數(shù)學(xué)建模思想課程教學(xué)研究
時間:2022-09-14 09:16:42
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摘要:文章分析了《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》這門的課程的特點,討論了數(shù)學(xué)建模思想引入課堂的可行性,并引入兩個以數(shù)學(xué)建模思想為載體利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識解決實際問題的案例。
關(guān)鍵詞:概率論與數(shù)理統(tǒng)計;數(shù)學(xué)建模思想;教學(xué)案例
引言《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》是研究與揭示隨機(jī)現(xiàn)象規(guī)律的一門學(xué)科,其理論與方法已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和科學(xué)技術(shù)中,如預(yù)測和濾波應(yīng)用于空間技術(shù)和自動控制,時間序列分析應(yīng)用于石油勘測和經(jīng)濟(jì)管理,馬爾科夫過程與點過程統(tǒng)計分析應(yīng)用于地震預(yù)測等。同時《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》也是高等學(xué)校工科、經(jīng)管類專業(yè)必修的三大數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課之一,但因其內(nèi)容具有一定的抽象性,并且需要《高等數(shù)學(xué)》作為基礎(chǔ),所以學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的時候普遍覺得比較困難,晦澀難懂,沒有多大的學(xué)習(xí)動力,根本原因在于理論脫離了實踐,重理論輕應(yīng)用。為了增加學(xué)生學(xué)習(xí)《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》這門課程的動力,很多學(xué)者至力于研究如何增加這門課的趣味性以及應(yīng)用性。沙秀艷和辛杰[1]提出了“案例教學(xué)法”使學(xué)生透過案例,結(jié)合數(shù)學(xué)建模思想以及相應(yīng)的軟件能夠主動的參與到課堂之中。赦秀芝等[2]提出了“實驗教學(xué)”方法,通過實驗環(huán)節(jié),增強(qiáng)學(xué)生對知識的理解。方茹等也提出了“案例教學(xué)法”,教師通過案例來學(xué)生積極的參與,增加與學(xué)生的互動性,從而加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解。本文旨在尋找有趣的、貼近生活的概率論與數(shù)理統(tǒng)計模型,融入數(shù)學(xué)建模的思想,使學(xué)生在分析問題、解決問題的過程中明白《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的原理及其重要性。
一、數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計課堂的可行性
數(shù)學(xué)建模是從實際問題入手,在深入觀察、研究問題,作出簡化假設(shè)、分析內(nèi)在規(guī)律的基礎(chǔ)上,用數(shù)學(xué)的符號和語言作表述來建立數(shù)數(shù)學(xué)模型。《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》中的很多內(nèi)容是利用高等數(shù)學(xué)的知識和隨機(jī)現(xiàn)象的規(guī)律建立起來的模型,如一維隨機(jī)變量的分布函數(shù)就是利用高等數(shù)學(xué)中的分段函數(shù)來描述的;二維連續(xù)型隨機(jī)變量的概率是概率密度在所求區(qū)域上的二重積分;極大似然估計利用樣本與總體之間的關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,并利用一、二元函數(shù)的極值方法,求取參數(shù)的點估計。因此在講授課程時可以利用內(nèi)容的特點,引導(dǎo)學(xué)生明白知識體系的建構(gòu)過程,即利用數(shù)學(xué)建模的思想將知識展現(xiàn)在學(xué)生面前。
二、數(shù)學(xué)建模思想融入概率論與數(shù)理統(tǒng)計的案例
為了使學(xué)生掌握《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的內(nèi)容,降低知識高度抽象性,選取案例時應(yīng)以有趣且貼近生活的案例為主。在解決問題時引入數(shù)學(xué)建模的思想,培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題、利用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力。(一)貝葉斯公式的教學(xué)案例周六你想和朋友相約赴黃山旅游,天氣預(yù)報是多云,請你用概率的方法判斷周六的天氣狀況。分析:本案例要確定周六的天氣狀況,雖然有天氣預(yù)報提供幫助,但天氣預(yù)報未必準(zhǔn)確,因此就要求我們在天氣預(yù)報預(yù)測的基礎(chǔ)上對周六的天氣進(jìn)行預(yù)測。解:設(shè)A:“天氣預(yù)報多云”,B:“實際下雨”,C:“實際下雨時天氣預(yù)報多云”
三、結(jié)束語
《概率率論與數(shù)理統(tǒng)計》是一門應(yīng)用非常廣泛的學(xué)科,在學(xué)習(xí)這門課時,需要學(xué)生有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),若單純的從知識的角度去授課,必然使內(nèi)容變得的非常抽象、學(xué)生學(xué)習(xí)沒有動力,引入恰當(dāng)?shù)陌咐蛿?shù)學(xué)建模的思想使學(xué)生親身體會知識的建構(gòu)過程,在解決問題的同時掌握知識,
參考文獻(xiàn):
[1]《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》教學(xué)實踐與探索[J].大學(xué)數(shù)學(xué),2013,29(4):9-12.
[2]《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》教學(xué)教學(xué)改革研究[J].大學(xué)數(shù)學(xué),2009,11(3):109-112.
[3]談案例教學(xué)法在概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)數(shù)學(xué),2014,30(1):59-62.
[4]中國大學(xué)數(shù)學(xué)建模網(wǎng)站[Online].Available:mcm.edu.cn/.html.
作者:陳濤 單位:南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院