在寫模型系統(tǒng)的腳本文件時則寫入Token。這樣在模擬運行時,Token會自動存于網(wǎng)中,點擊運行按鈕則網(wǎng)可以自動啟動。

3.3模擬仿真和死鎖檢測模塊

模擬仿真是把OOPN類轉(zhuǎn)換成Java類來進行底層的實現(xiàn),而Java類中仍然保留網(wǎng)結(jié)構(gòu),即系統(tǒng)的執(zhí)行仍然按照網(wǎng)的引發(fā)規(guī)則來進行,而非將網(wǎng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成語言中的控制結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。這樣可以通過Petri網(wǎng)的執(zhí)行獲知系統(tǒng)的運作,也可以用Petri網(wǎng)的觀點和角度來對系統(tǒng)進行控制[2]。

死鎖檢測過程首先根據(jù)對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu),提取出對其輸入/輸出門發(fā)生次序的要求,構(gòu)造出接口等價網(wǎng)(InterfaceEquivalentNet,IE網(wǎng)),然后將不同對象的IE網(wǎng)合并,構(gòu)成整個系統(tǒng)的IE網(wǎng),通過建立IE網(wǎng)的可達樹,分析其中是否存在死鎖。

4結(jié)束語

通過分析VPML和面向?qū)ο驪etri網(wǎng)各自的特點,提出了VPML-OOPN集成建模方法,設(shè)計和實現(xiàn)了VPML-OOPN集成開發(fā)環(huán)境。此環(huán)境可以完成過程模型的建立、映射、模擬仿真和死鎖檢測等功能,實現(xiàn)了VPML和面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的優(yōu)勢互補。

參考文獻:

[1]周伯生,張社英.可視化建模語言[J].軟件學(xué)報,1997,8(增刊):535-545.

[2]牛錦中.基于面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的并發(fā)軟件集成開發(fā)環(huán)境的研究與實現(xiàn)[D].北京:北京航空航天大學(xué),1999:20-24.

[3]周伯生,徐紅,張莉.過程工程原理與過程工程環(huán)境引論[J].軟件學(xué)報,1997,8(增刊):519-534.

第4篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

一、高等數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問題

1.陳舊的教學(xué)觀念

我國高校中的高等數(shù)學(xué)課堂存在過分看重學(xué)生計算能力和邏輯思維能力培養(yǎng)的現(xiàn)象,這樣就導(dǎo)致高等數(shù)學(xué)課堂非常乏味和枯燥,學(xué)生在課堂上很難提高學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)的能力。一些高等數(shù)學(xué)教師在傳統(tǒng)的教學(xué)觀念的影響下,在課堂上只是單純地引入一條條的數(shù)學(xué)概念和定義,而]有進行詳細的實例講解,這樣不僅會造成學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候沒有足夠的積極性,而且當(dāng)進入社會參加工作以后遇見一些問題的時候,他們常常不能利用相關(guān)的數(shù)學(xué)知識解決相關(guān)難題。

2.不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容

目前我國大多數(shù)高等院校教師在進行高等數(shù)學(xué)教學(xué)的時候,教授的內(nèi)容只是經(jīng)過簡化之后的數(shù)學(xué)分析。例如,在函數(shù)微積分的教學(xué)中,擁有較強的技巧性和靈活多樣的計算方法的不定積分的教學(xué)占了幾個課時,學(xué)生課上學(xué)習(xí)之后,還需要再花費大量的課下時間進行練習(xí),這樣會給學(xué)生造成很大的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),而且并沒有很強的應(yīng)用性。

3.落后的教學(xué)方法

高等院校的高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),其教學(xué)效果與教學(xué)方法有很大關(guān)系,所以在目前的高等數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)該改進落后的教學(xué)方法?,F(xiàn)在的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法屬于傳統(tǒng)的教授形式,在這樣的課堂中教師給學(xué)生灌輸一些數(shù)學(xué)知識和相應(yīng)的定義,十分乏味和枯燥,同時也對學(xué)生的創(chuàng)新意識有很大的束縛作用。

二、在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想

1.融入數(shù)學(xué)建模思想的重要作用

在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想,是我國教學(xué)改革中的一項重要內(nèi)容。融入數(shù)學(xué)建模思想,能夠讓高等數(shù)學(xué)教師認(rèn)識到高等數(shù)學(xué)教學(xué)的重要性,從而明確高等數(shù)學(xué)中的教學(xué)重點內(nèi)容。把數(shù)學(xué)建模思想融入高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,能夠讓高等數(shù)學(xué)課堂變得更加完整,學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解更加全面,同時還能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)的能力。

