计算机在数学建模中的作用精选(九篇)

第1篇：计算机在数学建模中的作用范文

1.1 数学建模教学的现状调查

目前，高中的生源一部分是统招的初中毕业生，一部分是外地的借读生。这些学生大部分对学习数学建模的兴趣和积极性不高，这里一个主要的原因是他们的数学计算基础比较薄弱，知识结构非常不健全。笔者对青岛胶南一中5个班级的学生进行问卷调查，发现有59.2%的学生认为数学建模中计算不重要；仅有25.3%的学生对数学建模中的计算方法感兴趣；有53.6%的学生认为进行数学建模运算目的是应付考试；55.7%的学生认为所学的数学计算方法内容太多、太难。

1.2 目前数学建模教学存在的问题

目前高中数学教育受传统数学教学的影响较为深刻，传统数学课程设置、教学内容、思想和方法手段在高中教师的教学理论中根深蒂固，与数学建模的教学特点和目标要求相差较远。

1）教学内容偏重于理论，对应用不够重视，喜欢传统的推理和古典的方法，对于现代的前沿方法却简而代之。

2）多媒体教学手段没有充分应用，粉笔加黑板仍是教师主要的授课工具，使数学建模教学缺乏直观性、趣味性，体现不出数学建模教学生动活泼、贴近现实的特点。

3）数学建模教学没有和计算机软件教学结合起来，就算数学模型建立起来，也因计算机软件不会操作而导致不能得到精确的求解和计算。这种问题大大削弱了数学建模解决实际问题的优越性，不利于培养应用型人才。这都说明数学建模教学存在严重问题，教改已经迫在眉睫。

1.3 数学建模教学中迫切需要加入计算机技术

由前面关于数学建模教学中存在的问题可以看出，在数学建模教学中，缺乏现代化的教学手段和计算方法是导致数学建模教学不能广泛开展的重要原因。这就需要在数学建模教学中融入计算机教学，通过多媒体教学的直观特点，提高学生分析问题、建立模型的能力，通过MATLAB等计算软件的学习，减少对模型求解的繁琐计算，有利于提高学生学习数学建模的兴趣，提高建立模型、求解模型的能力。因此，在数学建模教学中融入计算机技术是必要的。

2 在高中数学建模教学中融入计算机教学的方法与途径

在高中采用计算机技术对学生进行数学建模思想与方法的训练，有三种途径。

2.1 数学建模课程中加入计算机软件的内容。

数学建模课程所包含的模型，可以跟许多计算软件联系起来，因为许多模型，如线性规划模型、回归模型、微分方程模型、概率统计模型等，建立模型后用MATLAB或LINGO就可以进行计算。所以在高中数学建模教学内容中融入软件计算的内容，有着非常重要的作用。

2.2 将数学建模与软件计算融合的方法有机地贯穿到传统的数学课程中去

这种途径使学生在学习数学基础理论知识的同时，初步获得数学建模的知识和技能，获得用计算机软件求解模型的能力，为他们日后用所学的知识解决实际问题打下基础。那么，在实际的数学教学中，教师如何将这种思想渗透到教学内容中去呢？

1）高中数学的基本概念如函数、导数、三角、向量、积分等都是数学模型，因此，每引入一个新概念或开始一个新内容，都应通过多媒体课件教学展示一些直观的、丰富的，能提高学生学习兴趣的实例，向学生展示该概念或内容的应用性。

2）建立函数关系在数学建模中非常重要，因为用数学建模的方法解决实际问题的许多实例首先都是建立目标函数，将实际问题转化为数学问题。然后借助计算机语言，将模型转化为程序，为模型的求解做准备。

3）利用一阶导数求解函数的极值问题，可以引导学生建立线性规划模型，转化成无条件极值或者条件极值问题，在此插入拉格朗日乘数法，让学生掌握求解条件极值的方法，及如何运用数学软件来进行计算。

4）概率统计模块当中，一些统计量的计算，公式较为繁琐，如果用数学软件，或者用Excel，都可以很方便地对数据进行处理，求出想要的各个统计量，甚至可以画出统计量的图，直观形象，使用便捷。

2.3 在数学建模教学中融入计算机教学应注意的问题

首先，采用由简到繁、由易到难的循序渐进思想，逐步将软件计算渗透到数学建模教学中。其次，在教学中选取的教学实例应该来源于生产或生活，让学生透过实例来理解概念和模型，从而逐步掌握建立这种模型的方法。实例中所用到的模型应该体现数学建模的初级方法和思想，在教学中的举例应具有代表性，切忌泛泛的一堆实例的堆积，却不能提炼出数学的内涵来，毕竟建模的根本目的是用数学和计算机来解决实际问题。最后，应注重计算机与课堂教学的整合。用MATLAB、LINGO等软件计算出的结果、描绘的图形精确而可信，让学生更加体会到利用建模和计算机结合解决实际问题的优越性，也可以提高学生的学习兴趣，感觉课堂内容充实生动，这样可以取得很好的教学效果。

3 胶南一中数学建模教学与计算机教学融合的实践研究

随着数学建模教学越来越深入到高中数学教育中，胶南一中也逐步对数学建模教学增加了认识，在所承教的班级中进行了询问式调查，发现有20%以上的学生对数学建模有浓厚的兴趣。于是，2009年初，教师开始在学生中利用课余时间开展公开课，请有兴趣的学生报名参加，并在公开课上讲解一些数学建模实例和计算机软件的使用。通过小测验，让学生对某个实际问题建立模型求解，找出答案比较新颖的学生，指导他们建立和求解数学模型。

比如，以2006年的考题“易拉罐的最优设计”为例，请学生想办法设计出自己认为最合理、最优的易拉罐来。学生对这个问题表现出浓厚的钻研兴趣，大家纷纷讨论起来，有的画出了图形，有的在测量和演算，不久，就有不少学生提出较为优秀的方案。但是，学生对线性规划、运筹学、最优化等课程很陌生，也不懂MATLAB等数学软件的操作，所以他们对自己的方案只能有个大致构架，却不会进行精密的演算和论证。这样，教师把这些学生组成兴趣小组，对他们进行培训，主要是讲解一些最优设计、线性规划等课程中的基本方法以及如何用数学软件来处理数据，由此一来，大家对数学建模有了深层次的认识。

2010年开始，学校组织了数学建模兴趣班，采用推荐加考查的方式组成两队，利用暑假时间对学生进行培训，培训内容包括“数学建模方法及其应用”“线性规划”“非线性规划”“最优化”等和MATLAB等数学软件。

在高中数学建模教学中，融入计算机软件教学，不仅可以培养学生的跨学科应用的能力，还让学生学会了如何分析和解决问题。而高中数学教师学历层次普遍较高，专业知识较为扎实，在讲授知识内容的同时能够注意数学建模思想的渗透，能够把利用计算机软件培养学生具有应用数学方法解决实际问题的意识和能力放在首位，因此在高中数学建模教学中融入计算机教学是可行的，是符合社会发展和人才需求形势的。

参考文献

[1]徐茂良.在传统数学课中渗透数学建模思想[J].数学的实践与认识，

2002（4）.

[2]尚寿亭，等.数学建模和数学实验的教学研究与素质教育实践[J].数学的实践与认识，2002（31）.

[3]韩中庚.数学建模方法及其应用[M].北京：高等教育出版社，2009.

第2篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词：计算机科学；数学思维；应用

现代计算机是伴随着数学问题的求解而产生的，随着自然科学的发展，很多理论方面的研究都需要大量的数学计算，由于人力计算逐渐无法完全完成科学研究中数学问题的计算，计算机的想法逐渐进入人们视野。它可以说是在数学理论的基础之上建立和发展起来的。考察计算机发展的历史，不难看到，数学思想在其中发挥了非常重要的作用。通过对计算机中的数学思想的讨论和研究，可以更好地理解计算机学科现实意义。从某种意义上说，数学为计算机科学提供了思维的工具。其实，早期对计算机的认识就是脱胎于数学而产生的。最早的计算机的创造者就是以图灵为首的一批数学家完成的。而随着计算机的飞速发展，数学思想始终在其中占据着重要的位置，反过来，计算机科技的进步也同样影响着现代数学的进步。时至今日，计算机技术的发展已经给整个世界带来革命性的变化，因此学习了解数学思想在计算机中的应用，可以更好的促进我们对于计算机的认识，也能够更方便我们掌握计算机科学，进而利用其更好的解决实际问题。

