通過數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐

梁海峰

【摘 要】本文根據(jù)獨(dú)立學(xué)院“應(yīng)用型人才”培養(yǎng)目標(biāo)，闡述了通過數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力的意義和途徑，并指數(shù)學(xué)建模對獨(dú)立學(xué)院的應(yīng)用型人才培養(yǎng)具有重要意義和積極作用。

【關(guān)鍵詞】獨(dú)立學(xué)院；數(shù)學(xué)建模；應(yīng)用與創(chuàng)新能力

0 引言

獨(dú)立學(xué)院以“培養(yǎng)應(yīng)用型人才”為培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建“橫向可以轉(zhuǎn)移，縱向可以提升”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。所謂應(yīng)用與創(chuàng)新能力就是人們應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和人們產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)、新思想和創(chuàng)造新事物的能力[1]。而數(shù)學(xué)建模是對于一個(gè)特定的對象，根據(jù)其內(nèi)在規(guī)律，對客觀事物做出一些必要的簡化和假設(shè)，并進(jìn)行合理的抽象和量化，然后利用公式進(jìn)行模擬和驗(yàn)證的一種模式化思維方式[2]。由此可見數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，通過數(shù)學(xué)建模可以培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生分析問題、解決問題的能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的推廣，越來越多的專家學(xué)者開始積極探索數(shù)學(xué)建模與應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新模式。

1 在獨(dú)立學(xué)院開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的意義

獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)介于普通本科與高職之間，相對于普通本科，基礎(chǔ)較差；相對于高職較好。他們學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正、目的不夠明確、基礎(chǔ)不扎實(shí)，不善于把學(xué)過的知識(shí)和思想應(yīng)用到解決實(shí)際問題的過程中去，應(yīng)用能力不足。但大部分同學(xué)個(gè)性較為張揚(yáng)，興趣愛好廣泛，思維反應(yīng)能力相對比較好。相對于普通本科院校，獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)主要有以下特殊性：學(xué)生基礎(chǔ)較低；人才培養(yǎng)目標(biāo)不同；教材和教學(xué)內(nèi)容偏難；教學(xué)理念還未完全成型的新局面。另一方面獨(dú)立學(xué)院教師以中青年為主，教學(xué)水平有限。在教學(xué)內(nèi)容處理和教學(xué)方法上，不注意挖掘應(yīng)用能力培養(yǎng)的素材，課堂講授方法簡單，甚至填鴨式的滿堂灌，調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，抑制了應(yīng)用與創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

數(shù)學(xué)建模涉及領(lǐng)域廣泛，建模方法形式靈活。數(shù)學(xué)建模問題來源于現(xiàn)實(shí)生活，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過鼓勵(lì)學(xué)生積極開展討論和辯論，引導(dǎo)學(xué)生自主探索解決問題，可以提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力；培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作精神。通過開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，對學(xué)生能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)，既豐富了學(xué)生的課外活動(dòng)，又培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過數(shù)學(xué)建模競賽不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、應(yīng)用和創(chuàng)新能力，而且可以提高一個(gè)學(xué)校的綜合辦學(xué)能力。因此，數(shù)學(xué)建模對提高改進(jìn)獨(dú)立學(xué)院辦學(xué)，更好地培養(yǎng)獨(dú)立院校學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力具有積極的意義。

2 通過數(shù)學(xué)建模培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的途徑

2.1 改革教學(xué)方法，在大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模

獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生由于基礎(chǔ)差，對枯燥、抽象的數(shù)學(xué)比較缺乏興趣。獨(dú)立學(xué)院教師以中青年老師為主，教學(xué)模式教學(xué)理念還沒有成型，可采取翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂、案例式或探究式教學(xué)。課堂上以學(xué)生為中心，教師成為課堂的組織者和參與者，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相互交流、自主探索。教師精選實(shí)際案例，簡化成數(shù)學(xué)建模問題，由學(xué)生個(gè)人或小組在課外完成解答任務(wù)。通過數(shù)學(xué)建模學(xué)生不僅可以獲得知識(shí)，而且可以不斷提高學(xué)習(xí)積極性、組織協(xié)調(diào)能力以及應(yīng)用能力。

