數(shù)學建模活動在創(chuàng)新教育背景下的探索方式

數(shù)學建?；顒釉趧?chuàng)新教育背景下的探索方式

　　摘 要： 文章依據創(chuàng)新教育背景下對高校人才培養(yǎng)的要求及傳統(tǒng)數(shù)學教育存在的問題，指出數(shù)學建模對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性，以延安大學為例，按照“分層次、分模塊”模式組織教學和競賽指導，按照課程教學及考核與學科競賽、數(shù)學類專業(yè)與計算機類專業(yè)、兩個競賽與畢業(yè)論文及大創(chuàng)項目、精品網站與數(shù)模協(xié)會及第二課堂等“四融合”的方式進行學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在人才培養(yǎng)、課程建設、團隊建設、專業(yè)建設等方面取得了顯著成效。

　　關鍵詞：數(shù)學建模課程教學 數(shù)模競賽 創(chuàng)新能力培養(yǎng) 改革舉措

　　高等學校的大學生是國家科技發(fā)展的主力軍，大學生的創(chuàng)新能力決定著國家未來的科技創(chuàng)新能力。數(shù)學建模課程教學與競賽的廣泛開展對高等學校大學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有十分重要的作用。如何在數(shù)學建模課程教學與實踐中，既能增強大學生的數(shù)學應用意識，又能提高大學生運用數(shù)學知識和計算機技術分析和解決問題的能力，從而達到提高大學生綜合素質和創(chuàng)新能力的目的，這個問題是近年來眾多高校關注的問題。延安大學作為一所地方高校，在近幾年數(shù)學建模課程教學與實踐過程中，進行了一系列卓有成效的探索和改革，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到大幅度提升。

　　1 更新教育理念，充分認識數(shù)學建模對學生綜合素質和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性

　　數(shù)學作為一門基礎學科，它涉及的領域相當廣泛，如經濟、計算機及軟件、管理、國防等，雖然數(shù)學在高校教育教學中的地位不斷提高，人們對其認識也不斷加深。但是，人們對數(shù)學類課程、數(shù)學學科在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要性仍認識不夠深入，在教學內容、教學方法、教學手段、評價措施等諸多方面，仍然沿用傳統(tǒng)數(shù)學類課程的教學模式和思維方式，導致高校人才培養(yǎng)與創(chuàng)新教育背景下的人才培養(yǎng)需求完全脫節(jié)。正如著名的數(shù)學家王梓坤院士所說“今天的數(shù)學科學兼有科學和技術兩種品質，數(shù)學科學是授人以能力的技術。”面向21世紀，高等教育在高度信息化的時代培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高科技技術人才，數(shù)學作為一門技術，現(xiàn)已成為一門普遍實施的技術，也是未來高素質人才必須具備的一門技術。因此，在數(shù)學建模課程教學與實踐過程中，必須轉變傳統(tǒng)數(shù)學類課程的教育教學理念，不能將其簡單地當作工具和方法，而要將其當作是一門技術，而且是一門普遍適用的高新技術，在保證打牢基礎的同時，力求培養(yǎng)學生的應用意識與應用能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，真正實現(xiàn)培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才的目的。