一、离散的数学与计算机原理

在计算机系统中，最为人所知的最基本设定就是，以二进制的方式来表示数据，所有的信息数据都要被转化成0和1的组合。这最初是由于电子器件在功能上的局限性所决定的，数字式的电子计算机本质的特点是用电信号来表示信息，用电平输出的高低和脉冲的有无来表达是与否的关系。因此只有采用了二进制，才能够准确的表示信息，所以说从其诞生之日起，计算机就和以微积分为代表的连续性数学划清了界限。因此更准确的说，离散数学是计算机科学的基石。另一方面，构成了计算机系统的硬件和软件同样属于一个离散的结构，其在逻辑功能上来讲是等效的。计算机科学与技术中应用的基本结构大多是离散型的，因此计算机就其本质上应当被称为离散的机器。离散数学可以说是现代数学的一个十分重要的分支，同时是计算机科学和相关技术的理论基础，所以又被人们戏称为称为计算机数学［1］。一般的，广义离散数学的概念包含了图论、数论、集合论、信息论、数理逻辑、关系理论、代数结构、组合数学等等概念，现代又加上了算法设计、组合分析、计算模型等应用方向，总的来说，离散数学是一门综合学科，而其应用则遍及现代科学与技术的诸多领域。

二、关系理论与计算机数据存贮

大数据的概念是现在十分热门的一项新兴技术概念，而大数据的建立基础就是随着日益发展的计算机数据的存储与管理技术。其实从最初的计算机对文件的管理系统到数据库系统的产生，是一次数据管理技术的飞跃。通过数据库的建立，系统可以实现数据的结构化、共享、可控冗余等功能。目前，大部分的数据库都是采用的关系数据库的组织存贮形式。现在，一个系统之中会产生成千上万项的数据元素，这就需要我们找到一种最优的方式来管理和存储这诸多数据。这往往就涉及到了数据库的设计问题，现代数据处理的基础理论就是数学中的关系理论。现在常用的有实体联系法和关系规范化方法。其中实体联系法是通过实体联系模型去描述现实中的数据，建立起简单图形(ER图)，在此基础之上进而转换成和具体数据库管理相对应的数据模型。另一方面，关系规范化方法则应用于关系模型的设计和数据库结构的设计之中。通过关系规范法解决关系模型中存在的插入和删除异常、修改复、数据冗余等诸多问题。

三、数学模型的作用及在计算机中的应用

数学模型即，通过建立起一定的符号系统，将对事物系统特征和数量关系的描述通过数学形式表达出来。现当代科学发展的一大趋势就是科学的逐步数学化。均将现象的阐述与问题的解决转化成数学模型的建立。随着计算机的普及和相关产业的飞速发展，各种软件应用已经深入到社会、生活的各个方面。通过计算机软件来处理的问题已不再局限于数学的计算方面，而是面对了更多的非数值计算的实际问题的解决。而通过软件编程去实现实际问题的解决时，就必须首先将这个问题数学化，即建立起一个合适的数学模型。我们通过数学学习中所常常讨论的数值问题的数学模型，就是数学方程。但是非数值计算中的数学模型的建立，则需要用到表、树和图等一系列的数据配合数学方程式的使用建立起一种完善的结构与描述，进而才能够就应用计算机来求解。因此，可以说计算机应用的前提是数学模型的建立。

四、人工智能与模糊数学

随着现代电子计算机技术的发展，如何模拟人脑进行计算以便更好的处理生物、航天系统或者各种其他的复杂社会系统，已经成为计算机发展的一个重要方向。人工智能的概念应运而生，人工智能是一门极富挑战性的科学，而以二进制理论为逻辑基础的现代计算机在理论上是无法完全地模拟人脑思维活动的。这无疑是人工智能的发展是一个重大障碍。因为在日常的生活中，人们会经常遇到许多数量界限并不分明的事物，需要通过使用一些模糊的形容词句来描述。而这些概念是无法用简单地用是与非或精确的数字来表示的。在这一类问题上，人与计算机相比，人脑具备处理模糊信息的能力，可以判断和处理模糊现象。美国的控制论专家L．A．扎德(L．A．Za-deh)在论文《模糊集合》中提出将现代经典的集合论扩展成为模糊集合论，并以此为基础将一对元素间的模糊关系表示为乘积空间中的模糊子集。这一突破性的数学理论成功把自然语言算法化，并实现程序编写的可操作性。使计算机开始具有模仿人的思维方式的方法，进而去解决更加复杂的问题，同时也为现代人工智能的产生与发展奠定了良好的基础。伴随着信息时代的到来，计算机科学的如火如荼，人工智能技术的方兴未艾，使得工业革命时代以来以微积分为基础的连续数学的主导地位已经发生了显著的变化，离散数学正逐步成为科学领域新突破的土壤，其重要性逐渐被人们认识。也有越来越多的人把更多的精力投入到这一领域的研究中。

参考文献:

［1］傅彦，顾小丰，王庆先等．离散数学及其应用［M］．北京:高等教育出版社，2007。

第3篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词：计算机科学；数学思维；应用

现代计算机是伴随着数学问题的求解而产生的，随着自然科学的发展，很多理论方面的研究都需要大量的数学计算，由于人力计算逐渐无法完全完成科学研究中数学问题的计算，计算机的想法逐渐进入人们视野。它可以说是在数学理论的基础之上建立和发展起来的。考察计算机发展的历史，不难看到，数学思想在其中发挥了非常重要的作用。通过对计算机中的数学思想的讨论和研究，可以更好地理解计算机学科现实意义。从某种意义上说，数学为计算机科学提供了思维的工具。其实，早期对计算机的认识就是脱胎于数学而产生的。最早的计算机的创造者就是以图灵为首的一批数学家完成的。而随着计算机的飞速发展，数学思想始终在其中占据着重要的位置，反过来，计算机科技的进步也同样影响着现代数学的进步。时至今日，计算机技术的发展已经给整个世界带来革命性的变化，因此学习了解数学思想在计算机中的应用，可以更好的促进我们对于计算机的认识，也能够更方便我们掌握计算机科学，进而利用其更好的解决实际问题。

一、离散的数学与计算机原理

在计算机系统中，最为人所知的最基本设定就是，以二进制的方式来表示数据，所有的信息数据都要被转化成0和1的组合。这最初是由于电子器件在功能上的局限性所决定的，数字式的电子计算机本质的特点是用电信号来表示信息，用电平输出的高低和脉冲的有无来表达是与否的关系。因此只有采用了二进制，才能够准确的表示信息，所以说从其诞生之日起，计算机就和以微积分为代表的连续性数学划清了界限。因此更准确的说，离散数学是计算机科学的基石。另一方面，构成了计算机系统的硬件和软件同样属于一个离散的结构，其在逻辑功能上来讲是等效的。计算机科学与技术中应用的基本结构大多是离散型的，因此计算机就其本质上应当被称为离散的机器。离散数学可以说是现代数学的一个十分重要的分支，同时是计算机科学和相关技术的理论基础，所以又被人们戏称为称为计算机数学［1］。一般的，广义离散数学的概念包含了图论、数论、集合论、信息论、数理逻辑、关系理论、代数结构、组合数学等等概念，现代又加上了算法设计、组合分析、计算模型等应用方向，总的来说，离散数学是一门综合学科，而其应用则遍及现代科学与技术的诸多领域。

二、关系理论与计算机数据存贮

大数据的概念是现在十分热门的一项新兴技术概念，而大数据的建立基础就是随着日益发展的计算机数据的存储与管理技术。其实从最初的计算机对文件的管理系统到数据库系统的产生，是一次数据管理技术的飞跃。通过数据库的建立，系统可以实现数据的结构化、共享、可控冗余等功能。目前，大部分的数据库都是采用的关系数据库的组织存贮形式。现在，一个系统之中会产生成千上万项的数据元素，这就需要我们找到一种最优的方式来管理和存储这诸多数据。这往往就涉及到了数据库的设计问题，现代数据处理的基础理论就是数学中的关系理论。现在常用的有实体联系法和关系规范化方法。其中实体联系法是通过实体联系模型去描述现实中的数据，建立起简单图形(ER图)，在此基础之上进而转换成和具体数据库管理相对应的数据模型。另一方面，关系规范化方法则应用于关系模型的设计和数据库结构的设计之中。通过关系规范法解决关系模型中存在的插入和删除异常、修改复、数据冗余等诸多问题。

三、数学模型的作用及在计算机中的应用

数学模型即，通过建立起一定的符号系统，将对事物系统特征和数量关系的描述通过数学形式表达出来。现当代科学发展的一大趋势就是科学的逐步数学化。均将现象的阐述与问题的解决转化成数学模型的建立。随着计算机的普及和相关产业的飞速发展，各种软件应用已经深入到社会、生活的各个方面。通过计算机软件来处理的问题已不再局限于数学的计算方面，而是面对了更多的非数值计算的实际问题的解决。而通过软件编程去实现实际问题的解决时，就必须首先将这个问题数学化，即建立起一个合适的数学模型。我们通过数学学习中所常常讨论的数值问题的数学模型，就是数学方程。但是非数值计算中的数学模型的建立，则需要用到表、树和图等一系列的数据配合数学方程式的使用建立起一种完善的结构与描述，进而才能够就应用计算机来求解。因此，可以说计算机应用的前提是数学模型的建立。

