提高數(shù)學(xué)建模意識(shí)提升學(xué)生創(chuàng)新能力

摘要：文章從數(shù)學(xué)建模的內(nèi)涵出發(fā)，闡述了數(shù)學(xué)建模對大學(xué)生創(chuàng)新能力的作用，數(shù)學(xué)建模是一門非常注重理論聯(lián)系實(shí)踐的學(xué)科，而數(shù)學(xué)建模競賽有利于培養(yǎng)學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力，因此在教學(xué)過程中，要注重建模思想的融入，以及對軟件的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模;教學(xué);創(chuàng)新能力

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是新的時(shí)代對高等教育提出的新要求。培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次人才不僅需要傳統(tǒng)意義上的邏輯思維能力、推理演算能力，更需要具備對所涉及的專業(yè)問題建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用先進(jìn)的計(jì)算工具、數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值求解和做出定量分析的能力。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力已成為高等教育迫切需要解決的問題，而數(shù)學(xué)建模就提供了一種有效的途徑，把創(chuàng)新與教學(xué)結(jié)合起來。

數(shù)學(xué)建模可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生不怕吃苦、敢于戰(zhàn)勝困難的堅(jiān)強(qiáng)意志，培養(yǎng)自律、團(tuán)結(jié)的優(yōu)秀品質(zhì)，培養(yǎng)正確的數(shù)學(xué)觀。數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)行分析、推理、證明和計(jì)算的能力;用數(shù)學(xué)語言表達(dá)實(shí)際問題及用普通人能理解的語言表達(dá)數(shù)學(xué)結(jié)果的能力;應(yīng)用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)數(shù)學(xué)軟件的能力;獨(dú)立查找文獻(xiàn)，自學(xué)的能力，組織、協(xié)調(diào)、管理的能力;創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力。由此，在數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模知識(shí)是很有必要的。

數(shù)學(xué)建模的教學(xué)本身是一個(gè)不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，數(shù)學(xué)建模課程指導(dǎo)思想是：以實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標(biāo)來組織教學(xué)工作。通過教學(xué)使學(xué)生了解利用數(shù)學(xué)理論和方法去分折和解決問題的全過程，提高他們分折問題和解決問題的能力;提高他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識(shí)與能力。數(shù)學(xué)建模以學(xué)生為主，教師利用一些事先設(shè)計(jì)好的問題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料和學(xué)習(xí)新知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生積極開展討論和辯論，主動(dòng)探索解決之法。教學(xué)過程的重點(diǎn)是創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境去誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、培養(yǎng)他們的自學(xué)能力，增強(qiáng)他們的數(shù)學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力，強(qiáng)調(diào)的是獲取新知識(shí)的能力，是解決問題的過程，而不是知識(shí)與結(jié)果。

為了培養(yǎng)學(xué)生的建模意識(shí)，教師應(yīng)首先需要提高自己的建模意識(shí)。這不僅意味著我們在教學(xué)內(nèi)容和要求上的變化，更意味著教育思想和教學(xué)觀念的更新。教師除需要了解數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展歷史和發(fā)展動(dòng)態(tài)之外，還需要不斷地學(xué)習(xí)一些新的數(shù)學(xué)建模理論，并且努力鉆研如何把數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活。其次，數(shù)學(xué)建模教學(xué)還應(yīng)與現(xiàn)行教材結(jié)合起來研究。這樣通過章前問題教學(xué)，學(xué)生明白了數(shù)學(xué)就是學(xué)習(xí)，研究和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生追求新方法的意識(shí)及參與實(shí)踐的意識(shí)。

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)往往注重知識(shí)的傳授、公式的推導(dǎo)、定理的證明以及應(yīng)用能力的培養(yǎng).盡管這種模式并非一無是處，甚至有時(shí)還相當(dāng)成功，但它不能有效地激發(fā)廣大學(xué)生的求知欲，不能有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。而如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，既沒有現(xiàn)成的模式可循，也沒有既定的方法可套用，只能靠廣大教師不斷探索和實(shí)踐。在教學(xué)中，教師需要不斷的探索教學(xué)方式，把數(shù)學(xué)建模融入教學(xué)中，從而激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)的欲望，進(jìn)而參加數(shù)學(xué)建模競賽，深化建模思想，從中受益。

