淺談大學生數學建模的意義

吳文娟

（南京化工職業(yè)技術學院 基礎部，江蘇 南京 210048）

長期以來，我國的數學教學中一直普遍存在著重結論而輕過程、重形式而輕內容、重解法而輕應用等弊端，不注重學生數學能力和素質的培養(yǎng)；過分強調對定義、定理、法則、公式等知識的灌輸與講授，不注重這些知識的應用，割斷了理論與實際的聯(lián)系，造成學與用的嚴重脫節(jié)，致使在我們的數學教育體制下培養(yǎng)出來的學生的能力結構都形成了一種嚴重的病態(tài)，主要表現在：數學理論知識掌握得還可以，但應用知識的能力很差，不能學以致用，缺乏創(chuàng)造力和解決實際問題的能力，這些問題使我們的學生在走向工作崗位時上手速度慢，面對新的數學問題時束手無策，不能將所學的知識靈活運用到實際中去。顯然，這種教育體制和理念與現代教育理念是背道而馳的，是必須拋棄的。開展數學建模教學或數學建模競賽，能夠培養(yǎng)學生各方面的綜合能力，提高學生的綜合素質，對于當前數學教育教學改革有著極為重要的現實意義。

1 數學建模能夠豐富和優(yōu)化學生的知識結構，開拓學生的視野

數學建模所涉及到的許多問題都超出了學生所學的專業(yè)，例如“基金的最佳適用”、“會議籌備”、“地震搜索”等許多建模問題，分別屬于不同的學科與專業(yè)，為了解決這些問題，學生必須查閱和學習與該問題相關的專業(yè)書籍和科技資料，了解這些專業(yè)的相關知識，從而軟化或削弱了目前教育中僵死的專業(yè)界限，使學生掌握寬廣而扎實的基礎知識，使他們不斷拓寬分析問題、解決問題的思路，朝著復合型人才和具備全面綜合素質人才的方向發(fā)展。

2 數學建模可以培養(yǎng)學生利用數學知識解決實際問題的能力

數學建模要求建模者利用自己所掌握的數學知識及對實際問題的理解，通過積極主動的思維，提出適當的假設，并建立相應的數學模型，進而利用恰當的數學方法(現有的或新創(chuàng)造的)求解此模型，并對解做出評價，必要時對模型做出改進。這一過程包括了歸納、整理、推理、深化等活動，因此把數學建模引入課堂教學，必將改變目前數學教學只見定義、定理不見問題背景的局面，必將改變知識僵化、學而不用的局面，從而調動了學生學習的積極性，培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力。

3 數學建模能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力、想象力、聯(lián)想力和洞察力

數學模型來源于客觀實際，錯綜復雜，沒有現成的答案和固定的模式，因此學生在建立和求解這類模型時，必須積極動腦，而且常常需要另辟蹊徑，在這里，常常會迸發(fā)出打破常規(guī)、突破傳統(tǒng)的思維火花，通過這種實踐活動，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，促使他們在頭腦中樹立推崇創(chuàng)新、追求創(chuàng)新和以創(chuàng)新為榮的意識。在從實際問題中抽象出數學模型的過程中，須把實際關系轉化為數學關系，這要求他們敢于想象和聯(lián)想，此外他們還要從貌似不同的問題中抓住其本質的和共性的東西，這將培養(yǎng)他們把握問題內在本質的能力，即洞察力，可以說，培養(yǎng)學生的這些能力始終貫穿在數學建模的整個過程。

4 數學建模可以培養(yǎng)學生熟練地運用計算機的能力

利用計算機來解決數學建模中所遇到的問題，是數學建模過程中的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，因為對復雜的實際問題，在建模之前往往需要先計算一些數據或直觀地考察一些圖表，以便據此分析、判斷或猜想來確定模型，更重要的是在建立數學模型后，求解中對大量數據的處理必須要靠相應的數學軟件包的幫助才能完成，直至最后論文的編輯排版、打印都離不開計算機，計算機的應用給學生提供了一種評價自己某些想法的試驗場所，因此通過數學建模，不但可以促使學生熟練掌握計算機的使用方法，提高他們使用計算機及其軟件包的能力，而且可以改變他們多年以來形成的數學觀念。

5 數學建模可以增強大學生的適應能力

通過數學建模的學習及競賽訓練，他們不僅受到了現代數學思維及方法的熏陶，更重要的是對不同的實際問題，如何進行分析、推理、概括以及如何利用數學方法與計算機知識，還有各方面的知識綜合起來解決它。因此，他們具有較高的素質，無論以后到哪個行業(yè)工作，都能很快適應需要。不僅如此，由于建模決不是一件輕而易舉的事，需要學生對實際問題進行反復多次的研究、分析、觀察和對模型進行反復多次的計算、論證及修改等，整個過程是一個非常艱辛的探索過程，這可以培養(yǎng)學生高度的責任感、堅韌不拔的毅力、遭遇挫折后較強的心理承受能力以及孜孜不倦、精益求精的探索精神，使他們具有良好的心理素質與精神狀態(tài)。同時數學建模一般都是由幾個人組成的團隊來完成的，其成功與否，完全取決于大家的密切合作，既要合理分工，又要密切配合，這樣又可以培養(yǎng)學生的組織管理能力、協(xié)調能力和相互協(xié)作的團隊精神，這些對他們今后走向工作崗位都是大有裨益的。

此外，數學建模從教育觀念、內容、形式和手段都有一定的創(chuàng)新，對數學教學改革有積極的啟示意義。首先，數學建模突出了教與學的雙主體性關系。教師要根據學生的學習興趣、能力及特點，不斷修正自己的教育內容和方法。學生要對教師所給予的信息有批判性地、創(chuàng)造性地、發(fā)展性地能動反映，要在相互討論、相互啟發(fā)下尋求更多更好的解答方案。這種雙主體的關系是對傳統(tǒng)教學方式的根本突破。其次，數學建模促進了課程體系和教學內容的改革。長期以來，我們的課程設置和教學內容都具有強烈的理科特點：重基礎理論、輕實踐應用；重傳統(tǒng)的經典數學內容、輕離散的數值計算。然而，數學建模所要用到的主要數學方法和數學知識恰好正是被我們長期所忽視的那些內容。因此，這迫使我們調整課程體系和教學內容。比如可增加一些應用型、實踐類課程等等；在其余各門課程的教學中，也要盡量注意到使數學理論與應用相結合，增加實際應用方面的內容和例題，從而使教學內容也得到了更新。再次，數學建模增加了教師對新興科技知識的傳授，拓寬了學生的知識面。這些特點對于目前數學教材中存在的內容陳舊、知識面狹窄及形式呆板等問題，具有借鑒作用。數學建模的試題通常聯(lián)系新興的學科，在科學技術迅猛發(fā)展的今天，各種新興學科、邊緣學科、交叉學科不斷涌現，廣博的知識面和對新興科學技術的追蹤能力是獲得成功的關鍵因素之一。

數學建模不僅有利于學生更好的掌握知識、運用知識，也有利于高校的科研和教學，使學生和教師能在平時的學習、工作中自動形成勤于思考的好習慣，數學建模競賽與學生畢業(yè)以后工作時的條件非常相近，是對學生業(yè)務、能力和素質的全面培養(yǎng)，特別是開放性思維和創(chuàng)新意識，這項活動的開展有利于學生的全面素質的培養(yǎng)，既豐富、活躍了廣大學生的課外生活，也為優(yōu)秀學員脫穎而出創(chuàng)造了條件。

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