以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)人才培養(yǎng)模式的研究

趙彥軍+姜淑珍+王增輝+張爽

【摘要】本文以培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為出發(fā)點(diǎn)，給出了以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法及其教學(xué)改革實(shí)踐，實(shí)踐表明這種“從問題中來，到問題中去”的教學(xué)模式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的主動(dòng)性和積極性.

【關(guān)鍵詞】數(shù)模競賽；驅(qū)動(dòng)；教學(xué)；人才培養(yǎng)模式

一、引 言

應(yīng)用型人才培養(yǎng)是當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才是我國高等教育工作者的重要職責(zé)，改革、創(chuàng)新高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，建立和健全應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的機(jī)制，新形勢下深化高校教學(xué)改革是當(dāng)下高校面臨的重要課題.

2012年3月，教育部印發(fā)了《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號），其中第五條“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”指出“改革教學(xué)管理，探索在教師指導(dǎo)下，學(xué)生自主選擇專業(yè)、自主選擇課程等自主學(xué)習(xí)模式.創(chuàng)新教育教學(xué)方法，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)”.

數(shù)學(xué)的教學(xué)思想主要是培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力，一是用數(shù)學(xué)的語言和方法去抽象、概括客觀對象的內(nèi)在規(guī)律，構(gòu)造出待解決的實(shí)際問題的數(shù)學(xué)模型；二是通過分析、計(jì)算或邏輯推理能夠正確、快速地求解數(shù)學(xué)問題，即運(yùn)用已經(jīng)建立起來的數(shù)學(xué)模型.很多高?，F(xiàn)行的數(shù)學(xué)建模競賽都單純地著眼和著重于后者，而將數(shù)學(xué)建模競賽引入教學(xué)是對加強(qiáng)前一方面訓(xùn)練的一條有效途徑，是對原有數(shù)學(xué)教學(xué)體系的一種改革實(shí)驗(yàn).

二、以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)教學(xué)法及其優(yōu)點(diǎn)

（一）數(shù)模競賽驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的核心是在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題、并能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和提出問題，通過查閱文獻(xiàn)和相關(guān)參考資料，討論和研究來解決問題.

具體操作過程如下：

1.教師提出問題并解決問題.即教師首先提出問題，并分析問題、探索解決問題，包括如何搜集資料、查找相關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)，問題解決后，對整個(gè)過程做總結(jié)，并提出下一階段的發(fā)展方向.

2.教師提出問題學(xué)生解決問題.即教師提出一些問題，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考，勇于解決問題，適當(dāng)開展討論課，將學(xué)生分成幾個(gè)小組進(jìn)行討論.調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情，同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)學(xué)習(xí)新知識.

（二）數(shù)模競賽驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)

1.能夠激發(fā)學(xué)生思考.帶著問題去學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性.

2.能夠加強(qiáng)課堂師生的互動(dòng).從實(shí)際問題出發(fā)，通過交流，有助于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，興趣愛好，以及研究問題過程中遇到的困難和解決困難的方法.

三、以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革實(shí)踐

時(shí)下很多高校的數(shù)學(xué)教育已從原來的高度理論知識教育轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實(shí)踐相結(jié)合的教育.數(shù)學(xué)建模競賽尤其注重利用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力培養(yǎng).數(shù)學(xué)建模競賽與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)在機(jī)理上一致，在我校數(shù)學(xué)系近幾年的教學(xué)改革實(shí)踐中，將實(shí)踐性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神深深融入全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的參與和指導(dǎo)中，形成了以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為驅(qū)動(dòng)的人才培養(yǎng)模式.