　　2 數(shù)學建模課程教學的改革與實踐

　　2.1 分層次、分模塊實施數(shù)學建模課程教學和競賽指導

　　一是在數(shù)學建模專業(yè)課、專業(yè)選修課、公共選修課教學中按照知識點及教師研究方向，將課程內容分為兩個層次九個模塊。第一層次包括數(shù)學軟件、初等模型、優(yōu)化模型、數(shù)學規(guī)劃模型、微分方程模型等五個模塊;第二層次包括離散模型、概率模型、統(tǒng)計回歸模型、數(shù)值計算與算法設計等四個模塊。第一層次針對公共選修課教學，第一層次+第二層次針對專業(yè)課和專業(yè)選修課教學。具體措施是：由數(shù)學建模課程教學團隊集體制定課程教學大綱和實施計劃，每位教師按照課程教學大綱和實施計劃主講自己所從事的方向模塊，在保證課程教學內容完整性和系統(tǒng)性的同時，根據學生知識層次，充分發(fā)揮每位教師專業(yè)優(yōu)勢，有效地提升了課程教學質量;二是在大學數(shù)學課程教學中，按知識點將數(shù)學建模思想融入其中，在激發(fā)學生學習數(shù)學興趣的同時，強化學生的數(shù)學應用能力培養(yǎng);三是在校內數(shù)學建模競賽中，按照“建模知識+專題講座+模擬+競賽”的模式組織校內建模競賽，主要以數(shù)學建模的基本思路、基本方法、基本技能為內容，使學生對數(shù)學建模有更加深入的感知和認識，在激發(fā)學生學習數(shù)學興趣和積極性的同時，培養(yǎng)學生的科研意識和創(chuàng)新意識;四是在全國數(shù)學建模競賽中，按照“集訓+軟件應用+舊題新做+模擬選拔+強化訓練”的模式組織全國建模競賽，主要以培養(yǎng)學生的洞察力、聯(lián)想力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作精神和吃苦精神為內容，使學生的創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作精神得到良好培養(yǎng)。

　　2.2 建立數(shù)學建模精品課程網站，為數(shù)學建模愛好者搭建學習交流平臺

　　網站將數(shù)學建模課程教學與數(shù)模競賽有機地融合，為學生全方位了解、學習和掌握數(shù)學建模的相關知識、相關技能開辟第二條通道。網站包括：課程介紹【課程描述、教學內容、教學大綱、建設規(guī)劃】、教學團隊【整體情況、課程負責人、主講教師】、教學資源【教學安排、多媒體課件、授課錄像、電子教案、課程作業(yè)、課程習題、模擬試卷、參考資源】、實驗教學【實驗任務、實驗大綱、實驗指導、課程設計、實驗作品、實驗報告】、教學研究【教學方法、教學改革、教學課題、教學論文、學生評教】、教學成果【教學成果獎、獲教學獎項、人才培養(yǎng)成果、教材建設】、在線學習【在線交流、在線自測】、成績考核【平時成績、作業(yè)成績、實驗成績】、下載專區(qū)【教學軟件、常用工具】、數(shù)模協(xié)會【協(xié)會簡介、協(xié)會章程、通知公告、新聞動態(tài)、競賽獲獎、優(yōu)秀論文、往屆賽題、模擬賽題、校內競賽、新手入門】等，這些內容幾乎囊括了數(shù)學建模教育教學活動的所有內容，學生可以通過網絡資料學習就可以全面了解數(shù)學建模的相關知識與技能。

　　2.3 專業(yè)相互融合，取長補短，充分發(fā)揮學生各自專業(yè)優(yōu)勢

　　數(shù)學與計算機科學學院現(xiàn)有數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、計算機科學與技術、軟件工程四個專業(yè)，其中兩個為數(shù)學類專業(yè)、兩個為計算機類專業(yè)。在課程教學中針對兩專業(yè)的長處和不足，按照專業(yè)結隊子、學生結隊子的模式組織教學和小組討論，強化計算機類專業(yè)學生的數(shù)學應用能力培養(yǎng)，強化數(shù)學類專業(yè)學生的計算機軟件應用能力培養(yǎng);在競賽組隊中，每隊均配備至少1名計算機類專業(yè)學生和1名數(shù)學類專業(yè)學生。充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取長補短，使學生的綜合能力得到提升。

　　2.4 延伸數(shù)學建模競賽效能，不斷提高學生的創(chuàng)新能力

　　每年全國大學生數(shù)學建模競賽和校內數(shù)學建模競賽試題都是從實際生活中提取出的實際問題。因此，指導教師在指導學生畢業(yè)論文(設計)和大學生創(chuàng)新訓練項目時，從往屆賽題或模擬試題中選擇一些題目，將其進行適當?shù)难由熳鳛閷W生畢業(yè)論文(設計)和大學生創(chuàng)新訓練項目選題。通過這一方式，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，為學生今后從事科學研究奠定了堅實的基礎。

