数学建模
尹德玉

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整体设计

发布时间:2020-03-10 20:40   发布人:尹德玉   浏览次数:298

               课程整体教学设计

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  学期,第1周至第 16 周,周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.

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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

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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

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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

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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

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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.

 

、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。