2.融入數(shù)學(xué)建模思想的基本原則

在高等數(shù)學(xué)課堂中融入數(shù)學(xué)建模思想,首先要能夠分清二者的主次關(guān)系,雖然融入數(shù)學(xué)建模思想能夠使高等數(shù)學(xué)課堂氣氛變得更加融洽,但是課堂的主要內(nèi)容還應(yīng)該是高等數(shù)學(xué),而不要把高等數(shù)學(xué)課堂變成數(shù)學(xué)建模課。其次,不要生搬硬套數(shù)學(xué)建模課程,而需要有機地把高等數(shù)學(xué)課堂和數(shù)學(xué)建模思想相結(jié)合。最后,將數(shù)學(xué)建模思想融入高等數(shù)學(xué)課堂上不是一朝一夕就能夠完成的,需要教師和學(xué)生共同努力,循序漸進來完成。

3.融入數(shù)學(xué)建模思想的教學(xué)案例

在高等數(shù)學(xué)教學(xué)課堂中融入數(shù)學(xué)建模思想,要能夠根據(jù)每節(jié)課知識點的具體內(nèi)容補充相應(yīng)的具體案例,這樣能夠讓學(xué)生在課堂建模過程中學(xué)會高等數(shù)學(xué)的具體應(yīng)用方法。例如,在學(xué)習(xí)連續(xù)函數(shù)的零點存在定理的過程中,教師可以提出“登山問題”來讓學(xué)生進行相應(yīng)的思考。

在我國高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想是我國高等院校進行改革的重要內(nèi)容,能夠促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提高,對加強我國的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)有著非常重要的作用。

參考文獻:

第5篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

現(xiàn)代工程科技要求工科大學(xué)生應(yīng)具備扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,而目前工科大學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)常常呈現(xiàn)“學(xué)而無趣”“學(xué)而無用”的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象折射出的教學(xué)問題為:理論與實踐脫節(jié),缺少數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié),缺乏數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)培養(yǎng)。

為了將數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論、數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐和數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)三者融合起來貫穿于工科大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)過程中,我們設(shè)計并實施了系統(tǒng)科學(xué)的解決方案:建設(shè)優(yōu)質(zhì)的實踐平臺(基礎(chǔ))構(gòu)建科學(xué)的培養(yǎng)模式(構(gòu)架)建立優(yōu)秀的教學(xué)團隊(實施)提高大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐能力(效果)。在實施方案指導(dǎo)下,經(jīng)過近20年的探索與實踐,成效顯著。此成果榮獲2014年高等教育類國家級教學(xué)成果一等獎。 一、創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的實踐平臺,完善教學(xué)資源結(jié)構(gòu),優(yōu)化創(chuàng)新人才個性成長環(huán)境

1. 建立大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐基地和大學(xué)生數(shù)學(xué)實驗室

為了培養(yǎng)工科大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐能力,我校在友誼校區(qū)和長安校區(qū)分別創(chuàng)建了多功能大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐基地?;厥羌皞€性化教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、數(shù)學(xué)實驗、創(chuàng)新研究、數(shù)學(xué)建模競賽”等為一體的創(chuàng)新實踐平臺,為大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程教學(xué)改革以及培養(yǎng)跨學(xué)科創(chuàng)新人才提供良好的條件與環(huán)境。大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐基地可以同時容納300名學(xué)生上機實習(xí),配備了一流的設(shè)施,制定了科學(xué)的管理制度,面向?qū)W生全天候開放。學(xué)生根據(jù)個人的學(xué)習(xí)、實踐、創(chuàng)新、研究等需求,有效使用基地的所有資源,充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動性,提升了教學(xué)資源利用率。

同時,我們又建立了兩個數(shù)學(xué)實驗室:數(shù)學(xué)建模與科學(xué)計算實驗室,統(tǒng)計與數(shù)據(jù)模擬實驗室。這兩個實驗室配備了高性能計算機和多種數(shù)學(xué)計算和優(yōu)化的專業(yè)軟件。實驗室承擔(dān)了高性能計算和仿真模擬等任務(wù),為學(xué)生深化數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐提供了保障。

2. 編寫出版注重培養(yǎng)數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐能力的系列教材

該系列教材堅持以問題驅(qū)動為主線,以大學(xué)生已有知識為基礎(chǔ),以培養(yǎng)實踐能力為目標(biāo),內(nèi)容簡單有趣,非常適合學(xué)生學(xué)習(xí)。同時,該系列教材還能夠滿足多個層面學(xué)生需求。其中,《實用數(shù)學(xué)建模與軟件應(yīng)用》、《基于MATLAB和LINGO的數(shù)學(xué)實驗》適用于數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實驗課程教學(xué);《數(shù)學(xué)建模簡明教程》適合數(shù)學(xué)建模專題講座;《數(shù)學(xué)建模競賽優(yōu)秀論文精選與點評》以及《美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽賽題解析與研究》適合數(shù)學(xué)建模競賽賽前培訓(xùn)使用;《線性代數(shù)》、《高等數(shù)學(xué)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《隨機數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》等教材增加了數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗素材,架起了大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程與數(shù)學(xué)實踐的橋梁。

