数学软件在数学建模课程中的应用研究*



数学软件在数学建模课程中的应用研究*

数学建模课程是我国相关数学专业的必修课程，也是深入应用了其他课程的专业课，每位学生都应在教师的指导下，攻克这门难关，然后进行深入学习，对教师和学生而言，系统化学习数学建模课程，使抽象、深奥的知识系统化、简易化，就需要借助于一定的数学软件从事数学建模活动。同时，每年针对高等学校理工科大学生的全国大学生数学建模竞赛活动都会定期举办，这一竞赛活动给我国大学生提供了相关的交流与竞赛平台，这也要求每位学生都应加强对数学建模的专业训练，能熟练操作相关教学软件。故此，我国高等院校相关学科在开展高等数学的教学时，每位教师都应重视数学软件在数学建模课程中的使用情况，指导学生提升相关软件的操作能力，把学生培养为应用型、创新型人才。

一、数学建模课程中常用的数学软件

数学建模课程的开展，需要一些常用的数学软件，通过这些软件来合成出相应的数学模型，给学生带来直观感受，也有助于学生理解一些比较抽象、复杂的公式、概念、定律等。这类的数学软件有很多，常用的有如下几种。

（一）酝atlab（酝葬贼则蚤曾蕴葬遭燥则葬贼燥则赠）

酝atlab是一款通用软件，它也是当今国际上最流行的科学软件，具备数值计算、符号运算、图形处理及程序设计等强大功能。酝葬贼造葬遭软件提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能，它提供了30多个面向不同领域而扩展的工具箱（栽韵韵蕴月韵载），可处理数据分析、数值和符号计算、通信工程、信号处理、图形处理、非线性控制、神经网络、优化处理、商用模拟分析、统计分析、影像处理、控制系统、实时控制、强建控制、小波分析、动态仿真、弧线分析、最佳化、模糊逻辑、皂怎分析及合成、化学计量分析、系统辨识、财务工程等等大量现代工程技术学科的问题。

（二）酝葬责造藻

酝葬责造藻这个词语的中文意思是“枫叶”，顾名思义，这款软件就是把枫树当作国树的加拿大宰葬贼藻则造燥燥大学研制开发的，它以其便捷的人机交互方式，强大的数值功能无与伦比的符号推理计算能力，成为众多数学软件中的佼佼者，号称数学魔法师。酝葬责造藻提供了一套完善的程序设计语言，有多达近3000种命令和函数，涉及范围包括：普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学等。酝葬责造藻中还含有50余个专用软件包，几乎涉及了所有的数学分支，因此数学建模中的大多数问题都可由酝葬责造藻计算，在数学建模竞赛中，它既可用于求解模型，也可用于模型的验证。

（三）酝葬贼澡藻皂葬贼蚤糟葬

酝葬贼澡藻皂葬贼蚤糟葬是由美国物理学家杂贼藻责澡藻灶宰燥造枣则葬皂领导的宰燥造枣则葬皂砸藻泽藻葬则糟澡开发的一套整合数字以及符号运算的数学工具软件，它同样拥有强大的数值计算和符号计算能力，还提供了系统建模和仿真（杂糟澡藻皂葬贼蚤糟杂燥造增藻则）与复杂系统建模和仿真（酝葬贼澡酝燥凿藻造蚤糟葬）模块，可处理控制系统（悦燥灶-贼则燥造杂赠泽贼藻皂）、数字图像处理（阅蚤早蚤贼葬造陨皂葬早藻孕则燥糟藻泽泽蚤灶早）、三维绘图（阅赠灶葬皂蚤糟灾蚤泽怎原葬造蚤扎藻则）、实验资料分析（耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造阅葬贼葬粤灶葬造赠泽贼）、财务分析（云蚤原灶葬灶糟藻耘泽泽藻灶贼蚤葬造泽）、模糊逻辑（云怎扎扎赠蕴燥早蚤糟）、神经网络（晕藻怎则葬造原晕藻贼憎燥则噪泽）太空工程（杂糟蚤-藻灶贼蚤枣蚤糟粤泽贼则燥灶燥皂藻则）、讯号处理分析（杂蚤早灶葬造泽葬灶凿杂赠泽贼藻皂泽）和时间序列（栽蚤皂藻杂藻则蚤藻泽）、模拟电路（灶葬造燥原早陨灶泽赠凿藻）、最佳化（陨灶凿怎泽贼则蚤葬造韵责贼蚤皂蚤扎葬贼蚤燥灶）全域非线性最佳化（郧造燥遭葬造韵责贼蚤皂蚤扎葬贼蚤燥灶）建模和优化系统（酝葬贼澡韵责贼蚤皂蚤扎藻则）、可视化微分方程（灾蚤泽怎葬造阅杂燥造增藻）等方面的问题。

