構(gòu)建以數(shù)學(xué)建模為依托的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機制

胡煜寒，張大慶，陳睿[]

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構(gòu)建以數(shù)學(xué)建模為依托的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機制

胡煜寒1，張大慶1，陳睿2[1]

（1. 遼寧科技大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2. 泰山學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，山東 泰安 271021）

以數(shù)學(xué)建模競賽為依托和載體，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，構(gòu)建了人才培養(yǎng)的五大機制，即引導(dǎo)機制、轉(zhuǎn)化機制、協(xié)作機制、溝通表達機制和問題導(dǎo)向機制，并給出了具體的措施．該機制的實行起到了提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)團隊精神，提高理論轉(zhuǎn)化為實踐的動手能力、語言文字表達能力和自主學(xué)習(xí)能力的作用．實踐結(jié)果表明，構(gòu)建的人才培養(yǎng)機制是切實有效的．

數(shù)學(xué)建模；創(chuàng)新型人才；人才培養(yǎng)

數(shù)學(xué)建模是用數(shù)學(xué)知識建立描述實際問題的模型，再進行模型求解，然后得到解決實際問題的方案．?dāng)?shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)及計算機等工具來解決生產(chǎn)和生活中的各種實際問題，是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的一個有效途徑．?dāng)?shù)學(xué)建模競賽不僅是一項普通的學(xué)科競賽，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新意識的有效途徑．

數(shù)學(xué)建模與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)系，一直是教育教學(xué)研究方面的熱點[1-8]．現(xiàn)有文獻大多是從人才培養(yǎng)模式入手，而從機制角度出發(fā)的研究文獻尚不多見．因此，本文考慮依托數(shù)學(xué)建模競賽，構(gòu)建起一個創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機制，推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)，對高校人才培養(yǎng)的方式、方法進行有益的探索與嘗試．

1創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機制

以數(shù)學(xué)建模競賽活動為依托和載體，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，建立“引導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、協(xié)作、溝通表達、問題導(dǎo)向”五大機制，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，著重培養(yǎng)一種精神及三大能力，即團隊精神，理論轉(zhuǎn)化為實踐的動手能力、語言文字表達能力和自主學(xué)習(xí)能力．五大機制與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)關(guān)系見圖1．

2創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機制的構(gòu)建

2.1建立引導(dǎo)機制，激發(fā)學(xué)習(xí)動力

數(shù)學(xué)建模競賽所涉及的問題，都是來源于現(xiàn)實社會的生產(chǎn)與生活，有很強的實用性．參加數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，通過競賽活動本身，能夠體會到大學(xué)所學(xué)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、運籌優(yōu)化等數(shù)學(xué)類課程．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語言、Matlab等計算機課程以及文獻檢索類課程，都是非常有用的．對學(xué)生而言，參加數(shù)學(xué)建模競賽，首要的效果是激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，解決了學(xué)習(xí)的動力問題．即使沒有獲獎，對他們來說，收獲也很大．

對任何一門學(xué)科或一項工作，能產(chǎn)生興趣，才能有不竭的動力，才有學(xué)習(xí)的主觀能動性．創(chuàng)新的前提是有學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的快樂，只有解決這一根本問題，才能考慮創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中的其他環(huán)節(jié)．

因此，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，要大力引導(dǎo)學(xué)生積極參加數(shù)學(xué)建模競賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的引導(dǎo)機制．

對每個學(xué)生，不以獲獎為目標(biāo)，而以“貴在參與”為宗旨．參與一次，體會一次，觸動思想，產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的動力，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的自我激勵式自主學(xué)習(xí)能力．

2.2建立轉(zhuǎn)化機制，促進知識向能力的轉(zhuǎn)化

將課本上的理論知識轉(zhuǎn)化成為解決實際問題的實踐能力是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．會學(xué)會用，學(xué)以致用，能解決實際問題是衡量人才的重要標(biāo)準(zhǔn)，紙上談兵是不能適應(yīng)社會需要的．?dāng)?shù)學(xué)建模競賽能夠使學(xué)生將所學(xué)的理論知識，通過競賽活動，轉(zhuǎn)化成自身的實踐能力．如學(xué)習(xí)微分方程后，在考慮傳染病傳播問題時，就可以建立相應(yīng)的微分方程模型，求解模型，然后根據(jù)模型計算結(jié)果提出傳染病傳播問題的相關(guān)解決方案．順利地經(jīng)歷這樣一個完整的過程，就可以將原來的微分方程知識轉(zhuǎn)化成解決變化率與時間有關(guān)的一類實際問題的實踐能力．當(dāng)然，還有一些有趣的例子，如國防科技大學(xué)的周星、克居正建立了一個研究男生追女生的數(shù)學(xué)模型[9]，用人類最理性的數(shù)學(xué)公式為人類最感性的戀愛行為建立了初步的動力學(xué)模型．將變量與因素的互動寫成了一個隨時間變化的常微分非線性方程組，從解析計算和數(shù)值模擬兩個方面著重討論了方程可能的結(jié)果，以及每種結(jié)果的穩(wěn)定水平．

