基于學(xué)生科技活動的數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索與實踐——以黑龍江大學(xué)為例

張 龍

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基于學(xué)生科技活動的數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索與實踐——以黑龍江大學(xué)為例

張 龍

【摘 要】本文主要介紹了黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生能夠深入?yún)⑴c并從中提高創(chuàng)新能力的學(xué)科競賽、學(xué)生科技項目等科技創(chuàng)新活動的開展情況，分析了學(xué)生參與這些科技創(chuàng)新活動的現(xiàn)狀及遇到的主要問題，在此基礎(chǔ)上，提出了我們的解決對策，及相應(yīng)的教學(xué)改革實踐情況，以期能夠進一步加快我校本科學(xué)生科技創(chuàng)新活動的改革與完善的步伐，更好地發(fā)揮學(xué)生科技活動在數(shù)學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的重要作用，進而培養(yǎng)出符合當(dāng)代社會發(fā)展要求的高素質(zhì)、創(chuàng)新型的數(shù)學(xué)人才。

【關(guān)鍵詞】學(xué)生科技活動 數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才 探索與實踐 學(xué)科競賽 科研項目

一、黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參加的科技創(chuàng)新活動簡介

學(xué)校深知學(xué)生課外科技活動作為學(xué)生第一課堂的延伸補充，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、提高創(chuàng)新實踐能力的重要渠道[1]，幾年來陸續(xù)出臺了相關(guān)制度和政策，主辦了近百項學(xué)生科技活動，鼓勵學(xué)生在校期間參加與所學(xué)專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競賽、由學(xué)生作為研究主體的科研項目等科技活動，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面取得了很好的成效。

數(shù)學(xué)學(xué)科作為黑龍江大學(xué)辦學(xué)歷史悠久、辦學(xué)成績突出的基礎(chǔ)學(xué)科之一，在“全民創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時代背景下，也面對著在加強了學(xué)生專業(yè)理論知識的深度和廣度的基礎(chǔ)上，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，提高學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的創(chuàng)新能力？學(xué)生科技創(chuàng)新活動作為人才培養(yǎng)模式的重要組成部分，無疑是解決上述問題最為直接、有效的方法和途徑[2]。適合數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與的學(xué)生科技活動包括數(shù)學(xué)競賽、數(shù)學(xué)建模競賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目、實驗室開放基金項目等。

二、數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動的現(xiàn)狀及遇到的主要問題

（一）數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的現(xiàn)狀

目前我校學(xué)生參加的數(shù)學(xué)競賽包括黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)競賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽（預(yù)賽、決賽）、中俄大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽等。數(shù)學(xué)競賽是數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生最為對口、參與人數(shù)最多的學(xué)科競賽，數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院的絕大多數(shù)學(xué)生在四年的大學(xué)生涯里，都至少會參加兩次以上的各級別數(shù)學(xué)競賽，并表現(xiàn)出一、二年級學(xué)生的參與率較高，三年級學(xué)生的獲獎率和獲獎級別較高等特點。

所謂數(shù)學(xué)建模，就是利用數(shù)學(xué)語言刻畫實際現(xiàn)象并加以解決的全過程，是運用數(shù)學(xué)的語言和方法，通過抽象、簡化建立能近似刻畫并"解決"實際問題的一種強有力的數(shù)學(xué)手段，主要包括模型的假設(shè)、建立和求解、計算方法的設(shè)計和計算機實現(xiàn)、結(jié)果的分析和檢驗、模型的應(yīng)用等幾個方面。最早的數(shù)學(xué)建模競賽是1985年在美國出現(xiàn)的美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，1992年我國也創(chuàng)建了全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽[3]，該項賽事是由教育部高等教育司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會共同主辦的面向大學(xué)生的群眾性科技競賽活動，旨在激勵學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，提高學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型和運用計算機技術(shù)解決實際問題的綜合能力，鼓勵廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，開拓知識面，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)團隊合作意識和團隊合作精神。目前全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽已成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競賽，也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競賽，我校從1998年開始參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，并于2005年創(chuàng)辦了黑龍江大學(xué)第一屆數(shù)學(xué)建模競賽，2006年起黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽與東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽同時舉辦。至2015年，黑龍江大學(xué)本科生已經(jīng)參加了包括黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽暨東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽等全部級別的數(shù)學(xué)建模競賽。

