數學建模課程及競賽對大學生專業素質的影響

季藝+周鑫+呂雪飛+孫丹+許暉

摘要：本文為了研究數學建模課程及競賽對大學生專業素質的影響，以調查問卷的形式收集部分大學生對數學建模競賽及課程的看法和態度，利用抽樣調查的方法和思想分析出數學建模課程及競賽對學生的專業素質的提高有著積極的影響，從而得到了我們所研究的結論。同時希望廣大學生可以多參加建模競賽以及希望某些學校可以開展一些相應的數學建模課程來促進學生更好地發展。

關鍵詞：數學建模課程；數學建模競賽；專業素質；抽樣調查

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）06-0192-02

引言：

隨著計算機科學的迅猛發展，當今世界，數學的應用范圍已經變得更為寬泛，其發揮的作用也已經發生了革命性的變化，很多領域都日益依賴于對數學的應用，很多新設備、新技術的研制與開發都是在一定的數學模型指引下實現的。大學數學課堂中的高等數學課程一直是一門比較抽象的學科，其概念、性質、定理等部分學生難以理解。首先，因為其難度高而使學生的學習積極性受到影響；其次，看不到這樣高深的理論在現實生活中的應用，會有“學無用武之地”、“學了也白學”的想法，甚至有調侃說“有一顆‘數上掛死了很多人”，加之眾多因素使數學成為很多大學生厭惡至極的學科，不但影響了學生學習數學的興趣，而且影響了他們的數學素質，同時也影響他們日后專業課知識的學習，進而影響了他們的專業素質的養成。數學建模這門課程是自1992年以來在全國普遍開展“大學生數學建模競賽”的活動中產生的。舉辦全國競賽的主要目的并不在于參加“建模競賽”本身，而在于培養提高高校師生的綜合“數學素養”，挖掘理論基礎數學在現實生活問題中的廣泛應用[1]。因數學建模涉及的范圍比較廣泛，因此增加數學的實踐內容，不僅能讓學生親自主動積極學習建模思想，認真體驗和感知建模過程，而且對大學生的專業素質的養成也有一定的積極影響。數學建模是數學知識與實際問題之間架設橋梁的一項創造性科研活動，是解決實際問題時最關鍵的一步，那么在這過程中對學生的專業素質培養到底有怎樣的影響？本文將利用抽樣調查的方式利用Excel表格來體現并分析利用數字化揭示數學建模在培養學生專業素質的作用。

調查分析研究：

近幾年來，在積極探索深化高等教育改革有效措施的同時，全國大學生數學建模競賽在各大高校的蓬勃發展已經引起眾多專家和學者的廣泛關注。先行的高校數學教育在教學觀念、課程設置、教學方式、評價體系等方面都需要加大改革力度；從數學建模競賽的理念以及各高校數學建模教育的發展狀況來看，數學建模競賽符合教育改革的方向，也推動著高校數學教育的改革[2]。更重要的是，我們通過調查與研究，發現數學建模課程及競賽在很大程度上影響著大學生的專業素質。

數學建模這一學科是學生學習數學后對所學知識的一種檢驗和運用的學科。通過模型建立，它既能解決生物、環境、地質、軍事、人口等方面的問題，也能解決醫學科研問題、經濟、金融等方面的研究問題，是提高各個專業學生專業素質、檢驗學生學習運用知識能力的一門學科[3]。競賽題目的實用性打開了創新思維的空間。挑戰自我、戰勝自我的競賽，是教學改革的成功探索的產物；建模競賽試題緊密結合社會熱點問題，富有挑戰性，吸引著學生對投身國家的各項建設事業的關注，提高他們關于理論在實際生活中的運用能力；學生在競賽中面對一個還未解決的實際問題，運用數學方法和計算機技術以及自身所學專業知識加以分析、提出合理方案。他們必須開動腦筋、拓寬思路，充分發揮創造力和想象力，從而使學生更好地運用自身所學專業知識來解決問題，有助于提高他們的專業素質[4]。通過實際操作反映出自己各方面的不足和某些方面的空白，以及自己對自身專業的理解能力和有機運用能力還有待提高。恰巧數學建模課程里的眾多模型有助于解決競賽和實際生活所遇到的問題。所以各個學校的各個學科都應開展這門課程。調查發現大部分高校僅數學系開展了這一課程，除數學系外的理工科類的學生只有極少的一部分參加過選修課。

數學建模課程的學習是對以往的理論課程的綜合實踐，是理論知識的學以致用，而數學建模競賽又是對數學建模課程的一種檢驗。為了分析數學建模課程及競賽對大學生專業素質的影響，我們首先通過調查問卷的方式對全校學生進行調查，因為各學院與數學建模的相關程度不同，我們用隨機抽樣調查法發放的問卷：

