醫(yī)學院校開展數(shù)學建模課程和競賽必要性的初探

徐 航，隋 文

（1.徐州醫(yī)學院醫(yī)學影像學院；2.徐州醫(yī)學院實驗動物中心）

一、數(shù)學建模的概念和應用

數(shù)學是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學，其發(fā)展一直和各種應用問題緊密相關(guān)。著名數(shù)學家馮紐曼曾說：“數(shù)學方法滲透并支配著一切自然科學的理論分支。它越來越成為衡量科學成就的主要標志?！倍鴶?shù)學模型可以理解為對于現(xiàn)實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，運用恰當?shù)臄?shù)學工具，得到的一個數(shù)學結(jié)構(gòu)。建立數(shù)學模型的全過程就稱為數(shù)學建模。數(shù)學建模主要包括模型準備、假設、建立、求解、分析和檢驗等過程。它需要人們對現(xiàn)實問題的深入了解和觀察，靈活地運用各種數(shù)學知識，并將實際問題抽象為數(shù)學模型并利用計算機技術(shù)進行求解。現(xiàn)在數(shù)學建模在工程、航天、經(jīng)濟和醫(yī)學等幾乎所有重要領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

二、醫(yī)學院校開展數(shù)學建模課程的現(xiàn)狀

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

三、開設數(shù)學建模課程對醫(yī)學生的必要性

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

數(shù)學建?？梢耘囵B(yǎng)學生對數(shù)學的興趣和應用數(shù)學的能力。雖然高等數(shù)學是醫(yī)學生的公共基礎課程，但由于其概念抽象、性質(zhì)和定理繁多，導致學生對其學習積極性不高，普遍產(chǎn)生畏懼心理，而且并不了解所學的數(shù)學知識在實際中的應用領(lǐng)域。而數(shù)學建模恰恰是數(shù)學科學技術(shù)化的橋梁。通過數(shù)學建模課程的學習可以拉近學生和數(shù)學之間的距離，增強醫(yī)學生應用數(shù)學知識的能力，學會解決實際問題的數(shù)學方法。

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

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

綜上所述，在醫(yī)學院校開展數(shù)學建模課程和競賽是十分必要的，其不僅可以提高醫(yī)學生對數(shù)學的運用能力，也可以培養(yǎng)學生的創(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)學人才。

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