高職數(shù)學(xué)教學(xué)結(jié)合數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的實(shí)踐

胡芬

【摘要】高職學(xué)生的創(chuàng)新能力已經(jīng)成為衡量高職人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一.提高高職學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵在于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維.近年來，全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽也越來越受到高職院校的重視.數(shù)學(xué)建模競賽對培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，推動(dòng)高職院校的數(shù)學(xué)教學(xué)改革起到了重要的作用.結(jié)合數(shù)學(xué)建模競賽的特點(diǎn)，分析競賽對學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的因素，從而探索高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革.

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新思維；數(shù)學(xué)建模競賽；高職數(shù)學(xué)教學(xué)

【基金項(xiàng)目】本文為湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“基于數(shù)學(xué)建模競賽提高高職學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號：16G345）的階段性成果.

近年來，高等職業(yè)教育蓬勃發(fā)展，為服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級培養(yǎng)了大量高層次技術(shù)技能人才.據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年全國獨(dú)立設(shè)置的高職院校達(dá)1341所，招生數(shù)348萬，畢業(yè)生數(shù)322萬，在校生數(shù)1 048萬，占高等教育的41.2%.高等職業(yè)教育已經(jīng)占據(jù)中國高等教育的半壁江山，為實(shí)現(xiàn)高等教育大眾化發(fā)揮了基礎(chǔ)性和決定性作用，成為加快推進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)的中堅(jiān)力量.加強(qiáng)高職學(xué)生的創(chuàng)新能力，對增強(qiáng)高職院校競爭力，提高高職教育教學(xué)質(zhì)量都顯得十分重要.

一、加強(qiáng)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)對提高高職學(xué)生創(chuàng)新能力的重要性

培養(yǎng)創(chuàng)新性思維是提高創(chuàng)新能力的核心環(huán)節(jié).創(chuàng)新性思維既可以推進(jìn)理論發(fā)展，又可以促進(jìn)實(shí)踐變革，是帶有開拓性和挑戰(zhàn)性的新鮮、新奇、新穎的創(chuàng)造活動(dòng).創(chuàng)新性思維不僅具有創(chuàng)新性、突破性，而且具有開拓性和綜合性的特點(diǎn).不管是個(gè)人、集體還是國家，創(chuàng)造意識越強(qiáng)，創(chuàng)造性思維越活躍，創(chuàng)新能力就越強(qiáng).當(dāng)今是創(chuàng)造力空前活躍的時(shí)代.國際上日趨激烈的科技競爭、經(jīng)濟(jì)競爭的核心要素就是創(chuàng)造性思維的競爭，各國之間的競爭說到底是人才的競爭.而衡量人才的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是是否具有創(chuàng)造性思維的能力.在科技革命迅猛發(fā)展的新世紀(jì)，科技創(chuàng)新越來越成為當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)力解放和發(fā)展的重要基礎(chǔ)和標(biāo)志，越來越?jīng)Q定一個(gè)民族和國家的發(fā)展進(jìn)程和國際地位.在這樣的形勢面前，敢不敢創(chuàng)新，能不能創(chuàng)新，關(guān)鍵在于是否善于培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，是否能夠培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新性思維的人才進(jìn)而抓住新一輪科技革命的機(jī)遇[1].

二、數(shù)學(xué)建模競賽對培養(yǎng)高職學(xué)生創(chuàng)新思維的作用

數(shù)學(xué)建模競賽與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大不相同，不是傳統(tǒng)的以教師講授為主的滿堂灌的學(xué)習(xí)方式，而是真正的以學(xué)生為主，利用所學(xué)的知識，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料去分析問題，從而建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，最終利用合理的數(shù)學(xué)計(jì)算方法并結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解的創(chuàng)新型科研活動(dòng).因此，通過數(shù)學(xué)建模競賽，不僅能豐富高職學(xué)生的數(shù)學(xué)知識，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力，而且對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也有十分重要的意義.結(jié)合我校近五年來培訓(xùn)及組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽的經(jīng)歷，數(shù)學(xué)建模競賽對高職學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

（一）賽題內(nèi)容的多樣性和實(shí)際性可激發(fā)學(xué)生的求知興趣，培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

興趣是最好的老師，只有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，他們才能集中注意力去學(xué)習(xí)和探索，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的求知欲望和探索精神.激發(fā)學(xué)生的求知興趣是培養(yǎng)創(chuàng)新性思維能力的前提.

