基于數(shù)學建模探索應(yīng)用型本科高校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

王曉峰 李慶玉 付 靖 任澤民

（重慶科技學院 重慶 401331）

應(yīng)用型本科教育改革是教育部為加快發(fā)展應(yīng)用技術(shù)教育,建設(shè)現(xiàn)代應(yīng)用教育體系,探索“產(chǎn)學研一體、教學做合一”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式[1]。

重慶科技學院于2013年6月28日，成立重慶科技學院應(yīng)用技術(shù)大學（學院）聯(lián)盟，并擔任聯(lián)盟的副理事長單位。學校自合校升本以來，一直堅持“三性一型”的辦學定位：即行業(yè)性、地方性、開放性和應(yīng)用型，著力培養(yǎng)“德優(yōu)品正、業(yè)精致用、拓新篤行”的高級應(yīng)用型專門人才。

2015年3月5日在第十二屆全國人民代表大會第三次會議上，李克強總理在政府工作報告中將“推動大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”作為培育和催生經(jīng)濟社會發(fā)展新動力的有效途徑。2015年6月4日，國務(wù)院常務(wù)會議審議通過了《關(guān)于大力推進大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新若干政策措施的意見》?！兑庖姟分赋觯骸巴七M大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新，是發(fā)展動力之源，也是富民之道、公平之計、強國之策，對于推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、打造發(fā)展新引擎、增強發(fā)展新動力、走創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展道路具有十分重要的意義。”[2]因此,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力是高等教育院校的重中之重，培養(yǎng)大學生的應(yīng)用、實踐與創(chuàng)新能力是高等學校的義不容辭的責任。

數(shù)學不僅僅是本科后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)與難點，也是學生參與工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的理論必備知識與應(yīng)用工具，也是本科科研探索及創(chuàng)新的難點和瓶頸之一[3]。數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維，發(fā)展創(chuàng)新和創(chuàng)造力是時代對我們數(shù)學教育提出的新要求。數(shù)學建模既是應(yīng)用數(shù)學理論和方法解決實際、實踐應(yīng)用問題的過程，也是一個培養(yǎng)大學生應(yīng)用、實踐與創(chuàng)新能力的綜合過程[4]。在大學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）、課程設(shè)計、創(chuàng)新項目、挑戰(zhàn)杯等實踐環(huán)節(jié)具有重要的意義[5]。

1 目前現(xiàn)狀

然而，目前基于數(shù)學的創(chuàng)新方面的教學存在以下問題：

（1）現(xiàn)有的數(shù)學課程的教學模式已經(jīng)使用多年，沒有考慮本校的應(yīng)用型實際情況，也沒有和當前全國對學生創(chuàng)新性要求的結(jié)合，更沒有和學校的發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合。

（2）我們現(xiàn)有的數(shù)學課程教學模式手段單一，雖然略有改革，也是在原有框架內(nèi)小幅修改，目前缺乏一套完整的從數(shù)學應(yīng)用能力培養(yǎng)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的模式，所以在改革中要注意創(chuàng)新能力的提高和學生實際水平的提高。

（3）目前數(shù)學教學手段單一，需要一種多層次、立體化應(yīng)用型數(shù)學能力培養(yǎng)模式，所以要注意多個項目統(tǒng)籌聯(lián)建，相互支持，使得綜合效益最大化。

2 具體實施

2.1 建立多層次數(shù)學建模數(shù)學創(chuàng)新能力實踐培養(yǎng)模式

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育思想觀念，以數(shù)學創(chuàng)新教學內(nèi)容優(yōu)化改革為核心，構(gòu)建數(shù)學建模數(shù)學創(chuàng)新能力實踐培養(yǎng)模式體系，共分三個層次：

第一層次：面向全校師生廣泛宣傳數(shù)學創(chuàng)新及創(chuàng)新人才的重要，并著重培養(yǎng)學生的理性思維和運用數(shù)學解決實際問題的意識、興趣和能力。（1）以《高等數(shù)學》《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》《線性代數(shù)》等量大面廣的基礎(chǔ)課的教學改革為平臺，以在線課程、混合課程、課內(nèi)實驗、課后實踐等為抓手,不斷探索優(yōu)化、融合數(shù)學實驗和數(shù)學建模的實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)全校學生基于數(shù)學的創(chuàng)新實踐能力；（2）開發(fā)數(shù)學建模協(xié)會的作用,積極面向全校所有專業(yè)的學生進行宣傳，通過報告、培訓、選拔賽、數(shù)學建模競賽等廣泛地培養(yǎng)建模創(chuàng)新人才。

