藝術(shù)類院校數(shù)學(xué)建模教學(xué)培訓(xùn)模式探討

張立溥 趙敏 沈?qū)W文

【摘要】本文以浙江傳媒學(xué)院為例，對在文藝類院校開展數(shù)學(xué)建模教育從氛圍培養(yǎng)、人才選拔到知識傳授等進行了介紹，希望能給同類院校提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模? 氛圍培養(yǎng)? 人才選拔? 知識傳授

【基金項目】本文受浙江傳媒學(xué)院教改課題《數(shù)學(xué)建?；旌鲜浇虒W(xué)與內(nèi)容研究》，《 Python與數(shù)據(jù)處理》，《基于Python的案例實踐應(yīng)用平臺教學(xué)》的資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）13-0253-01

前言

數(shù)學(xué)建模[數(shù)模]是以數(shù)學(xué)為手段，以專業(yè)知識為背景，將實際工作、生活中的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題來進行研究。它的具體表達方式多種，從一個簡單的數(shù)學(xué)公式，到一個復(fù)雜的數(shù)學(xué)定理，從一篇高深的論文，到一個新穎的算法。目前國內(nèi)各類高校都極度重視學(xué)生數(shù)模能力的培養(yǎng)，通過開設(shè)多類型的數(shù)模課程以及推廣相關(guān)的學(xué)科競賽來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)模的興趣。但是對于藝術(shù)類院校來說，由于學(xué)生主體的專業(yè)屬性以及自身的知識體系限制，使得他們對于數(shù)模的興趣不足。如何在這類高校中進行相關(guān)的數(shù)模教育，使他們了解什么是數(shù)模，如何建立數(shù)學(xué)模型甚至去參加相關(guān)的比賽，是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

本文將以浙江傳媒學(xué)院為例，就數(shù)模講授、培訓(xùn)、競賽等進行探討，希望能給相關(guān)兄弟院校提供一個素材并加以研究。

背景介紹

浙江傳媒學(xué)院[浙傳]是一所由國家廣電總局和浙江省合辦的具有鮮明專業(yè)特色的地方高校， 建有涵蓋藝術(shù)，文學(xué)、管理、經(jīng)濟學(xué)以及工學(xué)的十多所學(xué)院。在這樣的以文藝為主的學(xué)校進行數(shù)模教育是比較困難的，具體可以從數(shù)模的學(xué)習(xí)氛圍、人才選拔以及知識儲備三個方面說明。

首先，由于整個學(xué)校的專業(yè)優(yōu)勢在于藝術(shù)類，相關(guān)的工學(xué)專業(yè)僅存在于媒體工程學(xué)院。浙傳大部分的學(xué)生不學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，因此學(xué)生關(guān)注點是對于涉及“數(shù)學(xué)”二字的一切事物避而遠(yuǎn)之，這樣導(dǎo)致整體的數(shù)模氛圍極為不利。

再次，媒體工程學(xué)院作為學(xué)校唯一的工學(xué)院，主體承擔(dān)著全校比如電子設(shè)計大賽、程序設(shè)計大賽等十余個學(xué)科競賽以及軟件與信息技術(shù)大賽、計算機設(shè)計大賽等十余個專業(yè)競賽的組織與培訓(xùn)任務(wù)。由于可選賽事的眾多以及備選生源的稀缺使得媒體工程學(xué)院的學(xué)生自從入校起就幾乎可以不需任何選拔的去參加各類競賽。這樣導(dǎo)致數(shù)模需要同校內(nèi)各大競賽爭人才。

最后，數(shù)模涵蓋的知識背景極為廣泛，從知識體系來看，除了需要有深度的專業(yè)知識之外，還需要具有運籌學(xué)、微分方程、最優(yōu)化方法、數(shù)值分析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，以及具有強大的編程能力，熟悉Matlab、Python等計算和統(tǒng)計軟件。浙傳的工科學(xué)生除了教學(xué)計劃中的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論以及部分計算機語言之外，數(shù)模的必備基礎(chǔ)都幾乎為零， 這樣就導(dǎo)致建模相關(guān)知識儲備極度缺乏。

如何立足現(xiàn)實，迎難而上，在浙傳開展數(shù)模教育，是非常值得探討的內(nèi)容。本文，我們將從氛圍培養(yǎng)、人才選拔以及知識傳授三個方面進行簡單介紹。

