一、课程基本信息
教师姓名 | 尹德玉 | 联系电话 | 13963342556 | ||
课程名称:数学建模 | 授课对象:数学建模选修课学生 | ||||
课程代码:300190 | 学分:2 | 学时:32 | |||
授课时间:2019-2020学年度第 二 学期,第1周至第 16 周,周二第9、10 节 | |||||
课程所属模块:自然科学与工程技术 |
二、课程目标
总体目标:
通过本课程的学习,使学生从理论、方法、能力三方面得到基本训练;使学生掌握数学建模的基础知识和基本技能,为后继课程和终身学习打下扎实的基础;使学生掌握数学的思维方式和特点,培养学生应用数学的意识,从而进一步增进对数学的理解和兴趣;使学生具有一定的创新精神和提出问题、分析问题、解决问题的能力。
知识目标:
1.了解数学建模的概念,掌握数学建模的基本步骤,知道数学建模竞赛的组织形式;
2.理解极值、最值的概念,掌握求函数极值的拉格朗日乘数法;
3.了解微分方程、阶、解、通解、特解、初始条件的基本概念,掌握常见的微分方程求解方法(包括分离变量法和常数变易法);
4.了解矩阵、行列式的基本概念,掌握矩阵的线性运算,掌握线性方程组的矩阵形式;
5.理解插值函数、插值节点、插值区间等基本概念,掌握拉格朗日多项式插值方法;
6.理解曲线拟合法、拟合函数、拟合曲线的概念,理解最小二乘函数拟合的方法,掌握最小二乘拟合的正规方程;
7.掌握人口增长的malthus模型和logistic模型;
8.掌握线性规划模型的概念,掌握线性规划模型的建立;
9.掌握整数规划模型的概念,掌握整数规划模型的建立过程;
10.理解成对比较矩阵、1—9尺度、权向量的概念,掌握层次结构图的构建方法,掌握成对比较矩阵的权向量、一致性检验、组合权向量和组合一致性检验的计算方法;
11.理解概率、条件概率的概念,掌握概率的基本性质和概率的加法、乘法公式以及全概率公式、贝叶斯公式,理解数学期望、方差的概念,并掌握它们的性质与计算;
12.了解相关关系的普遍性,理解回归函数确定的思想和方法,了解确定回归函数的一般过程,理解一元和多元线性回归模型,掌握回归方程的使用――预测与控制。
能力目标:
1.概念互译能力:会将实际问题相关概念与数学概念相互转换;
2.模型构建能力:会将实际问题转换成数学问题,并构建出数学模型;
3.数学计算能力:会计算实际问题的数学模型的数学解;
4.解释能力:会将数学解转换成实际问题的解决方案;
5.迁移能力:会将一个实际问题的解决过程迁移转换成其它问题的解决方案;
素质目标:
1.具有“严谨细致”的品质:在任务的解决过程中,考虑问题要具有全面性,严谨性,在计算过程中时刻要细心,切勿粗心大意;
2.具有“交流和沟通”的素质:在小组讨论活动,学生能做到积极交流和沟通,能积极发表自己的意见;
3.具有“自主学习、团结协作”的品质:课堂上讨论组内学生互相帮助、共同探讨所遇的问题;
4.具有“主动探索,勇于发现”的科学精神:以案例引入为开端,引导学生为主线,激发学生主动学习的欲望,并能够将知识迁移到其他问题中。
三、课程进度表(可略作调整)
“单元”是指一次课。每次课都要结构完整,都要进行“单元设计”。
单元 | 周次 | 学时 | 单元 标题 | 教学目标 | 教学内容(条目性的) |
1 | 1 | 2 | 数学建模简介 | 1.了解数学建模; 2.了解数学建模常用方法; 3.知道数学建模竞赛及其组织形式. | 1.数学建模发展简介; 2.为什么学习数学建模; 3.数学建模学习内容; 4.数学建模的学习方法、考核、考勤等; 5.数学建模的方法和步骤; 6.简单数学建模示例. |
2 | 2 | 2 | 初等模型 | 1.掌握数学建模的基本方法与步骤; 2.掌握建立初等模型的方法. | 1.一元函数模型; 2.多元函数模型; 3.几何模型; 4.排列组合及其它模型. |
3 | 3 | 2 | 微分模型 | 1.掌握建立(一元、多元)函数最值模型的方法; 2.掌握用求函数驻点的方法求函数的最值. | 1.微积分模型; 2.分段函数的最值模型; 3.多元函数的最值模型. |
4 | 4 | 2 | 行列式 | 1. 理解行列式的概念; 2. 掌握行列式的运算性质. | 1. 行列式的概念; 2. 行列式的计算; 3. 行列式的性质; 4. 克莱姆法则. |
5 | 5 | 2 | 矩阵 | 1. 理解矩阵的概念; 2. 掌握矩阵的运算. | 1. 矩阵的概念; 2. 矩阵与行列式的区别; 3. 矩阵的运算; 4. 方阵的行列式. |
