濰坊科技學院數學建模活動給力應用型人才培養

■李濤

作者：李濤，魯東大學數學與信息學院2011級學科教學-數學教育碩士，濰坊科技學院教師，研究方向為高等數學、線性代數以及數學建模。

通過濰坊科技學院6年來在數學建模輔導和各種活動方面的探索，闡述數學建模活動在組織和培訓方面的一些心得體會，通過數學建模活動可以培養學生的一系列能力，說明數學建模活動在應用型人才培養中的重要意義。

數學建模簡單的說就是把現實問題進行假設簡化轉化為數學問題后，建立一定的數學式子，然后用數學的方法，求解出基本符合該現實問題答案的過程。數學建模綜合了各學科的知識，并將它們應用到解決現實問題中去，能夠培養和提高學生應用所學數學知識分析現實問題、解決現實問題的能力，對于學校培養應用型人才具有重要意義。數學建模是數學理論知識與現實問題的連接橋梁，是將數學知識廣泛推廣到各個領域的紐帶，是數學知識轉化為技術的重要途徑。濰坊科技學院數學建模活動的開展主要依附于參加全國大學生數學建模競賽，對此，筆者從以下幾個方面進行簡單介紹。

1 數學建模競賽

全國大學生數學建模競賽創辦于1992年，每年一屆，目前已成為全國高校規模最大的基礎性學科競賽，也是世界上規模最大的數學建模競賽。而且數學建模競賽是國內規模最大的大學生課外科技活動，通過該競賽可以反映出學生的創新能力和解決實際問題的能力，為培養應用型人才奠定堅實的基礎。每年大部分理工類院校都會派出代表隊參加該項賽事，而且一年比一年參賽的隊伍多，參加的學校也是每年都增加。

濰坊科技學院是從2007年開始參加全國大學生數學建模競賽的，至今已經有5個年頭了，也取得了不錯的成績：2007年，學校派出兩支代表隊參賽就奪得全國二等獎一項、山東省二等獎一項的好成績；2008年，學校派出兩支代表隊參賽，獲得全國二等獎一項、山東省二等獎一項；2009年，學校參賽隊獲得山東省一等獎一項、二等獎一項；2010年，學校參賽隊獲得山東省二等獎三項、三等獎一項；2011年，學校參賽隊獲得山東省一等獎兩項、二等獎兩項；2012年，學校參賽隊獲得山東省二等獎三項、三等獎一項。在參加數學建模競賽的這幾年里，比賽的組織，比賽的輔導，一直到比賽過后的總結，筆者一直參與其中，受益匪淺。職業院校教育的本質是為生產、服務和管理的第一線培養合格的應用型人才，數學建模競賽的組織與推廣恰好迎合了該本質。筆者認為，參加全國大學生數學建模競賽，積極參與數學建模活動，給力濰坊科技學院的應用型人才培養。

2 數學建模活動和競賽的組織培訓

數學建模活動的過程大體包含三方面的內容：基本數學知識的講授、學生進一步自學建立模型能力的培養、應用數學知識和數學方法建立數學模型解決現實問題能力的培養。鑒于數學建模活動的重要性，濰坊科技學院于2011年開設了數學建模選修課——數學建模與數學實驗，主要講解有關數學建模用到的相關數學知識和數學軟件(以Matlab為主)。在幾年的實踐探索中，筆者不斷總結經驗，吸取教訓，制定了職業院校獨特的培訓選拔制度，效果良好，取得一些成績。

首先，學院領導的高度重視和各部門(特別是教務處和各系部)的大力配合。該競賽的組織、培訓和選拔，涉及各個院系的學生，還有培訓的場地、所需的圖書資料、用到的實驗設備等。為搞好競賽賽前輔導工作，學院領導和有關部門全力支持、積極組織，多次調研部署，解決問題，在參賽經費和比賽設備方面更是大力支持，安排專用機房用于比賽，提供必備的競賽場所，對獲獎師生給予一定的資金獎勵，充分調動師生的參賽積極性。學院多年來一直把數學建模活動的組織和培訓作為一件大事來抓，組建了一支穩定的、具有豐富經驗的高水平教師隊伍，為賽前輔導和競賽工作創造了良好條件。

其次，根據學生的數學知識掌握情況合理安排培訓內容。對學生來說，大一開設高等數學課程，所以數學建模輔導課程是以數學知識和方法為縱向，以現實問題為橫向，由易到難、由淺入深安排課程內容。學校從事數學建模輔導的教師，查閱大量資料后，結合職業院校學生的特點，精選出針對性較強的內容，進行數學建模輔導和競賽培訓。基本內容主要分為四個部分：第一部分是數學建模簡介，在此主要介紹數學建模的基本概念、模型建立步驟、論文寫作過程和幾個簡單的數學建模案例；第二部分講評一些典型的數學建模案例，讓學生從類似的問題入手，體會應用數學知識的技巧，激發學習數學建模的興趣；第三部分是數學實驗，借助Matlab數學軟件講解數學建模的所有方法并學會運用計算機去求解建立的模型；第四部分是數學軟件的推廣，主要為學生介紹和講解幾個統計軟件。