第4篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词：数学建模竞赛；高职学生；综合素质培养

中图分类号：G710 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）32-0214-02

高职教育的培养目标是培养面向生产和服务第一线的高级技术应用型人才，在高职教育中培养学生具有创新精神和实践能力，提升学生的综合素质。实践表明，数学建模是提高学生综合素质的有效途径，在教学过程中如果能将数学建模活动与高等数学教学有机融合，就能在教学中提高学生的综合素质。

一、数学建模的内涵及数学建模竞赛的发展

数学模型是把实际问题进行简化，并用数学语言和方法作出抽象或模仿而形成的一种数学结构。本德（E·A·Bender）认为，数学模型是关于部分现实世界为一定目的而作的抽象、简化的数学结构。数学模型定义为现实对象的数学表现形式，或用数学语言描述的实际现象，是实际现象的一种数学简化。

数学建模是建立数学模型的过程，是利用数学方法分析和解决实际问题的实践活动。

大学生数学建模竞赛最初是在美国举办的，我国大学生在1989年开始参加美国举办的数学建模竞赛。1992年在我国举办了十个城市的大学生数学建模联赛，是由中国工业与应用数学学会组织发起的，社会反响很好。因此，从1994年起我国每年举办一次全国大学生数学建模竞赛活动，由教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办。竞赛宗旨为：创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争。

纵观历届全国大学生数学建模竞赛，赛题大都来源于工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题。这些竞赛问题紧密结合社会热点，非常具有实用性和挑战性。赛题没有标准答案，这需要参赛学生可充分发挥自己的创造精神，结合实际问题灵活运用数学和计算机软件以及其他学科的知识，建立、求解、评估、改善数学模型。数学建模过程使学生的分析问题、解决问题的能力得到锻炼和提升。

二、数学建模竞赛对高职学生综合素质的培养作用

在高职院校开展数学建模竞赛活动是培养学生创新能力的载体，能培养学生观察力、创造力、联想力，培养学生使用数学语言的翻译能力、文字表达能力和综合分析能力，以及使用当代科技最新成果的能力。培养学生的协调组织能力和团队精神，数学建模竞赛的整个过程是这些能力的综合体现。

1.数学建模竞赛有利于培养学生的创新精神和创新意识。数学建模没有现成的模式，学生建模时要充分发挥自己的创造力去解决实际问题。要从各种不同的问题中发现其本质，做出合理的假设，使问题简化，建立数学模型。因此，数学建模竞赛是一项创造性的思维活动，是一个创造性工作的过程，在这个过程中学生的创新精神和创新意识能得到充分发挥和培养。

2.数学建模竞赛有助于培养学生自学能力和综合运用资料的能力。数学建模是众多学科知识、技能和能力的高度综合。在数学建模活动中，由于建模所需要的很多知识是学生原来没有学过和接触过的，围绕问题需要学生广泛查阅相关的资料，迅速找到自己所需要的材料，通过自学和讨论进一步掌握相关的数学知识和方法。因此，数学建模竞赛能培养学生的自学能力和运用资料的能力，这两种能力是学生今后学习和工作所必需的，为学生就业奠定坚实的基础。

3.数学建模竞赛有利于培养和提高学生的计算机应用能力。计算机技术和数学软件的迅速发展，为数学建模的应用提供了强有力的工具。在数学建模中计算机软件发挥着重要的作用，在建模前，利用计算机软件对于复杂的实际问题进行计算或图形分析来确定模型，在建模后，还要利用计算机软件进行编程或完成大量复杂的计算和图形处理。在建模中主要应用的软件有Mathenatica、Matlab、Lingo/Lndo和SPSS等，利用这些软件解决相关的数学问题。因此学生在建模的过程中使用计算机软件解决建模问题，是数学建模非常重要的环节，可以提高学生的计算机应用能力。

4.数学建模帮助学生增强写作技能，提高论文的写作能力。数学建模的最终结果是要求学生用论文的形式给出，论文主要包括问题分析、模型假设、变量说明、模型建立、公式推导或数学论证、计算方法设计和计算机实现、计算结果、结果分析和检验、优缺点和改进方向等方面的问题。竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表述的清晰程度为主要标准。这就要求学生要有一定的文字底蕴。如果学生的论文不能将独特的建模方法、出色的建模结果清晰地表达出来，这样写出来的论文结构不合理，条理不清晰，文字表达不确切，特色不鲜明，学生将很难获奖。因此，数学建模竞赛为学生提供了一个展示自我的平台，为学生创造了锻炼的机会，通过数学建模竞赛，学生的写作能力和水平将有大幅度的提高。

5.数学建模有利于培养学生的团队合作意识和团队合作精神。数学建模竞赛要求三个人组成一队，竞赛是否成功取决于团队协同作战的好坏。在组队时，优势互补；在数学建模的过程中，队员间将发挥各人所长，取长补短，相互配合、共同切磋、共同剖析、互相交流、互相质疑、互相探究、合理分工，培养学生建立良好的人际关系，相互合作的工作能力。团队精神和协调能力对于高职学生来说将终生受益，以至于对他们今后的发展都是非常重要的。

三、数学建模竞赛成绩

笔者所在的学院数学建模竞赛起步较晚，2009年首次参加全国大学生数学建模竞赛，至今取得了可喜的成绩。在四年间间累计参赛队22支，其中，2支队伍获得全国大学生数学建模竞赛（吉林赛区）二等奖，4支队伍分获三等奖，其他均获得成功参赛奖。在省数学建模竞赛中获得二、三等奖的好成绩。目前，笔者所在的学院已经形成一支默默耕耘的建模指导团队，这些教师对数学建模竞赛有了一定的指导经验。同时，学院已经出台对学生参加各种竞赛进行奖励的各种规章制度，这为顺利开展数学建模竞赛活动起到了很好的促进作用。学院的重视和各种奖励政策的保证，数学建模活动会逐渐得到普及，数学建模竞赛对高职学生综合素质的培养作用也会逐渐显现出来。

总之，学生通过参加数学建模竞赛，亲自参加了将数学应用于实践的尝试，亲自参加了发现和创造的过程，能取得在课堂里和书本上所无法获得的宝贵经验和亲身感受，这必能促使他们更好地应用数学、理解数学和热爱数学，在知识、能力及素质方面得到锻炼和提高，学生的综合素质得到提升。

参考文献：

[1]全国大学生数学建模竞赛章程[Z].

[2]刘建州.实用数学建模教程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004.

[3]李天然.《高等数学》[M].北京：高等教育出版社，2005.

第5篇：计算机在数学建模中的作用范文

摘要：文章通过对信息与计算科学专业与计算机科学专业进行比较分析，提出了信息与计算科学专业的改革思想与培养方案，制定相应的理论教学课程体系和实践教学体系。本文的研究成果，将对一般高等院校信息与计算科学专业建设及其课程建设，具有一定的指导意义。

关键词：信息与计算科学；比较分析；培养模式

中图文分类号：G642

文献标识码：B

1信息与计算科学专业与计算机科学与技术专业之比较

在教育部1998年颁布的新的专业目录中，信息与计算科学被确定为一个新的专业，1999年开始招生。这一专业设置较好地适应了新世纪以信息技术为核心的全球经济发展格局下的人才培养与专业发展。信息与计算科学已成为各高校十分热门的招生专业。信息与计算科学专业是数学、信息科学和计算机科学的交叉学科。它以数学为基础，计算机为工具，解决信息和工程计算方面的实际问题。该专业就像一个猎人(数学)拿着一支猎枪(计算机)打猎(解决信息和工程计算方面的实际问题)那样。

信息与计算科学专业是在原来的计算数学专业的基础上发展起来的。国家之所以要撤消计算数学专业，而建立信息与计算科学专业，是因为原来的计算数学专业过于专业化，与现在流行的通识教育相抵触。原专业是在计划经济时代产生的，那时学生毕业后，去什么单位国家已分配好，不用在市场上寻找单位。但是，现在是市场经济，学生要自己寻找单位。现在的市场既要求学生知识面宽广又要求学生在某一个方面很专。提高原专业的就业率是改造该专业的目的之一。