3. 構(gòu)建優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,豐富大學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容

為了滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,我們建立了“數(shù)學(xué)建?!眹壹壘氛n程網(wǎng)站,“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”以及“概率論基礎(chǔ)”等4門省級精品課程網(wǎng)站,同時創(chuàng)建了西北工業(yè)大學(xué)“數(shù)學(xué)建模競賽”網(wǎng)站。這5個課程網(wǎng)站和1個競賽網(wǎng)站為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源,使之成為開展第二課堂學(xué)習(xí)的基地。 二、以“基礎(chǔ)為本,實踐為魂,素養(yǎng)為翼”為理念,構(gòu)建“基礎(chǔ)―實踐―素養(yǎng)”融合發(fā)展的人才培養(yǎng)模式

我們在課堂教學(xué)中,以“深化知識理解,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思想”為本;在實踐教學(xué)中,以“知識融于實踐,實踐檢驗知識”為魂;在文化熏陶方面,以“數(shù)學(xué)文化熏陶推動知識學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用”為翼,以實現(xiàn)“學(xué)而有趣,學(xué)而有用,學(xué)而會用”。

“基礎(chǔ)―實踐―素養(yǎng)”融合發(fā)展的“二三三”培養(yǎng)模式是由“兩級課程”(大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程和數(shù)學(xué)建模相關(guān)課程)、“三類實踐”(數(shù)學(xué)實驗、數(shù)模競賽、創(chuàng)新項目)以及“三重熏陶”(數(shù)學(xué)講壇、數(shù)學(xué)沙龍、數(shù)模講座與論壇)構(gòu)成,其培養(yǎng)過程概述為“加深數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論?強化數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐?提升數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)”,三者之間相互融合、相互促進,為學(xué)生后續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。在踐行“二三三”培養(yǎng)模式過程中,扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論支撐大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐,數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐深化大學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?;A(chǔ)理論學(xué)習(xí)涉及數(shù)學(xué)歷史、文化和思想,以培育學(xué)生的數(shù)學(xué)人文素養(yǎng);數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐豐富學(xué)生數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)內(nèi)涵。數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)提升學(xué)生參與創(chuàng)新實踐的積極性;數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)激發(fā)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)興趣,擴充知識面?!盎A(chǔ)―實踐―素養(yǎng)”相互融合,在人才基礎(chǔ)培養(yǎng)上具有科學(xué)性和系統(tǒng)性。

1. 將數(shù)學(xué)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)貫穿于“兩級課程”教學(xué)全過程,提高教學(xué)質(zhì)量

首先,開展問題驅(qū)動式的教學(xué)模式改革,將數(shù)學(xué)建模思想融入大學(xué)數(shù)學(xué)主干課程,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

問題驅(qū)動式的教學(xué)模式強調(diào)人本主義理念,發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。教學(xué)過程引導(dǎo)學(xué)生思維,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的潛質(zhì),全面提升其抽象思維、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)應(yīng)用等能力。

一是以建模的方法講授數(shù)學(xué)定義和定理。通過直觀分析、抽象思維、邏輯推導(dǎo)等過程,建立起數(shù)學(xué)定義、數(shù)學(xué)定理與自然現(xiàn)象和規(guī)律之間的橋梁,這個橋梁就是數(shù)學(xué)建模。通過數(shù)學(xué)建模的方法,可以講授定義的形成過程以及定理的內(nèi)在意義,既可以提高學(xué)生的建模能力,也將抽象概念形象化。

二是將往屆的數(shù)學(xué)建模競賽試題和課堂內(nèi)容相結(jié)合。在教學(xué)過程中,根據(jù)講授的課程內(nèi)容,解答往屆的數(shù)學(xué)建模競賽試題,以提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

三是將科學(xué)研究中的問題與課堂教學(xué)相結(jié)合,教師將科學(xué)研究中的一些簡單建模問題與課程內(nèi)容相結(jié)合,提升學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

四是開設(shè)分層次系列數(shù)學(xué)建模課程,對不同的教學(xué)對象選擇不同的教學(xué)內(nèi)容,實現(xiàn)授課內(nèi)容與授課對象相統(tǒng)一。例如,為部分院系學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模必修課,為其他院系學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模選修課,為參加競賽學(xué)生開設(shè)培訓(xùn)課,為參加創(chuàng)新項目的學(xué)生開設(shè)討論課,邀請校內(nèi)校外專家舉辦講座,為有興趣的學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)資源,等等。通過分層次教學(xué),滿足了各個層面學(xué)生對數(shù)學(xué)建模知識的需求。