依托數(shù)學(xué)建模競賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的轉(zhuǎn)化機制，大力推進知識向能力的轉(zhuǎn)化，不斷提高創(chuàng)新型人才的實踐能力．這是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．

2.3建立協(xié)作機制，增強團隊意識

高校學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)過程中，絕大多數(shù)情況下，基本上都是獨自學(xué)習(xí)，與他人合作研究和解決問題機會很少．而在各種層次級別的數(shù)學(xué)建模競賽中，參賽學(xué)生要3人一組，以團隊而不是個人身份參賽．在正式比賽之前，要按照學(xué)科、特長等因素尋找隊友，組成隊伍．在比賽期間，由于隊友經(jīng)常是來自不同專業(yè)，知識能力水平各有所長，脾氣秉性各有特點，需要在比賽時認(rèn)真溝通，相互協(xié)調(diào)，合理分工，團結(jié)協(xié)作共同完成整個比賽．為了比賽，在發(fā)生矛盾時，要學(xué)會忍耐和妥協(xié)，而不能意氣用事．在整個比賽期間，求同存異，取長補短，優(yōu)勢互補，最終合作完成任務(wù)．這個過程，無形中就培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識和團隊精神，使學(xué)生親身感受到現(xiàn)代社會與人合作是大多數(shù)人成功的必要選擇．

依托數(shù)學(xué)建模競賽，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的團隊協(xié)作意識，建立培養(yǎng)人才的合作交流機制，這是適應(yīng)社會和時代需要的人才培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)之一．

2.4建立溝通表達機制，提高學(xué)生的語言及文字表達能力

不同于其它類以答題為特點的學(xué)科競賽，在數(shù)學(xué)建模競賽中，參賽隊員需要用自己的語言對賽題進行描述，在假設(shè)、建模、分析、求解、計算、結(jié)果分析及優(yōu)缺點論述等環(huán)節(jié)都需要進行學(xué)術(shù)性的表達，最終完成一篇符合學(xué)術(shù)規(guī)范的論文．在這個過程中，參賽隊員之間需要廣泛交流溝通，選擇最合適的方式，撰寫完成一篇學(xué)術(shù)論文．在求解以及表達這些模型的過程中，提高了學(xué)生的軟件應(yīng)用水平和文章的寫作水平，以及學(xué)生的口頭表達能力和中英文科技論文寫作能力．通過比賽，學(xué)生的語言及文字表達能力得到了極好的訓(xùn)練，對科研工作也有了初步的比較完整的了解．在現(xiàn)代社會，良好的語言及文字表達能力，對人際交往、經(jīng)營業(yè)務(wù)往來、日常工作等各方面都是非常重要的．

通過數(shù)學(xué)建模競賽，建立溝通表達機制，有效地提高學(xué)生的表達能力，適應(yīng)社會對創(chuàng)新型人才的要求．

2.5建立問題導(dǎo)向機制，培養(yǎng)學(xué)生主動式學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)能力

歷年來的數(shù)學(xué)建模競賽試題，無一不是來源于工程技術(shù)和管理科學(xué)中的實際問題，內(nèi)容涉及經(jīng)濟、能源、交通、環(huán)境、生態(tài)、醫(yī)學(xué)、人口、生物和談判等眾多領(lǐng)域，具有很強的實際應(yīng)用背景．?dāng)?shù)學(xué)建模題目都是各領(lǐng)域、各學(xué)科的一些具體實際問題，參賽的學(xué)生在之前不可能都了解這些背景和知識，有時候甚至是一無所知．所以學(xué)生必須在短時間內(nèi)主動去收集資料、查閱大批文獻以了解研究課題的實際背景及研究現(xiàn)狀，然后創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型、求解、檢驗和結(jié)果分析，最后將解決問題的最佳方案用英文寫成科技論文．此外，建模過程中還必須自主地去研究和學(xué)習(xí)解決問題所需的各種數(shù)學(xué)新知識及大量的相關(guān)學(xué)科的新知識，背景和已有方法都清楚了，解決問題的新方法可能就自然生成了．