计算机专业毕业生大部分数学功底较薄，虽然会编写程序，但对工程计算中的数学公式的意义理解不深刻，不知道自己用计算机算出的结果代表什么；有错误时，也不知道为什么。而计算数学专业的学生尽管懂数学公式，但不会编程序，运用计算机的能力较差。国家教育部成立信息与计算科学专业的另一个目的就是要改变上述两个原有专业的上述弊病，希望新专业的学生即有较强的数学基础又有较熟练的计算机应用技能。计算数学与计算机科学与技术专业走向融合，早在一些大学就已经开始了。在1985年，一些学校(如，吉林大学、湘潭大学等)就已经把计算数学专业改为计算数学与软件专业了。1998年，教育部把计算数学、计算数学及软件专业正式改名为信息与计算科学专业，相应的专业内涵也随之有所扩充。

随着信息与计算科学专业的迅速发展，一般院校必须对数学类专业课程的培养目标、培养规格与培养方案进行深入研究，这一问题已经列入教育部高等学校数学与统计学教学指导委员会近年提出的今后五年内专业建设方面重要的教改问题中。重点院校信息与计算科学专业，因其深厚的办学底蕴、强大的师资阵容和较高的生源质量而具有一般院校无可比拟的办学优势，其培养方案基本不适合一般院校的办学实际。而在一般院校的信息与计算科学专业中，多数教师只从事过基础数学或数学基础课的教学，很多教师仍然沿用培养基础学科人才的模式来培养应用型专业人才，不注意培养他们实践和动手能力，毕业的学生很难适应社会的需要。这些问题如不尽快解决，将会制约该专业的建设与发展。

根据调查，在近十年来计算机学科的人才培养也有了飞速的发展，但随着计算机的普及，这类专门人才逐渐失去了往日的优势，正逐渐陷入困境。究其主要原因，是由于计算机人才市场过分强调技术因素，导致大学在培养计算机专业类学生时，只注重培养学生的计算机操作和应用能力，忽视对人才的理论素质的培养，使得毕业生后劲不足。计算机应用技术是计算机人才赖以生存的一个法宝，这是市场规则，市场往往只注重人才的实际工作能力，评价人才的标准十分简单，即能否独挡一面地承担计算机软件开发和硬件制造的工作。正是由于这一规则的强大推动力，大学生在校期间就十分注重自己工作能力的培养，学生将注意力集中在各种编程环境、开发工具、计算机网络的集成技术等上面，往往忽视了理论基础的学习，对基础理论在人才职业生涯中的后劲作用认识相当肤浅，这显然与当今一部分大学生比较浮躁的学风有关。相反，信息与计算科学专业学生如果只注重基础理论课的学习，忽视计算机操作和应用能力的培养，以至于在编程、软件开发、计算机网络等方面能力不强，就难以适应社会需要。

为了摆脱这种困境，我们必须解放思想、大胆探索、不断创新，改革当前的信息与计算科学专业教学模式和人才培养策略。从人才培养的角度来看，既要强调基础(计算机专业人才培养是前车之鉴)，又要注重实践能力的培养，更应该加强面向未来的基础教学，使培养出的人才具有发展后劲。人才培养一方面要适应市场规则的要求，另一方面又必须清醒地看到市场行为往往是一种短期的行为，一旦市场需求发生变化，市场规则也将随之发生变化，从而对人才的要求也就发生了变化。由于人才的知识基础是在学校培养造就的，一旦市场规则发生变化，其知识结构能否满足市场规则变化的要求就成了人才有没有后劲的一个关键问题。

综上所述，高等院校只有牢牢抓住培养适应未来市场规则变化的信息与计算科学人才做为指导思想，才可以说其人才培养方法和思想是正确的，否则，不仅人才会被市场淘汰，其所在的高等院校也将会被市场淘汰。

2信息与计算科学专业定位

信息与计算科学作为数学学科下的一个理科专业，主要研究“信息技术的核心基础与运用现代计算工具高效求解科学与工程问题的数学理论与方法”，与计算机科学与信息工程是有区别的，同信息管理与信息系统这种管理类专业更是大相径庭。信息与计算科学专业宜以信息科学与科学计算(计算数学)为核心方向。信息科学可以定义为“有关信息技术核心基础的科学”，而信息技术则通常被定义作是“扩展人的信息器官功能的技术”。所以，我们理解信息科学不应该仅理解作是信息论或密码学，而应该理解是“有关信息获取、信息传输、信息处理与信息控制基础的科学”。这一理解对于设置信息与计算科学专业培养目标与课程有重要意义。

信息与计算科学专业的人才培养应该遵循“强基础、宽口径、重实际、有侧重、创特色”的办学指导思想。

“强基础”主要强调信息与计算科学专业学生的数学基础决不可以削弱，这既是本专业学生区别于计算机、信息工程等专业学生的主要特征，也是本专业学生受市场欢迎的主要原因。

“宽口径”是适应当前本科通才教育特征的办学理念，这里主要用以强调在专业教育过程中应避免过度专门化。无论是采用哪一种模式办学(以计算数学、信息科学、或二者兼顾的办专业模式)，在专业必修与选修课中加强学科的综合性讲授是值得提倡的。

“重实际”有两层含义：一是信息与计算科学本身是实践性极强的学科，在学科发展、专业建设、教学环节中都应该紧密联系信息技术与计算技术的实际；二是在确定专业方向上，我们应紧紧结合经济类院校的实际，努力使之与所在学校的定位相适应，与本校教师的特长与发展目标相适应，与本地区经济发展对人才的需求相适应。

“有侧重”是指在专业方向选择与课程开设上有侧重，不能采用“面面俱到”、“万金油”和“四不像”式的人才培养模式。应在加强信息与计算融合的基础上，侧重于信息与计算科学在计算机应用方面的能力。

创特色主要是发挥自己的优势，在开办信息与计算科学专业中办出自己的特色。应在“加强数学基础，发展信息与计算科学”这样的一个大前提下，根据自己的特点，在应用领域长期深入，办出自己的优势与特色。

3信息与计算科学专业的人才培养模式

专业人才培养模式是一种总体性的专业人才培养体系，它是专业人才培养的各个方面、各种要素优化组合的有机整体。通过六年多的摸索，我们提出以下信息与计算科学专业人才培养模式：亦即“‘数学+信息与计算科学’数学建模算法设计编程实现软件开发信息与计算科学专业人才”的培养模式如图1所示。

图1 信息与计算科学专业人才培养模式

数学建模是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化，建立能刻划并解决实际问题的模型一种强有力的数学活动，更是将数学基础、计算机技术与实际应用融为一体的具体体现。基于数学建模的特点，以培养学生建立数学模型和模型实现能力为目标，是构建一般院校信息与计算科学专业人才培养模式的最佳途径。

4信息与计算科学专业理论课程体系

按照“‘数学+信息与计算科学’数学建模算法设计编程实现软件开发信息与计算科学专业人才”的培养模式和运行机制培养高质量、复合型的信息与计算科学专业人才，关键在于实现教学的整体优化。而教学整体优化涉及到教学的各个方面、各个要素和各个环节；教学过程中涉及老师、学生、教学内容三个基本要素；教学环节上涉及专业课程体系、教学计划、课程改革、教学内容、教材选择、教学方法手段、考试方式、实践教学、素质教育、教学管理等；专业人才培养涉及到知识传授、能力培养和素质教育三个方面。因此，教学整体优化是一项复杂的系统工作，必须进行系统思考和系统设计。

根椐信息与计算科学的人才培养的“强基础、宽口径、重实际、有侧重、创特色”的办学指导思想，学生应在数学基础、计算机基础、专业基础方面得到加强，而对于专业课(含选修课)允许学生自由选择、体现各自特点。

专业课选修要有一定灵活性。信息与计算科学涵盖面很宽，而且是快速发展中的学科，给予一定的选课灵活性既可照顾到学生的特点，又有利于使教学内容更适应于学科发展。但是，选课灵活性是有限度的，不能随意选择，信息科学方向的专业课程宜在信息处理、信息编码与信息安全、计算智能与控制理论这几个大的模块中加以选择。

根椐国家教育部教学指导委员会制定的本专业教学规范和对这几年各高校特别是经济类院校信息与计算科学专业教学计划的研究，我们认为信息与计算科学课程设置方案优化如下：

数学基础课：数学分析、高等代数、解析几何、微分方程、概率统计、运筹学。

计算机类基础课：高级程序设计C语言、离散数学、数据结构、计算机网络、数据库原理与应用等。

信息类基础课：数值分析、MATLAB科学计算语言、信息论与编码、计算机图形学等。

专业选修课：数学建模、算法导论、JAVA面向对象程序设计语言、软件工程、数字信号处理、数论与通讯、最优化理论与算法等信息类课程，及西方经济学、中级微观经济学、统计学、管理信息系统等经济与管理类课程。