五是依據(jù)教學(xué)目的、效果、對象選擇教學(xué)手段,廣泛采用網(wǎng)絡(luò)資源、多媒體課件、一對一討論、集體討論、網(wǎng)絡(luò)答疑等教學(xué)手段,提高教學(xué)效果。同時,加強課堂教學(xué)與課外實踐有機結(jié)合。在完成規(guī)定的課堂教學(xué)任務(wù)前提下,為了鞏固和提高課堂效果,我們又設(shè)置了適量的課外實踐,主要包括課外數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新項目、各級各類競賽、數(shù)學(xué)實驗等內(nèi)容。

2. 開展系列大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽與培訓(xùn),為培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型、跨學(xué)科創(chuàng)新拔尖人才奠定基礎(chǔ)

我們建立了完善的校級數(shù)學(xué)建模競賽體制,保證80%以上的大學(xué)生在校期間至少參加一次數(shù)學(xué)建模競賽。這不僅提高了大學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)理論知識解決實際問題的能力,同時也是檢驗數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革效果的良好手段。參賽學(xué)生從2000年的240余人增加到2014年的4800余人,累計參賽學(xué)生達30000余人,是全國校級數(shù)學(xué)建模競賽參賽規(guī)模最大的學(xué)校之一。

我們建立了完善的全國大學(xué)生和美國(國際)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽培訓(xùn)機制,包括隊員選拔、課程培訓(xùn)、賽題培訓(xùn)、專項培訓(xùn)、專題討論、強化訓(xùn)練、分組協(xié)作等手段。經(jīng)過這樣的培訓(xùn),西北工業(yè)大學(xué)在各級各類數(shù)學(xué)建模競賽中成績斐然。

3. 開展數(shù)學(xué)實驗和系列大學(xué)生自主創(chuàng)新項目,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力

為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力,我們以培養(yǎng)知識理解、知識應(yīng)用、數(shù)學(xué)計算、創(chuàng)新和實踐為指導(dǎo),設(shè)計了8個基礎(chǔ)實驗、4個選做實驗。通過基礎(chǔ)實驗,調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和應(yīng)用數(shù)學(xué)分析解決問題的積極性,使其掌握常用的工程數(shù)學(xué)的應(yīng)用方法。選做實驗立足于對各知識點的理解和應(yīng)用,讓學(xué)生學(xué)會怎樣運用所學(xué)知識,提取問題的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),進行創(chuàng)造性思維,更好地掌握和應(yīng)用所學(xué)各種數(shù)學(xué)工具、軟件工具的能力。

近兩年來,共開設(shè)系列大創(chuàng)項目113項,參與學(xué)生400余人。通過自選級、校級、國家級三個層次大學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新項目,學(xué)生的科學(xué)研究能力得到了顯著提升。

4. 舉辦“三重熏陶”,豐富教學(xué)內(nèi)涵

我們通過延伸課堂教學(xué),舉辦數(shù)學(xué)講壇、數(shù)學(xué)沙龍、數(shù)學(xué)建模講座和論壇,開闊學(xué)生視野,提升學(xué)生對數(shù)學(xué)思想、歷史、文化、美學(xué)、應(yīng)用的認(rèn)識,實現(xiàn)了課堂教學(xué)與人文素養(yǎng)培養(yǎng)無縫鏈接,豐富了數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)涵。

例如,在數(shù)學(xué)論壇上,中國工程院院士崔俊芝做過“從科學(xué)計算到數(shù)字工程――漫談數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)”,“杰青”王瑞武做過“合作的演化――數(shù)學(xué)在生命科學(xué)中應(yīng)用的一個問題”,美國密西根大學(xué)J. Liu做過“博弈論與諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎”等報告。另外,也舉辦過“幾個著名的數(shù)學(xué)難題及錢學(xué)森的科學(xué)人生”、“科學(xué)巨匠――赫伯特?西蒙和馮?諾依曼”等數(shù)學(xué)沙龍。通過這些活動,營造了數(shù)學(xué)文化氛圍,增強了學(xué)生數(shù)學(xué)文化修養(yǎng),擴大了學(xué)生的數(shù)學(xué)知識面,提升了學(xué)生的數(shù)學(xué)建模興趣和能力。 三、以“能站講臺,能教實踐,能開論壇,能做科研”為標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建一支全能型專業(yè)化師資隊伍

第6篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

一、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,讓情感體驗引領(lǐng)教學(xué)

蘇霍姆林斯基曾說過:“處于疲倦狀態(tài)下的頭腦,是很難有效地吸取知識的.”可見,學(xué)習(xí)狀態(tài)對課堂教學(xué)效果有著莫大的影響,而積極的學(xué)習(xí)情緒是良好學(xué)習(xí)狀態(tài)的基礎(chǔ),在教學(xué)過程中,教師要誘導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)情緒,調(diào)整好學(xué)習(xí)狀態(tài),為體驗式教學(xué)奠定堅實的基礎(chǔ).