在教學(xué)中，搭建數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)平臺(tái)，提示學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決經(jīng)過簡化的問題，或自己提出實(shí)驗(yàn)問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其是將龐大繁雜的數(shù)學(xué)計(jì)算交給計(jì)算機(jī)完成，擺脫過去害怕數(shù)學(xué)計(jì)算、畫函數(shù)圖像、解方程等任務(wù)，避免學(xué)生一見到龐大的數(shù)學(xué)計(jì)算公式就會(huì)產(chǎn)生畏懼心理，從而喪失信心，讓學(xué)生體會(huì)到在數(shù)學(xué)面前自己由弱者變成了強(qiáng)者，由失敗者變成了勝利者、成功者。再設(shè)計(jì)讓學(xué)生自己動(dòng)手去解決的各類實(shí)際問題，使學(xué)生通過對實(shí)際問題的仔細(xì)分析、作出合理假設(shè)、建立模型、求解模型及對結(jié)果進(jìn)行分析、檢驗(yàn)、總結(jié)等，解決實(shí)際問題，逐步培養(yǎng)學(xué)生熟練使用計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)軟件的能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力。同時(shí)，給學(xué)生提供大量的上機(jī)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件的能力。一個(gè)實(shí)際問題構(gòu)成一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)加大訓(xùn)練力度，并要求學(xué)生通過計(jì)算機(jī)編程求解、編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式，達(dá)到提高學(xué)生解決實(shí)際問題綜合能力的目標(biāo)。數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程通過實(shí)際問題、方法與分析、范例、軟件、實(shí)驗(yàn)、綜合練習(xí)的教學(xué)過程，以實(shí)際問題為載體，以大學(xué)基本數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，采用自學(xué)、講解、討論、試驗(yàn)、文獻(xiàn)閱讀等方式，在教師的逐步指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)基本的建模與計(jì)算方法。通過學(xué)習(xí)查閱文獻(xiàn)資料、用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，借助適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)軟件，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題的一些基本技巧與方法。通過實(shí)驗(yàn)過程的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對數(shù)學(xué)的了解，使同學(xué)們應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的能力和發(fā)散性思維的能力得到進(jìn)一步的培養(yǎng)。

數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、解決實(shí)際問題的能力、探究能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的競賽。但是需要教師恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中起到推動(dòng)的作用。數(shù)學(xué)建模比賽為培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和人才質(zhì)量提升提供了重要的平臺(tái)，也豐富了學(xué)生的大學(xué)生活，提升大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的作用，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供了新的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志偉，劉濤，董萍萍.信息化背景下數(shù)學(xué)建模模式的探索與實(shí)踐研究——評《數(shù)學(xué)建模方法及其應(yīng)用（第三版）》[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2022，（02）：115.

[2]鄒桂華，李媛.淺談高職院校經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)方法——以數(shù)學(xué)建?！敖虒W(xué)做”一體化教學(xué)法為例[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2022，（09）：135-137.

[3]馬志宏.將課程思政融入大學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué) 提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的研究與實(shí)踐[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，（04）：101-104.

[4]杜健，胡紅娟，夏靜.大學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)探索與實(shí)踐[J].黑龍江科學(xué)，2021，（23）：57-58+61.

[5]莊靜，李杰.“互聯(lián)網(wǎng)+”下高中數(shù)學(xué)建模教學(xué)策略的實(shí)踐與反思[J].高考，2021，（25）：43-44.

陜西國際商貿(mào)學(xué)院2021年校級(jí)科研課題“基于數(shù)學(xué)建模競賽的“四位一體”大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究”（SMXY202129）階段性成果

作者簡介：楊柳（1989.12-），女，漢族，陜西國際商貿(mào)學(xué)院，講師，2015年碩士，研究方向：偏微分方程與圖像處理。