5信息与计算科学专业的实践教学体系构建

实践教学是信息与计算科学专业学生的薄弱环节，也是教学过程的一个必不可少的重要环节，具有深化知识、验证知识、整合知识，并将知识转化智力和能力的重要作用。同时，实践教学在培养学生的学习能力、协调沟通能力、创新能力等具有不可替代的作用。学生计算机基本技能和动手能力的高低，直接关系到信息与计算科学培养目标的实现。因此，必须改革传统的实验、实践教学模式，逐步形成“厚基础，宽应用，促创新”的实验教学理念，建立一套完整的实践教学体系。

厚基础：基础理论知识是实验的基础，因此，在实验教学内容的安排中，促进基础理论知识的理解、体现基础理论知识的实验占有相当的比重，这类实验一般以验证性实验为主。 如计算机基础、C语言程序设计、数据库原理与应用等。

宽应用：在对基础知识理解的基础上，必须加大学生对基础知识的应用能力。对于信息与计算科学专业学生，引导学生对不同课程知识的融合，把计算机技术应用到其专业中去，这类实验以中级实验和部分综合应用实验为主。如MATLAB科学计算语言，数值分析，数学建模可以用计算机相关方法解决专业中的具体问题。

促创新：根据学生的个人兴趣爱好，以实验小组为单位，引导学生开展各种创新实验。通过开放实验室为学生提供实验环境，如学生的程序设计大赛、数学建模大赛、大学生研究与创新训练等。

实践教学整个体系的关系是以培养学生实践、创新能力为目标，从基础训练层到科技创新训练层是到达目标的保障，实验课程、实验项目是达到每个训练层次教学目标的关键。整体包括4层：基础训练层、提高训练层、综合训练层和科技创新训练层。

基础训练层涵盖了所有基础课程实验：计算机基础，C语言程序设计，MATLAB科学计算语言，JAVA面向对象程序设计等基础课程实验；

提高训练层包括数值计算方法，数据库原理与应用、计算机网络开发等，它们将理论与实践相结合；

综合训练层以数学建模、管理信息系统、软件工程综合模拟实习等，并结合信息与计算科学最新发展及信息处理新技术专题的综合性设计作业等各种训练学生综合能力的活动以及毕业设计为主；

科技创新训练层主要以组织并鼓励学生参与大学生创新项目、挑战杯项目、全国数学建模竞赛等相关创新竞赛为主。

参考文献：

[1] 教育部高等学校数学与统计学教学指导委员会课题组. 数学类专业发展战略报告[J]. 大学数学,2005,(3).

[2] 教育部数学与统计学教学指导委员会课题组.信息与计算科学专业教学规范[J]. 大学数学,2003,(1).

[3] 孙吉贵,张学杰. 计算机学科教学与人才培养现状及分析[J]. 计算机教育,2008,(8).

[4] 罗智明等. 经济类院校信息与计算科学专业目标定位与人才培养模式研究[J]. 湖南商学院学报,2005,(8).

The Study of Personnel Training on the Subject of Information and Computing Science

in General Universities

LUO Zhi-ming, HU Ju-zhou, CHEN Rong-ping

(College of Information, Hunan University of Commerce, Changsha410205, China)

第6篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词 动态系统；计算机仿真；仿真建模

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）17-0036-01

1 计算机仿真技术

计算机仿真技术即利用计算机制作真实系统模型，用来进行系统评估的技术手段。具体说就是将真实系统作为仿真模型的根据，通过运行具体仿真模型和对计算机输出信息的分析，实现对实际系统运行状态和变化规律的综合评估与预测，进而实现对真实系统设计与结构的改善或优化。随着计算机技术的快速进步，计算机仿真技术主要是用来进行系统分析和设计，应用于多项领域。计算机仿真技术作为一种可以客观分析现有系统运行状态和评价现有设计系统性能的技术手段，在很多领域（例如航空航天、经济管理、通信网络等）的发展中起到极为重要的促进作用。可以这样说，计算机仿真技术已经成为现代和高科技产业中不可或缺的进行系统分析和研究的一项关键性技术手段。

由于在实际的操作过程中，需要根据实际情况来选择合适的计算机类型，因此根据在仿真过程中采用的计算机类型以及计算机仿真技术的发展过程，可以将计算机仿真技术的类别划分为模拟机仿真、数字机仿真和模拟―数字混合机仿真。计算机仿真技术在20世纪50年代兴起，模拟计算机是当时采用的主要计算机仿真技术，其工作原理是：在仿真系统数学模型明确的前提下，通过一系列运算器和无源器件建立一个仿真的电路，通过这个仿真电路进行后期的实验研究。但是，随着计算机数字化的快速发展，在20世纪60年代后期，计算机仿真技术开始由模拟形式转变为数字机仿真。但是，航空航天等大规模复杂系统的发展对计算机仿真技术提出更高的要求，传统的数字机对信息的处理能力等方面已不能满足仿真系统的需求。为了尽快解决这一问题，使计算机仿真技术能够为更多的领域提供最佳的服务，以数字机与模拟机混合而成的数字混合机应运而生。数字混合机不仅能够满足航空航天等复杂系统的应用，而且也极大程度的促进了这些领域的快速发展。而后仿真技术随着计算机技术的发展而迅速发展。

计算机仿真主要三个方面的内容组成：一是系统；二是模型；三是计算机。而这三方面的内容主要是通过仿真实验、仿

图1 仿真三方面内容之间的关系图

真模型的建立以及系统模型的建立相互联系在一起的。图1描述了这三者之间的关系。

在模型活动的基础上，可以将计算机仿真的全过程划分为下面三个阶段。

1）计算机模型的建立，通过建立系统的数学模型，可以确定系统的原始状态，计算机模型的准确建立是计算机仿真系统有效性的基础技术。2）计算机模型的转变，此过程通过将数学模型转变成为相应的模拟电路等可以用计算机语言表达出来的仿真模型，并通过编写相应的数据处理软件，变成可以直接应用的计算机仿真工具。3）计算机仿真实验阶段，利用仿真输出信息与实际存在的系统信息进行比较，发现问题，对已有的系统进行改善和完善。

2 仿真模型的建立

模型分析之所以得到广泛的应用成为现代科学研究最常用的方法之一，是因为它可以根据实际系统抽象或是对事物本质的描述来建立简化的数学模型或物理模型，这种模型与实际系统之间存在同构或同态关系的，我们就可以通过此模型来分析实际系统，进而对实际系统进行合理的控制和优化。下面主要详细讨论两种形式的仿真建模。

首先针对连续变量动态系统的仿真建模是由时间驱动，状态连续变化等一类物理系统。根据系统中时间和取值方式，可以将连续变量动态系统划分为连续时间动态系统、离散时间动态系统（工程采样系统是最为常见的系统）和连续-离散时间混合的动态系统等多种类型。同时，对连续变量动态系统仿真系统常用的数学模型有多种，最常见的是常/偏微分方程模型，另外还有滑动平均（MA）模型和受控自回归滑动平均（CARMA）模型等。

其次，离散事件动态系统（DEDS）的仿真建模。离散事件动态系统多是人造系统，相对于其他系统离散事件的变化关系较为复杂，常规的方程模型难以较准确的对其进行描述。人们针对离散事件动态系统模型的设计方法进行了多方改进，自20世纪80年代初以来出现了多种形式。例如，常见的依据事件发生时间对所考察对象变化过程的分析而言是否有必要这一条件作为研究范围，将离散事件动态系统划分为：带时标的离散事件动态系统（TIM/RTIL模型、双子代数模型等）和不带时标的离散事件动态系统（Petri网络模型、过程代数模型等），同时也可以依据系统输入信息以及状态演变的确定性与否，将其划分为确定性离散事件动态系统和不确定性离散事件动态系统模型。

从现有的很多文献以及不同种类的离散事件动态系统（DEDS）描述来看，离散事件动态系统模型的建立和分析研究仍不完善，有很大的发展空间。此系统模型种类多，那么在模型种类之间就需要必要的转换关系，对每一种模型的描述方式通常仅适用于一种或是几种问题。

分析目前已有的系统建模方法，离散事件动态系统最常用的方法主要包括网络图或事件图法和形式语言与自动机方法等。虽然离散事件动态系统模型的建立为离散事件动态系统的仿真创造了条件，但是并不是所有的离散事件动态系统模型都能直接用于计算。例如，常用的GSMP模型，可以用于描述多种模型方式不具备的或是很难描述的复杂过程，但GSMP模型在计算机上的实际应用却很复杂，需要专业的相关知识。离散事件动态系统仿真的核心问题是仿真模型的有效性，保障与真实系统行为具有某种同构或同态关系。在CVDS中的方法是使用以物理规则为根据，通过方程式的方法来描述模型设计，这样并不完全适用于离散事件动态系统仿真模型的建立。另外一方面的问题是由于离散事件动态系统多是人造系统，变化形式表现出复杂的非线性。随着需求的不断变化计算机仿真技术需要不断的改进，针对不同时间要选择适当的模型。

参考文献

[1]胡峰，孙国基.动态系统计算机技术综述（Ⅰ）：仿真模型[J].计算机仿真，2000（1）.

