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数学建模
主讲教师 王宁/合肥师范学院
学习人数 11
开课周期 2021年11月14日 ~ 2021年12月31日
教学进度
预报名
进行中
已结课
课程期次 共 7 周
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数学建模属于数学与统计学院各专业的专业核心课,应用性强,与相关课程的学习联系密切。课程包括数学实验部分和数学模型部分,数学实验是数学建模的基础,与大学数学基本内容联系紧密,数学实验是计算机技术和数学、软件引入教学后出现的新事物。数学实验的覆盖面广,涉及高等数学、线性代数、概率论与数理统计等诸多课程,数学实验重点讲授具有广泛应用的数学软件如MatlabR语言、ExcelSPSS等。将软件用于大学数学的学习过程,使数学理论的展现形式更加新颖,实用性更强。数学实验的课程设计是通过程序代码的方式再现数学理论和计算的特点,将数学知识、实际问题与计算机应用有机地结合起来,能提高学生的综合素质与分析问题、解决问题的能力。

数学模型是研究如何将数学方法和计算机知识结合起来用于解决实际生活中存在问题的一门边缘交叉学科,数学建模是集经典数学、现代数学和实际问题为一体的一门新型课程,是应用数学解决实际问题的重要手段和途径。数学模型课程一般按照数学的学科特点进行分类,主要研究数学模型概述初等模型,微分方程模型,数据插值和拟合,规划模型,概率统计模型,综合评价和图论模型等。随着数学理论和应用的不断创新,近代数学方法如神经网络和支持向量机等内容也相继成为数学模型课程的重要组成部分。

数学模型和数学实验是数学科学联系实际的主要途径之一,是提高运用数学知识解决实际问题、提升学生操作软件的基本技能,培育和训练数学综合应用能力所开设的一门新课程。本课程利用案例教学法使学生掌握数学建模基本思想、基本方法、基本类型。数学模型有关的概念、理论和方法的学习和应用实例的介绍,旨在培养学生对数学理论和实际应用之间的双向翻译能力,数学推导计算和熟练运用计算机软件的编程求解能力。数学软件的使用为数学的思想与方法注入了更多、更广泛的内容,使学生摆脱了繁重乏味的数学演算和数值计算,借助计算机强大的可视化功能,数学实验课程还能提高学生学习数学的积极性,提高学生对数学学习的兴趣及应用意识。

通过本课程的学习,可以使学生系统地获得数学建模的基本能力,掌握数学软件的基本使用方法,能利用数学软件做一些基本的实验,受到应用数学理论和计算机技术解决实际问题的能力训练。

本课程实行模块化、案例式教学,不同专业根据专业需要选则不同教学内容,针对不同教学内容选择不同的教学方法。强调以学生动手为主的数学学习方式,吸引学生亲身经历发现与创造的全过程,让学生自己找出规律,学会自己提出问题,自己动手解决问题,着重培养学生的创新意识和综合应用能力。学生通过本课程的学习,在抽象思维、推理能力、应用意识、情感、态度与价值观等诸多方面均有大的发展。


课程概述

“数学建模”课程是大学数学课程的重要组成部分,它是在数学分析、高等代数、概率论与数理统计等课程基础上开设的重要教学环节,是一门充分应用其它各数学分支的应用类课程,其主要任务不是“学数学”,而是学着“用数学”,是为培养善于运用数学知识建立实际问题的数学模型,从而善于解决实际问题的应用型数学人才服务的。从这个意义上讲,本课程的开设将对提高广大学生优良的数学素质和出色的工作能力等诸方面起到重要作用,其发展潜力巨大,前景十分客观。

通过本课程的学习,使学生较为系统的获得利用数学工具建立数学模型的基本知识、基本技能与常用技巧,培养学生的抽象概括问题的能力,用数学方法和思想进行综合应用与分析问题的能力,并着力导引实践—理论—实践的认识过程,培养学生辩证唯物主义的世界观。

2.教学的基本目标:

逐步培养学生利用数学工具解决实际问题的能力。能够将实际问题“翻译”为数学语言,并予以求解,然后再解释实际现象,甚至应用于实际。最终提高学生的数学素质和应用数学知识解决实际问题的能力。

通过本课程的学习,应达到下列基本目标:

  (1)深化学生对所学数学理论的理解和掌握;

  (2)使学生了解数学科学的重要性和应用的广泛性,进一步激发学生学习数学的兴趣;  (3)熟悉并掌握建立数学模型的基本步骤、基本方法和技巧;