第三，成立數學建模協會，開設數學建模選修課，普及數學建模知識。學校于2008年成立濰坊科技學院數學協會建模分會，主要成員是對數學比較感興趣的學生，有志于參加數學建模活動。同時開設數學建模選修課，由經驗豐富的競賽輔導教師主講，每期選課人數達300多人。數學建模選修課的開設受到學生的好評，為對數學有興趣的學生提供了舞臺。此舉既普及了數學建模知識，又為數學建模競賽培養了學生。一方面，數學建模課程建設是數學建模競賽取得優異成績的前提；另一方面，數學建模競賽題目都來自現實問題，需要教師積累豐富資料，在教學和輔導中不斷完善，灌輸新思想、新方法，促進數學建模課程的建設。

最后，合理組織參賽隊伍。隊員的選拔和組隊，是搞好競賽的關鍵。數學建模的題目來自現實問題，具有一定的背景知識。基于現實問題的多樣性，要求參賽學生不但要有較好的數學和計算機基礎，而且需要擁有較寬的知識面。濰坊科技學院是一所工、管、文、農等多學科院校，設有機械制造及自動化、電氣工程及自動化、機電一體化、汽車、計算機科學與技術、建筑、土木、工商、會計、化學、軟件工程、市場營銷、財務管理等專業，學生專業知識的多樣性為組建參賽隊伍提供了條件，能夠較好地應對和解決比賽中遇到的各種實際問題，以保證在競賽中取得好成績。在具體組隊時，采取自愿組合和合理搭配相結合的原則，從知識、能力、性格和性別等方面科學安排。

3 數學建模活動與應用型人才培養的關系

3.1 數學建模活動對培養應用型人才的作用

數學建模活動的基本目的在于激發學生學習數學知識的積極性，提高學生解決現實問題的能力，鼓勵學生開拓知識面，培養合作意識，推動數學教學體系的改革。總之，數學建模活動有助于學生提高各方面的能力。

1)增強數學意識，提高邏輯思維能力。隨著數學建模活動的推廣，學生認識到數學對現代社會發展的推動作用，認識到數學意識的重要性。

2)培養學生團隊協作能力。數學建模活動多以3名學生一組，自由使用計算機和互聯網收集資料、調查研究，分工合作，根據現實問題，完成一篇論文，其中包括模型假設、模型的建立與求解、結果的分析和檢驗、模型的改進和推廣等。數學建模活動將原本不同系部不同專業的學生集聚在一起，相互學習促進，培養了學生團隊協作能力。

3)培養學生的創新能力。數學建模活動沒有標準的答案，是開放性思維，是對學生綜合能力的考驗，有利于培養學生的創新意識和創新思維。

4)培養學生解決現實問題的能力。數學建模活動一般基于工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的現實問題，對數學知識的要求并不深，因此要求學生要面對一些理論上或者是應用中的現實問題，而這些問題沒有現成的答案和固定的求解方法，也沒有已經形成的具體的數學問題，從開始就要求學生自己進行思考和研究，這讓學生親身體驗數學的創造和發明過程，從而鍛煉學生解決現實問題的能力。

5)鍛煉查閱資料和書面表達能力。由于數學建模活動涉及領域廣，需要學生收集大量信息，查閱大量資料，從而對該問題有一個全面深入的了解，將問題中獲取的信息進行篩選區分，取其精華、去其糟粕，將解決問題有關的信息從解決問題無關的信息中區分出來，表達出來使問題得到正確的解決。

3.2 參與數學建模活動，培養應用型人才

在職業院校中，數學建模競賽對于應用型人才的培養具有重要意義。

1)數學建模加強職業院校學生創新意識與應用能力的培養。多年來，大部分學生認為學了數學沒用，學了數學不知怎樣用，缺乏應用數學知識解決現實問題的意識、方法和能力。而數學建模是培養學生應用數學知識去創新和提高應用能力的突破口。

2)開展數學建模活動，培養學生數學知識的運用能力。數學建模不是紙上談兵，要求學生將專業內容和數學知識綜合運用，建立有效的數學模型。解決這類現實問題，沒有現成方法使用，而且涉及各領域的相關知識。數學建模需要擴展涉及領域的知識，可以培養學生數學知識的綜合運用能力。

總之，數學建模，實際上是對學生解決一個現實問題的模擬訓練，是培養學生能力的重要措施。濰坊科技學院在應用型人才培養方面大力提倡和發展數學建模活動，從而培養合格的應用型人才。

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