關于電工數(shù)學建模中計算機技術問題的討論

摘 要： 本文分析了數(shù)學建模課程的現(xiàn)狀，指出教師應將數(shù)學建模與計算機技術相結合，從而調動學生的興趣，發(fā)揮學生的主觀能動性，更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和知識的應用能力。

關鍵詞： 電工數(shù)學建模 計算機技術 融合教學

全國各類數(shù)學建模競賽的舉辦推動了數(shù)學建模突飛猛進的發(fā)展，數(shù)學建模的重要性也越來越受到重視和認可，進而數(shù)學建模教學工作也成為各高校教師研究的課題。由于數(shù)學建模與計算機技術之間有著緊密的聯(lián)系，討論數(shù)學建模教學工作就不得不談及計算機技術，怎樣在教學中把二者有機結合成為每一個數(shù)學建模課程教師不得不考慮的問題。

一、數(shù)學建模課程現(xiàn)狀分析

從我參加數(shù)學建模競賽輔導的情況來看，經(jīng)常會有一些學生對某個問題有好的思路、好的想法，但是在算法實現(xiàn)階段卻出現(xiàn)問題，有時甚至困難重重，難以下手；有的是算法運行效率低下，無法在有限的時間內及時得到結果；有的甚至根本無法實現(xiàn)自己的思路。這些問題直接影響了模型后續(xù)對所采用數(shù)學方法的正確性和合理性的檢驗分析，從而影響了學生對問題的有效解決。

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在于盡管現(xiàn)在學生的計算機應用水平有了很大的提高，但大部分學生的編程仍然停留在初級水平。特別是由于數(shù)學建模與計算機技術所屬專業(yè)的不同，很多大學的數(shù)學建模老師只注重強調數(shù)學方法的重要性，而忽視了與計算機技術的互動教學，將數(shù)學建模與計算機技術的教學完全割裂開。在計算機編程語言等課程的教學中學生編寫的程序通常是較小的練習型程序，與數(shù)學建模課程中的編程要求還有不小的差距。另外，目前開設的計算機課程大部分是純粹的計算機語言課程，與數(shù)學類課程的結合并不是很密切，這也導致學生無法很快將數(shù)學算法實現(xiàn)。而數(shù)學建模課程中又不可能詳細介紹編程語言的用法，甚至不會詳細介紹模型的具體求解過程。

鑒于這些實際問題，如何充分利用數(shù)學建模課堂教學時間，將數(shù)學原理的應用與計算機技術相融合，讓學生不僅掌握數(shù)學建模的原理和方法，而且掌握算法的實現(xiàn)，成為教師關注的一個重點。

二、電工數(shù)學建模與計算機技術的結合

為了加強學生的計算機水平，提高運用數(shù)學知識解決實際問題的能力，我從以下幾個方面進行了探索。

1.在軟件平臺的選擇上突出重點，兼顧專用軟件包的介紹。一方面，建模中采用的數(shù)學方法多種多樣，需要效率最高的求解工具，另一方面，大量優(yōu)秀的專用軟件和工具包的出現(xiàn)，如Matlab、Maple、Lingo等，極大地提高了求解效率。但是課堂教學時間畢竟是有限的，教師不可能把這些優(yōu)秀的工具一一介紹。因此教師可以根據(jù)數(shù)學建模課程的特點，學生的基礎，以及工具軟件的難易程度，選擇以Matlab為主要的編程平臺，在實際教學中模型求解時圍繞Matlab展開介紹其基本用法，充分利用Matlab入門快、數(shù)學運算能力強大等特點。同時，在一些具體案例中，如果有需要，可結合數(shù)學方法和相應的專用軟件包，比如Maple、Lingo等，介紹其基本的使用方法。

2.數(shù)學建模課程中對計算機技術的教學側重在基本知識點的講授和對自學能力的培養(yǎng)。計算機技術是數(shù)學建模解決實際問題中的一個重要部分，但在數(shù)學建模的教學中畢竟不是主要內容。最好的教學方法是教會學生學習的能力。因此，在數(shù)學建模的教學中，教師除了利用少量的時間介紹Matlab的基本知識、基本操作外，重點是讓學生知道如何利用Matlab的幫助文檔學習Matlab的編程方法技巧，以及如何利用網(wǎng)絡等公共資源提高編程水平。這樣可有效地發(fā)揮學生的主觀能動性，起到事半功倍的效果。特別是鼓勵學生充分利用開放的網(wǎng)絡和豐富的信息量，自我學習，提高編程和軟件應用能力。

3.課堂穿插實例，結合介紹相應的應用軟件的使用和模型的求解方法。數(shù)學建模課程通常采用以案例教學為主的教學方法，對一些常用的專業(yè)軟件包，課堂上結合具體的例子來介紹。比如在線性規(guī)劃時結合Lingo的用法比較詳細地講授軟件的使用方法與模型的求解。這樣可以利用有限的時間讓學生對該類軟件的使用有一個基本的了解，一旦以后需要使用該軟件就可以結合課堂范例和軟件的幫助文件來完成。

4.詳細介紹數(shù)學算法及其流程。數(shù)學建模中數(shù)學方法是核心，在教學中教師對經(jīng)典的數(shù)學方法一定要詳細介紹，掌握其精髓，達到能熟練運用的目的。因此，在教學中教師應通過具體的實例盡量講透徹明白，如果有必要可以畫出流程圖，這樣學生可以根據(jù)流程圖編寫相應的程序，實現(xiàn)算法。

5.課后布置相應數(shù)學建模模擬題讓學生獨立完成，使學生進一步熟練掌握數(shù)學方法的運用和計算機編程的練習，提高綜合應用水平。計算機技術是一門實際操作性強的學科，只有在實踐中不斷摸索才能逐步提高。這些模擬題既是對課堂教學質量的一個檢驗，又是對學生的一個有力促進，通過獨立認真的思考和親自的動手實踐，學生才能真正領會數(shù)學方法的巧妙、提高解決問題的能力。

三、結語

在數(shù)學建模課程的教學環(huán)節(jié)中，教師應通過數(shù)學方法和計算機技術等學科知識的融合教學，充分調動學生的興趣，發(fā)揮學生的主觀能動性，營造良好的學習氛圍，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和應用所學知識解決實際問題的能力，為學生將來走上實際工作崗位打下良好基礎。

參考文獻：

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