數(shù)學(xué)建模活動在創(chuàng)新教育背景下的探索方式

　　摘 要： 文章依據(jù)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(xué)教育存在的問題，指出數(shù)學(xué)建模對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性，以延安大學(xué)為例，按照“分層次、分模塊”模式組織教學(xué)和競賽指導(dǎo)，按照課程教學(xué)及考核與學(xué)科競賽、數(shù)學(xué)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(wǎng)站與數(shù)模協(xié)會及第二課堂等“四融合”的方式進行學(xué)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(shè)、團隊建設(shè)、專業(yè)建設(shè)等方面取得了顯著成效。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模課程教學(xué) 數(shù)模競賽 創(chuàng)新能力培養(yǎng) 改革舉措

　　高等學(xué)校的大學(xué)生是國家科技發(fā)展的主力軍，大學(xué)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(xué)建模課程教學(xué)與競賽的廣泛開展對高等學(xué)校大學(xué)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(xué)建模課程教學(xué)與實踐中，既能增強大學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識，又能提高大學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識和計算機技術(shù)分析和解決問題的能力，從而達到提高大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的目的，這個問題是近年來眾多高校關(guān)注的問題。延安大學(xué)作為一所地方高校，在近幾年數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)與實踐過程中，進行了一系列卓有成效的探索和改革，學(xué)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(xué)建模對學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性

　　數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，它涉及的領(lǐng)域相當廣泛，如經(jīng)濟、計算機及軟件、管理、國防等，雖然數(shù)學(xué)在高校教育教學(xué)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(xué)類課程、數(shù)學(xué)學(xué)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(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、評價措施等諸多方面，仍然沿用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)模式和思維方式，導(dǎo)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(xué)家王梓坤院士所說“今天的數(shù)學(xué)科學(xué)兼有科學(xué)和技術(shù)兩種品質(zhì)，數(shù)學(xué)科學(xué)是授人以能力的技術(shù)。”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(shù)人才，數(shù)學(xué)作為一門技術(shù)，現(xiàn)已成為一門普遍實施的技術(shù)，也是未來高素質(zhì)人才必須具備的一門技術(shù)。因此，在數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)與實踐過程中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)數(shù)學(xué)類課程的教育教學(xué)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(shù)，而且是一門普遍適用的高新技術(shù)，在保證打牢基礎(chǔ)的同時，力求培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識與應(yīng)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(zhì)創(chuàng)新人才的目的。

　　2 數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)的改革與實踐

　　2.1 分層次、分模塊實施數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)和競賽指導(dǎo)

　　一是在數(shù)學(xué)建模專業(yè)課、專業(yè)選修課、公共選修課教學(xué)中按照知識點及教師研究方向，將課程內(nèi)容分為兩個層次九個模塊。第一層次包括數(shù)學(xué)軟件、初等模型、優(yōu)化模型、數(shù)學(xué)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(shè)計等四個模塊。第一層次針對公共選修課教學(xué)，第一層次+第二層次針對專業(yè)課和專業(yè)選修課教學(xué)。具體措施是：由數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)團隊集體制定課程教學(xué)大綱和實施計劃，每位教師按照課程教學(xué)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(xué)內(nèi)容完整性和系統(tǒng)性的同時，根據(jù)學(xué)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(xué)質(zhì)量;二是在大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中，按知識點將數(shù)學(xué)建模思想融入其中，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)興趣的同時，強化學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng);三是在校內(nèi)數(shù)學(xué)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(nèi)建模競賽，主要以數(shù)學(xué)建模的基本思路、基本方法、基本技能為內(nèi)容，使學(xué)生對數(shù)學(xué)建模有更加深入的感知和認識，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)興趣和積極性的同時，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新意識;四是在全國數(shù)學(xué)建模競賽中，按照“集訓(xùn)+軟件應(yīng)用+舊題新做+模擬選拔+強化訓(xùn)練”的模式組織全國建模競賽，主要以培養(yǎng)學(xué)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(nèi)容，使學(xué)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(xué)建模精品課程網(wǎng)站，為數(shù)學(xué)建模愛好者搭建學(xué)習(xí)交流平臺