數(shù)學(xué)建模競賽是一種創(chuàng)新型的科研活動(dòng)，競賽題目來自于實(shí)際問題，例如，2012年高職組的賽題分別是機(jī)器人的避障問題和腦卒中發(fā)病問題的研究，2014年的賽題分別是藥品柜的設(shè)計(jì)和養(yǎng)豬場的設(shè)計(jì)的分析等等.由此可見數(shù)學(xué)建模競賽題目與傳統(tǒng)的競賽題目不同，它源于生活領(lǐng)域的各個(gè)方面，需要學(xué)生了解和查閱相關(guān)的知識并利用數(shù)學(xué)的方法建立模型.由于題目都是實(shí)際生活中的問題，這也能讓學(xué)生產(chǎn)生熟悉和親功的心理，從而激發(fā)學(xué)生的求知興趣，讓學(xué)生有意識地進(jìn)行探索和分析.

（二）賽題組織形式的獨(dú)特性可有效地開拓學(xué)生的知識領(lǐng)域，培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力

數(shù)學(xué)建模競賽的組織形式不同于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)競賽，它是由三個(gè)人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)參與競賽，且可以在互聯(lián)網(wǎng)上自主地搜索各種相關(guān)資料的競賽.大多數(shù)高職學(xué)生都沒有參加競賽的經(jīng)歷，且對于參加競賽十分不自信.然而數(shù)學(xué)建模競賽的團(tuán)隊(duì)合作的形式能夠增強(qiáng)他們的自信心，且三個(gè)人在討論交流的過程中也能擦出新火花，產(chǎn)生新思想，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維.同時(shí)數(shù)學(xué)建模競賽需要結(jié)合實(shí)際問題查閱大量的相關(guān)資料，把握問題的特點(diǎn)，分析問題并建立數(shù)學(xué)模型.學(xué)生在查閱資料的過程中，不僅能學(xué)到很多知識，而且必須對查閱的相關(guān)資料進(jìn)行有針對性的選擇和重組，這一過程也能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維.

（三）賽題結(jié)果的開放性有利于鼓勵(lì)學(xué)生探索求異，培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

數(shù)學(xué)建模競賽要解決的是一名學(xué)生從未見過的實(shí)際問題，沒有現(xiàn)成的模型和方案.解決的方案不同，得到的結(jié)果也不相同.但只要解決的方法切合實(shí)際且有創(chuàng)新性，都能在競賽中取得好成績.因此在數(shù)學(xué)建模競賽中，學(xué)生必須合理地利用查閱到的資料，準(zhǔn)確地分析問題的實(shí)際背景，把握問題的關(guān)鍵，揭示問題的本質(zhì)并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型.這些都對學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維能力提出了很高的要求.通過三天三夜的競賽，學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維能力都能得到較好的鍛煉[2].

三、結(jié)合數(shù)學(xué)建模競賽，探索高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革，培養(yǎng)高職學(xué)生創(chuàng)新思維，提高高職學(xué)生的創(chuàng)新能力

（一）結(jié)合數(shù)學(xué)建模思想，大力推進(jìn)教材改革

通過對150名了解數(shù)學(xué)建模競賽的高職學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查顯示，有74.12%（比重排第二）的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模競賽賽題的實(shí)際性有利于培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.

高職學(xué)生錄取分?jǐn)?shù)較低，學(xué)習(xí)能力差，特別是對于數(shù)學(xué)，理論基礎(chǔ)差，計(jì)算能力弱，且大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)數(shù)學(xué)沒用，早已放棄對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí).而在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中引入數(shù)學(xué)建模案例，能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們體驗(yàn)到數(shù)學(xué)的實(shí)用性，從而進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)和探索，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維.

在高職教學(xué)中引入數(shù)學(xué)建模案例，主要體現(xiàn)在教材的改革中.教材是教師備課的主要依據(jù)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要工具.在教材中引入適量的數(shù)學(xué)建模案例，不僅能弱化理論知識，還能增強(qiáng)知識的趣味性和實(shí)用性.案例的選擇要注意以下幾個(gè)方面.首先，案例要盡可能的貼近學(xué)生的實(shí)際生活.只有貼近學(xué)生實(shí)際生活的例子才能吸引大多數(shù)學(xué)生的注意力，引發(fā)他們的興趣，從而激發(fā)他們進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí).例如，人口增長模型、減肥模型、雨中行走模型等等.其次，案例中知識點(diǎn)要盡可能的簡單易懂.高職學(xué)生對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)極不自信，利用原理簡單的案例進(jìn)行分析，有利于增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的自信心，從而激發(fā)他們進(jìn)行更深層次的思考，例如，易拉罐的設(shè)計(jì).

