關(guān)于數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組織與學(xué)生創(chuàng)新能力提升的研究

張威+楊月婷+張麗春

【摘要】數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的開(kāi)展，有利于激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性、提升學(xué)生用數(shù)學(xué)的能力、提高學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，有利于學(xué)生開(kāi)拓知識(shí)面、培養(yǎng)創(chuàng)造精神及合作意識(shí).本文以北華大學(xué)幾年來(lái)參加各類(lèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述了數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的組織及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的收獲.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)模型；數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽；創(chuàng)新能力

全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽創(chuàng)辦于1992年，每年一屆，目前已成為全國(guó)高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競(jìng)賽，也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽.2015年，來(lái)自全國(guó)33個(gè)省/市/自治區(qū)（包括香港和澳門(mén)特區(qū)）及新加坡和美國(guó)的1 326所院校、28 574個(gè)隊(duì)、85 000名大學(xué)生報(bào)名參加本項(xiàng)競(jìng)賽.在組織參加競(jìng)賽的過(guò)程中，學(xué)校充分認(rèn)識(shí)和體會(huì)到數(shù)學(xué)建模給學(xué)生提供了一個(gè)很好的應(yīng)用數(shù)學(xué)能力解決實(shí)際問(wèn)題的載體.

一、有助于學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的提升

數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目都是實(shí)際問(wèn)題，且一般以當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題為主，呈現(xiàn)很強(qiáng)的新穎性.賽題既沒(méi)有唯一的答案也沒(méi)有唯一的解法，從分析假設(shè)、建立模型、求解檢驗(yàn)、結(jié)果分析再到論文寫(xiě)作，每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)步驟都由三名隊(duì)員自主完成.在模型建立求解過(guò)程中強(qiáng)化了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的技能，提高了思維的靈活性、獨(dú)創(chuàng)性，培養(yǎng)了學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)、分析歸納的邏輯思維能力.建模過(guò)程中通常需要運(yùn)用MATLAB、LINGO等軟件編程，對(duì)數(shù)據(jù)、圖像和模型進(jìn)行處理.

二、有助于學(xué)生科技創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)

數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽通過(guò)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生以后的就業(yè)、創(chuàng)業(yè)打下了良好的基礎(chǔ).現(xiàn)代教育不只是傳授給學(xué)生知識(shí)，更要做到學(xué)而有用、學(xué)以致用，走產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的道路.數(shù)學(xué)建模所培養(yǎng)出來(lái)的大批人才，正在成為科研隊(duì)伍的生力軍，數(shù)學(xué)建模的來(lái)源都是一些實(shí)際性問(wèn)題，體現(xiàn)了知識(shí)與實(shí)際的有力結(jié)合，能夠激發(fā)出學(xué)生參加科研活動(dòng)的熱情，讓他們感到學(xué)而知其用，研而感其趣，學(xué)以致用.

三、北華大學(xué)數(shù)學(xué)建模的實(shí)踐與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

（一）通過(guò)數(shù)學(xué)建模教學(xué)和培訓(xùn)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

從低年級(jí)的數(shù)學(xué)課程教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想，培養(yǎng)學(xué)生的建模興趣.隨著教師對(duì)數(shù)學(xué)建模認(rèn)識(shí)的不斷提高，參與數(shù)學(xué)建模的教師也越來(lái)越多，近年來(lái)無(wú)論是從教師自身還是從學(xué)院要求，我們都加強(qiáng)了教師把數(shù)學(xué)建模思想融入教學(xué)中去的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想，給學(xué)生滲透數(shù)學(xué)來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，再應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的方法.讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到學(xué)數(shù)學(xué)的目的在于用數(shù)學(xué)，學(xué)的最終目的是能夠更好地用，而這一點(diǎn)正是數(shù)學(xué)建模的能力.

教學(xué)和培訓(xùn)相結(jié)合.數(shù)學(xué)建模課程在數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院是本科生的必修課，在電氣、機(jī)械等工科學(xué)院是選修課程，由于培養(yǎng)方案和專(zhuān)業(yè)課設(shè)置的制約，有些學(xué)生在參加建模的時(shí)候還沒(méi)有學(xué)習(xí)相關(guān)的建模課程，而等到學(xué)完數(shù)學(xué)建模課程，學(xué)生已經(jīng)到了面臨考研、培訓(xùn)、找工作的階段，通常不會(huì)把經(jīng)歷更多地放在參加建模競(jìng)賽上面.

