在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模的思考與探索

 一、在高職數(shù)學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模的必要性
1.數(shù)學(xué)建模是理論聯(lián)系實際的最佳結(jié)合點(diǎn)
現(xiàn)在的高職數(shù)學(xué)內(nèi)容大體上是十七、八世紀(jì)的研究成果，其理論非常成熟，結(jié)構(gòu)體系早已固定下來，要想打破它是非常困難的，因此，整個教學(xué)活動也只能在其框架內(nèi)進(jìn)行，很難越出這個雷池.而高職數(shù)學(xué)以培養(yǎng)高素質(zhì)的技能人才為目的，并不要求全面掌握這種封閉式的結(jié)構(gòu)體系以及嚴(yán)密的推理論證，只要求學(xué)生能利用數(shù)學(xué)知識解決專業(yè)研究中的一些問題，為學(xué)生今后的生產(chǎn)生活提供一些幫助即可.數(shù)學(xué)建模的出現(xiàn)為兩者的結(jié)合找到了最佳的結(jié)合點(diǎn).
2.數(shù)學(xué)建模是溝通數(shù)學(xué)與專業(yè)的橋梁
隨著時代的發(fā)展，數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣泛，很多專業(yè)問題需要借助數(shù)學(xué)知識來解決，也就是在對專業(yè)問題作出合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，采用一系列的數(shù)學(xué)知識，建立一個或多個理論模型，通過求解這個理論模型來達(dá)到解決專業(yè)問題的目的，這正是數(shù)學(xué)建模的過程.因此，可以說數(shù)學(xué)建模是溝通數(shù)學(xué)與專業(yè)的橋梁.
3.數(shù)學(xué)建模能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性
高職學(xué)生無論是普高生還是三校生，絕大多數(shù)人對數(shù)學(xué)都是不感興趣的，缺乏學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動力.在以就業(yè)為導(dǎo)向的高職教育辦學(xué)方針指引下，許多學(xué)生錯誤地認(rèn)為沒必要學(xué)數(shù)學(xué)了，這進(jìn)一步加劇了這些學(xué)生對數(shù)學(xué)的厭惡情緒.其根子在于數(shù)學(xué)的概念太抽象，邏輯性太強(qiáng)，看不到實際應(yīng)用，學(xué)習(xí)起來枯燥乏味.數(shù)學(xué)建模以解決實際問題為宗旨，一個成功的建模過程，能使學(xué)生看到數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用價值，從心底里改變對數(shù)學(xué)的看法，從而能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性.
二、兩個數(shù)學(xué)建模案例
1.某風(fēng)險投資公司為了充實自身的資本實力，吸引民間小額資本投資于該公司，稱“每位投資者投資一股460元，買一件商品（價值10元），半年后可得到540元的回報.每一期到期后若繼續(xù)投資，投資股數(shù)是上一期的2倍”.這種高息風(fēng)險投資公司，存在破產(chǎn)的隱患，應(yīng)引起人們的高度警惕.某退休工人開始投資1股，以后不斷地追加投資，請你建立數(shù)學(xué)模型，并就以下問題進(jìn)行分析：（1）投資的收益率為多少？（2）在退休工人投資到64股時，由于該公司出現(xiàn)資金鏈斷裂而宣告破產(chǎn)，該退休工人血本無歸，請問他的損失金額是多少？假如該退休工人在公司破產(chǎn)前一期停止投資，他將獲利多少元？
模型的建立與求解：設(shè)投資一股需a元，購買一件商品的價值b元，到期后回報R元，期數(shù)為n，則
（1）年投資收益率為r=R-（a-b）[]a-b×2=540-（460-10）[]460-10×100%×2=40%.
（2）第n期的投資股數(shù)為：2n-1，（n=1，2，…）
第n期的投資額為：C（n）=2n-1（b-a），（n=1，2，…）
至第n期的累計投資收益為：
L（n）=∑n[]i=12i-1[R-（a-b）]=（1+2+22+…+2n-1）[R-（a-b）]=（2n-1）[R-（a-b）].
損失金額=第n期的投資額-第n-1期的累計投資收益：
H（n）=C（n）-L（n-1）=2n-1（a-b）-（2n-1-1）[R-（a-b）].
以n=7，a=460，b=10，R=540代入H（n）得損失金額為H（7）=23130（元）.
以n=6，a=460，b=10，R=540代入L（n）得獲利金額為L（6）=5670（元）.
2.某剩余期限為5年的國債，票面利率為8%，面值100元，每年付息一次，當(dāng)前市場價格為102元，則其到期收益率為多少？這里說的到期收益率是指債券未來現(xiàn)金流現(xiàn)值等于當(dāng)前價格所用的相同的貼現(xiàn)率.
模型的建立與求解：設(shè)P表示債券價格，Ct表示t時間的現(xiàn)金流，r表示到期收益率，n代表投資期限（通常以年計算），則可建立如下數(shù)學(xué)模型：
P=∑n[]t=1Ct[]（1+r）t.
將已知數(shù)據(jù)代入，有
102=8[]1+r+8[]（1+r）2+8[]（1+r）3+8[]（1+r）4+108[]（1+r）5.
用Matlab軟件解得：r=7.506%.
三、結(jié)束語
高職數(shù)學(xué)在課程內(nèi)容方面具有很大的靈活性，為融入數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)軟件提供了一定的空間.可以從數(shù)學(xué)的概念、定理，日常生活，專業(yè)問題，教學(xué)單元結(jié)束后，章節(jié)結(jié)束后，課外興趣小組，選修課等多角度、多方位地融入.融入要自然，要從簡單問題開始，逐步加深難度.融入不是一蹴而就的事情，還有漫長的路要走，需要更多的高職數(shù)學(xué)教師共同付出努力.
【參考文獻(xiàn)】
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