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課堂教學與數學建模論文範文

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1數學建模與數據結構

課堂教學與數學建模論文範文

該課程研究的內容主要包含兩部分:一是現實世界中的資訊如何抽象並用數據的形式在計算機內的存儲問題,也就是數據的結構;二是對存儲的數據進行加工處理以獲取新的資訊的方法,也就是算法。這種課程既有很強的抽象性,同時也有很強的邏輯性和目標性。該類課程很適合採用任務驅動的教學模式。

2數學建模引領和促進“數據結構”課堂教學改革

2.1數學建模流程指導“數據結構”課堂教學過程的優化數學建模一般要經過分析問題、建立模型、模型求解、解決問題四個環節,而且後三個環節可以多次循環進行以便得到令人滿意的結果。“數據結構”教學過程中可以按這樣的思路來引出問題,進一步給出更好的算法,這樣可以引導學生創新意識的培養和邏輯思維能力的提高。下面結合課程中排序部分講到了“冒泡排序”算法來展示這個過程:}這樣一個算法對任何一個10數據組都能進行正確排序,看似問題已經解決了,但這時應該讓學生考慮:如果給出的一組數據2.2數學建模團隊的協作模式啓發“數據結構”課堂教學模式變革數學建模時問題複雜、資訊多樣、計算量大等特點決定了整個任務不是一人能完成的,需要一個分工協作較好的團隊。只有準備充分、分工明確、精誠合作的.團隊才能取得好的成績。受此啓發,教學過程中,可以對於部分內容採用分組學習和討論的方式進行。如在學習“隊列”的時候,可以讓學生分成幾組,每一組首先透過資料查詢等方法提出一個可以抽象爲隊列的實際問題(如火車調度問題、銀行排隊問題等),然後針對實際問題小組內展開討論,進一步寫出算法並驗證。教師可以分時段地參與到不同的小組中討論。2.3數學建模結果的實用性和高效性指導“數據結構”課堂教學評價數學建模的最終結果要求實用和高效。實用就是要求最終建立的數學模型及其算法能針對具體的問題給出正確的結果,否則就是錯誤的模型,整個過程是失敗的。高效就是要求針對具體的問題提出的模型特別是算法所用時間是最短的,所需要的條件是最少的。“數據結構”課堂教學效果如何需要做出判斷,如何判斷纔是合理的?課堂教學後可以透過考試或課程作業彙報等形式,針對具體的問題,看學生給出的算法是否真的能把問題解決了,將多個同類問題的算法做比較和評價,看是否有改進或創新。

3“數據結構”課堂教學爲數學建模提供必要的能力儲備

3.1在“數據結構”課堂教學中培養學生的抽象思維能力課堂教學中涉及到了數據組織的三大邏輯結構(即線性結構、樹狀結構和網狀結構),在教學過程中多提出一些實際問題,然後針對這些問題引導學生利用所學知識進行問題抽象,最終把實際問題涉及到的對象用某種邏輯結構表示出來。這樣學生的抽象思維能力會不斷提高。下面講一個例子:多叉路口交通燈管理問題[10]:某個城市的某一路口的道路交叉情況現狀如圖1所示,要求給出一個針對該路口的紅綠燈管理方案,既要能高效地順利通行又不會發生交通事故。圖1路口的道路交叉情況示意圖對於這個問題,如果只是針對圖1宏觀地去分析比較複雜而且不具備通用性,提出的問題應該是解決一類問題。結合“數據結構”的內容很容易想到用圖狀結構來解決,關鍵問題是怎樣抽象爲圖狀結構。抽象過程之一可以是這樣:因爲是通行道路交叉問題,因此通路是數據元素,不能通行可以抽象爲關係,結合圖1展示的現場情況,可以給出圖2所示的通行關係圖。圖中顏色不同的頂點所代表的通路不能同時放行。3.2在“數據結構”課堂教學中培養學生的算法分析和創新能力“數據結構”課程一開始就提出算法效率以及分析方法,可見算法的效率的重要性。因此,後續經典算法講解完都給出了算法分析思路,課堂教學中,也要重視這一點。在教學過程中應該有意識地透過講解或討論的形式,讓學生習慣於這種算的的比較和分析,並在此基礎上提出自己新的想法。比如文中第二部分第1點提到的“冒泡排序”算法的改進問題,就是一個很好的例子。再比如針對排序問題,課程中還提出了其它的算法,其中“選擇排序”算法更爲經典。算法如下:3.3在“數據結構”課堂教學中培養學生的動手能力“數據結構”課程一般有配套的實驗課程,實驗課程的主要內容就是課堂教學過程給出的算法的驗證以及改進或新提出的算法的實現。實驗過程需要學生用自己熟練掌握的語言工具透過在計算機上編寫和調試對應的程序,透過程序的結果來檢驗算法的正確性與否。從這個角度來講,鍛鍊和提高了學生的動手能力,這也正是數學建模中兩個重要環節(即模型求解、解決問題)所必須的一種能力。

4結論

透過上述分析可以看出數學建模與以“數據結構”爲代表的非數學課程課堂教學關係密切:數學建模能引領和促進課堂教學改革;同時,課堂教學能爲數學建模提供必要的能力儲備。處理好兩者的關係,就能在數學建模和課堂教學中同時受益。