具體舉措

下面，我們在氛圍培養(yǎng)、人才選拔以及知識傳授三方面對浙傳的數(shù)模教育進行闡述。

首先是氛圍的培養(yǎng)。在藝術(shù)類高校里談數(shù)模，學(xué)生的第一印象是：太難了吧，數(shù)模和我無關(guān)。那么面對這樣的現(xiàn)實如何去破解呢？由于學(xué)生根本提不起任何有關(guān)數(shù)學(xué)的興趣，因此直接相關(guān)的學(xué)術(shù)講座很難引起興趣。對此，我們想了很多辦法，采取了迂回的以下策略。1.通過邀請知名企業(yè)比如網(wǎng)易、阿里相關(guān)人士開展技術(shù)類講座，通過講座激發(fā)同學(xué)們關(guān)于相關(guān)知識的興趣，從而對數(shù)學(xué)在心理上不再抵觸。2.通過開設(shè)非傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)通識課，比如數(shù)據(jù)可視化，數(shù)據(jù)處理等公選課來吸引學(xué)生，從而在這些建模周邊課程中來實現(xiàn)同建模的結(jié)合。3.通過各類微信群和QQ群同學(xué)生溝通，有時會發(fā)一些有關(guān)模型的介紹，或者考研的經(jīng)驗之類，從非知識的層面激發(fā)學(xué)生們的熱情。

然后是人才的選拔。由于媒體工程學(xué)院的學(xué)生有近二十多個競賽可以參與，相對于數(shù)模來說，電子設(shè)計大賽等對于他們來說是內(nèi)容更加契合，更有許多獲獎率高的競賽吸引他們?nèi)ツ锚劊虼藬?shù)模作為精力投入多，獲獎回報少的競賽難以立足，因此學(xué)生對于數(shù)模課程沒有興趣，建模競賽很少人甚至無人報名。對于這種狀況，老師們認(rèn)清形勢，不同別的競賽搶人才，相反地，我們鼓勵學(xué)生在參與別的競賽的同時，關(guān)注數(shù)模競賽。為了配合學(xué)生在暑假進行別的培訓(xùn)，我們化整為零，取消了常規(guī)的暑期培訓(xùn)，不給學(xué)生做有關(guān)哪個競賽的選擇題，而是希望數(shù)模能作為錦上添花的形式存在于他們大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯。通過對于別的競賽的關(guān)注，我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué)在學(xué)習(xí)，執(zhí)行以及合作能力上都非常突出，吸引這樣的學(xué)生來參加數(shù)模競賽是可以起到少投入，多回報的作用。因此，我們積極出擊，聯(lián)系相關(guān)競賽的指導(dǎo)教師，歡迎他們加入到數(shù)模的指導(dǎo)隊伍中，以此吸引學(xué)生去攻克數(shù)模關(guān)口。

最后是知識的傳授。由于浙傳的專業(yè)限制，相關(guān)的數(shù)模知識較為基礎(chǔ)，僅僅是涉及到大學(xué)一年級的高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)以及大學(xué)二年級的概率論與數(shù)理統(tǒng)計，相關(guān)的課時也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。如何給他們補充數(shù)模知識，至少使他們了解什么是數(shù)模，數(shù)模同數(shù)學(xué)課程有什么不同，以及如何進行初步的數(shù)模，如何寫一篇合格的論文都是極為挑戰(zhàn)的任務(wù)。對此，相關(guān)老師開設(shè)了通識課程數(shù)模，在課程的內(nèi)容上做了極大的改進，摒棄了以往建模的高深數(shù)學(xué)知識，而是選取了大部分具有高中數(shù)學(xué)知識就可以看懂的案例以及部分同數(shù)學(xué)軟件結(jié)合的案例進行教學(xué)。我們還在課堂上鼓勵同學(xué)們運用慕課學(xué)習(xí)數(shù)模、Matlab，Python，通過網(wǎng)絡(luò)的作用使得碎片化，鼓勵報名參加競賽的同學(xué)在暑假在參加別的培訓(xùn)或者回家的時候，進行慕課的學(xué)習(xí)，從而對數(shù)模從知識上到手段上進行補充。

總結(jié)

經(jīng)過幾年上述的積淀，浙傳的數(shù)模逐步的從無人選修，甚至無法組建隊伍參賽慢慢的發(fā)展到課程有許多學(xué)生參與，競賽有十多個隊伍的規(guī)模，成績已經(jīng)可以同學(xué)校其他競賽進行比肩的程度。我們相信，隨著建模思想的持續(xù)深入，浙傳的數(shù)模會越來越好。