此外，常用的数学软件还有酝葬贼澡悦粤阅、规划和优化专用软件蕴蚤灶凿燥及蕴蚤灶早燥、数据统计分析专用软件杂孕杂杂、杂粤杂和杂再杂原栽粤栽等等，每个软件都具有相应的特点，但使用范围不如前面三种软件广泛。

二、数学建模课程中数学软件的使用要求

这些数学软件给高等数学教学带来的益处和帮助是显而易见的，使用相应的软件所形成的各种数学模型，给学生带来了浅显、直观的视觉效果，但在实际教学和建模的过程中，这些数学软件对各类学生有着严格的具体要求。

（一）对这些学生的英语使用能力要求相当严格

这些常用的数学软件，都是外国公司开发的，我国引进的也都是原版英文软件，很多专业术语、操作规程、使用方式、演算过程、结果与答案等，都是通过英语句子来表达出来的，这就要求这些学生具备相对高超的英语使用能力，不仅仅需要储备一定的单词数量、熟悉与高等数学相关的专业英语，还需要具备中英实时互译的翻译能力，能及时看出来一些英语句子所要表达的中文意思，以便进一步开展后续工作。此外，这些学生还应熟悉国外高等数学的教学习惯与教学方法，初步了解西方文化中高等教育的常用作法，以免因为出现文化障碍而耽误了正常的学习进程。相对而言，我国理工科学生的英语基础知识稍差一些，加之他们英语的学习中心侧重于与四、六级考试相关的内容，这就不利于他们进行专业英语的学习。

（二）要求学生具备熟练的计算机操作能力

显然，这些常用的数学软件就需要学生通过电脑来进行操作，这就要求相关学生具备熟练的计算机操作能力，不仅仅熟悉基本的电脑操作知识与技巧，更需要具备熟练操作这些软件的技能，一些软件的操作过程相当复杂，往往学生们都需要花费相当长的时间，才能进行熟练操作。这些数学软件定期都会实施更新与版本升级，学生们自然就得及时了解软件升级的详细情况，增强操作能力。相对而言，这些数学软件的容量都特别巨大，部分软件的容量都超过京字节，这就对计算机的硬件设备有着较高的要求，由于对计算机的内存与硬盘容量，都有着具体要求，为了确保这些软件的顺利运行，我国相关理工科专业在开展数学建模课程时，原则上应建设设备先进的计算机操作机房。

（三）对学生高等数学专业基础知识的要求十分严格

本来，高等数学的内容相当深奥、难以理解，涉及到微积分、线性代数、概率论、数理统计、空间解析几何、无穷级数等等，这其中，每一项内容都特别难以理解，学生学习起来自然就显得有些吃力。运用数学软件来实施数学建模，对相关专业学生高等数学的知识基础要求的更为严格，能参加全国数学建模比赛的大学生，更是优秀学生中的翘楚，甚至是比万里挑一的标准和要求更为高超。这些学生学习高等数学的相关知识，就已经相当费脑筋，再进行数学建模课程的学习，对每个学生的精力、耐力、综合能力都是一项考验，能参加全国比赛更是一次难题的经历与体验，获奖与否并不重要，重要的是这个过程，能参与比赛就证明自己比其他同学更为优秀、更为出色。

