淺談對高職院校參加全國大學生數學建模競賽的看法

王春香　張彥周

摘要 本文針對我國高職院校的特點,闡述了高職院校開展數學建模活動的重要意義,特別提出了一套切實可行的適合我國高職院校數學建模思路,并對以數學建模為切入點推動高職數學教學改革進行了探索的工作

關健詞 數學建模;高職高專;素質教育

中圖分類號 G718.5文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2009)05-0095-02

1 參加數學建模競賽的背景

高等數學作為大學的一門基礎理論課對大學教育是十分重要的,數學教育本質上是一種素質教育。數學的教學不能完全和外部世界隔離開來。關起門來在數學時的概念、方法和理論中打圈子,處于自我封閉狀態,以致學生在學了許多據說是非常重要、十分有用的數學知識以后,卻不怎么會應用或無法應用。高等教育要在高度信息化的時代培養具有創新能力的高科技人才,將數學建模引入教育過程已是大勢所趨。

社會對數學的需求并不只是需要數學家和專門從事數學研究的人才,而更大量的是需要在各部門中從事實際工作的人,他們要善于運用數學知識及數學的思維方法來解決他們每天面臨的大量的實際問題,取得經濟效益和社會效益。要對復雜的實際問題進行分析,發現其中的可以用數學語言來描述的關系或規律,把這個實際問題化成一個數學問題,這就稱為數學模型,建立數學模型的這個過程就稱為數學建模。

大學生數學建模競賽最早是1985年在美國出現的,1989年我國大學生(北京大學、清華大學、北京理工大學共4個隊)開始參加美國的競賽。經過兩三年的參與,大家認為競賽是推動數學建模教學在高校迅速發展的好形式,1992年由中國工業與應用數學學會數學模型專業委員會共同組織舉辦了我國10個城市的大學生數學模型聯賽。

教育部領導及時發現、并扶植、培育了這一新生事物,決定從1994年起由教育部高教司和中國工業與應用數學學會共同主辦全國大學生數學建模競賽,每年一次。十幾年來這項競賽的規模以平均年增長25%以上的速度發展。

競賽以通訊形式進行,3名學生組成一隊,在3天時間內可以自由地收集資料、調查研究,使用計算機、軟件和互聯網,但不得與隊外任何人包括指導教師討論。每個隊要完成一篇包括模型的假設、建立和求解,計算方法的設計和計算機實現,結果的分析和檢驗,模型的改進等方面的論文。競賽評獎以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標準。

全國大學生數學建模競賽作為目前全國高校中規模最大的大學生課外科技活動,同時也是檢驗各院校數學建模水平一種高級形式,已越來越受全國大學生的喜愛和各校領導的重視,師生們參賽的熱情與日俱增。參賽校數從1992年的79所增加到2006年的864 所;參賽隊數從1992年的314個隊增加到2006年的9 985個隊;累計達16萬多大學生(53 438個隊)。

以深圳職業技術學院,水電職業技術學院,湖南交通職業技術學院及省內黃河水利職業技術學院等一批職業技術學院都已參加了全國大學生數學建模競賽并取得了專科組的優異成績,已成為學校的又一個辦學特色。

高職院校辦學重點和特色就是使學生掌握實用的技術,將來走上工作崗位上能解決一些實際問題。數學建模是數學走向應用的必經之路,在應用數學學科中占有特殊重要的地位。將數學建模課程引入我校課程及參加全國大學生數學建模競賽意義重大、影響深遠。

2參加數學建模競賽的意義

1)數模競賽是培養創新能力的一個極好載體,而且能充分考驗學生的洞察能力、創造能力、數學語言翻譯能力、文字表達能力、綜合應用分析能力、聯想能力、使用當代科技最新成果的能力,等等。學生們同舟共濟的團隊精神和協調組織能力,以及誠信意識和自律精神的塑造,都能得到很好地培養。

很多學生用“一次參賽,終生受益”來描述他們的感受。許多參加過競賽的學生的自主學習和科研能力顯著提高,在畢業設計中表現出明顯的優勢,得到用人單位的普遍認可。

2)數學教學改革的成功探索數學建模及其競賽活動打破了原有數學課程自成體系、自我封閉的局面,為數學和外部世界的聯系在教學過程中打開了一條通道,提供了一種有效的方式。同學們通過參加數學建模的實踐,親自參加了將數學應用于實際的嘗試和對數學發現和創造的過程,取得了在課堂里和書本上所無法獲得的寶貴經驗和親身感受,這必能啟迪他們的數學心靈,促使他們更好地應用數學、品味數學、理解數學和熱愛數學,在知識、能力及素質三方面迅速的成長。可以毫不夸張地說,數學建模的教育及數學建模競賽活動是這些年來規模最大也最成功的一項數學教學改革實踐,是對素質教育的重要貢獻。

