关于电工数学建模中计算机技术问题的讨论
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作者: 刘 刚 耿夫利 刘金波
摘 要： 本文分析了数学建模课程的现状，指出教师应将数学建模与计算机技术相结合，从而调动学生的兴趣，发挥学生的主观能动性，更好地培养学生的创新意识和知识的应用能力。
关键词： 电工数学建模 计算机技术 融合教学
全国各类数学建模竞赛的举办推动了数学建模突飞猛进的发展，数学建模的重要性也越来越受到重视和认可，进而数学建模教学工作也成为各高校教师研究的课题。由于数学建模与计算机技术之间有着紧密的联系，讨论数学建模教学工作就不得不谈及计算机技术，怎样在教学中把二者有机结合成为每一个数学建模课程教师不得不考虑的问题。
一、数学建模课程现状分析
从我参加数学建模竞赛辅导的情况来看，经常会有一些学生对某个问题有好的思路、好的想法，但是在算法实现阶段却出现问题，有时甚至困难重重，难以下手；有的是算法运行效率低下，无法在有限的时间内及时得到结果；有的甚至根本无法实现自己的思路。这些问题直接影响了模型后续对所采用数学方法的正确性和合理性的检验分析，从而影响了学生对问题的有效解决。
产生这种现象的原因在于尽管现在学生的计算机应用水平有了很大的提高，但大部分学生的编程仍然停留在初级水平。特别是由于数学建模与计算机技术所属专业的不同，很多大学的数学建模老师只注重强调数学方法的重要性，而忽视了与计算机技术的互动教学，将数学建模与计算机技术的教学完全割裂开。在计算机编程语言等课程的教学中学生编写的程序通常是较小的练习型程序，与数学建模课程中的编程要求还有不小的差距。另外，目前开设的计算机课程大部分是纯粹的计算机语言课程，与数学类课程的结合并不是很密切，这也导致学生无法很快将数学算法实现。而数学建模课程中又不可能详细介绍编程语言的用法，甚至不会详细介绍模型的具体求解过程。
鉴于这些实际问题，如何充分利用数学建模课堂教学时间，将数学原理的应用与计算机技术相融合，让学生不仅掌握数学建模的原理和方法，而且掌握算法的实现，成为教师关注的一个重点。
二、电工数学建模与计算机技术的结合
为了加强学生的计算机水平，提高运用数学知识解决实际问题的能力，我从以下几个方面进行了探索。
1.在软件平台的选择上突出重点，兼顾专用软件包的介绍。一方面，建模中采用的数学方法多种多样，需要效率最高的求解工具，另一方面，大量优秀的专用软件和工具包的出现，如Matlab、Maple、Lingo等，极大地提高了求解效率。但是课堂教学时间毕竟是有限的，教师不可能把这些优秀的工具一一介绍。因此教师可以根据数学建模课程的特点，学生的基础，以及工具软件的难易程度，选择以Matlab为主要的编程平台，在实际教学中模型求解时围绕Matlab展开介绍其基本用法，充分利用Matlab入门快、数学运算能力强大等特点。同时，在一些具体案例中，如果有需要，可结合数学方法和相应的专用软件包，比如Maple、Lingo等，介绍其基本的使用方法。
2.数学建模课程中对计算机技术的教学侧重在基本知识点的讲授和对自学能力的培养。计算机技术是数学建模解决实际问题中的一个重要部分，但在数学建模的教学中毕竟不是主要内容。最好的教学方法是教会学生学习的能力。因此，在数学建模的教学中，教师除了利用少量的时间介绍Matlab的基本知识、基本操作外，重点是让学生知道如何利用Matlab的帮助文档学习Matlab的编程方法技巧，以及如何利用网络等公共资源提高编程水平。这样可有效地发挥学生的主观能动性，起到事半功倍的效果。特别是鼓励学生充分利用开放的网络和丰富的信息量，自我学习，提高编程和软件应用能力。
3.课堂穿插实例，结合介绍相应的应用软件的使用和模型的求解方法。数学建模课程通常采用以案例教学为主的教学方法，对一些常用的专业软件包，课堂上结合具体的例子来介绍。比如在线性规划时结合Lingo的用法比较详细地讲授软件的使用方法与模型的求解。这样可以利用有限的时间让学生对该类软件的使用有一个基本的了解，一旦以后需要使用该软件就可以结合课堂范例和软件的帮助文件来完成。
4.详细介绍数学算法及其流程。数学建模中数学方法是核心，在教学中教师对经典的数学方法一定要详细介绍，掌握其精髓，达到能熟练运用的目的。因此，在教学中教师应通过具体的实例尽量讲透彻明白，如果有必要可以画出流程图，这样学生可以根据流程图编写相应的程序，实现算法。
5.课后布置相应数学建模模拟题让学生独立完成，使学生进一步熟练掌握数学方法的运用和计算机编程的练习，提高综合应用水平。计算机技术是一门实际操作性强的学科，只有在实践中不断摸索才能逐步提高。这些模拟题既是对课堂教学质量的一个检验，又是对学生的一个有力促进，通过独立认真的思考和亲自的动手实践，学生才能真正领会数学方法的巧妙、提高解决问题的能力。
三、结语
在数学建模课程的教学环节中，教师应通过数学方法和计算机技术等学科知识的融合教学，充分调动学生的兴趣，发挥学生的主观能动性，营造良好的学习氛围，培养学生的创新意识和应用所学知识解决实际问题的能力，为学生将来走上实际工作岗位打下良好基础。
参考文献：
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