6 | 6 | 2 | 线性代数模型 | 1. 掌握用矩阵表示实际量的方法; 2. 掌握矩阵求解实际问题的方法; 3. 掌握建立实际问题线性方程组模型的方法. | 1. 矩阵模型; 2. 线性方程组模型; 3. 拓展与思考. |
7 | 7 | 2 | 规划模型(一) | 1. 掌握线性规划、整数规划问题模型的建立; 2. 掌握线性规划、整数规划问题模型的求解. | 1. 数学规划相关的概念; 2. 规划模型的分类; 3. 线性规划模型; 4. 整数规划模型. |
8 | 8 | 2 | 规划模型(二) | 1. 掌握非线性规划、多目标规划问题模型的建立; 2. 掌握非线性规划、多目标规划问题模型的求解. | 1. 非线性规划模型; 2. 多目标规划模型. |
9 | 9 | 2 | 微分方程建模(一) | 1. 掌握微分方程的相关概念; 2. 一阶微分方程的求解方法. | 1. 常微分方程的基本概念; 2. 一阶微分方程的求解方法: (1)可分离变量的微分方程; (2)齐次微分方程; (3)一阶线性微分方程. |
10 | 10 | 2 | 微分方程建模(二) | 1. 掌握建立微分方程模型的方法; 2. 掌握微分方程的求解方法; 3. 了解微分方程的数值解. | 1. 微元法建立微分方程模型; 2. 机理分析法建立微分方程模型; 3. 实训 (1)保护濒临绝种动物问题; (2)癌症的药物治疗效果问题; (3)医院血液供给问题. |
11 | 11 | 2 | 概率统计模型(一) | 1. 掌握建立随机现象的数学模型的方法; 2.了解各种概率分布及其应用; 3.掌握数学期望和方差在建模中的应用. | 1. 离散型随机变量的分布; 2. 连续型随机变量的分布; 3. 例题与练习 (1)生日模型; (2)打击敌方火炮模型. |
12 | 12 | 2 | 概率统计模型(二) | 1. 理解并掌握基本的统计模型; 2. 能用假设检验解决实际生活中的问题. | 1. 总体和样本; 2. 常见的统计量; 3. 参数估计; 4. 假设检验的一般步骤; 5. 例题与练习. |
13 | 13 | 2 | 插值、拟合(一) | 1.理解插值的原理; 2.会用数据的插值方法. | 1. 插值的原理; 2. 插值的方法; 3.插值的例题与练习. |
14 | 14 | 2 | 插值、拟合(二) | 1.理解拟合的原理; 2.掌握各种数据的拟合方法. | 1.拟合的原理; 2.拟合模型的分类与方法; 3.拟合的例题与练习. |
15 | 15 | 2 | 综合评价(一) | 1. 理解层次分析法; 2. 能利用层次分析法建立数学模型,并会求解; 3. 掌握层次分析法的步骤. 4. 布置作业 | 1. 层次分析法及适用情形; 2. 层次分析法的基本步骤; 3. 例题与练习. |
16 | 16 | 2 | 综合评价(二 ) | 1. 理解综合评价法; 2. 掌握综合评价法的步骤并会运用. 3. 收作业 | 1. 综合评价法 纯净水的评价模型 2. 模糊综合评价法的步骤; 3. 收作业. |
四、考核方案
本课程关注学生平时的学习,注重过程监控与期末考核结合对学生评价。
学期总评成绩=平时成绩*50% 期末成绩*50%。
平时成绩(100’)=出勤情况(30%) 课堂表现(40%) 作业完成情况(30%)。
注:出勤:全勤30分,旷课1次扣5分,迟到1次扣2分,以此类推,扣完为止。
课堂表现:课堂发言、小组讨论、课堂参与度。
作业完成情况:总分30分,没按时完成一次扣2分,以此类推,扣完为止。
期末测试(100’):期末要求学生根据老师命题在课下完成一篇数学建模论文,满分100分。
五、教学资源(指教材或讲义、参考资料、所需仪器、设备、网络学习资源等)
教材:本课程无固定教材。教师根据授课内容安排,选择贴近学生实际情况与现实生活的授课材料。在教学内容的处理上,教师以“强化应用”为重点,遵循以“应用为目的,理论必须够用”的原则。授课材料主要来源见参考资料。
参考资料:
[1]颜文勇. 数学建模.北京:高等教育出版社, 2011.
[2]姜启源.数学模型(第4版).北京:高等教育出版社,2011.
[3]韩中庚.数学建模实用教程.北京:高等教育出版社,2012.
[4]郭培俊.高职数学建模.浙江:浙江大学出版社,2010.
所用仪器、设备:电脑、投影
教学软件:ppt
六、需要说明的其他问题
教学主要采用案例教学法实施,具体执行过程中可根据具体情况,灵活选用各种教学方法和教学手段,如:讲授法、讨论法、多媒体教学法等。充分调动学生的学习积极性,使学生的主体地位得到充分的体现,使学生学得主动。既注意学生知识的增长,更注意加强学生应用能力的增强,充分体现了“以学生为主体”的指导思想。