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摘 要 : 文章结合教学实践,通过三个具体的实例,探讨了如何在大学本科数学基础课教学中融入数学建模思想.
Abstract: Combined with teaching practice and through three concrete examples, this paper discusses how to apply the idea of mathematical modeling in the teaching of mathematics courses of the bachelor's degree.
关 键 词 : 数学建模思想;数学基础课程;教学案例
Key words: mathematical modeling thought;basic maths courses;teaching case
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)23-0245-02
1.将数学建模思融入数学基础课的必要性
全国大学生数学建模竞赛现在不论是参加的省区、学校的数目,还是参赛的队数、人数,都是目前全国规模最大的课外科技活动.很多不同专业的同学都对数学建模很感兴趣,积极踊跃的报名参加数学建模竞赛.通过数学建模不仅为学生学会应用所学知识解决各专业问题及各种实际问题提供了方法,更主要的是让学生学会用数学的思维、数学的观点、数学的语言描述实际问题,并想办法解决实际问题.但由于数学建模对数学知识的要求较高,除了本科阶段理工科学生所学的微积分、线性代数、概论论与数理统计以外,还要用到最优化理论、图论、微分方程求解及稳定性分析等几乎全部的数学基础知识.导致学生在学习该课程时普遍反映无从下手,不知道如何去学,最后导致对数学建模失去兴趣,彻底失去了学习的动力.所以,如何讲解数学建模课程是当今数学建模教学的一个难题,而将数学建模教学融入大学数学基础课程当中是一个不错的选择.
2.教学案例
以往我们在微积分的教学中只是过分的追求“数学上的完美”,刻板的讲解理论与计算,割裂了微积分与实际应用的联系,使学生学了一大堆定义、定理和公式,也不知道学微积分到底有什么用.把数学建模内容融入微积分教学,在讲解有关内容时与相应的数学模型相结合,使看起来十分枯燥的内容与丰富多彩的实际问题之间架起了一座桥梁.如在讲解方向导数时可用如下问题进行引入.
2.1 蚂蚁逃跑问题 一块长方形的金属板,四个顶点的坐标分别是(1,1),(5,1),(1,3),(5,3),在坐标原点处有一个火焰,它使金属板受热,假设板上任意一点处的温度与该点到原点的距离成反比,在(3,2)处有一只蚂蚁,问这只蚂蚁应沿什么方向爬行才能最快到达较凉的地点?
分析:板上任一点(x,y)处的温度
T(x,y)等于
k为比例常数,温度变化最剧烈的方向为梯度所指方向.计算
gradT等于-i-j,所以
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