[2]吕雁.计算机仿真与建模技术综述[J].电子科技杂志，2001（11）.

[3]蔡洁华，路多.动态系统计算机电源仿真技术研究[J].计算机光盘软件与应用，2013（13）.

第7篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词：模块化 模块整合 自主学习 考核方案

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0139-02

近几年来，本着培养适应市场需求的应用型人才目标，学院开展了模块化教学改革，据此数学与物理系对数学与应用数学专业进行了模块化改革工作。大数据时代背景下，数学与应用数学专业（师范类）的学生只是具备和掌握专业的数学知识是远远不够的，必要的计算机操作能力和应用计算机解决数学类问题的能力成为数学专业培养目标的能力要素之一，因此如何合理地设计计算机类课程并整合相关模块成为数学专业模块化改革所需要思考的问题。

1 该专业计算机类课程现状与背景分析

数学与物理系开展的模块化教学改革同步于学院模块化教学改革项目，已4年有余。在最初的改革中，通过具体的改革方案，建立健全了该系数学专业模块化人才培养方案和教学体系。针对该专业开设的计算机类课程，结合数学与应用数学的专业性质，建立了《计算机基础及其应用模块I》《计算机基础及其应用模块II》和《计算机基础及其应用模块III》，并根据模块化改革的要求编写了相应模块教学大纲。在模块建立初，计算机类模块主要包括两个模块，一个模块是专业基础模块――《程序设计》，一个是《数据结构与算法》模块，该模块属于专业拓展模块。模块实施后，发现学生对于拓展模块――《数据结构与算法》的学习效果非常不理想。通过多次追踪和分析发现，一方面，由于《数据结构与算法》模块课程内容比较抽象，课程目标是培养学生抽象的逻辑思维能力和创造能力。课程开始时，学生还能掌握课程内容一二，随着内容的深入，大部分学生觉得很难学习下去，这大大削弱了学生学习这门课程的积极性。另一方面，《数据结构与算法》模块是拓展模块，拓展模块是对学生能力的补充和扩展，被学生潜在地当作了选修课。于是针对该课程的关注程度和喜欢程度大大降低，学生们并没有考虑到《数据结构与算法》模块的实际意义和作用，因而学生对该模块课程的重视程度比较低。

2 计算机类课程模块整合的必要性

在传统的课程体系中，数学专业开设了《计算机文化基础》《程序设计》和《数据结构与算法》。通过分析，作为数学专业，课程体系中没有通过计算机使用数学软件解决相关数学问题的课程，而《计算机文化基础》作为单独的一模块，开设在大学一年级，显然不能充分完成知、情、能三位一体的教学目标。《程序设计》和《数据结构与算法》模块分布开设在大学二年级上学期和二年级下学期。由于两个模块课程独立教学且分不同学期，对于学生来说无法充分理解两门课程的内在联系。

因此，作为数学专业模块化改革的模块负责人，必须思考如何提高模块化教学的教学质量和水平，如何提高学生学习积极性，这对学生个人能力的培养及发展有着重要的意义。

3 计算机类课程模块化的具体实施

3.1 《计算机基础及其应用I》模块

3.1.1 模块化后的教学内容和学时分配

《计算机文化基础》模块课程在模块化课程体系框架中具体为《计算机基础及其应用I》，该模块在人才培养中处于基础的地位，模块教学由课程教学变成实训，如计算机基础实验，模K内容实施在计算机机房开展。按照培养方案该模块在第二学期完成。同时结合专业特性，模块内容增加了数学软件Matlab基础及应用。该模块课程的任务是使学生了解计算机文化及数学软件的一些基础知识，掌握操作系统使用、文字处理、电子表格、Matlab的使用等。并且通过相应上机实验引导学生自学，培养自学能力；培养合作的能力和方式方法；培养完成项目的能力和方式及正确撰写科技论文的写作能力和方法，课时为48学时。该模块的主要内容为字处理软件Word、电子表格Excel、数学软件Matlab。该模块课程的学量是84学时，其中：理论=24学时，实践24学时，自主学习36学时。

3.1.2 模块化后的考试方案

由于该模块课程在机房内完成，因此课程考核以实践考核为主，结合学生自主学习任务，考核方案如表1所示。

3.2 《计算机基础及其应用I》模块

3.2.1 模块化后的教学内容和学时分配

《程序设计》模块是数学与应用数学专业的专业基础模块，通过该模块的学习，应使学生掌握传统的结构化程序设计的一般方法，以C为语言基础，培养学生严谨的程序设计思想、灵活的思维方式及较强的动手能力，并以此为基础，让学生逐渐掌握复杂软件的设计和开发手段，为后续专业拓展模块――《数据结构与算法》的学习打下扎实的理论和实践基础。

将《程序设计》模块和《数据结构与算法》模块课程内容进行整合，成为新的模块《计算机基础及其应用II》，模块课程教学主要教学内容为程序设计，在此基础上逐渐将算法和数据结构的内容融入到程序设计的教学中，为了满足应用型本科院校教学的需要对教学内容进行了合理筛选和适当的删减。整合后的模块课程总学时为140学时，其中理论56学时，实验24学时，自主学习60学时。

3.2.2 模块化后的考试方案

应用型本科院校的培养目标是提高学生的应用能力，模块化后课程考核依然采用该校特有的N+2考核方案，同时增加了自主学习任务，具体考核方案如表2所示。

4 结语

该文从数学与应用数学专业（师范类）的计算机类课程入手，在学院模块化改革中，通过模块实践和应用，将模块进行了整合。在后续的教学研究中结合专业能力要素需求，将会适当地引入新兴模块，以此激发学生学习兴趣、提高学生学习积极性，进而夯实学生基本的计算机技术能力，以便学生进一步取得更高、更强的计算机专业技术水平和能力。

参考文献

[1] 叶潮流.大学计算机基础案例教程[M].北京：中国水利水电出版社，2014.

[2] 柳青，沈明.计算机应用基础[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3] 谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社，2007.

第8篇：计算机在数学建模中的作用范文

【关键词】数学建模；模型优化；算法；转化模型

改革开放以来，我国对教育给予了高度的重视.数学建模作为高等院校数学专业极为重要的组成部分，其不仅能够促进数学与现实世界的联系，而且能够在一定程度上提升学生的逻辑思维能力与解决实际问题的能力，然而在数学建模过程中也普遍存在着优化模型求解的难题，因此，对数学建模过程中模型优化计算的探究有着重要的实用价值与研究意义.

一、数学建模相关概述

所谓数学建模，就是通过一系列的科学计算得出相应的结果，进而用来解决现实生活中的实际问题，并能够接受相关检验而建立起来的数学模型.当对某一个特定问题或实际问题进行分析的过程中，人们需要对与该问题相关的各项信息进行有效的调查，并在掌握基本信息的基础上，做出科学假设，对其内在规律进行有效分析，并能够通过数学符号语言进行相应的描述，进而建立完整的数学模型.改革开放以来，我国的计算机信息技术取得了前所未有的发展，数学建模在工程技术、自然科学等行业得到了充分的应用，且正朝着经济、金融、环境等各个领域渗透，已经成为现代社会一种新型的高新技术产品，在社会生产与生活中发挥着不可替代的作用.数学模型的建立需要对现实问题进行深入剖析，并强调对数学知识的灵活运用，其与计算机技术共同成为知识经济时代的重要工具.

二、数学建模过程中的模型优化算法

（一）对特殊关系式的巧妙处理

通过以往的数学建模可以发现，部分数学优化模型不能够直接通过软件技术进行结果输出，这很大程度上是由于模型目标函数中含有特殊的关系式，如不等式等，这些关系式无法采用软件直接求解，基于这一现象，可以充分利用0-1变量，并通过合成技术对这类问题进行计算.如原油的采购与加工类问题：

其模型目标函数出现了多个分段函数：

c（x）=10x，0≤x≤500，1000+80x，500≤x≤1000，3000+6x，1000≤x≤1500.