數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，常用的方法包括概率與統(tǒng)計(jì)、線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃、模糊數(shù)學(xué)、微分方程和圖論等，隨便哪一個(gè)內(nèi)容拿出來(lái)都是一門(mén)學(xué)科.傳統(tǒng)的教學(xué)方式是一位教師擔(dān)任一個(gè)課堂的教學(xué)，從頭講到尾.“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”，教師也不可能都是全才，再好的教師都只能在某一領(lǐng)域有較深入的研究，因而，教學(xué)應(yīng)該“人盡其才，物盡其用”.為此，我們?cè)诮Ｅ嘤?xùn)的過(guò)程中一直采用專(zhuān)題輪流講座，一方面，充分發(fā)揮各位教師的專(zhuān)長(zhǎng)，另一方面，每位教師講授任務(wù)不是很重，不必花很多時(shí)間在陌生的領(lǐng)域里面，容易做到精益求精，讓學(xué)生達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果.

在數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)中強(qiáng)調(diào)實(shí)際性和應(yīng)用性.講授經(jīng)典的模型，引入模型在實(shí)際問(wèn)題的具體應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力.通過(guò)從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)逐步引入模型更易于啟發(fā)學(xué)生尋求更為簡(jiǎn)捷、高效、精確的模型.強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建理論方法，加強(qiáng)數(shù)學(xué)模型的求解訓(xùn)練.在教學(xué)上充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)軟件的優(yōu)勢(shì)，讓數(shù)學(xué)模型的課程的講授不僅僅是理論的推導(dǎo)，更具有數(shù)據(jù)的說(shuō)服力和可視化的直觀效果.

（二）通過(guò)開(kāi)展和組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽.每年新生入學(xué)，我們都在入學(xué)教育環(huán)節(jié)中加入數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的介紹，建模協(xié)會(huì)及時(shí)納新.11月，舉辦院級(jí)的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，讓高年級(jí)學(xué)生做低年級(jí)學(xué)生的指導(dǎo)教師，一方面，讓大一新生對(duì)競(jìng)賽有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，另一方面，也讓高年級(jí)學(xué)生得到進(jìn)一步的鍛煉.第二年5月份暑假前我們會(huì)組織學(xué)生參加省級(jí)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，全校各個(gè)學(xué)院、各個(gè)專(zhuān)業(yè)、不同年級(jí)的學(xué)生均可組隊(duì)參加，并以省數(shù)模競(jìng)賽的參賽成績(jī)作為選拔參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的依據(jù).

每年的9月舉行全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，全國(guó)大學(xué)生數(shù)模競(jìng)賽對(duì)于參賽學(xué)生而言，是對(duì)前期課程學(xué)習(xí)、參賽經(jīng)歷和創(chuàng)新探索的一次重要總結(jié)與檢驗(yàn)，同時(shí)參與全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的過(guò)程就是科學(xué)研究的過(guò)程，競(jìng)賽題目的難度也符合從事科學(xué)研究的難度，參與競(jìng)賽是對(duì)自己創(chuàng)新意識(shí)的一次重要鍛煉，并從中尋求不足與肯定，再以此為起點(diǎn)進(jìn)一步探索解決實(shí)際問(wèn)題的方法，然后逐步從解決給定問(wèn)題過(guò)渡到自己發(fā)現(xiàn)和提出新的問(wèn)題.

從一定意義上講，數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是對(duì)一所高校教學(xué)水平、管理水平和學(xué)生綜合素質(zhì)及能力的檢驗(yàn).為了搞好數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，取得理想的競(jìng)賽成績(jī)，當(dāng)然少不了各方面的大力支持和配合.首先，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)高度重視是開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的根本保證；其次，要充分認(rèn)識(shí)教師在開(kāi)展數(shù)學(xué)建模活動(dòng)中的關(guān)鍵作用；再次，參賽學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、頑強(qiáng)拼搏是開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的基礎(chǔ)；最后，各相關(guān)職能部門(mén)大力協(xié)助是開(kāi)展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的重要保障.

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