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1、课程教学课题物理学在数学建模教学中的应用探讨淤覃柳丹何家莉， 余春慧， 叶银珠，广西 玉林 537000）（玉林师范学院 数学与统计学院，要有效应用物理知识解决实际问题是提高学生建模能力的关键援简要分析了全国数学建模阐述了数学建模课程竞赛近十年赛题 A 的发展趋势， 针对赛题中大量涉及的物理知识，在教学内容、 教学安排及第二课堂存在的问题援为了把物理知识渗透到数学建模思想中，等方面提出了一些改进建议， 对于提高学生的建模能力和竞赛成绩起到显著作用援关键词数学建模； 竞赛； 物理学； 应用中图分类号G642文献标志码A文章编号2096-0603 （2021） 40-0048-02于很多学生学完课
2、程后仍对竞赛题目毫无头绪援这说明课程设计与竞赛内容有一定的偏差援数学建模教学是一个认识与实践相统一的活动过程援在课堂中， 需要追求教学方法的有效整合以避免内我容杂乱无序援纵观当今高等院校中的数学建模课程，们仍然发现有如下不足.1. 课程内容设计陈旧援从近 10 年赛题 A 分析可知，数学建模与物理学越来越密切援然而当前教材涉及的物理知识很少， 与全国数学建模竞赛出现脱离现象援没有所以为了增加学很好地扩大学生的数学建 模知识面，改进数学建模课程是有必生的知识储备以应对竞赛，要的援2. 课程忽略了应用型本科学生的特点援当前大学生的逻辑判断和分析问题能力仍旧相对较弱援但大部分现缺乏针对性援没有对一般
3、有建模材料由重点高校编写，本科院校的教学内容进行必要的整理和修正援仍有很3. 教学方式落后援受传统教学模式的影响，多高校教师采取注入式的教学 方式6且极少在课堂上与学生互动， 没有充分认识到学生的主体性援三、 针对竞赛进行数学建模课程调整物理学是自然科学和现代工程技术的研究基础援为了解决当前数学建模课程所面临的问题， 结合教学实际， 进行不断建设和完善， 提出了对其教学调整的一些建议援（一） 教学内容的改进我们做物理学在竞赛中的应用越来越广泛援因此，出设想： 首先巩固物理学基础知识， 布置大学物理的课借助实际案例，后作业. 接下来与赛题紧密联系起来，组更强的针对性使织学生自己建模、 求解以及数
4、值实验，学生以后遇到类似的物理模型不再盲目援具体教学流程见图 1援摘数学建模竞赛已经成为全国高校中规模最大的大保证学生课外科技活动之一援宗旨是为了扩大受益面，促进科学研究援公平性， 提高竞赛质量， 扩大国际交流，相关一些文献讨论了数学建模对大学生创新思维的影响1， 对人才素质提高有极大的帮助2； 另有文献讨论了数学建模课程建设， 把建模思想渗透到其他学科中3-4援但针对竞赛方面的教学改革5， 还需进一步探讨， 我们希望进行课程教学优化以提高竞赛成绩援但是有一定规律援我们虽然竞赛题目涉及的范围广，. All Rights Reserved.内有许多需要物理知识解统计了最近几年的竞赛题目，决的问题
5、， 而传统数学建模课程里几乎没有运用物理知识建立模型的章节援因此， 本文主要讨论如何把物理学知识渗透到建模教学过程中， 以提高学生的竞赛成绩和动手能力援一、 近十年赛题 A 分析数学建模已成随着当代社会应用趋向于大数据化，为数学走向应用的必经之路援从近十年赛题 A 发展趋运动学、势来看， 赛题更多结合了物理学中的力学、热学、 光学等知识援拉近了两者的距离援从问把物理知识运用到生活中，题学科上分析， 纵观 10 年赛题， 应用物理学知识的有 7题， 已占 70.0%援再从问题题型上分析， 应用运动学的赛题有 4 道， 占 57.1%， 如 2009 年的赛题 “制动器试验台应用热学的赛题有 1
6、道， 占 14.3%，的控制方法分析” ； 应用光学如 2018 年的赛题 “高温作业专业服装设计”占 28.6%， 如 2015 年的赛题 “太阳影子的赛题有 2 道，定位” 援物理学以空前的广度和深度向数学建模渗透援二、 数学建模课程剖析如微分方程、数学建模课程涉及的知识非常广泛，差分方程、 线性代数等援课程同时介绍了数学建模常用图论与网络、 差值与算法， 如层次分析、 模糊综合评价、以至拟合等援虽然课程内容杂、 广， 但针对性不是很强，（1981）作者简介： 何家莉， 男， 副教授， 研究方向： 粗糙集及软集。（2020XJJGZD17 ）（202110606118）淤基金项目： 玉林师
7、范学院高等教育改革工程项目； 玉林师范学院大学生创新创业项目。- 48 -课程教学掌握物理知识相关类型题总结课后习题巩固知识点分类总结分析竞赛实例演练探讨建模简单模型建立初步结果初步模型求解其他影响因素考虑灵敏度分析更准确的模型结果分析结果修正最终结果图 1整个过程围绕着 “物理知识物理公式建立基本模型求解验证” 完成援通过这样的方式， 使学生熟练掌握并运用物理知识解决现实问题， 为竞赛获奖打下基础援（二） 物理模块的教学安排为了确保教学质量， 教师必须选择合理的模块展开分析. 关于物理学的几个模块， 我们结合数学建模课程安排提其应用1. 力出一援2016学是些建议援年物“理学的系泊系一统个的
