数模面纱初拂去,知识大门始叩开 ——数科团委赴茂一实验暑期云实践活动数学建模类课程

2020-08-31 12:57:54 来源:共青团华南师范大学委员会 点击: 收藏本文

2020年8月11日星期二,华南师范大学数学科学学院团委赴茂名市第一中学实验学校云实践服务队的数学建模系列课程正式开课。数学建模是一个从已知得到通法,再用通法去解决新的未知的过程。课程的设立旨在引导同学们步入数学建模的殿堂,培养同学们基本的问题分析、信息检索和数据使用的能力。

问题分析,叩开数模大门

为培养同学们的问题分析能力,带领同学了解简单的数学模型以及培养相应的数学思维,夏令营开设了问题分析这门课程。课程伊始,老师向同学们介绍了“将军饮马”的故事,故事中的将军需要先到河边饮马,再回到军营,而同学们需要帮助将军找到最短路径,以节省体力,并获得宝藏。同学们化身为探索者,并根据老师提供的线索,回忆自己所学的知识,互相讨论,分析题目的情景和要求。很快,探索家们找到了解决问题的钥匙——两点之间距离最短定理。但是将军要经过三个地点,如何将三点转为二点呢?同学们一边讨论,一边在草稿纸上绘图,努力寻找着突破口。对于这一瓶颈,老师用几何画板制作了将军饮马模型,向同学们具体分析其中蕴藏的数学原理。经过老师的分析和指点,抓住重点小探险家们很快解决了问题,并且成功地获得了第一处的宝藏。

同学们向着下一个问题、另一份宝藏继续前进。面对更加复杂的问题,在分析角度和解决方法上,同学们之间产生了严重的分歧。聊天区的讨论热火朝天,同学们纷纷说出自己的想法,但没人能确定哪一个方法是正确的。老师对同学们的不同思路一一进行了分析,帮助同学们理解每一种方法的思考方式。同学们也渐渐发现,一题可有多解,在分析问题时需要从多个方面进行思考,并比较各个方法的异同,最终找到最便捷的方法。课程的最后,同学们成功获得了全部宝藏,在收获快乐的同时,也学到了分析问题的思维方式。

图一:几何画板分析将军饮马.png

数据处理,执起数模之灯

在这个信息爆炸的时代,数据处理显得尤为重要。数据处理不仅要求检索和收集有用的数据,还要衡量数据之间的关系,发现规律,解决社会和科学上的问题。在数据处理这一门课中,同学们不再是探索者,而是程序员。陈老师先给同学们介绍了几种找寻数据堆的途径,同学们立刻进行实践,仿照老师的步骤,在网上找到数量可观的数据堆。找到数据后同学们还需要在这些数据堆中找出真正有用的“珍宝”——数量关系,但这通常很难直接由观察得到。因此,陈老师提供了工具——Excel。借助工具后,程序员马上发现了数量关系,有的同学还开始尝试其他的方法,希望能发现数据中有趣的规律。通过自己的实践操作,同学们掌握了数据统计处理的方法,迈入了信息化的新世界中。

图二:观看数据处理的奇妙.png

技术志愿者,探得数模之路

数学建模最终的目的是应用在生活实际当中,问题分析和数据处理都在为模型应用打基础。在“技术志愿者”这门课中,同学们可以将模型应用到实际生活中。在课堂上,同学们要作为志愿者,为残疾人设计无障碍通道。同学们利用自己所学知识,经过讨论,合力跨越了理论与实践间的障碍,最终设计出了既能节省材料又能保证残疾人安全的无障碍通道,完成了他们的第一次数学建模实战。“技术志愿者”这一课程,既承接了问题分析和数据处理课程的内容,又成功地让同学们学会了实际运用。课程的成果不仅给同学们带来无限喜悦,还让同学们意识到数学建模在生活中的重要性。

图三:无障碍通道的设计.png

数学建模系列课程,在此次夏令营中圆满结课,但在同学们的生活中,这一系列课程还只是数学建模领域的开端。数学建模可以使同学们思维更加缜密、信息检索能力更强、更能把理论知识付诸于实践。相信在未来的生活中,同学们会将所学的知识与技能,应用于国家建设的各个领域,帮助国家完成各大领域的转型升级,为建设伟大祖国添砖加瓦。

 

撰稿人: 林嘉泰

撰稿时间:二〇二〇年八月十三日

来稿单位:华南师范大学数学科学学院团委赴茂名市第一中学实验学校服务队