摘 要: 作者探討了在模糊數(shù)學教學中運用MATLAB軟件來輔助課程教學的方法,并以示例積極推進可視化教學,提高了教學質量,其結果表明教學效果明顯.
關鍵詞: MATLAB 模糊數(shù)學 教學效果
自1965年扎德(L.A.zadeh)提出“模糊集合”的概念,模糊數(shù)學便作為一門新的數(shù)學學科誕生了.近五十年來,它的發(fā)展非常迅速,應用十分廣泛.其理論和應用涉及社會科學、自然科學和思維科學諸多領域.在上世紀九十年代,國外應用模糊數(shù)學原理研制和推出了首批模糊家用電器,而現(xiàn)在,模糊洗衣機、模糊吸塵器、模糊電飯煲、模糊空調機等已進入了國外千家萬戶,部分產(chǎn)品進入我國國內,由此可見,其應用前景是舉世矚目的.所以,學生學好模糊數(shù)學十分重要.另外,模糊數(shù)學在培養(yǎng)學生辯證唯物主義的認識論、方法論,教學素養(yǎng)和應用能力等方面也有著良好的教育功能.由于模糊數(shù)學本身是系統(tǒng)化的,涉及的知識深廣,使不少學生感到理論太復雜,太抽象,對所學內容難把握,易產(chǎn)生畏難情緒,僅僅通過板書講授方式難以達到理想的教學效果.因而,加強實踐教學是必不可少的一個重要環(huán)節(jié).隨著高校教學手段的改革,多媒體輔助教學法越來越受師生的歡迎,據(jù)統(tǒng)計,60%以上的高校都愿接受,其中數(shù)學軟件MATLAB是評價最高的有效的數(shù)值和工程計算的軟件.針對本科生課程的特點,結合MATLAB語言所獨具的優(yōu)勢,本文著重介紹MATLAB在模糊數(shù)學中的實際應用示例,從而積極推進和改善可視化教學,強化教學效果.下面給出詳細示例.
一、利用MATLAB建立隸屬度函數(shù)的輔助教學
隸屬度是模糊集的基本概念,也是模糊控制的應用基礎,由此,正確構造隸屬度函數(shù)是用好模糊控制的關鍵之一,而此概念對學生而言是一個抽象的概念,在授課過程中,將基本概念及原理給學生講透的同時,充分利用計算機的表現(xiàn)能力會將抽象的東西具體化、形象化.
例1.設某污染河水中酚的含量t=0.0012mg/L,給定酚的水質分級標準為:
試建立各級水的隸屬度函數(shù).
二、利用MATLAB來計算λ—截矩陣的輔助教學
在模糊數(shù)學中模糊聚類分析法是將事物根據(jù)一定的特征,并按某種特定要求或規(guī)律分類的一種方法,在分類過程中不是僅僅考慮事物之間有無關系,而是考慮事物之間的深淺程度,λ—截矩陣在該分析法中是一個很重要的概念.其定義和計算如下:
三、利用MATLAB求解模糊線性規(guī)劃
普通線性規(guī)劃其約束條件和目標函數(shù)都是確定的,但在一些實際問題中,約束條件可能帶有彈性,必須借助模糊集的方法來處理.模糊線性規(guī)劃是將約束條件和目標函數(shù)模糊化,引入隸屬函數(shù),從而導出一個新的純屬規(guī)劃問題,它的最優(yōu)解稱為原問題的模糊最優(yōu)解.求解模糊線性規(guī)劃需要分別求出三個普通的線性規(guī)則,從而加上伸縮率后的普通線性規(guī)劃進而添加新變量入和新的約束條件,求解模糊線性規(guī)劃的具體方法如下:
結果:最優(yōu)解為z=33.2,此時z=14.93.
以上示例僅是模糊數(shù)學中常見的一些問題求解,從中可以觀察出,MATLAB在解決這些問題時簡潔、靈活的特點,增強了學生對復雜問題了解時的直觀性,緩解了教學課時偏少及當前實驗室跟不上教學需求的困境;也讓學生在課程學習的同時,輕松地學會一些編程問題,加深、加強了編程能力,使學生更能產(chǎn)生學習MATLAB及模糊數(shù)學的欲望,積極推進模糊數(shù)學的教學,使之更高效、更具利用價值.
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基金項目:淮南師范學院校級教學研究項目(NO.HSJY201016)。