在教學(xué)實踐中,筆者發(fā)現(xiàn),創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)情緒最有效的方法.創(chuàng)設(shè)情境的方法多種多樣.很多數(shù)學(xué)奧秘的發(fā)現(xiàn)都不是一帆風(fēng)順的,或者歷經(jīng)波折,或者機緣巧合,而這些或感人或有趣的故事恰恰給數(shù)學(xué)教學(xué)情境提供了大量的素材,教師不妨在課堂中引入數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生和發(fā)展的趣味故事、數(shù)學(xué)家的奇聞軼事或者有關(guān)數(shù)學(xué)的歷史典故等作為數(shù)學(xué)課堂的調(diào)味劑,讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)的起源和發(fā)展,提高數(shù)學(xué)文化素養(yǎng).多媒體能夠?qū)⑽淖帧D像、聲音、色彩、動畫等諸多元素融為一體,展示概念的形成過程,是傳統(tǒng)教學(xué)方式所無法企及的,教師要多多利用多媒體教學(xué)的便利之處,改善教學(xué)環(huán)境,讓學(xué)生在多媒體帶來的多種感官的刺激下深化理解.教師還可以利用數(shù)學(xué)的生活特性,將知識與學(xué)生所熟知的生活常識緊密聯(lián)系,引入相關(guān)的實物、實體模型和生活問題,創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的現(xiàn)實教學(xué)情境,啟發(fā)他們聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗和情感體驗.例如在學(xué)習(xí)“均值不等式”這一節(jié)時,我提出了這樣一個問題:“五一”假期臨近,各大商場都推出了促銷優(yōu)惠活動,A商場的優(yōu)惠方案是所有商品一律先打p折,在此基礎(chǔ)上再打q折,B商場的優(yōu)惠方案是先打q折,再打p折,而C商場的優(yōu)惠方案則是對于同一件商品兩次都打p+q2折,那么你能不能計算出來哪家商場更優(yōu)惠呢?這是生活中最常見的降價優(yōu)惠問題,也是均值不等式應(yīng)用的典型實例,由于學(xué)生對問題情境非常熟悉,對題意的理解不存在困難,很快便找出了解決問題的核心——pq和p+q22的大小,順利解決了問題.

二、鼓勵動手操作,讓發(fā)現(xiàn)體驗激活課堂

如果教師只是一味地講解灌輸知識,學(xué)生被動地聽講,他們很快就會感到枯燥厭倦,只有教師想方設(shè)法發(fā)揮學(xué)生的參與主動性,課堂教學(xué)才能具有吸引力.在高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程適當(dāng)安排一些教學(xué)活動,讓學(xué)生自己動手操作,能夠有效幫助學(xué)生體驗知識的生成過程,促進其思維發(fā)展,學(xué)生動手又動腦,體驗發(fā)現(xiàn)的樂趣.

只有那些符合高中生認(rèn)知規(guī)律,同時又能激起學(xué)生動手欲望的教學(xué)活動才能夠讓學(xué)生產(chǎn)生參與欲望,因而教學(xué)活動不僅要符合課堂教學(xué)的要求,還要迎合學(xué)生的個性特點.教師要根據(jù)本班學(xué)生的特點和實際學(xué)情為學(xué)生量身設(shè)計教學(xué)活動,讓學(xué)生在多種感官的共同參與下獲得思維能力的提升.

例如在學(xué)習(xí)“橢圓的定義”這一部分內(nèi)容時,為了幫助學(xué)生體驗橢圓定義的得出過程,筆者設(shè)計了“走進橢圓”的教學(xué)活動,并且分別設(shè)計了理解型和探索型兩種活動方案,并請學(xué)生在筆者的指導(dǎo)下自己動手操作.

理解型方案:在硬紙板上釘上兩枚圖釘,并且用圖釘固定一根細繩,隨后用鉛筆拉緊細繩,在硬紙板上慢慢移動,作出圖形,嘗試改變細繩長度,看看畫出來的圖形有什么變化.

探索型方案:拿出一張圓形紙片按照教師的指導(dǎo)進行折疊,將紙片繞圓心翻折一周,然后觀察所得圖形.這兩個活動方案相輔相成,理解型方案幫助學(xué)生理解了橢圓的定義,而隨后的探索型方案激發(fā)學(xué)生思考,深化理解.

三、培養(yǎng)建模能力,讓探究體驗提升效率

數(shù)學(xué)建模能力對高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)至關(guān)重要.數(shù)學(xué)建模能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、想象能力、應(yīng)用能力等,有效幫助學(xué)生提升對數(shù)學(xué)知識的理解,并且感受到數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用價值.而建模的過程,實際上就是實踐——理論——實踐的體驗過程,需要理論與實踐的相互融合,最終達到知行合一.