根據(jù)《教育部財政部關(guān)于“十二五”期間實施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見》和《教育部關(guān)于批準(zhǔn)實施“十二五”期間“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”2012年建設(shè)項目的通知》，教育部決定在“十二五”期間實施國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃。該計劃項目旨在促進高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強化創(chuàng)新能力訓(xùn)練，增強高校學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才，現(xiàn)分為國家級、省級和校級三個級別。在該計劃項目剛剛設(shè)立的2012年，我院學(xué)生并沒有申報該計劃項目，主要原因是認(rèn)為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與數(shù)學(xué)這一最為基礎(chǔ)的學(xué)科沒有多大關(guān)系，對基礎(chǔ)學(xué)科的創(chuàng)新內(nèi)容、創(chuàng)新路徑、創(chuàng)新方法都不太明確。

黑龍江大學(xué)自2006年起設(shè)立了黑龍江大學(xué)實驗室開放基金項目，旨在充分發(fā)揮教學(xué)科研實驗室資源優(yōu)勢，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科學(xué)研究創(chuàng)造條件，提高學(xué)生實踐能力。目前我院擁有大型科學(xué)計算、復(fù)雜系統(tǒng)分析與控制兩個科研實驗室，及數(shù)學(xué)建模教學(xué)實驗室，結(jié)合學(xué)科特點和本科學(xué)生的層次，三個實驗室都按年度設(shè)立了相應(yīng)的實驗室開放基金項目，引導(dǎo)二、三年級本科學(xué)生走進實驗室，通過對較復(fù)雜的實際問題的分析，培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識，解決實際問題的創(chuàng)新實踐能力。

（二）數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動遇到的主要問題

近年來，隨著學(xué)生科技創(chuàng)新活動開展的不斷推進，也有一些亟待解決的問題逐步地暴露出來?？傮w表現(xiàn)為本科生參與科技活動的熱性高、但堅持下來的少；立項的數(shù)量多、高水平的少；教師真正參與指導(dǎo)的少；本科生參與科技創(chuàng)新活動的經(jīng)歷沒有很好地納入到學(xué)生的綜合素質(zhì)考評系統(tǒng)等。

其中的關(guān)鍵性問題如下：（1）學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識不夠、能力不足；（2）一些專業(yè)課程的教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新活動脫節(jié)，即學(xué)的沒用到，用的沒有學(xué)；（3）學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的團隊組建方式不合理；（4）學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的數(shù)量少，成果水平低；（5）現(xiàn)有指導(dǎo)教師指導(dǎo)方式單一、指導(dǎo)效果不佳。

三、對策分析

（1）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識、提高自主學(xué)習(xí)的能力。興趣是最好的學(xué)習(xí)動力，只有讓學(xué)生體會到所學(xué)知識的有用之處，才能激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的意識。因此，我們應(yīng)該通過主動的鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生參加一系列的科技創(chuàng)新活動，進而培養(yǎng)學(xué)生獨立發(fā)現(xiàn)問題、利用所學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識恰當(dāng)?shù)亟鉀Q問題的能力。

（2）相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革。對于面向數(shù)學(xué)競賽開設(shè)的數(shù)學(xué)分析、數(shù)學(xué)分析方法選講、高等代數(shù)、高等代數(shù)方法選講課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進行改革，主要是在教授理論知識的同時，注重數(shù)學(xué)方法的使用，加強數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練；對于面向數(shù)學(xué)建模競賽、學(xué)生科研項目開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程、實踐綜合訓(xùn)練等課程實行課程改革，采用“基于問題”的教學(xué)方式，使學(xué)生更多地接觸實際的建模案例，讓學(xué)生能夠把數(shù)學(xué)建模的基本思想、方法和相關(guān)理論相結(jié)合起來，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，加強學(xué)生自身的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和基礎(chǔ)理論水平，提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)建模理論和方法解決實際問題的基本技能。

（3）建立學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的“3+2+1”模式。即在競賽或項目團隊組建的過程中，建立以三年級學(xué)生為負(fù)責(zé)人、二年級學(xué)生為骨干、一年級學(xué)生為輔助力量的“傳幫帶”模式。這樣做，既有利于創(chuàng)新活動的高質(zhì)量完成，同時也利于低年級學(xué)生的快速成長。

（4）提高學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的數(shù)量和質(zhì)量。以競賽帶動教學(xué)，再以教學(xué)推動競賽，二者相輔相成。大力做好學(xué)生科技創(chuàng)新活動的宣傳工作，以專業(yè)課堂為載體，積極鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生盡早地參與到科技創(chuàng)新活動中去，通過合理的組織和管理方式，提高參與率，提高相關(guān)成果的水平和層次。