对于该模型，可以直接对其各个分段函数做出相应的处理，可以将x三个区间设由（0-1变量）进行控制，其函数值可以通过对三个区间的有效整合，对函数值进行合成，可以对函数图像进行探究，并结合函数值，引入变量yk和非负变量zk.基于特殊关系式模型，需要对以下问题进行深度分析：（1）有甲必不能有乙的排斥关系；（2）在m约束中共有k个有实际作用；（3）建模中含有绝对值的式子.

（二）降低可行域

在进行数学优化模型构建时，需要加强身体，能够充分利用题目中给出的各项信息，做出大胆的猜想与假设，也可以通过直接信息元素得出相关信息，增加约束条件，这不仅能够在一定程度上降低模型求解的难度系数，而且能够对问题的求解起到决定性作用.以某年生产车辆的安排为例，要想能够降低运输成本，必须保障使总运量以及出动卡车的数量达到最低，需要满足铲点与卸点在平均时间内完成目标，便可以称之为无冲突，并以此建立相关的数学模型.在这个过程中很容易将约束条件局限于电铲能力、产量任务等方面.因此，可引入变量0-1，并通过fi描述确定i号铲点的使用情况，实现对电铲数量的有效约束∑10i-1fi≤7，fi∈{0，1}，除此之外，还可以适当增加对卡车数的相关约束：xij≤AijBij，分别采用xij，Aij，Bij代表铲点i到卸点j的发车次数、同行运行卡车数以及最多可运行次数等，然后通过卸点运行一周期所用的平均时间可以得出相应的结果.

（三）对模型的有效转化

通常，对于一些计算起来比较困难的数学模型，可以通过转化的方法，使模型的难度得到大大降低，然后再进行相应的求解计算，常用的转化方法有离散问题连续化、连续问题离散化等，以易拉罐下料问题为例，其决策变量采用的是整数形式，再加上生产数量的巨大，可以将其看作实数，进而转化为线性规划.再如飞行管理相关问题，可以进行非线性规划，通过已知条件：飞机速度等同，可以将这一距离约束问题转化成角度约束问题，便于计算.这些例子都在一定程度上体现了数学建模中模型转化的优越性.

（四）优化计算方法的灵活选用

1.三大非经典算法

在数学建模过程中，通常会遇到对非线性关系复杂数据进行拟合的参数，在这种条件下，可充分引入人工神经网络，这种方法不仅无需对相关函数关系进行假定，而且能够对复杂的非线性函数进行有效的模拟，能够对题目中的各

项数据进行充分有效的利用.另外，对于优化组合类问题，则可以采用遗传算法与模拟退火算法，如某年的钢管订购与运输问题，采用的是非线性规划模型，传统的算法很难顺利实现求解，而采用遗传算法则能够实现很快求得最优结果.

2.蒙特卡罗算法

数学建模中难免会遇到随机规划模型问题，对于此类问题可采用蒙特卡罗计算方法，例如：每份报纸价格为0.02元，某报童以该价格买进报纸，并以0.05元/份的价格出售，其每天的销售量与百分率如下表所示：

从题面上可以得知未销售的报纸以0.02元/份退还报社，所求的是报童每天买进多少份报纸才能保证其平均收益达到最大.对于这一问题，可采用模拟方法，做出相对合理的预测，然后通过数学建模对猜想进行验证，另外还可以对随机优化模型进行求解，这些都能够应用到实际生活中，实现对现实问题的有效解决.

3.支持向量机算法

支持向量机算法能够有效弥补神经网络在局部极值问题方面的缺陷，其在预测以及综合评价领域应用较为广泛，如1989年数学建模大赛中蠓的分类问题，已知两种不同类型蠓虫的触角长度与翅膀长度，要求对15只蠓虫进行分类鉴别，采用支持向量机的计算方法，通过二次规划模型的建立，可以求得一个分类函数，然后将相关数据带入便可求得结果，该计算方法快捷、有效.

结束语

近年来，社会各个行业对数学建模的应用日趋广泛，数学建模与优化方法的联系更加密切，在社会生产与生活中得到了前所未有的应用，在数学建模中，都不同程度地包含了最优计算思想，而这些最优理论又是通过具体的数学建模形成的，因此，必须加强对数学建模的重视，准确把握当前数学建模过程中存在的各项问题，实施科学的优化计算策略，提升其在社会实际问题中的作用与价值.

【参考文献】

[1]董文瑾.大学数学教学过程中数学建模意识与方法的培养[J].大科技，2014，24（2）：28-29.

[2]李冬梅，陈东彦，宋显华.基于创新人才培养的数学建模考核方法探析[J].黑龙江教育：高教研究与评估版，2014，15（7）：52-53.

[3]李晓玲，杨慧贤.浅谈独立学院数学建模教学的探索与研究[J].价值工程，2014，24（15）：259-260.

第9篇：计算机在数学建模中的作用范文

关键词：计算机；仿真技术；结合探究

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0253-03

Abstract： with the continuous development of social economy and science and technology， computer simulation technology become in recent years to compare one of the commonly used types of computer. Computer simulation technology in the simulation of the effect of do the effect is more accurate， more real， so is the recognition of the application of the broad masses of the people. Signal as the computer simulation technology in an important way and an abstract expression of the concept， the simulation technology is convert the sight can be seen the true image of these invisible abstract things. Information processing as an important part of computer and in simulation technology is is a significant part of computer information processing is closely linked. So， the computer simulation technology and information processing technology are interrelated， interdependent relationship.

Key words： computer； simulation technology； combination of inquiry

计算机仿真技术是现代社会中用到的最广泛的的技术之一，发展的速度极为快速，适用人群众多，无论是生活还是工作，渗透到各个方面。作为计算机技术的一种方式，它的工作原理是以计算机为基础，加以模拟仿真，达到仿真的再现，将抽象的看不见的形象通过仿真展现出来。目前由于这项技术具有精确的仿真效果，受到各行各业的青睐，在各个领域中都有广泛的应用。对于计算机仿真技术的研究，一直是计算机技术研究领域的一个重要的话题和工作。对于信息技术而言，也与计算机仿真技术具有紧密的联系，也是计算机发展领域的一个重要的方面。信息化依靠仿真技术得到抽象化的转化，进行有关的信息处理的工作。

1 计算机仿真技术

1.1 计算机仿真技术的含义

计算机仿真技术是运用相关的信息进行软件处理工作，可以对音频、视频及图片等方面进行整理，把现实中的各种事物模拟成计算机仿真的形式，再通过各种信息媒介进行传达给观众。在观看某个事物时候，如果利用计算机仿真技术观看，可以有多种视觉的角度进行观赏，并且可以对环境进行任意的观察，营造一种实与虚结合的视觉效果。对于让人们可以多方面的进行交流信息具有重大的意义和作用。

计算机仿真技术有两点重要的意义。第一，计算机的仿真技术是与一些计算机工程的进行紧密联系的，缺一不可。计算机仿真技术对于系统的工程的开发，起到了至关重要的作用。第二，计算机仿真技术是一种重要的商业分析信息的工具，在公司的运行中，可以运用计算机仿真技术节约各种投资的成本，降低投资的风险等工作，为企业的发展具有预算和分析的作用。

1.2 计算机仿真技术的应用

计算机仿真技术应用于社会生活中的各个领域，涉及到工作和生活的方方面面，推动了不同的行业的方展方向，为工作带来了新的发展动力和源泉。对于计算机的仿真技术的应用主要是用于以下的几个领域。

1.2.1 在教育界的应用

最近几年，由于教育的不断改革，逐渐的对学生的实操能力越来越重视，所以对于学生的实际操练的水平就可以用计算机的模拟实验来进行考核工作。计算机模拟实验是一种新型的考核项目，利用现代信息技术的各方面元素把教学的内容和指导实践等合理有效的整合成一个有机体，建立起一个实操平台，能够提高学生的学习兴趣，提高学生的实践能力的水平。

这项模拟实验方式的出台，活跃了原本闭塞的学习氛围，把理论与实践充分的结合了起来，培养了学生的实际操练的能力，对所学习的理论内容能够进一步的加深理解和记忆。培养学生的全面素质发展。

1.2.2 在运输界的应用

随着现代化科技的发展，交通运输工具早已普及到城市及小镇的各个街道。由于车辆的不断增加，交通事故也就常有发生，现在而言，交通方面的安全隐患一直是出于事故发生的主要问题。在运输的系统中，避免不了三个方面的因素，主体是人，客体是车和路。所以，计算机仿真技术的应用，可以作为分析交通安全的现代化先进的方式。工作原理就是，建立起一个模拟形式的交通路段，在这个交通路段中系统的研究发生事故的原因，并通过对交通事故的分析对交通的安全方面做出评价和探究。