第7篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

一、對數(shù)學(xué)模型的相關(guān)定義進行分析

數(shù)學(xué)模型指的主要是按照事物的特征以及數(shù)量之間存在的關(guān)系,通過形式化的數(shù)學(xué)語言,對數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)進行概括。更加廣義的一個解釋是,所有的數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)方程、數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)理論等。對數(shù)學(xué)模型進行建立的整個過程是數(shù)學(xué)建模,也就是運用數(shù)學(xué)方面的語言以及方法來對實際的問題進行描述,并進行有效的解決。數(shù)學(xué)建模的一個相對比較嚴(yán)格的定義是,在世界當(dāng)中的特定對象,為了特定的目標(biāo),按照對象內(nèi)部的實際規(guī)律,在分析問題以及進行建設(shè)之后,應(yīng)該使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ?,獲得數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。

二、對數(shù)學(xué)模型思想應(yīng)用在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的基本原則進行分析

1.再創(chuàng)造的原則。在中學(xué)數(shù)學(xué)的實際教學(xué)當(dāng)中運用數(shù)學(xué)建模的思想能夠在很大程度上為學(xué)生提供良好的平臺,在此平臺當(dāng)中,學(xué)生能夠?qū)栴}進行學(xué)習(xí)分析以及有效的解決。因此,數(shù)學(xué)建模的核心應(yīng)該是在學(xué)生積極主動參與的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)再創(chuàng)造的相關(guān)活動。

2.數(shù)學(xué)化的原則。在實際的課堂當(dāng)中,學(xué)生應(yīng)該把實際的問題有效抽象為數(shù)學(xué)上的問題,即數(shù)學(xué)化的一個過程。在中學(xué)數(shù)學(xué)的過程中,應(yīng)該重點關(guān)注學(xué)生學(xué)會思考,領(lǐng)會到數(shù)學(xué)當(dāng)中的世界。

3.教學(xué)現(xiàn)實性的原則。在實際的中學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中,應(yīng)該對學(xué)生所具有的特殊性進行充分強調(diào),還應(yīng)該針對不同的學(xué)生開展不同的建?;顒?,盡可能的為學(xué)生提供富含創(chuàng)造力的舞臺,保證學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)進行有效的運用,在中學(xué)數(shù)學(xué)中得到不同的體驗。在此過程中,應(yīng)該保證學(xué)生在數(shù)學(xué)現(xiàn)實前提下,能夠盡可能提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力以及實踐能力。之后保證學(xué)生學(xué)不足的感悟,進而激發(fā)出學(xué)生的刻苦性。

4.嚴(yán)謹(jǐn)性的原則。在中學(xué)數(shù)學(xué)的實際建模過程當(dāng)中,不應(yīng)該對建模的復(fù)雜以及完美進行刻意的追求,不需要嚴(yán)格要求模型的實際推算過程,學(xué)生應(yīng)該保證數(shù)學(xué)現(xiàn)實之下的足夠嚴(yán)謹(jǐn)。所以,學(xué)生在實際的建模過程當(dāng)中應(yīng)該嚴(yán)格遵守評價的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。實際上,社會技術(shù)的發(fā)展和學(xué)生的知識有著非常大的差異性,應(yīng)該對創(chuàng)新以及發(fā)現(xiàn)的層次進行充分認(rèn)識。除此之外,在中學(xué)數(shù)學(xué)的實際建模當(dāng)中還應(yīng)該嚴(yán)格遵循其他的原則,具體為:有效結(jié)合抽象以及具體;有效結(jié)合演繹以及歸納;有效結(jié)合實踐以及理論以及有效結(jié)合論證與探索等。另外,還應(yīng)該保證手段以及目的的統(tǒng)一,直接以及間接經(jīng)驗的統(tǒng)一等。

三、對建立或化歸為方程或不等式模型的實例進行分析

第8篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;新課程標(biāo)準(zhǔn);數(shù)學(xué)教育;高考;自主研究;高等教育;素質(zhì)教育;教育改革

近幾年的高考題中,出現(xiàn)了數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用題,旨在考查學(xué)生利用所學(xué)過的數(shù)學(xué)知識,分析和解決實際問題的能力。但是考查的結(jié)果并不那么理想,對于這種形式的應(yīng)用題,有相當(dāng)數(shù)量的考生感到無所適從、無處下筆,能夠完全正確解答的更是寥寥無幾。

實際上,這種類型的應(yīng)用題,就本質(zhì)而言,也就是數(shù)學(xué)建模題,也就是說,應(yīng)用建立數(shù)學(xué)模型來解決實問題。通過對實際問題的抽象、簡化,確定變量和參數(shù),并應(yīng)用某些“規(guī)律”建立起變量、參數(shù)間模型的數(shù)學(xué)問題,然后求解該數(shù)學(xué)問題并解釋、驗證所得到的解,這就要求學(xué)生要具有較好的抽象能力及對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。但是,目前的教育在這方面的投入太少,或者說是重視不夠。其結(jié)果讓人深思,改革勢在必行。

