数学建模实验室

孙维刚教育研究院 • 核心思维课程 第8期

从现实到数学
构建问题的桥梁

用数学的眼光看世界,将复杂的现实问题转化为清晰的数学模型。
这是算法谜题的延伸——在"现实→数学→现实"的完整闭环中体验思维的力量。

建模思维工作坊

Modeling Workshops
🏰
Q1-1

投石车实验

从真实物理系统出发,体验完整的建模流程:识别变量→收集数据→发现规律→建立模型→预测验证。

启动建模 →
🦉
Q2-1

自然选择模拟

基于真实北欧历史,模拟气候变暖导致的冰雪消融。观察不同体色灰林鸮在捕食者压力下的存活差异,探究自然选择的奥秘。

启动模拟 →
🧬
Q2-2

孟德尔遗传定律实验

用概率模型模拟孟德尔遗传定律,支持豌豆、兔子与灰林鸮案例,直观观察显隐性性状的代际分布。

观察进化 →
🤝
Q3-1

信任的进化

通过红黑游戏探索博弈论模型,看数学如何揭示人类合作与背叛的底层逻辑。

进入博弈 →
🎯
Q4-1

平均数的一半

全班同学各选一个 0~100 的数,谁最接近所有人平均数的一半,谁就获胜。你会怎么想?