　　3 數(shù)學建模課程教學改革取得的成效

　　3.1 我校全國大學生數(shù)學建模競賽成績居全省同類院校前列

　　我校參加全國大學生數(shù)學建模競賽共獲得國家一等獎4項、國家二等獎6項、陜西省一等獎33項、二等獎71項，4次被評為優(yōu)秀組織獎，1名指導教師獲陜西省數(shù)學建模競賽陜西賽區(qū)優(yōu)秀指導教師，600多名學生參與大創(chuàng)項目，公開發(fā)表科研論文30余篇，學生的就業(yè)率和就業(yè)質量得到明顯提高。該賽事因此也成為了延安大學學科競賽品牌和亮點。

　　3.2 我校數(shù)學建模教育獲得多項教學成果獎、質量工程項目及教改項目

　　教學成果獎：“理工類大學生數(shù)學素質與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐”榮獲2009年陜西省教學成果二等獎;“地方性院校開展數(shù)學建模教學的實踐與探索” 榮獲2003年延安大學教學成果一等獎;“計算機專業(yè)高素質應用型人才培養(yǎng)模式的改革與實踐” 榮獲2012年延安大學教學成果一等獎;“厚基礎、重實踐、強化工程素質和創(chuàng)新的人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”榮獲2011年延安大學教學成果二等獎;“數(shù)學建模課程改革及數(shù)學建模競賽的研究與實踐”榮獲2007年延安大學教學成果二等獎。

　　質量工程項目：“數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)”為2010年省級特色專業(yè);“數(shù)學建模教學團隊”為2011年省級教學團隊;“數(shù)學建模精品課程”為2012年校級精品課程;2014年“數(shù)學建模”課程獲批為省級精品資源共享課程;2014年“數(shù)學與應用數(shù)學”專業(yè)獲批為省級專業(yè)綜合試點項目。

　　教改項目：“大學生數(shù)學應用能力創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革與實踐”為2009年省級重點教改項目;“地方高校青年教師教學能力提升途徑的研究與實踐”為2013年省級重點;“青年教師教學能力提升的研究與實踐”為2011年校級重點;“計算機相關專業(yè)校企合作人才培養(yǎng)模式改革的研究與實踐”為2013年校級重點。

　　3.3 依托數(shù)學建模教育平臺，推動指導教師教學科研能力和綜合素質提升

　　數(shù)學建模教育不僅提高了學生的創(chuàng)新能力，同時也為指導教師的教學、科研及綜合素質的提升起到了推動作用。數(shù)學建模課程是一門面向全校理、工、經、管、教各學科專業(yè)大學生開設的理論與實踐相結合的基礎課程，主要以學生的洞察能力、創(chuàng)新能力、數(shù)學語言翻譯能力、抽象能力、文字表達能力、綜合分析能力、思辨能力、使用當代科技最新成果的能力、計算機編程能力、數(shù)學軟件應用能力、團隊協(xié)作精神和組織協(xié)調能力等綜合素質培養(yǎng)為目標，以數(shù)學建模課程教學、數(shù)學建模競賽、第二課堂、畢業(yè)論文(設計)、大學生創(chuàng)新訓練項目等為手段，通過“分層次、分模塊、四融合”的教學模式的有效實施，在提高我校學生解決在理、工、經、管、教等學科專業(yè)領域遇到的數(shù)學建模問題的能力的同時，為我校高素質、應用型人才培養(yǎng)做出貢獻。

　　基金項目：2013 “地方高校青年教師教學能力提升途徑的研究與實踐”(項目編號：13BZ37);2014年陜西本科高等學校“精品資源共享課程建設”項目“數(shù)學建模”課程建設階段性成果

　　參考文獻

　　[1] 熊志平.《數(shù)學建?！氛n程教學的幾點思考[J].教育教學論壇，2014(26).

　　[2] 李冬梅，陳東彥，宋顯華.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的數(shù)學建?？己朔椒ㄌ轿鯷J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2014(7).