（5）進一步提高指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)水平。一方面指導(dǎo)教師的科研水平直接決定的所指導(dǎo)的學(xué)生科技活動的水平，故指導(dǎo)教師要提高自身的科研素養(yǎng)和水平；另一方面，也要注重科技活動中指導(dǎo)學(xué)生的方式、方法，為此，學(xué)院組建了專業(yè)的數(shù)學(xué)競賽、數(shù)學(xué)建模競賽、學(xué)生科研項目的指導(dǎo)教師隊伍，在整個的學(xué)生科技活動隊伍的組建、指導(dǎo)、訓(xùn)練過程中實施導(dǎo)師負(fù)責(zé)制。

四、近年來的教學(xué)改革實踐情況

一分耕耘一分收獲，經(jīng)過幾年來的學(xué)生科技活動指導(dǎo)教師隊伍的精心建設(shè)及對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索和實踐，黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的情況取得了跨越式的發(fā)展，在各類別的科技創(chuàng)新活動的參與規(guī)模、獲獎數(shù)量和質(zhì)量上都取得了突出的成績。

數(shù)學(xué)競賽中，在2011年第三屆、2012年第四屆和2015年第五屆的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽預(yù)賽中獲獎的數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生分別達(dá)到了14名、12名和9名，在2014年第六屆預(yù)賽中，獲獎人數(shù)增長到32人，其中國家級一等獎3名，國家級二等獎12名，一名同學(xué)獲得了參加全國決賽的機會，并于2015年4月的決賽中喜獲二等獎，實現(xiàn)了歷史的突破。另外，在剛剛結(jié)束的2015年第七屆全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽預(yù)賽中，我校專業(yè)組獲獎人數(shù)更是達(dá)到了34人，其中國家級一等獎5名，國家級二等獎11名，有一名同學(xué)獲得了參加全國決賽的機會。在中俄大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽中，先后活動3項一等獎、3項二等獎。

數(shù)學(xué)建模競賽中，在參賽規(guī)模方面，參加黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽暨東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生人數(shù)已從2011年的48人增加至2015年的133人，參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽人數(shù)已從2011年的28人增加至2015年的48人，參加美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽人數(shù)已從2011年的6人增加至2015年的26人。在獲獎數(shù)量和質(zhì)量方面，在2015年東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽中我校數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)建模隊伍獲獎數(shù)量增至16項，其中省級一等獎8項，省級二等獎6項，特別的，有2組隊伍（全省共4組隊伍）代表黑龍江省參加了2015年“深圳杯”數(shù)學(xué)建模夏令營，這是我校選手首次代表黑龍江省參加該夏令營活動；在近五年的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中，我校也取得了重大突破，在2013年9月全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中，我校的2組數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參賽隊伍同時獲得了全國一等獎，實現(xiàn)了黑龍江大學(xué)自1998年參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽以來全國一等獎“零的突破”，同時也實現(xiàn)了我校數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)教師隊伍多年來的一大夙愿。2015年，我校數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生更是取得了1項全國一等獎，5項全國二等獎的優(yōu)異成績，該成績僅排在哈爾濱工業(yè)大學(xué)之后，位列全省高校第二位；在美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽方面，我校在近五年來也取得了1項國際一等獎和6項國際二等獎的優(yōu)異成績。

在學(xué)生科技創(chuàng)新項目中，2013-2015年間，數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生共有138人次申獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目27項，其中國家級項目2項，省級項目8項。共有93人次申獲15項實驗室開放基金項目。在科研項目的選題方面，大多數(shù)題目都是具有一定的實際應(yīng)用背景的建模類題目，其主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，鍛煉學(xué)生從實際問題中提取出數(shù)學(xué)模型，在一定的合理假設(shè)下，簡化模型，求解模型，最后將結(jié)果反饋回實際問題中去的創(chuàng)新實踐能力。

五、結(jié)語

本文旨在探索學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動的方式方法、如何在數(shù)學(xué)專業(yè)課程中融入科技創(chuàng)新的思想、如何通過學(xué)生的科技創(chuàng)新活動促進和推動數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量的快速提高。希望本文的研究成果能夠?qū)ξ倚?，乃至省?nèi)數(shù)學(xué)學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的全面構(gòu)建起到一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張有,王子君,張春菊.搭建學(xué)生科技創(chuàng)新活動平臺構(gòu)筑應(yīng)用型人才培養(yǎng)有效路徑[J].北京教育(高教),2012,(Z1).

[2]錢鈺.依托科技競賽活動培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐與思考[J].科技資訊,2011(8):198.

（作者單位：黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院）

作者簡介：張龍（1976-），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：代數(shù)學(xué)、密碼學(xué)與信息安全。

基金項目：本文系黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目，項目編號：JG2014010949。