數(shù)學建模在高校數(shù)學課程建設(shè)中的價值探析

葛毓

摘要：在知識經(jīng)濟時代，隨著高新技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，社會對數(shù)學的要求越來越高。高等數(shù)學是高等教育課程體系中的一門重要學科，數(shù)學建模是高校數(shù)學教學的重要環(huán)節(jié)，數(shù)學建模實現(xiàn)了數(shù)學工具與實際問題的有效溝通，是高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑，一直受到廣大教育工作者的關(guān)注和大學生們的青睞。鑒于此，特對數(shù)學建模在高校數(shù)學課程建設(shè)中的價值進行了探討，以期有所借鑒價值。

關(guān)鍵詞：數(shù)學建模；高校數(shù)學；課程建設(shè)

中圖分類號：O242.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-120X（2016）26-0037-02 收稿日期：2016-06-30

課題項目：江西省教育科學“十二五”規(guī)劃課題“基于建模思想的高等數(shù)學教育質(zhì)量提升研究”（15YB200）。

作者簡介：葛 毓（1983—），女，江西南昌人，講師，碩士，研究方向：教育教學研究。

隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，數(shù)學的重要性愈發(fā)凸顯。數(shù)學為其他學科提供了科學的語言、觀念和方法，被廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、生活的一切領(lǐng)域，來解決科技和生產(chǎn)領(lǐng)域中遇到的實際問題。數(shù)學建模是數(shù)學的重要組成部分，所謂數(shù)學建模是指運用數(shù)學知識和思維方法，將現(xiàn)實中的實際問題加以提煉，利用數(shù)學符號、程序、圖形等工具對數(shù)學問題進行抽象而簡潔的刻畫，來預(yù)測事物發(fā)展的規(guī)律或解釋客觀現(xiàn)象。數(shù)學建模是定量分析的重要方法，當人們需要從定量角度分析實際問題時，需要通過數(shù)學建模對研究的問題進行調(diào)查研究、提出假設(shè)，進而用數(shù)學形式和符號將其表述為數(shù)學形式，因而數(shù)學建模應(yīng)用十分廣泛。

一、數(shù)學建模在高校課程建設(shè)中的價值

1.提高大學生的語言和文字能力

近年來，大學生語言和文字表達能力差飽受社會詬病，尤其是理工科的大學生，由于缺乏人文學科的教育和熏陶，其語言能力相對薄弱，綜合素質(zhì)還有待提高，距離創(chuàng)新型和復合型人才的要求相差甚遠。數(shù)學是一門嚴謹性較強的學科，通過數(shù)學建模的學習，可以幫助大學生認識自己知識的缺陷，提高語言表達的精確性和簡潔性。另外，很多高校都組織學生參加數(shù)學建模大賽，大賽要求參賽隊伍撰寫論文，闡述自己解決問題的方法、思路和結(jié)果，這就需要大學生查閱大量的文獻資料，合理安排論文思路，組織好論文內(nèi)容，講究語言的嚴謹性，這個過程潛移默化地提高了學生的語言和文字表達能力。

2.提高大學生計算機應(yīng)用能力

數(shù)學建模是利用數(shù)學知識和工具，通過建立模型，來解決現(xiàn)實中遇到的各種問題。對于高校數(shù)學教學而言，數(shù)學建模研究的主題通常具有針對性、復雜性和挑戰(zhàn)性。例如“某地水質(zhì)的評價和預(yù)測”“公交車的調(diào)度”“最佳捕魚策略”，等等，這些題目包羅萬象，很多都是大學生知之甚少甚至從未聽說的，這就需要學生積極查閱互聯(lián)網(wǎng)、電子期刊等，來搜集、整理和分析大量的信息資料，鍛煉了學生互聯(lián)網(wǎng)搜集和獲取信息的能力。同時，數(shù)學建模通常用計算機編程來完成，常用的軟件包括Matlab、Lingo、Mathematicia和SAS等，大學生必須熟練地掌握這些軟件，能利用這些軟件來繪制函數(shù)圖形、對數(shù)據(jù)進行計算等，提高了其計算機應(yīng)用能力。

3.培養(yǎng)大學生團結(jié)協(xié)作精神

數(shù)學建模是一個復雜的工作，涉及數(shù)據(jù)的搜集、模型建立、過程推理和結(jié)果的驗證等工作，工作量很大。而且要求學生具備數(shù)學知識、計算機編程、軟件應(yīng)用以及論文撰寫等能力，單靠一個學生是很難完成的，因此數(shù)學建模的教學通常采用小組合作的學習模式，一般3個同學組成一個建模小組，大家分工明確、相互配合、互相學習，發(fā)揮他們各自的優(yōu)點和特長。在這個過程中，大家有問題互相討論，傾聽別人的想法和建議，既學習了別人的思路和想法，也鍛煉了團結(jié)意識和協(xié)作精神。