現(xiàn)代數(shù)學(xué)教育思想的核心就是在保證打牢基礎(chǔ)的同時,力求培養(yǎng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力、應(yīng)用意識與應(yīng)用能力。數(shù)學(xué)教育應(yīng)是基于傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)于一體的教育理念之下的教學(xué)體系。數(shù)學(xué)建模正是實現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳途徑,為數(shù)學(xué)教學(xué)改革打開了一個突破口,為數(shù)學(xué)教育帶來了生機。

首先要說的是什么是數(shù)學(xué)建模。數(shù)學(xué)建模,專家給它下的定義是通過對實際問題的抽象、簡化,確定變量和參數(shù),并運用某些規(guī)律建立起變量、參數(shù)間的確定的數(shù)學(xué)問題(也可稱為一個數(shù)學(xué)模型),求解該數(shù)學(xué)問題,解釋、驗證所得到的解,從而確定能否用于解決問題的多次循環(huán)、不斷深化的過程。簡而言之,就是將一類數(shù)學(xué)問題概括成一種模型來學(xué)習(xí),以達到解決實際問題的目的。

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》有把數(shù)學(xué)建模放在比較重要位置的趨勢,因此我們在教學(xué)中要注重對學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)。

數(shù)學(xué)建模可體現(xiàn)以學(xué)生為主體的現(xiàn)代教學(xué)思想,培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)。在數(shù)學(xué)建模中遇到的問題,只用現(xiàn)成的數(shù)學(xué)知識就能解決的問題幾乎是沒有的。所能遇到的都是數(shù)學(xué)和其他學(xué)科交叉在一起的問題,不是純粹的數(shù)學(xué),而是多學(xué)科融合在一起的數(shù)學(xué)。其中的數(shù)學(xué)奧妙不是明擺在那里等著解決,而是暗藏在深處有待發(fā)現(xiàn)。要對復(fù)雜的實際問題進行分析,發(fā)現(xiàn)其中可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律,把實際問題化成一個數(shù)學(xué)問題。如果有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)工具當(dāng)然好,如果沒有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)工具,就必須尋找和開發(fā)出新的數(shù)學(xué)工具去解決。數(shù)學(xué)建??梢宰鳛橐蕴岣邔W(xué)生素質(zhì)為核心的數(shù)學(xué)教學(xué)改革的突破口。

美國國家數(shù)學(xué)教育委員會在《人人關(guān)心:數(shù)學(xué)教育的未來》的報告中指出:“實在說來,沒有人能教數(shù)學(xué),好的數(shù)學(xué)老師不是在教數(shù)學(xué),而是激發(fā)學(xué)生自己去學(xué)數(shù)學(xué)?!薄爸挥挟?dāng)學(xué)生通過自己的思考建立起自己的數(shù)學(xué)理解力時,才能真正學(xué)好數(shù)學(xué)?!?/p>

而數(shù)學(xué)建模讓數(shù)學(xué)變得生活化,更貼近了大家的生活,讓學(xué)生覺得數(shù)學(xué)有用、數(shù)學(xué)好玩,可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生自己去學(xué)數(shù)學(xué)。

數(shù)學(xué)建模中學(xué)生自主研究,自己發(fā)現(xiàn)問題,自主提出問題,這讓學(xué)生樂于建模、樂于學(xué)數(shù)學(xué)。學(xué)貴有疑,提出一個問題往往比解決一個問題更重要。美國教育學(xué)家布魯巴克提出:“最精湛的教學(xué)藝術(shù)所遵循的最高準(zhǔn)則是讓學(xué)生提出問題。”如果學(xué)生能主動積極地提出有價值的、自己感興趣的問題,那么學(xué)生建模時會更有創(chuàng)造性、積極性,會樂于從不同的角度、層次探索建模的方法。

參考文獻:

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[2]曹向洪.如何培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力[J].雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2010,24(1):98.

第9篇:數(shù)學(xué)建模的定義范文

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)模型 數(shù)學(xué)建模 創(chuàng)新意識

小而言之,數(shù)學(xué)中的各種基本概念,都是以各自相應(yīng)的現(xiàn)實原型作為背景而抽象出來的數(shù)學(xué)概念。各種數(shù)學(xué)公式、方程式、定理等等都是一些具體的數(shù)學(xué)模型。大而言之,作為用數(shù)學(xué)方法解決實際問題的第一步,數(shù)學(xué)建模有著與數(shù)學(xué)同樣悠久的歷史。兩千多年以前創(chuàng)立的歐幾里德幾何,17世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的牛頓萬有引力定律,都是科學(xué)發(fā)展史上數(shù)學(xué)建模的成功范例。