抽象的數(shù)學(xué)與實(shí)際問題有緊密聯(lián)系，很多數(shù)學(xué)概念、方法、思想均可巧妙而自然地在現(xiàn)實(shí)中表現(xiàn)出它的本質(zhì)和話語內(nèi)涵，而構(gòu)建模型的合理化、自然化應(yīng)當(dāng)是把握這種聯(lián)系的關(guān)鍵[3]。精選合適的教學(xué)內(nèi)容融入數(shù)學(xué)建模，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。在導(dǎo)數(shù)的概念中引入變速運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度模型、切線斜率模型；在重要極限公式中融入銀行復(fù)利模型；在定積分中融入曲邊梯形面積、變力做功模型等；在微分方程可以引入馬爾薩斯人口模型、Logistic阻滯增長模型等。數(shù)學(xué)建模使學(xué)生在教學(xué)過程中，體驗(yàn)到數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活以及其他學(xué)科的聯(lián)系；體驗(yàn)到綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和方法解決實(shí)際問題的過程。通過數(shù)學(xué)建模不但提高了獨(dú)立學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，而且培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

2.2 開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生綜合素質(zhì)

獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)課時(shí)相對普通本科院校較少，可以成立數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)，組織對建模感興趣的同學(xué)在課外開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)。由數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)老師定期開設(shè)講座，精選簡單的數(shù)學(xué)建模問題，指導(dǎo)學(xué)生自主探索和解答，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及應(yīng)用能力。2015年華東交通大學(xué)理工學(xué)院首次開設(shè)《數(shù)學(xué)建模自強(qiáng)創(chuàng)新班》，向?qū)W生介紹歷屆比賽試題例如：DVD在線租賃問題、搶渡長江問題、艾滋病療效評(píng)價(jià)問題、高等教育收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)探討等，并與學(xué)生一起討論如何去解決。為加強(qiáng)同學(xué)們之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作，《創(chuàng)新班》增設(shè)無領(lǐng)導(dǎo)小組討論訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力。開設(shè)數(shù)學(xué)建模公選課，擴(kuò)大數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)范圍，讓更多的同學(xué)提高他們的應(yīng)用創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，為畢業(yè)以后工作奠定了良好的基礎(chǔ)。在獨(dú)立學(xué)院開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，對于提高獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的應(yīng)用與創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)具有積極的作用。

2.3 以數(shù)學(xué)建模競賽為載體，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展，數(shù)學(xué)建模競賽也迎來了全面推廣，目前已經(jīng)成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競賽。以大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為載體，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和知識(shí)應(yīng)用能力，而且能夠有效提高大學(xué)生的各項(xiàng)綜合能力[4]。數(shù)學(xué)建模競賽的題目是將工業(yè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域的實(shí)際問題進(jìn)行簡化加工而成，要求學(xué)生根據(jù)已有的基本數(shù)學(xué)知識(shí)和建模方法，通過查閱資料對問題進(jìn)行全面地分析，找出解決問題所要使用的方法和工具，即要求建模者具備一定的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力[3]。數(shù)學(xué)建模沒有標(biāo)準(zhǔn)的答案，即使是對同一問題進(jìn)行解答，可以采用不同的方法和思路，具有較大的空間給參賽者發(fā)揮創(chuàng)造能力。不同數(shù)學(xué)模型的解答可能來自于不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，求解過程以及運(yùn)算比較復(fù)雜，學(xué)生需要通過自學(xué)并掌握這些專業(yè)知識(shí)來解決問題。競賽過程最大潛能地調(diào)動(dòng)了學(xué)生們的自主學(xué)習(xí)積極性，從而培養(yǎng)了他們的自學(xué)能力。因此，參加數(shù)學(xué)建模競賽對于加速獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才具有十分積極的推動(dòng)和促進(jìn)作用。

3 結(jié)束語

通過我院一系列數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)實(shí)踐，學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得到很大提高，各類學(xué)科競賽成績名列全省獨(dú)立學(xué)院前列。2014-2015年我院學(xué)生在全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中 2 隊(duì)獲全國二等獎(jiǎng)，3隊(duì)獲江西省一等獎(jiǎng)，4隊(duì)獲二等獎(jiǎng)，5隊(duì)獲省三等獎(jiǎng)；在高等數(shù)學(xué)競賽中獲得省一等獎(jiǎng)2人，二等獎(jiǎng)5人，三等獎(jiǎng)9人；在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得全國二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，取得我院歷史最好成績。通過數(shù)學(xué)建模及數(shù)學(xué)建模競賽，獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)都得到了大幅度的提高，有利于學(xué)生在今后的工作和學(xué)習(xí)中全面發(fā)展。在獨(dú)立學(xué)院推廣數(shù)學(xué)建模，可以促進(jìn)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，為我國現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)更多創(chuàng)新人才。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]