8、设计”分支， 研究涉及物力体学受. 我力规们律建及议在第一章介绍数学建模的同时， 让学生根据学过的力学知识建立简单模型并计算援而后再给出具体案例分析并建模援让学生体会到由易变难， 再由抽象逐渐具体的一个过程援既巩固了力学知识， 又通过自主建模为学习增添了兴趣位置随2.物时理的.间的运变动化学规是律从的几力何学的分角支援度数学建描述和模研究课程关物体于网络优化模型经常需要求解路程长度、 最优速度援因此我们建议把运动学知识与此章节结合讲解援先介绍本章知识， 让学生理解如何用最短路建模，涉及物理知识时再进一步讲解援然而在实际案例中某些变量会由原来的固定值变成可变的模拟量， 故教师还需深入讲解定积分的
9、内容援最后给出相关案例让学生自行建模， 如 “2014 年嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略”律的3.物热理学学是分研究支援其物常质与处微于分方热状程态模时的型结有合关，性质因此和把规援热学与微分方程、 差分方程章节联系起来援先给一些简单案例用于理解微分方程的应用场景， 如单双层玻璃的热传导问题援再给学生详细讲解热学知识、 背景及热传导方程， 且让学生自行建模并求解援最后拓展实际应用， 如 “2018 年高温作业服装设计” 的竞赛案例援案例由简单到复杂， 以具体的案例循序渐进地提升援对于培养学生的学习兴趣、 提高竞赛水平起着积极作用援中援通4.常光的学的做法应用是先体理现解在所竞赛需的“变201
10、5化函年太阳数关系影而后子定建位立”课题出含多个变量的模型， 但如此求解极其不便， 不是最优模型. 用插值与拟合求解则更简易.因此， 在讲解插值与拟合这章时， 可以引用这个案例援既讲解太阳光线的光学物理原理， 又可通过数值实验熟悉插值拟合的方法运用援综上所述， 物理建模与数学建模的整合是全新教学理念， 有利于弥补传统课程存在的问题， 使学生灵活运用数学知识来解决与物理知识相关的实际问题援数学建模必须经历探索、 模拟试验的过程. 教师除了讲授模型和计算方法外， 还需重视实践能力的培养. 在初步建模结束后， 可组织学生动手试验， 完成对结果的检验. 增强动手能力的同时体现了求真务实的精神. 如20
11、15 年太阳影子定位” 竞赛结束后， 可以组织学生在当地重复该试验， 更换地点和时间后模型是否适用援在历年赛题中， 教师都可根据实际情况带领学生动手试验援学生在解决问题过程中， 涉猎各学科知识援把各学科知识应用于实际问题中， 不但提高了学生独立学习、思考、 解决问题的能力， 而且使学生完成了知识与能力的转换援（三） 开展第二课堂第二课堂是一种以课外实践活动为主的教学 方式， 是对课内教学活动的补充、 延伸和深化援学生社团是高校第二课堂的引领者援针对物理学在数学建模教学上的应用， 我们通过大学生数学建模协会开展第二课堂，让学生更好地掌握数学建模涉及的几个物理模块援主要通过举办讲座、 组织学生动手
12、操作探讨和高低年级学生相互交流学习等渠道开展， 调动学生学习的积极性援四、 结语文本讨论了建模竞赛中历年赛题的出题规律， 分析了物理知识在建模中的重要性， 提出把物理知识融入建模教学中的一些建议援既对学生动手实践能力的培养起到一定的促进作用， 又对竞赛成绩的提高有明显帮助援为适应全国数学建模竞赛发展趋势以及新时代发展对应用型人才的需求， 将物理知识与数学建模相互渗透势在必行援教学改进需要我们不断更新教育理念， 因此对其展开探讨， 意义重大援参考文献：1 李远华， 刘恒. 关于数学建模的创新思维教学模式的探讨 J . 大学数学， 2011， 27 （5） ： 122-124.2 谢金星. 数学建
13、模课程三十年： 回顾与思考 J .数学建模及其应用， 2012， 1 （1） ： 48-52.3 陈艳凌. 数学建模思想在数学课程教学中的渗透 J . 长春师范大学学报， 2018， 37 （2） ： 100-103.4 马智慧. 数学建模 课程教学模式探讨 J . 大学数学， 2018， 34 （4） ： 57-61.5 陈世海， 王军， 代伟， 等. 综合性实验教学改革探究 J . 高教学刊， 2018 （19） ： 150-152.6 马思腾， 赵茜， 焦欣然. 自主支持： 教师教学方式的转变 J . 教育科学， 2018 （1） ： 15-21.因编辑马- 49燕萍-“. All Rights Reserved.