4.培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是社會進步和發(fā)展的驅(qū)動力。目前，世界之間的競爭主要是創(chuàng)新型人才的競爭。與傳統(tǒng)的數(shù)學課程不同，數(shù)學建模是利用數(shù)學工具來研究現(xiàn)實中的實際和熱點問題，需要大學生從數(shù)學角度出發(fā)將實際問題轉(zhuǎn)化為抽象的、簡化的數(shù)學模型，這個過程并沒有標準答案，給大學生提供了廣闊的想象空間，需要他們開動腦筋，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，從不同的視角來分析問題，大大提高了大學生的創(chuàng)新能力。

二、提高數(shù)學建模教學有效性的措施

1.在教學中滲透數(shù)學建模思想

數(shù)學建模是培養(yǎng)數(shù)學應(yīng)用能力的絕佳平臺，數(shù)學建模意識的建立和能力的培養(yǎng)是個長期過程，需要數(shù)學教師在授課過程中潛移默化地對學生進行熏陶。事實上，現(xiàn)實生活中有很多問題都有數(shù)學建模的影子，數(shù)學教師要善于發(fā)現(xiàn)、提煉和總結(jié)，立足大學生所學專業(yè)和關(guān)心的熱點話題，將數(shù)學建模的知識滲透到日常教學中，學會選擇與所學專業(yè)相關(guān)的數(shù)學建模模型，調(diào)動學生學習的積極性，讓學生感受到數(shù)學建模無處不在。

2.建立數(shù)學建模競賽基地，提供實踐環(huán)境

數(shù)學建模競賽帶有明顯的實踐性，參加數(shù)學建模競賽是激發(fā)學生學習興趣、檢驗數(shù)學建模教學水平的重要措施。目前很多高校都組織隊伍參加全國數(shù)學建模大賽，但由于條件的限制，參加全國建模競賽的同學數(shù)量是極少的，絕大部分同學并沒有得到系統(tǒng)的數(shù)學建模訓練，這樣并不利于學生整體建模能力的提高。鑒于此，高校應(yīng)該建立校內(nèi)競賽和全國大賽協(xié)同發(fā)展的制度，一方面激發(fā)廣大學生的興趣；另一方面也可以通過校內(nèi)競賽，為參加全國大賽選拔優(yōu)秀的隊員，還可以促進教師建模教學水平的提高。這就需要高校不斷優(yōu)化校內(nèi)建模競賽基地的建設(shè)，保證基礎(chǔ)設(shè)施的齊備，包括數(shù)學建模實驗室、數(shù)據(jù)分析實驗室、電子設(shè)計實驗室等，只有在優(yōu)越的物質(zhì)環(huán)境下才能為大學生模擬真實的競賽環(huán)境，保證校內(nèi)競賽訓練的高效性。另外，為了加大對數(shù)學建模競賽的宣傳力度，讓更多的學生了解和參與進來，高校要成立一些數(shù)學建模競賽協(xié)會和興趣小組等，鼓勵不同專業(yè)、不同年級的學生加入。協(xié)會或興趣小組要積極開展一些關(guān)于數(shù)學建模的課外活動，邀請專家進行數(shù)學建模的專題講座，定期舉辦一些關(guān)于數(shù)學建模的小型比賽，激發(fā)起大家對數(shù)學建模的好奇心，從而積極參加進來。

3.優(yōu)化數(shù)學建模的師資隊伍

數(shù)學建模雖然是以數(shù)學知識作為基礎(chǔ)內(nèi)容，但題目所涉及的范圍十分廣泛，而且需要多個學科知識來支撐，這就對數(shù)學教師的素質(zhì)和能力有了較高的要求。教師水平的高低直接決定著數(shù)學建模教學能否達到預(yù)期的目的。講授數(shù)學建模教學的教師不僅要求具備較高的專業(yè)水平，還必須具備豐富的實踐經(jīng)驗和很強的解決實際問題的能力。為了提高教師的水平，首先可以多派教師“走出去”進行專業(yè)培訓學習和學術(shù)交流，比如多參加各種學術(shù)會議、到名校去做訪問學者，等等。其次可以多請著名的專家、教授“走進來”做建模學術(shù)報告，為師生增長知識、拓寬視野，了解學科發(fā)展的新趨勢、新動態(tài)。最后，數(shù)學教師還必須更新教育理念，不斷積累和更新專業(yè)知識，其中包括較寬廣的人文和科學素養(yǎng)。數(shù)學教師只有不斷創(chuàng)新，努力提高自身素質(zhì)，才能適應(yīng)新的形勢，符合時代發(fā)展的要求。

總之，數(shù)學建模是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才的主要途徑，通過數(shù)學建模的學習可以激發(fā)其學習積極性和主動性，提高大學生的計算機能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。這就要求高校數(shù)學教師在日常教學中積極滲透數(shù)學建模思想，采取各種教學方法和手段提高建模教學的有效性，促進學生的全面發(fā)展。

參考文獻：

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齊小剛，劉三陽.數(shù)學建模教育與創(chuàng)新精神培養(yǎng)的研究探索.實驗技術(shù)與管理，2009，（5）.