醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程和競賽必要性的初探

摘 要：醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程和競賽對于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科研能力發(fā)揮著積極作用。從醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程的現(xiàn)狀、數(shù)學(xué)建模課程開設(shè)對醫(yī)學(xué)生的必要性和數(shù)學(xué)建模競賽有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)幾個方面來闡明醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程和競賽的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模;醫(yī)學(xué)院校;創(chuàng)新

一、數(shù)學(xué)建模的概念和應(yīng)用

數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)，其發(fā)展一直和各種應(yīng)用問題緊密相關(guān)。著名數(shù)學(xué)家馮紐曼曾說：“數(shù)學(xué)方法滲透并支配著一切自然科學(xué)的理論分支。它越來越成為衡量科學(xué)成就的主要標(biāo)志?！倍鴶?shù)學(xué)模型可以理解為對于現(xiàn)實(shí)世界的一個研究對象，為了一個特定的目的，根據(jù)對象的內(nèi)在規(guī)律，做出必要的簡化假設(shè)，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，得到的一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。建立數(shù)學(xué)模型的全過程就稱為數(shù)學(xué)建模。數(shù)學(xué)建模主要包括模型準(zhǔn)備、假設(shè)、建立、求解、分析和檢驗(yàn)等過程。它需要人們對現(xiàn)實(shí)問題的深入了解和觀察，靈活地運(yùn)用各種數(shù)學(xué)知識，并將實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行求解?，F(xiàn)在數(shù)學(xué)建模在工程、航天、經(jīng)濟(jì)和醫(yī)學(xué)等幾乎所有重要領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

二、醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程的現(xiàn)狀

目前綜合性院校數(shù)學(xué)模型課程開設(shè)比較普遍，但是在醫(yī)學(xué)院校開設(shè)課程的學(xué)校仍然不多，造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，包括領(lǐng)導(dǎo)重視程度不夠，指導(dǎo)教師水平局限，缺少權(quán)威和系列化教材，數(shù)學(xué)建模軟件知識匱乏，醫(yī)學(xué)生對數(shù)學(xué)建模課程重視程度不夠等。徐州醫(yī)學(xué)院在2013年以生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)老師為主為本校學(xué)生開設(shè)了數(shù)學(xué)建模選修課，并制定了課程的教學(xué)大綱和教材，通過數(shù)學(xué)建模課程，提高學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣。鼓勵學(xué)生積極參加華東區(qū)、全國和美國數(shù)學(xué)建模競賽來檢驗(yàn)數(shù)學(xué)建模選修課的學(xué)習(xí)效果。在此過程中，認(rèn)真把握隊(duì)員選拔、課外培訓(xùn)、專題強(qiáng)化、賽前指導(dǎo)等環(huán)節(jié)，先后取得了全國數(shù)學(xué)建模大賽江蘇賽區(qū)二、三等獎等成績。

三、開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程對醫(yī)學(xué)生的必要性

數(shù)學(xué)建模在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。生命系統(tǒng)是一個實(shí)時變化的動態(tài)系統(tǒng)，僅通過在體監(jiān)測很難揭示復(fù)雜生命系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系，而數(shù)學(xué)模型在這方面有著先天的優(yōu)勢。合理的數(shù)學(xué)模型可以定量描述系統(tǒng)變化，闡明生物作用機(jī)制等問題，可對人體的生理反應(yīng)作出預(yù)測，減少實(shí)驗(yàn)動物的使用數(shù)量和受試者的痛苦，為臨床手術(shù)方案的術(shù)前預(yù)測和術(shù)后恢復(fù)提供了有益的指導(dǎo)。

數(shù)學(xué)建?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。雖然高等數(shù)學(xué)是醫(yī)學(xué)生的公共基礎(chǔ)課程，但由于其概念抽象、性質(zhì)和定理繁多，導(dǎo)致學(xué)生對其學(xué)習(xí)積極性不高，普遍產(chǎn)生畏懼心理，而且并不了解所學(xué)的數(shù)學(xué)知識在實(shí)際中的應(yīng)用領(lǐng)域。而數(shù)學(xué)建模恰恰是數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)化的橋梁。通過數(shù)學(xué)建模課程的學(xué)習(xí)可以拉近學(xué)生和數(shù)學(xué)之間的距離，增強(qiáng)醫(yī)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的能力，學(xué)會解決實(shí)際問題的數(shù)學(xué)方法。

四、數(shù)學(xué)建模競賽有利于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的綜合素質(zhì)

數(shù)學(xué)建模競賽形式為在三天的規(guī)定時間內(nèi)由小組同學(xué)解決源于社會、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的真實(shí)問題，既可以檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，也有利于醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。首先，數(shù)學(xué)建模競賽答案的不唯一性給了參賽學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，激發(fā)了學(xué)生解決問題的求知欲。無論名次如何都是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的良好途徑。其次，數(shù)學(xué)建模競賽題目多涉及各種背景知識，這就需要學(xué)生能夠有檢索文獻(xiàn)、快速學(xué)習(xí)的能力，能在短時間內(nèi)通過具體問題抽象出合理的數(shù)學(xué)模型，這無疑會提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。再次，數(shù)學(xué)建模競賽也是對學(xué)生意志品質(zhì)的有益鍛煉，在三天內(nèi)完成實(shí)際問題的數(shù)學(xué)建模，對學(xué)生進(jìn)行智力考驗(yàn)的同時也是對體力和心理的考驗(yàn)。學(xué)生常會通宵工作以使論文更加完善，雖然過程艱苦，但對學(xué)生的意志力的培養(yǎng)起到了很好的作用。最后，數(shù)學(xué)建模競賽給學(xué)生提供了很好的團(tuán)隊(duì)合作機(jī)會。三個學(xué)生組成的隊(duì)伍要具備較強(qiáng)的寫作、數(shù)學(xué)模型建立和運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件求解的能力才能完成競賽。小組中的學(xué)生既要分工明確又要團(tuán)結(jié)協(xié)作。發(fā)揮每個學(xué)生的優(yōu)勢，彌補(bǔ)個體在知識上的短板。這種團(tuán)隊(duì)合作的經(jīng)歷對于未來的醫(yī)務(wù)工作者是十分寶貴的。

綜上所述，在醫(yī)學(xué)院校開展數(shù)學(xué)建模課程和競賽是十分必要的，其不僅可以提高醫(yī)學(xué)生對數(shù)學(xué)的運(yùn)用能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為國家和社會培養(yǎng)符合時代要求的合格的醫(yī)學(xué)人才。

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作者簡介：徐航，男，1983年3月出生，遼寧省義縣人，職稱：講師，學(xué)歷：博士，研究方向：運(yùn)動生物力學(xué)、步態(tài)分析、肌骨模型仿真。