　　網(wǎng)站將數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)與數(shù)模競賽有機地融合，為學(xué)生全方位了解、學(xué)習(xí)和掌握數(shù)學(xué)建模的相關(guān)知識、相關(guān)技能開辟第二條通道。網(wǎng)站包括：課程介紹【課程描述、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱、建設(shè)規(guī)劃】、教學(xué)團隊【整體情況、課程負責(zé)人、主講教師】、教學(xué)資源【教學(xué)安排、多媒體課件、授課錄像、電子教案、課程作業(yè)、課程習(xí)題、模擬試卷、參考資源】、實驗教學(xué)【實驗任務(wù)、實驗大綱、實驗指導(dǎo)、課程設(shè)計、實驗作品、實驗報告】、教學(xué)研究【教學(xué)方法、教學(xué)改革、教學(xué)課題、教學(xué)論文、學(xué)生評教】、教學(xué)成果【教學(xué)成果獎、獲教學(xué)獎項、人才培養(yǎng)成果、教材建設(shè)】、在線學(xué)習(xí)【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(xué)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(nèi)競賽、新手入門】等，這些內(nèi)容幾乎囊括了數(shù)學(xué)建模教育教學(xué)活動的所有內(nèi)容，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)資料學(xué)習(xí)就可以全面了解數(shù)學(xué)建模的相關(guān)知識與技能。

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

　　數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院現(xiàn)有數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計算科學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程四個專業(yè)，其中兩個為數(shù)學(xué)類專業(yè)、兩個為計算機類專業(yè)。在課程教學(xué)中針對兩專業(yè)的長處和不足，按照專業(yè)結(jié)隊子、學(xué)生結(jié)隊子的模式組織教學(xué)和小組討論，強化計算機類專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力培養(yǎng)，強化數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的計算機軟件應(yīng)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(xué)生和1名數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生。充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取長補短，使學(xué)生的綜合能力得到提升。

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

　　每年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽和校內(nèi)數(shù)學(xué)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(dǎo)教師在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計)和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)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(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計)和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目選題。通過這一方式，進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，為學(xué)生今后從事科學(xué)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　3 數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革取得的成效

　　3.1 我校全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽成績居全省同類院校前列

　　我校參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)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(dǎo)教師獲陜西省數(shù)學(xué)建模競賽陜西賽區(qū)優(yōu)秀指導(dǎo)教師，600多名學(xué)生參與大創(chuàng)項目，公開發(fā)表科研論文30余篇，學(xué)生的就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量得到明顯提高。該賽事因此也成為了延安大學(xué)學(xué)科競賽品牌和亮點。

　　3.2 我校數(shù)學(xué)建模教育獲得多項教學(xué)成果獎、質(zhì)量工程項目及教改項目

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

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

　　教改項目：“大學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)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(xué)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(xué)能力提升的研究與實踐”為2011年校級重點;“計算機相關(guān)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(xué)建模教育平臺，推動指導(dǎo)教師教學(xué)科研能力和綜合素質(zhì)提升

　　數(shù)學(xué)建模教育不僅提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時也為指導(dǎo)教師的教學(xué)、科研及綜合素質(zhì)的提升起到了推動作用。數(shù)學(xué)建模課程是一門面向全校理、工、經(jīng)、管、教各學(xué)科專業(yè)大學(xué)生開設(shè)的理論與實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)課程，主要以學(xué)生的洞察能力、創(chuàng)新能力、數(shù)學(xué)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(xué)軟件應(yīng)用能力、團隊協(xié)作精神和組織協(xié)調(diào)能力等綜合素質(zhì)培養(yǎng)為目標，以數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)、數(shù)學(xué)建模競賽、第二課堂、畢業(yè)論文(設(shè)計)、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目等為手段，通過“分層次、分模塊、四融合”的教學(xué)模式的有效實施，在提高我校學(xué)生解決在理、工、經(jīng)、管、教等學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域遇到的數(shù)學(xué)建模問題的能力的同時，為我校高素質(zhì)、應(yīng)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(xué)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(xué)校“精品資源共享課程建設(shè)”項目“數(shù)學(xué)建模”課程建設(shè)階段性成果

　　參考文獻

　　[1] 熊志平.《數(shù)學(xué)建?！氛n程教學(xué)的幾點思考[J].教育教學(xué)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(xué)建?？己朔椒ㄌ轿鯷J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2014(7).