3)十幾年來,全國數以千計的數學教師在從事數學建模教學和指導競賽的過程中,知識面拓寬了,知識結構改善了,利用數學工具和計算機技術解決實際問題的意識和能力提高了,也培養了熱愛學生、不計名利、獻身祖國教育事業的精神,這都對一支新型的數學教師隊伍的全面成長起著舉足輕重的作用。

4)在高校教學評估中,學生積極參加包括數學建模競賽在內的各項課外科技活動的情況,已被列為評估指標之一。數模競賽對我國高校教育改革的意義正越來越凸顯。

3 如何開展數學建模

3.1需要學院及基礎部領導的大力支持

從領導的精神上的重視及各個部門的協調到活動實際活動經費資助,這項活動的順利開展離不開領導的支持與幫助,因為這項活動從教師培訓到選拔學生,進行培訓到參加競賽歷時需要4個多月時間(6~9月),包括在暑假期間對學生進行的培訓,需要場地,教師及機房的使用,需要領導的協調,同時需用的經費主要包括教師培訓費用的支付;購置學生實習所用微機費用;購買數學建模教材及參考書費用;暑假期間對學生培訓教師補貼費用;數學建模競賽期間的費用等。

3.2需要一支高素質的教師隊伍

要求教師具有敬業奉獻精神,這項活動要求教師犧牲課外寒暑假的時間對學生進行輔導;同時需要教師具有較強的專業知識及利用數學工具和計算機技術解決實際問題的意識和能力,因為我們對學生進行輔導,所以教師對問題應有較深刻地認識;良好的團隊合作精神是數學建模競賽成功的保證,這項活動是一項集體活動需要教師之間良好的合作溝通。

3.3暑假培訓的實施

數學建模競賽是每年9月份舉行,在暑假期間對學生進行建模競賽的培訓可以說是黃金時間。同時也考慮到教師及學生時間比較充分。所以集中20~30天時間對學生進行培訓。暑假期間主要對學生進行數學建模課程講授,歷年競賽試題的分析,及在計算機上的計算能力訓練。其數學建模課程的主要內容為:

1)數學建模的簡介;

2)初等方法建模;

3)微分方程建模;

4)運籌學建模;

5)圖與網絡方法建模;

6)隨機性方法建模;

7)Matlab 簡介

對學生計算能力的培養是必須的,因為最終是要解決實際問題的,我們必須把實際問題轉化為我們的數學方程及數學語言,然后計算,主要是利用Matlab進行計算分析、繪圖、仿真。

3.4數模競賽隊員的選拔工作

競賽隊員的選拔對競賽來說是非常重要的,選拔的標準是具有扎實的數學專業基礎知識,并將實際問題轉換成數學問題的能力;要求學生要具備刻苦專研精神,一定的創新思維能力;有較強的計算機編程能力;良好的合作精神;查閱文獻的能力。選拔的原則要堅持公平公正。

計劃6月中旬進行的選拔工作:

首先,進行對這下活動的積極的宣傳工作,向學生指出此次活動的目的意義,廣泛發動學生積極參與踴躍報名;

其次,下旬進行考試選拔,考試成績將作為主要的選拔標準,同時也要參考學生的平時成績及選拔的其他標準;

最后、根據確定的參賽人數,將選拔培訓人數以1:1.2再次進行選拔。對初次選拔的學生進行暑期20天的培訓,培訓結束進行考試,確定最終的參賽人選,依據這種末位淘汰的方式,將更加提高暑期培訓學生的主動性積極性。

4長遠規劃

4.1加強數學建模教師的培訓與引進

高素質的教師隊伍是競賽的取得優異成績與否的關鍵,使教師形成良好的學習科研環境,在條件允許的情況下,教師可進修學習。

4.2在大一第二學期將數學建模課程列為選學課程

這樣可以使教師通過課堂的形式較為系統的向學生講授數學建模知識,同時擴大學生參與的范圍,提高學生數學實際應用能力。

4.3創立數學模型協會

數模協會以社團的形式創立將使數學模型知識更為普及,提高數學模型教育教學及競賽的水平。

參考文獻

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