一、數(shù)學(xué)建模的內(nèi)涵

數(shù)學(xué)的實踐性、社會性意義體現(xiàn)為:從事實際工作的人,能夠善于運用數(shù)學(xué)知識及數(shù)學(xué)的思維方法來分析他們每天面臨的大量實際問題,并發(fā)現(xiàn)其中可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律,并以此作為指導(dǎo)與解決問題的基礎(chǔ)與手段。用數(shù)學(xué)語言來描述的“關(guān)系或規(guī)律”可稱之為數(shù)學(xué)模型,建立這個“關(guān)系或規(guī)律”的過程即數(shù)學(xué)建模。

從定義的層面上來說,所謂數(shù)學(xué)建模就是分析和研究一個實際問題時,從定量的角度出發(fā),基于深入調(diào)查研究、了解對象信息、作出簡化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)符號和語言,把實際問題表述為數(shù)學(xué)式子,即數(shù)學(xué)模型,然后用通過計算得到的模型結(jié)果來解釋實際問題,并接受實際的檢驗,這個建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模。

二、數(shù)學(xué)建模的操作過程

數(shù)學(xué)建模的操作過程包括七個漸進及循環(huán)的步驟,即模型準(zhǔn)備模型假設(shè)模型建立模型求解模型分析模型檢驗?zāi)P蛻?yīng)用。

其中步驟一、模型準(zhǔn)備,即了解問題的實際背景,明確其實際意義,掌握對象的各種信息。用數(shù)學(xué)語言來描述問題。步驟二、模型假設(shè),即根據(jù)實際對象的特征和建模的目的,對問題進行必要的簡化,并用精確的語言提出一些恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)。步驟三、模型建立,即在假設(shè)的基礎(chǔ)上,利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具來刻劃各變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)(盡量用簡單的數(shù)學(xué)工具)。步驟四、模型求解,即利用獲取的數(shù)據(jù)資料,對模型的所有參數(shù)做出計算(或近似計算)。 步驟五、模型分析,即對所得的結(jié)果進行數(shù)學(xué)上的分析。步驟六、模型檢驗,即將模型分析結(jié)果與實際情形進行比較,以此來驗證模型的準(zhǔn)確性、合理性和適用性。如果模型與實際較吻合,則要對計算結(jié)果給出其實際含義,并進行解釋。如果模型與實際吻合較差,則應(yīng)該修改假設(shè),再次重復(fù)建模過程。步驟七、模型應(yīng)用,即應(yīng)用方式因問題的性質(zhì)和建模的目的而異。

三、數(shù)學(xué)建模對中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實意義

1.有利于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識

從小學(xué)到高中,學(xué)生經(jīng)過十年來的數(shù)學(xué)教育,一定程度上具備了基本數(shù)學(xué)理論知識,但是接觸到實際問題卻常常表現(xiàn)為束手無策,靈活地、創(chuàng)造地運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力較低,而數(shù)學(xué)建模的過程,正是實踐-----理論-----實踐的過程,是理論與實踐的有機結(jié)合,強化數(shù)學(xué)建模的教學(xué),不僅能使學(xué)生更好的掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,學(xué)會數(shù)學(xué)的思想、方法、語言,也是讓學(xué)生樹立正確的數(shù)學(xué)觀,增強應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識,全面認(rèn)識數(shù)學(xué)及其與科學(xué)、技術(shù)、社會的關(guān)系,提高分析問題和解決問題的能力。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生主體性意識

傳統(tǒng)教學(xué)法一般表現(xiàn)為以教師為主體的滿堂灌輸式的教學(xué),強化數(shù)學(xué)建模的教學(xué),可極大地改變教學(xué)組織形式,教師扮演的是教學(xué)的設(shè)計者和指導(dǎo)者,學(xué)生是學(xué)習(xí)過程中的主體。由于要求學(xué)生對學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行報告、答辯或爭辯,因此極大地調(diào)動了學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的積極性,根據(jù)現(xiàn)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀,知識不能簡單的地由教師或其他人傳授給學(xué)生,而只能由學(xué)生依據(jù)自身已有的知識和經(jīng)驗主動地加以建構(gòu),知識建構(gòu)過程中有利于學(xué)生主體性意識的提升。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

從問題的提出到問題的解決,建模沒有現(xiàn)成的答案和模式。學(xué)生必須通過自己的判斷和分析,小組隊員的討論,創(chuàng)造性地解決問題。數(shù)學(xué)建模本身就是給學(xué)生一個自我學(xué)習(xí)、獨立思考、深入探討的一個實踐過程,同時也給了那些只重視定理證明和抽象邏輯思維、只會套用公式的學(xué)生一個全新的數(shù)學(xué)觀念,學(xué)生在建模活動中有更大的自主性和想象空間, 數(shù)學(xué)建模的教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力以及獨立工作能力和創(chuàng)新能力。