数学建模不只建模

数学建模能力是一项综合能力,其中核心是数学化问题情境并构建数学模型。当然,除了关心核心环节以外,我们也需要关注其他环节,比如“提出问题”和“汇报结果”,只有把整个建模过程环节都充分考虑到了,数学建模课程才更加完整。笔者基于上述理解,采用模块课程之初与学生进行相关主题的头脑风暴,引导学生基于自己的生活或兴趣提出自己的建模问题,在模块课程进行过程中,学生不断利用新知识来尝试处理和解决模块学习之初提出的问题,在模块学习告一段落时,要求学生基于自己所学习的知识和技能对自己当初提出的问题进行解决,写成小论文的形式。

数模学习模块

常见的数学建模教学组织方式是基于不同模型知识的,按照数学模型的划分可以分为“评价模型”“优化模型”“预测模型”等等,把这些模型相关的知识作为一个模块,讲完一个模块然后继续下一模块。模块内会含有相关模型的理论知识、案例分析、编程实现和写作等内容。教师可能对模型划分方法倾向不同,有的倾向于基于方法进行划分,比如微分方程方法、线性规划方法等,也有的教师倾向于基于问题类型进行划分,比如“评价问题”“预测问题”等。笔者倾向于后者,主要考虑到基于问题的划分更贴近问题的发现过程,同时不拘泥于特定的方法。

模块化教学过程

教学案例

在学习评价模型的过程中,学生提出如何评估各个城市应对疫情的效果。在教学过程中,几次作业任务中都涵盖对论文内容的更新(比如更新背景介绍、研究方法等),期间回答学生关于写作工具、编程工具和模型理论的问题,学生最终的解决方案中结合已有的模型构建了混合评价模型(具体是TOPSIS方法和熵值法)对问题进行了顺利解决,完成了7页左右的建模小论文,作为自己的第一个建模作品。

课程设计反思

从提出问题至汇报论文的模块教学设计中,我认为有三点需要额外关注:

参考资料