第二層次：面向數(shù)學積極分子,重點培養(yǎng)基礎(chǔ)創(chuàng)新知識，提高學生的實踐能力與應(yīng)用創(chuàng)新能力，進而提升學生的建模積極性及實踐能力。（1）增加全國大學生數(shù)學建模和美國大學生數(shù)學建模競賽中創(chuàng)新能力培訓，進一步夯實學生積極分子的數(shù)學建模知識，提高學生實踐編程能力，提高學生團隊配合能力；（2）改進《數(shù)學實驗》和《數(shù)學建?！饭策x修課，增加上機、編程等實踐環(huán)節(jié)；（3）結(jié)合機設(shè)、能動、大數(shù)據(jù)、應(yīng)用統(tǒng)計學等專業(yè)的《數(shù)學建?！贰稊?shù)學模型》課程的開設(shè)，增加創(chuàng)新內(nèi)容、課程思政的內(nèi)容，推廣數(shù)學建模在各專業(yè)中的應(yīng)用。

第三層次：面向優(yōu)秀人才，其重點是結(jié)合實踐培養(yǎng)其創(chuàng)新能力，通過重慶市、校級創(chuàng)新人才項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，對選拔人才進行重點培養(yǎng)，基于數(shù)學建模知識，以課題、項目形式解決工程及實際問題，培育高層次創(chuàng)新人才。

2.2 建立立體化數(shù)學建模創(chuàng)新基礎(chǔ)數(shù)學能力實踐培養(yǎng)模式

依據(jù)應(yīng)用型大學的教學需求與特色，立體化數(shù)學建模創(chuàng)新基礎(chǔ)數(shù)學能力實踐培養(yǎng)模式：（1）深化傳統(tǒng)教學模式創(chuàng)新改革。以全國大學生數(shù)學建模競賽、美國大學生數(shù)學建模競賽、賽課計劃、教材建設(shè)、案例庫、在線課程等傳統(tǒng)、培訓教學內(nèi)容創(chuàng)新內(nèi)容改革為載體，通過項目的實施，培養(yǎng)和提高學生的綜合運用所學數(shù)學知識解決實際問題的能力；（2）加強網(wǎng)絡(luò)教學模式創(chuàng)新改革。通過在線課程、精品課程、慕課等，以網(wǎng)絡(luò)和多媒體為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)為載體，提供學生課外數(shù)學實踐能力的新平臺；（3）提高互動教學模式。以QQ、微信等交互式新教學模式，增加學生互動，提高創(chuàng)新能力。

2.3 建設(shè)適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的創(chuàng)新資源平臺

多層次立體化實踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式，需要配套相關(guān)數(shù)學創(chuàng)新資源平臺，保障順利開展。建立創(chuàng)新資源平臺：（1）打造數(shù)學創(chuàng)新模式教學平臺。編寫了適合《數(shù)學建?！饭x課的新教材，教材側(cè)重案例和實踐教學；完善創(chuàng)新型《數(shù)學實驗》和《數(shù)學建?！饭舱n，課程有別于傳統(tǒng)教學模式，采用案例化、項目式教學，建設(shè)了應(yīng)用型授課模式、教學大綱、案例庫等；（2）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學平臺?；跀?shù)學建模課程，建設(shè)了面向?qū)W生的相關(guān)網(wǎng)站平臺，內(nèi)容包括了授課計劃、教學大綱、常用建模知識、程序庫、案例庫等。（3）創(chuàng)建案例庫平臺。整理已有建模案例，精選適合本校學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的案例庫。

2.4 探索多元化應(yīng)用型創(chuàng)新人才數(shù)學教學模式

以啟發(fā)式為主，結(jié)合討論、自學、探究等，引導學生自己提出已學過的問題，從而激發(fā)學生的學習興趣。采用三種培養(yǎng)模式“反轉(zhuǎn)課堂—案例引導—團隊配合”：采用反轉(zhuǎn)課堂教學模式，積極提高學生數(shù)學積極性；采用案例引導教學模式，是數(shù)學知識應(yīng)用化；采用建模創(chuàng)新團隊配合模式，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才團隊配合能力。這些啟發(fā)式、探究式和實踐性的做法都是我們在教學上力度較大且收效明顯的改革措施。改進全國數(shù)學競賽培訓模式，基于應(yīng)用型及案例化的數(shù)學建模培訓新模式。

3 總結(jié)

通過項目的實施，取得了較好的結(jié)果：（1）制定一套適合應(yīng)用技術(shù)型的基于數(shù)學建模多層次立體化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的可推廣模式，使學生數(shù)學實踐能力和實踐素質(zhì)得到全面提升；（2）形成了特色的數(shù)學專業(yè)實踐教學模式，包括改變目前的教學實驗方法，激勵學生學習積極性和主動性等，結(jié)果表現(xiàn)在學生的工程實踐能力明顯增強；（3）帶動學校數(shù)學建模水平提高，近年來獲得全國數(shù)學建模競賽及美國數(shù)學建模競賽國際及全國獎200多項，提高數(shù)學實踐能力，提高了學校學生的數(shù)學實踐能力；（4）探索了適合應(yīng)用型大學、適合本校學生的案例庫；編寫了滿足不同院系、專業(yè)、層次的公共數(shù)學實驗、工程案例庫。