（一）以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)，優(yōu)化數(shù)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案

數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案重新定位為“強(qiáng)基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)際、創(chuàng)特色”的辦學(xué)指導(dǎo)思想，優(yōu)化數(shù)學(xué)建模課程，以應(yīng)用軟件和數(shù)學(xué)算法為主線，從第一學(xué)期開始每學(xué)期均開設(shè)數(shù)學(xué)算法和應(yīng)用軟件相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在第七學(xué)期開設(shè)“就業(yè)實(shí)習(xí)”選修實(shí)踐環(huán)節(jié).縮減數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、常微分方程等專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)，增大數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等專業(yè)應(yīng)用課的學(xué)時(shí)，增加最優(yōu)化理論及其算法、數(shù)據(jù)挖掘等應(yīng)用性較強(qiáng)的課程.對于專業(yè)選修課，打破專業(yè)界限，實(shí)行跨專業(yè)選課，允許學(xué)生根據(jù)自身的興趣愛好選課.

（二）以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)，在數(shù)學(xué)類主干課程中引入數(shù)學(xué)建模案例

結(jié)合數(shù)學(xué)類主干課程，使學(xué)生了解他們所學(xué)的那些看來枯燥無味而又似乎天經(jīng)地義的概念、性質(zhì)、定理，并不是憑空想象創(chuàng)造出來的，而是有現(xiàn)實(shí)的來源和背景.例如，在數(shù)學(xué)分析課程的數(shù)列極限這部分教學(xué)中，可以引入蛛網(wǎng)模型等；在高等代數(shù)課程的矩陣這部分教學(xué)中，可以引入產(chǎn)品的投入產(chǎn)出模型等；在常微分方程課程中可以引入嫦娥三號軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略等模型.通過數(shù)學(xué)模型案例的引入，不僅可以讓學(xué)生感受所學(xué)數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用，也能活躍學(xué)生的思維.

（三）以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)的管理

我校數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)建立于2011年11月30日，作為一個(gè)具有特色的年輕的協(xié)會(huì)，發(fā)揮著巨大的作用，每年組織參加吉林省和全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽.針對數(shù)學(xué)建模競賽的特點(diǎn)，數(shù)學(xué)建模協(xié)會(huì)劃分為數(shù)學(xué)建模部、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)部、論文寫作部等三個(gè)職能部門，這三個(gè)部分是競賽過程中不可或缺的部分，合理搭配會(huì)對比賽有很大幫助.

（四）以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)，做定期培訓(xùn)

每年利用暑假期間，對參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn).首先，介紹數(shù)學(xué)建模競賽及其所用到的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，培訓(xùn)時(shí)間大約為一周；其次，重點(diǎn)補(bǔ)充學(xué)習(xí)常微分方程、線性規(guī)劃、圖論、決策論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等常用的數(shù)學(xué)建模方法，培訓(xùn)時(shí)間大約10天左右；最后，上機(jī)熟悉數(shù)學(xué)軟件的操作和選講歷年數(shù)學(xué)建模競賽的優(yōu)秀論文.

（五）以全國數(shù)模競賽為驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行師資培訓(xùn)和邀請專家做報(bào)告

每年選派優(yōu)秀的青年指導(dǎo)教師參加MCM舉辦的培訓(xùn)班，讓青年教師學(xué)習(xí)一些新的數(shù)學(xué)建模思想，提高數(shù)學(xué)建模的指導(dǎo)能力，以學(xué)促教，提高數(shù)學(xué)建模的教學(xué)水平和數(shù)學(xué)建模競賽的成績.邀請數(shù)學(xué)建模專家做報(bào)告，使學(xué)生增加數(shù)學(xué)建模知識，激發(fā)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽的興趣.

四、結(jié) 論

現(xiàn)代的教學(xué)過程的設(shè)計(jì)應(yīng)反映數(shù)學(xué)教育發(fā)展、改革的方向，應(yīng)著重發(fā)展學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力，在以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生從熟悉或感興趣的數(shù)學(xué)情境出發(fā)，通過積極思考，主動(dòng)探索，提出問題、分析問題、建立模型，最后解決問題，通過這一過程，使學(xué)生獲取數(shù)學(xué)知識、思維方法和技能、技巧并形成應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能力.這種教學(xué)方式正符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展對創(chuàng)新人才的需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“從問題中來，到問題中去”的教學(xué)模式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的主動(dòng)性和積極性.

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