通過數(shù)學(xué)建模競賽活動，建立問題導(dǎo)向機制，變傳統(tǒng)的“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，實現(xiàn)主動式學(xué)習(xí)而非被動式學(xué)習(xí)，就會使創(chuàng)新型人才所必須具備的自主學(xué)習(xí)能力和快速學(xué)習(xí)能力得到充分的鍛煉．

3創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機制的實施效果

3.1促進了學(xué)生全面發(fā)展

參加過數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，潛移默化地接受了按照五大機制運作的培養(yǎng)方法，提高了學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)習(xí)動力．課堂表現(xiàn)優(yōu)于一般學(xué)生，能夠積極參加其他類別的科技競賽，主動參與教師的科研課題項目等，所表現(xiàn)出的積極進取精神和良好的科研素質(zhì)習(xí)慣，得到了專業(yè)教師的認(rèn)可．

3.2提高了學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量

通過五大機制，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、表達能力和自主學(xué)習(xí)能力，并且?guī)椭鷮W(xué)生樹立了終身學(xué)習(xí)的理念，極大地提高了學(xué)生的就業(yè)競爭力．參加過數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，考研和就業(yè)表現(xiàn)均優(yōu)于一般學(xué)生，很多學(xué)生在國外就業(yè)或進入世界500強企業(yè)工作，且大多都受到用人單位的好評，普遍認(rèn)為這些學(xué)生基礎(chǔ)扎實，理工融合，能夠勝任不同工作崗位的需求．

[1] 張曉鵬．美國大學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探析[J]．中國大學(xué)教學(xué)，2006（3）：7-11

[2] 周義倉，郝孝良．知識經(jīng)濟時代的創(chuàng)新人才培養(yǎng)與數(shù)學(xué)建模[J]．工科數(shù)學(xué)，2002（1）：78-81

[3] 劉鳳秋，畢卉，陳東彥，等．融合數(shù)學(xué)建模思想的理工科研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[J]．高師理科學(xué)刊，2014，34（9）： 82-84

[4] 楊啟帆，談之奕．通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才——浙江大學(xué)數(shù)學(xué)建模方法與實踐教學(xué)取得明顯人才培養(yǎng)效益[J]．中 國高教研究，2011（12）：84-85

[5] 王樹忠，趙輝，陳東彥．?dāng)?shù)學(xué)建模在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用[J]．高師理科學(xué)刊，2007，27（5）：85-88

[6] 史彥龍．醫(yī)藥類高職高專數(shù)學(xué)建模的實踐和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)探究[J]．亞太教育，2015（26）：58-59

[7] 陳朝輝．探索數(shù)學(xué)建?；顒訉?yīng)用型人才創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)[J]．黑龍江教育：理論與實踐，2015（1）：73-74

[8] 陳傳軍，孫豐云，王智峰．?dāng)?shù)學(xué)建模教學(xué)是應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)人才培養(yǎng)的有效途徑[J]．教育教學(xué)論壇，2015（24）：166-167

[9] 周星，克居正．男生追女生的數(shù)學(xué)模型[J]．?dāng)?shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2012（12）：1-8

Constructing the five mechanisms system of training innovative talents by relying on mathematical modeling

HU Yu-han1，ZHANG Da-qing1，CHEN Rui2

（1. School of Science，University of Science and Technology Liaoning，Anshan 114051，China； 2. School of Mathematics and Statistics，Taishan University，Tai'an 271021，China）

Taking the mathematical modeling as the basis and carrier，aiming to cultivate innovative talents as the goal，constructed the five mechanisms system of the personnel training，namely the guide mechanism，transformation mechanisms，coordination mechanisms，communication and expression mechanism，problem-oriented mechanisms. And gave the concrete measures to implement this mechanism，these measures help to raise interest in learning，stimulate learning motivation，cultivate team spirit，and increase the manual ability of converting the theory into practice, the ability of language expression and self-learning ability. Actual results showed the talent training mechanism constructed in this paper is effective．

mathematical modeling；innovative talents；talents training

O1∶G642.0

A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.01.015

2015-08-04

遼寧省教育科學(xué)“十二五”立項規(guī)劃課題（JGZXDB037）

胡煜寒（1975～)，男，陜西周至人，講師，在讀博士研究生，從事應(yīng)用數(shù)學(xué)研究．E-mail：anshanhyh@163.com