（二）積極開展第二課堂，普及數(shù)學(xué)建模思想

近年來，高職院校為了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，加大專業(yè)建設(shè)力度，進(jìn)行了大量的改革.然而，由于總學(xué)時(shí)的嚴(yán)重缺乏，導(dǎo)致公共基礎(chǔ)課被不斷地壓縮.數(shù)學(xué)課時(shí)的大量縮減，使得數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容不斷地被刪減.數(shù)學(xué)建模思想的學(xué)習(xí)需要循序漸進(jìn)，有限的課時(shí)顯然不能滿足這一需求，需要大力開展第二課堂.目前第二課堂的形式主要有數(shù)學(xué)建模選修課和數(shù)學(xué)建模社團(tuán).公選課不僅補(bǔ)充了課時(shí)不足的特點(diǎn)，更重要的是授課方式靈活，內(nèi)容豐富多彩，還可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況因材施教.社團(tuán)活動(dòng)可加強(qiáng)學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的交流，同時(shí)通過不定期的專家講座也能提升學(xué)生的知識面.第二課堂的開展首先必須面向所有學(xué)生，讓大多數(shù)學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模思想，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)思想分析簡單的生活問題.其次，第二課堂應(yīng)該提供必需的實(shí)訓(xùn)條件.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是數(shù)學(xué)建模的一部分，問題的求解必須利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程求解，實(shí)訓(xùn)條件是必不可少的.第三，社團(tuán)活動(dòng)必須由建模經(jīng)驗(yàn)豐富的教師進(jìn)行全程指導(dǎo).數(shù)學(xué)建模社團(tuán)是以學(xué)習(xí)和競賽為主的社團(tuán)，而學(xué)習(xí)和競賽是高職學(xué)生的弱項(xiàng)，為了社團(tuán)活動(dòng)有效順利地開展，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的教師全面計(jì)劃和組織.

（三）鼓勵(lì)和組織學(xué)生積極參與各種數(shù)學(xué)建模競賽，讓越來越多的高職學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模競賽的全過程，從而促進(jìn)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

通過對150名了解數(shù)學(xué)建模競賽的高職學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查顯示，75.29%（比重排第一）的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模競賽團(tuán)隊(duì)合作的形式有利于培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新思維能力.團(tuán)隊(duì)合作是數(shù)學(xué)建模競賽不同于傳統(tǒng)競賽的一大特點(diǎn).團(tuán)隊(duì)合作的形式能夠增強(qiáng)高職學(xué)生的自信心和參賽熱情.然而，全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽只是少數(shù)學(xué)生的競賽，大多數(shù)學(xué)生都沒有機(jī)會(huì)體驗(yàn)這一過程.只有讓學(xué)生參與到競賽中，才能讓他們體會(huì)到數(shù)學(xué)建模的全過程，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作、共同探討，促進(jìn)創(chuàng)新思維的培養(yǎng).因此，除了全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽以外，學(xué)校應(yīng)該多組織和鼓勵(lì)學(xué)生參加各種數(shù)學(xué)建模競賽.例如，校級數(shù)學(xué)建模競賽、華中杯數(shù)學(xué)建模競賽、網(wǎng)絡(luò)杯挑戰(zhàn)賽等.指導(dǎo)教師在競賽前應(yīng)對賽題進(jìn)行把關(guān)，盡量為高職學(xué)生選擇適合他們的賽題，超出他們能力范圍的題目會(huì)嚴(yán)重打擊他們的積極性.其次賽后應(yīng)對學(xué)生的模型進(jìn)行有針對性的分析和講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行后續(xù)的研究，以此激勵(lì)學(xué)生繼續(xù)探索，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新思維.

【參考文獻(xiàn)】

[1]張保權(quán).論創(chuàng)造性思維的重要性及其培養(yǎng)途徑[J].桂海論叢，2007（4）：67-69.

[2]魯習(xí)文，等.從數(shù)學(xué)建模競賽看創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].化工高等教育，1999（3）：44-46.