  (4)培养学生应用数学理论和数学思想方法,利用计算机技术等辅助手段,分析、解决实际问题的综合能力;

  (5)培养学生的数学应用意识,同时进一步拓宽学生的知识面,培养学生的科学研究能力。

课程大纲
  • 数学模型与数学实验概述
    • 0-数学实验与数学模型
    • 0-数学实验与数学模型
  • MATLAB基本操作
    • 1-MATLAB基本操作
    • Matlab界面及基本操作
    • MATLAB函数和绘图
    • MATLAB操作展示1
  • MATLAB线性代数实验
    • 2-MATLAB代数实验
    • MATLAB线性代数实验
    • MATLAB线性代数实验演示
  • MATLAB微积分实验1
    • 3-Matlab微积分实验--一元函数部分
    • 4-Matlab微积分实验--多元函数部分
    • MATLAB一元函数微积分
    • MATLAB中值定理
    • MATLAB中值定理演示
    • MATLAB多元函数绘图
    • MATLAB多元函数极值定理
    • MATLAB操作展示4
  • MATLAB概率实验
    • 5-MATLAB概率实验1
  • MATLAB统计实验
    • 6-MATLAB统计实验2
  • 初等模型
    • 7-初等模型
  • 插值
    • 8-插值
    • 一维插值
    • 二维插值
  • 函数拟合
    • 曲线拟合
    • 曲线拟合
    • 拟合工具箱
  • 常微分方程模型
    • 常微分方程模型
    • 常微分方程视频讲解1
    • 常微分方程视频讲解2
    • 常微分方程MATLAB
  • 线性规划模型
    • 线性规划模型
  • 层次分析法建模
    • 12-层次分析法
  • R语言统计分析建模
    • R语言数据统计分析1-统计建模简介及R语言介绍
    • R语言数据统计分析2-描述统计和绘图
    • R语言数据统计分析3-回归及多元统计
授课目标

在课程思政的教育背景下,按照普通高等学校本科专业类教学质量国家标准的要求,根据我校自身办学定位,结合学科特色,坚持把立德树人作为人才培养的中心环节,探索数学建模课程和思想政治教育的融合,用正确、积极、健康的理念和数学应用知识武装学生,培养掌握数学理论并能进行软件应用的基础知识、基本理论和基本技能,具有高度社会责任感、良好科学文化素养,具有创新意识和实践能力,能够在数学相关学科领域从事科学研究、技术开发、教育教学等工作的人才。具体目标如下:

1、本课程的教学目的是使学生了解数学建模的特性及建模的基本方法,掌握数学软件的基本使用方法,并初步具备对实际问题进行建模的能力,培养良好的思考习惯和归纳分析能力,使学生在应用数学知识解决实际问题的能力有所提高。【毕业要求3 学科素养

2、通过本课程的教学,使学生掌握初等建模方法、优化建模方法、线性规划建模方法、微分方程和稳定性建模方法、几类离散模型与概率模型建模方法,同时通过以上具体模型的教学,使学生掌握MatlabR语言和Lindo等软件的使用,在软件的辅助下提高学生运用数学理论解决实际问题的能力。【毕业要求3/7 学科素养/学会反思

3、通过具体参加建模竞赛,参与团队合作,数学建模是一种理解实际问题,探索有效的数学物理模型,来解决实际问题,或者解释某种规律和现象。数学建模成绩的取得,是3个人在72小时内协同工作的结果,经历数学建模的培训,还是有着非常宝贵的价值:能让学生学会坚持,以坚忍不拔的毅力合作完成一项任务,最终达到学以致用的学习目标。【毕业要求3/8 学科素养/沟通合作

4在教学过程中构建课程思政体系,推动课堂教学改革。一方面,启发并培养与马克思主义唯物辩证法相关的科学思维和方法,使学生养成科学的思维方式,用于学习、生活、工作中;另一方面,树立正确的人生观、价值观和世界观,引导学生树立正确的科学观念,学高为师、身正为范,引导学生增强服务社会的历史责任感和使命感,在教师的岗位上为建设祖国贡献自己的力量。【毕业要求4 教学能力】

预备知识

在学习本课程前需要基本掌握下列课程内容:高等数学、线性代数、概率论与数理统计、

另外可以了解关于Matlab软件,最优化方法、图论、数值分析等课程的内容。


配套教材
参考教材
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本课程是开设在安徽省网络课程学习中心(e会学)平台上的课程,是免费学习的。
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