交通的安全仿真系统中，计算机仿真技术是它的最核心的部分。作为该系统的仿真技术，用于交通的安全的仿真技术系统是与其他的一般的仿真数据存在一定的区别的。在对一个区域的交通安全进行评估的时候，交通安全仿真系统必须运用精确的数法和事故率法进行评价，而且还必须考虑到人们的各种思想和行为方面的因素等。对于进行摸模拟的交通路段，交通工具的选择就可以做任意的选择，环境设置也没有固定的要求，尽量把环境设置的真实化。再以一个旁观者的角度来对交通事故进行分析与探讨，通过进行系统的分析得出交通路段的精确的安全评估结果，并为安全事故提供出一个合理的解决方法。

1.2.3 在制造界的应用

计算机仿真技术在制造行业方面也具有较为广泛的应用。比如，将这一技术运用于汽车制造业，可以为投资进行风险预测，解决成本大、难度高的相关问题。计算机仿真技术在对进气管内气体的流动的模拟工作的时候，就可以把发动机工作的整个过程呈现出来，能够进行较较直观的描述。计算机仿真技术在汽车流场上的应用，可以模拟出气流的分离的整个状态，将抽象的形式表达出来，建立起了一个空气动力学模型。如果遇到汽车碰撞的状况，计算机仿真技术可以通过一些相关的数据建立碰撞的数学模型。

1.2.4 在通信业中的应用

随着通信技术的发展，传统式的设计方法已经不能够适用于通信系统的多端的要求。通信系统的仿真技术已经成为现代的通信的手段的重要应用方式。比如说，可以做对通信系统的规划工作，以及测试它的性能等方面。计算机仿真技术对于通信系统的不同的模块具有精确的分析性能的作用。

在网络协议教学中，很难运用传统的数学来分析它的复杂性。在协议设计的教学过程中间，通信网络协议中的代码可以把它设计成为可以得以实现的代码。所以，在信息的学科教学中，仿真技术在网络协议的复杂性问题的解决中也有相当重要的作用。这项技术可以做到对一些信息学科进行的网络教学过程中网络协议进行合理有的评估工作。另外，如果运用这项技术也能够避开由于不恰当的分析造成的判断阻碍。通过对网络建模工作，实现参数的精确确认，就能够迅速的把模拟的系统在现实环境中展现出来。所以根据这项仿真技术的应用，可以把教学中的相关评估工作进行改进处理。同时为了考察网络信息传输的及时性和应用的效率，要构建起相关的通信网络。所以，通过以上可以看出计算机仿真技术对现实生活中的网络协议仿真具有至关重要的分析和进行评估的作用和意义。

2 计算机仿真技术的类型

计算机仿真技术已经广泛的运用在各个领域，具有较强的实用性。在对技术上的分析，计算机仿真技术主要有两种类别。一种是OOS，它是一种面向对象的计算机仿真技术，运用操作目标的对象，把系统的功能和对象充分的运用起来，再通过与对象间的信息进行传送工作。另一种是DIS，它是一种分布式的计算机交互的仿真技术，它主要是通过计算机的网络方面的系统进行设备之间的相互连接，形成一个虚拟的仿真环境。

3 计算机仿真技术的技术分析

计算机仿真技术，它的主要核心技术就是计算机平台的一种虚拟模拟技术，包括了建模的思想，数字化的基础，以及对图像的处理技术。计算机仿真技术由于它的仿真技术做到极其逼真，所以这项技术运用的领域也是极广泛的，具有极强的优势条件能够把显示仿真的效果做到最好。计算机仿真技术的实现方式有几个步骤：

3.1 建立数据模型

建立起数据模型，是计算机仿真技术建立的前提工作。对于其的建立方式会有两种不同的方法，一般可以运用演绎法或者归纳法。或者两种方法结合起来一起运用也能达到对数据模型的建立。在分析法中，第一步工作是把数字化模拟的数据进行分析，将数据模型建立是以实际情况为前提的。建立模型的工作中，先做数据分析的工作，充分的对数据做好分析工作，然后再进行仿真的准备。

3.2 实现仿真模型

在数据模型建立完毕后，就要对数据模型进行程序化的处理工作。在这一工作过程中，要运用很多的编程语言来完成。把它模型化是一个重要而有些难度的工作，必须经过对大量的数据进行分析，然后做程序化的管理，最终才能实现数学模型的建立。

3.3 仿真实验验证

通过建立好数据模型，和实现数学模型的仿真，接下来的工作就是验证仿真实验。验证的工作中，是对数据进行验证工作，进而得到相关的仿真结果。

4 计算机仿真技术的发展

社会科学技术的不断革新与进步，使计算机仿真技术也要根据时代的需求进行不断的完善发展，适应社会的发展步伐，与时俱进，才能够在未来的市场应用中能够持续稳步的发展。

4.1 计算机仿真技术会与网络联系交融

计算机仿真技术现在虽被广泛的运用在了各个领域，但是目前开发出来的绝大多数都还不能够交融或者转移，要实现共享的局面还达不到要求，具有一定的困难性。对于计算机仿真技术的高成本的开发现状，这还是一个急需解决的问题，关键之处就是将计算机仿真技术进一步的扩展到网络化的层面。这项工作在未来的发展中必将会有更为广阔的运用前景，首先一点就是可以避开又一次的投资，另外，可以在这项工作进程中获得一些共享资费。所以，实现计算机仿真技术的网络化具有重要的意义。

4.2 虚拟制造技术

该领域是计算机仿真技术发展的又一广阔前景。虚拟制造技术的各项工作的完成，要依托计算机仿真技术的应用，比过程之中的产品的设计，产品出厂和企业的管理工作等等，都离不开计算机仿真技术的应用使其正常运营。另外，虚拟制造已经能够实现对制造的多维度的进行预测工作，制造技术不再单一。

4.3 计算机仿真技术

该技术是在软件模拟的实验下进行的一项科学的实验。作为一个先进的技术，运用较经济，安全可靠，并且还可以实现多次的实验。仿真技术在现代的很多实验系统中都有所应用，是对系统分析并进行涉及的重要方式。

5 计算机仿真技术与信息处理结合的分析

对于计算机仿真技术，在不同的层面上进行分析以后确切的认识到，之所以这项技术能够被广泛的运用到生活和工作的各个领域，就是因为它具有极强的使用价值。在对新的处理方面当然也会有更大的运用意义。在对光的信息的处理上，起着至关重要的作用。

作为先进的信息技术的处理方式，光信息处理的最大的优点在于容量大，速度快和具有并行的特性。计算机技术中的处理二维码图像信息的技术，光的信息处理可以对信息的增强处或者一些特别的特征方面进行识别都有很重要的影响作用。现在，有很多的计算机软件都对信息的处理技术具有深刻的研究和发展。

计算机仿真技术对信息的处理方法还有对软件的信息处理。例如，matlab软件是科学计算机软件的一种，对于信息的处理也具有极强的灵活性，处理的方式涉及到矩阵的运算和信息处理的很多方面。运用此项信息处理是先利用软件输入进信息进行的仿真模拟，最后进行可视化信息处理工作。这项软件输入快速，运算很安全，而且具有方便的处理信息的优点。

将计算机的仿真技术与光信息处理技术结合起来，仿真技术的功能也会更加的进步与发展。通过将仿真技术和信息处理技术的结合，能够作为一项很好的信息处理方法。把抽象的信息具体的展现出来，使其实现可视化，对于信息的处理的精确性能够有更高层次的提升。所以，基于此原因，要做好计算机仿真技术与信息处理的结合运用工作。

因此，计算机仿真技术作为灵活性较强的计算机技术，计算机的应用也主要是对信息进行处理工作。把计算机仿真技术与信息处理结合起来，可以有效的提高信息处理的精确性和工作的效率。计算机仿真技术通过图像技术或者数学建模思想，进行虚拟的转换，将现实世界利用图像的形式表现出来，具有可观，并可以把抽象的信息具体化，再进行高效率的处理工作，能够适应现代社会中高效率快节奏的环境。

6 结语

计算机仿真技术在未来的发展道路上，必将随着时代的进步步伐不断的完善自己科学化的发展。作为目前应用最为广泛的计算机技术，在数字计算或是信号通信方面都都有他的独特的优势和应用价值。仿真技术中，它将虚拟的抽象世界还原成可视的现实世界。而对于信息处理，它另一方面来说又被大量的植入进计算机仿真技术中。所以，将计算机仿真技术与信息处理合理的结合起来，就具有极强的发展空间，同时有更广阔的研究价值。

参考文献：

[1] 艾莉莎.物联网空间域的泛传播构型[D].北京邮电大学，2014.

[2] 唐颖.蜡印图案的数字仿真及喷墨印花[D].江南大学，2011.