提交选择 →
Q4-2

石头剪刀布中的数学

从儿童游戏到期望值计算,体验如何用数学模型分析随机事件和公平性。

计算期望 →
🐰
Q5-1

澳大利亚兔子灾害

指数增长模型的威力——看兔子种群如何指数爆炸,以及猎人介入后的生态平衡。

模拟增长 →
🤹
Q6-1

杂耍小丑的数学密码

看似眼花缭乱的杂耍动作背后,隐藏着极其严谨的规律。通过物理模拟器探索平均数与模运算,创造你自己的杂耍密码。

破解密码 →
💳
Q7-1

花呗陷阱

复利模型的威力——用数学揭示"先消费后付款"背后的金融陷阱。

计算复利 →
🪞
Q7-2

真假利息照妖镜

把“真实利率”和“分期费率”放在同一个时间轴里对比,看清同样写着 1%,为什么最后付的钱会完全不同。

看清利率 →
⚗️
Q12-1

浓度配比问题

混合场景下的守恒模型——物质不灭定律的数学表达。

应用守恒 →
🎁
Q15-3

盲盒收集概率

直击概率本质:为什么最后一款总是抽不到?通过亲自抽盒体验与大数定律模拟,揭示集齐图鉴背后的真实数学期望。

探索概率 →

建模演示工具

这些是课堂上配合讲解使用的交互式建模工具,帮助学生体验"从现实到数学"的完整过程。

数据建模
📈
PREDICTION MODEL

投掷实验:数学规律探索

专为小学生设计的数学建模实验室。录入配重与落点数据,直观观察边际收益递减规律。通过对比直线与抛物线拟合,化身“预言家”精准提取未知预测点。

进入实验室 →
生态仿真
🧬
EVOLUTION LAB

进化模拟实验室

基于遗传变异与自然选择的动态仿真工具。可调节变异率、寿命、繁殖周期、危险圈等参数,比较不同生态压力下群体演化结果。

进入工具 →
教师专用
🤝
TRUST EVOLUTION

信任的进化 · 教师演示版

将“合作者、背叛者、惩罚者、跟随者”的群体博弈改造成独立 HTML 工具,适合课堂分步演示策略竞争、得分变化与种群进化。

开始演示 →
教师专用
👊
ZERO-SUM LAB

石头剪刀布 · 奖金池推导沙盒

可调节总奖金、胜利奖金与对手出拳概率,实时比较三种固定策略的长期收益,并支持“记账算轮数”和“分蛋糕占比”两种课堂讲解视角。

进入沙盒 →
教师专用
🤹
TIMELINE CHECK

杂耍模式 · 时空图验证工具

把 Siteswap 杂耍模式转成时空图,逐拍验证接球、持球与抛球是否闭合,适合课堂讲解杂耍模式的时间拓扑结构。

进入验证工具 →
教师专用
📈
CURVE MAGIC

曲线魔法屋 · 函数图像探索

动态绘制抛物线、圆、心形线、蝴蝶曲线等10种经典曲线,支持时间参数动画,帮助学生初步感受数与形的联系,为函数概念播下好奇的种子。

进入魔法屋 →
教师专用
💳
DEBT SIMULATOR

花呗陷阱 · 全景模拟器

把“分期看起来不贵”到“借新还旧滚成巨债”的全过程拆成两个阶段,支持现场改参数、看图表、追踪每个月的钱去了哪里。

进入补充工具 →
教师专用
🐔⛵🚰
ASSUMPTION METHOD

假设法动态实验室 · 第8讲

三合一假设法教具:鸡兔同笼(吹哨抬脚法)、大小船(座位假设法)、注水效率(全开乙演示法),切换标签页,适配各类课堂场景。

进入实验室 →
教师专用
🌉🪢🪜
CANYON PUZZLE

峡谷穿越脑洞模拟器 · 第8讲

把“无限绳子、5米梯子、10米深峡谷”做成可交互课堂教具,引导学生从常规搭桥思路转向“填谷”“分步下谷再登顶”的反直觉解法。

进入脑洞工具 →
教师专用
🚰👥🐄
STOCK FLOW MODEL

存量消耗模型 · 第11讲

四合一课堂教具:进出水问题、碳中和、排队模型和牛吃草,用可调流入/流出动画帮助学生看清“原有存量”和“净消耗速度”的统一结构。

进入教师工具 →
教师专用
🌊🧂🫘
DESALINATION LAB

海水脱水微观模拟器 · 第12讲

用盐分子动画演示“喝入高浓海水、肾脏抽水稀释、排出低浓废液”的全过程,直观看清盐分守恒、浓度上限和本体水分净亏损。

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教师专用
🏠🔨📏
WORK RATE LAB

工程与假设法同构实验室 · 第13讲

以鲁滨逊和星期五造房为情境,用线段图、同构表和假设法推导,把工程效率问题与鸡兔同笼、大小船、注水模型统一起来。

进入教师工具 →
教师专用
🪢✂️🎨
FOLD CUT LAB

对折剪绳实验室 · 第14讲

演示绳子多次对折后一刀剪断每一层的过程,用逐层剪断、连通染色和延迟揭晓规律,帮助学生自己发现段数与层数的关系。

进入教师工具 →
教师专用
🕰️⏱️✨
CLOCK OVERLAP

时针分针相遇探索 · 第14讲

用可拖动的12小时时钟、相遇计数器和时间轴演示分针追赶时针的全过程,帮助学生看清为什么每12小时里两针只重合11次。

进入教师工具 →
教师专用
🌀⚙️✨
COMPLEX SYSTEMS

复杂系统漫游 · 第15讲

集合洛伦兹吸引子、蝴蝶效应、群体涌现、混沌双摆和生命游戏,用参数调节与可视化演示带学生感受复杂系统里的“乱中有序”。

进入教师工具 →
教师专用
🌊🏙️⏱️
FLOOD MODEL

楼顶洪水逃生 · 第16讲

根据每小时水位数据建立近似匀速上涨模型,再结合墙上时钟修正“已经过去的20分钟”,演示从 2 小时到 1 小时 40 分钟的临界分析。

进入教师工具 →
教师专用
1️⃣🧮🔍
UNIT ONE LAB

设单位1与设而不求透视仪 · 第13讲

对比“设总量为1、设参数k、设最小公倍数”等不同基准量策略,动态展示参数如何抵消,以及方程复杂度为什么会变化。

进入透视仪 →
教师专用
➗🍰💯
CONCEPT HELPER

数学概念小帮手 · 第12讲

用同一组分子、分母滑块联动展示除法、分数、比、小数和百分比,并通过图形对照讲清同单位比、不同单位比与浓度单位的差异。

进入概念工具 →
教师专用
⚖️📊🎯
WEIGHTED AVERAGE

加权平均模型 · 第12讲

用天平数轴演示“数值是位置,权重是方块大小”,覆盖平均分、浓度混合、平均速度和混合单价,帮助学生看懂谁的权重越大,平均值越靠近谁。

进入加权平均工具 →
教师专用
🧁🍰👥
QUEUE ADVISOR

好吃蛋糕店排队小顾问 · 第11讲

以蛋糕店排队为情境,动态演示初始队伍、新增顾客、窗口数量和接待速度之间的关系,配合图表与推演记录理解存量消耗模型。

进入排队顾问 →
教师专用
🏃‍♂️🪜🚢
MOTION MODELS

行程问题探索实验室 · 第9讲

三合一行程模型教具:平均速度、传送带统筹和公共速度消去,用分步动画与矢量箭头拆开速度、时间和路程之间的真实关系。

进入实验室 →
教师专用
⏱️🚆
TRAVEL VISUALIZER

行程问题可视化工具

集成基础三量、相向相遇、同向追及、往返行程和火车过桥五类模型,支持真实场景、简洁视图、线段图和自由绘图板课堂演示。

进入可视化工具 →
种群建模
🐰
POPULATION MODEL

失控的兔子 · 种群增长模拟

对比「真实模型(T(n)=T(n-1)+2T(n-3))」与「斐波那契简化模型」两种递推方案,调节初始对数与模拟轮数,直观感受种群的爆炸式增长。

进入模拟 →