對于本次研究一共隨機發放了500份調查問卷，回收485份，回收率97%，其中理學院發放了250份，經工農醫學院一共發放了200份，其他學院發放了50份。得到如下結果：

1.對于已開設數學建模課程的學生覺得建模課程所帶給他們的收獲，結果如下圖所示：

由（圖一）可以看出對于所調查的同學中，理學院學生覺得他們學習了數學建模課程非常有利于提高自己所學的專業知識水平并且可以使他們對自己的專業知識和數學知識的學習更感興趣，而且還可以間接地掌握現代最前沿的科學知識，并開闊了國際視野，對于自己所學科知識的未來發展有了更清晰的認識。而對于所調查的經工農醫學院的學生所反饋的數據表示，53.3%的學生覺得開設數學建模課程更加有利于自己對所學專業知識的理解和運用，有利于提高自己的專業水平。

2.對是否有必要開設建模課程的調查結果如下：由以上（圖二）我們可以明顯看出68%的學生覺得開設建模課程還是很有必要的。在贊成的學生中理學院的學生所占比例為71%（理學院中數學系71%，地理、物理、化學一共29%），經管、工學、農學、醫學院學生所占比例為25%，其他學院學生所占比例為4%。這一現象突出顯示出當代大學生對于理工科類普遍開設建模課程有所期待，而且有興趣去嘗試接觸一下數學建模所帶來的不一樣的知識體系和知識內容，希望可以給自己帶來另一種學習過程的體驗。參加過課程的同學表示開設課程很有必要，學習課程之后他們發現可以從多個角度看待問題不同方法處理問題。而沒有參加過課程的78%的同學通過這次問卷調查了解課程后表示對數學建模這門課程很感興趣，可以嘗試一下新的學習內容和學習模式。endprint

3.對于已參加過數學建模競賽的同學所表示試題內容與自己所學專業知識的相關程度如上圖：由（圖三）我們可以了解到，對于參加建模競賽的同學還是理學院的同學占絕大多數，有的學院的同學只是處于觀望狀態并沒有付出實際行動。對于理學院的同學62.5%認為與自己所學過的專業知識可以用于解決建模競賽中所出現的問題，而數學建模競賽也可以夯實他們的專業知識的基礎，提高專業素質。

4.對于同學們對數學建模教學的建議整理大概分為一下幾類：（1）由于數學建模競賽是三個人在三天內完成的活動，讓三個人一組參賽一是為了培養合作精神，所以同學們希望可以變成小組學習，這樣可以增加合作的機會，培養團隊合作交流的能力，更好地發揮自己的長處取長補短。（2）部分同學在潛意識里覺得數學建模很難，希望老師在數學建模教學當中可以從簡單出發與實際生活緊密相連，利用簡單的例子來解決一些復雜的問題，從而打消他們內心的恐懼感使他們有參加數學建模競賽的勇氣和信心。（3）理學院的同學希望可以作為必修課程，引起學生和老師們的重視，從而更好地學習并且理解運用數學建模所學的知識更好地去解決實際生活中的問題。其他理工科類學院同學希望可以有更多機會選擇數學建模課程。（4）希望可以多安排一些實踐課程，定期進行一些模擬實驗練習，不僅對數學建模競賽有一定幫助，也是數學建模課程的理論與實際問題聯系的體現。

數學建模競賽不僅僅是依據建立模型解決問題，在建模過程中同學們可以學會合理地分配時間、與隊友互相探討合作以及論文的撰寫；而建模課程可以幫助同學用理論知識解決實際問題、開闊視野以及在元認知基礎上學習新的知識從而對原有知識進行完善和創新。

綜上所述，數學建模課程和競賽可以使大學生的自我管理能力、情緒管理能力、時間管理能力、問題解決能力、表達能力、溝通能力、團隊合作能力、開拓創新能力等專業素質得到提升。

參考文獻：

[1]余揚.在數學建模活動中培養學生綜合素質[J].湖北大學學報，2004，（3）：23-26.

[2]武斌，孫濤.數學建模課程改革及教學方法論[J].中國石油大學勝利學院學報，2010，（03）.

[3]周彩蓮.抓好數學建模競賽促進高等數學教學改革[J].浙江萬里學院學報，2006，（02）.

[4]姜啟源、謝金星、葉俊.數學模型（第四版）[M].高等教育出版社，2011，（1）.

[5]祝英杰，翁世有，朱廣嬌.《數學建模》課程教學改革與大學生綜合素質的提高[J].長春大學學報，2009，（12）.

注：本論文為本科生科研項目成果endprint