三、数学软件在数学建模课程中的运用策略

数学软件在数学建模课程的作用相当明显，教师应当把数学软件积极引入到数学建模课程中去，引导学生学会操作相关软件，一边加深对相关理论知识的理解与消化。相关院校也应加大投入，重视硬件设备建设，积极购买相关教学软件，发挥出现代科技对理论教学的促进作用。

（一）实施双语教学

总而言之，数学软件对学生的英语能力要求十分严格，这就给我国理工科学科实施双语教学的教学安排提升了日程。相对而言，我国理工学科中，英语教学的重视力度不够，很多学科都没有开设专业英语，学生对英语的学习重心主要集中在应对各类考试。故此，具备师资力量、条件成熟的院系，可以对理工学科的相关专业尝试开展双语教学，选择适合学生英语基础的双语教材，运用一些英语知识稍微简单、但包含大量公式、函数、模型、案例、编程的教材，培养学生的英语思维，提升他们的英语应用实际运用能力。

（二）重视计算机教学

一些数学软件对学生计算机的操作能力有着较高的要求，这就要求我国相关院校的理工科专业重视计算机教学，除了学生必修的公共计算机课程之外，每个院校还应根据实际情况，开设必要的计算机课程，使学生能熟练操作一些常用软件，进行简单的设计与编程，为从事数学建模活动打下基础。相关院系还应建设设备先进的计算机实验室，全程对学生开放，方便学生进行模拟训练和实践操作，提升每位学生的动手能力。

（三）实施针对性的培训

常用的数学软件有很多种，学生不可能样样精通，只能根据个人爱好和相关基础知识，来选择一两种软件，实现精通操作就行。对相关授课教师而言，仅仅让学生选择上《数学软件》这门课程之外，还应开设一些有针对性的培训班，在集中补习各项基础知识的基础上，把学习情况相似、兴趣有共同点的学生分成不同的学习小组，开展针对性的培训内容，讲授不同的数学软件，了解相关软件的使用技巧，使得每个学生都能精通相应的数学软件，为他们从事数学建模活动奠定基础。学生的后续学习，比如命令函数、操作指令和编程方法等，教师可以鼓励学生通过查阅资料、实践操作、互相交流等途径中，慢慢学习。

总之，数学建模课程的开展，离不开数学软件的利用，一些常用的数学软件所带来的教学效果和实践作用是显而易见的，我国相关学院的理工类学科在高等数学的教学中，教师应积极把相关数学软件引入到数学建模课程中，发挥出现代科技的功效。

参考文献

[1]许峰.数学技术、数学实验与数学软件[J].淮南职业技术学院学报，2001（1）.

[2]王晓峰.数学软件课程教学改革探索[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2010（22）.

[3]刘莹.如何在数学建模中正确发挥计算机的作用[J].杭州医学高等专科学校学报，2004（3）.

刘丽华
（广西科技大学理学院，广西柳州545006）

摘要：数学建模课程是我国相关数学专业的必修课程，系统化学习数学建模课程，使抽象、深奥的知识系统化、简易化，就需要借助于一定的数学软件从事数学建模活动。我国高等院校相关学科在开展数学建模课程的教学时，每位教师都应重视数学软件在数学建模课程中的使用情况，指导学生提升相关软件的操作能力，把学生培养为应用型创新型人才。

关键词：数学建模课程；数学软件；应用型人才；创新型人才

*项目资助院校科自1419204曰广西省教改项目2015JGA270

Abstract:Mathematical modeling course is a compulsory course for the mathematics-major students in China. The systematic study of the mathematics modeling course with mathematics software will make the abstract and profound knowledge systematic and simple. In the course of mathematics modeling, every teacher should pay attention to the use of mathematics software in mathematical modeling, guide students to improve the operation ability of the software, and to train students into applied innovative talents.

Keywords:mathematical modeling course; mathematics software; applied talents; innovative talents

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）02-0081-02