数学建模融入运筹学教学的探索与实践

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  摘 要:运筹学是研究给定物质在财力、物力、人力的条件下,分析数量、统筹兼顾,使人力、财力和物力可以实现科学的分配,最终达到预期效果的方法。运筹学在现代社会当中占据着非常重要的地位,加强运筹学的教学工作,提高课程质量和效果尤为重要。本文主要对运筹学的特点和数学建模意义进行分析,通过典型案例,说明数学建模在运筹学当中至关重要的作用,这将有利于为21世纪培养具有运筹决策能力和科学管理能力的复合型人才。
  关键词:教学实践;数学建模;运筹学;探索
  1.运筹学的特点
  (1)应用性。实际上运筹学由应用和实践发展而来,因此应用性是运筹学与生俱来的特质。目前除了在较为传统的领域应用之外,在自动化、通信以及航空航天领域都已经得到了广泛应用。
  (2)综合性。运筹学是一种科学方法,将应用数学、经济学、管理学、计算机科学、社会学等互相渗透,融合,加以交叉运用。
  (3)最优性。运筹学在空间上强调最优整体,在时间上强调最优全过程。
  2.数学建模的意义
  (1)提高学生学习数学的兴趣。大学生对大学数学的态度一般情况下都认为其比较难学,甚至感到害怕,这就很容易导致学生对数学失去学习的信心和兴趣。而数学建模既能够体现出数学的应用性,也能极大地激发学生参与其中的兴趣,能够让学生切身体会到学好数学可以解决身边的实际问题;并从中获取快乐,激发学生学习数学的主动性、积极性。
  (2)帮助学生提升思维能力、表达能力以及创新能力。数学建模具有较强的灵活性,并没有统一的标准答案,同一个问题,学生甚至可以从多个角度进行分析和讨论,用多种方法去解决实际问题;但是要保证数学建模的合理性和可行性。因此,数学建模能使学生的表达能力、创新能力和思维能力得到不断强化。
  (3)提高学生运用知识解决实际问题的能力。只有充分运用各个领域内的相关知识,才能够真正解决数学建模问题;但是由于学生知识存在片面性问题,不可能精通各个领域内的专业知识,因此,在建模过程中,学生要有针对性地查阅、利用大量的文献资料,这就是帮助学生运用知识解决实际问题的过程。
  3.数学建模在运筹学中的教学案例
  根据上述数学建模和运筹学的特点,我们不难发现,与数学建模联系最紧密的课程之一就是运筹学,因此,一定要在运筹学的教学课堂上展现数学建模的思想,并且要充分、有效地结合数学建模的具体案例。
  例如,众所周知的田忌赛马的问题,田忌与齐王赛马,两个人有三个层次不同的马,分别是上、中、下,赛马规则为三局两胜制,如果按照上对上、中对中、下对下的等级进行赛马比赛,田忌必输无疑。后来,田忌的宾客孙膑想了个方案:让田忌的上等马对战齐王的中等马,让田忌中等马对战齐王的下等马,让田忌下等马对战齐王的上等马,结果田忌赢了两局,输了一局,赢得了比赛的胜利。
  分析:孙膑对田忌现有的条件进行充分地分析和研究,统筹考虑,最终帮助田忌赢得了比赛。这里不仅体现了运筹学当中非常重要的优化思想,而且教师用这种案例来讲解,能避免讲解运筹学研究对象和定理定义的枯燥乏味,能极大地激发学生的兴趣。
  再比如服装受欢迎度的评判问题。假设u=价格费用、耐穿程度、款式花色,v=不喜欢、一般、比较喜欢、很喜欢。现在有一批衣服,对款式花色、耐穿程度、价格费用这三项评价中,很喜欢的人为(0.7/0.2/0.3),比较喜欢的分别为(0.2/0.3/0.4),一般的人为(0.1/0.4/0.2),不喜欢的人为(0/0.1/0.1)。由于每个人的实际情况不一样,服装三要素的权数也不尽相同,如果B=(0.5,0.3,0.2)是某班学生给出的权数,根据模糊综合评判模型,该服装的综合评价如下:
  R=BA(0.47,0.27,0.21,0.05)
  即很喜欢的程度为0.47;不喜欢的程度为0.05;比较喜欢的程度为0.27;一般的程度为0.21,根据最大隶属的原则,该服装是很受大众喜欢的。
  4.结语
  在运筹学教学过程中,充分结合具体的案例进行分析,发挥数学建模的重要作用,能够让学生有效地利用和学习数学软件,使学生从中获益良多。
  参考文献:
  [1]白莉红.数学建模融入运筹学教学的探索与实践[J].城市建设理论研究(电子版),2015,(4).
  [2]殷月竹.数学建模融入运筹学教学的探索与实践[J].科技视界, 2014,(27).
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