探索數學建模活動對應用型人才創新實踐能力的培養

陳朝輝

（哈爾濱師范大學 數學科學學院，黑龍江哈爾濱150025）

一、引言

我國經濟建設的轉型需要大批應用型人才，而應用型人才的培養對高校人才培養提出了新的要求。為了適應國家經濟發展的需要，教育部提出本科院校轉型發展戰略，并成立了應用技術大學聯盟，初期已確立了34個單位作為聯盟的發起單位進行試點、研究。由魯晰部長主抓，當前發展已有一定的成效，目前已有兩百多所高校想加入聯盟中，第二批聯盟成員正在考核之中。應用型大學的建設目標是培養應用型的人才，而應用型人才的培養須要教師改變傳統的授課方式，注重學生創新實踐能力的培養。數學建模活動為應用型人才的創新實踐能力的培養提供了比較好的范例。

數學建模活動是一種不同于傳統授課形式的教學模式，這種授課方式顛覆了傳統的以講授為主的教學形式，使數學課程不再枯燥、乏味，能夠更好地調動學習者的主動性，激發學生主動探索知識、鉆研理論知識的熱情，并運用已經掌握的理論知識解決現實中的實際問題。為學生架起連接理論知識與實踐操作的橋梁，同時為這一活動提供一個全國性的展示平臺，通過競爭、協作使大學生具有較強的創新實踐能力，更符合應用型人才培養的需求。

二、數學建模競賽概述

數學建模活動包括數學建模理論課程、數學建模試驗課程及數學建模競賽。美國從1985年開始，每年舉行一次大學生數學建模競賽。我國從1990年開始派隊前往美國參與此競賽。1992年在部分城市進行了試點，1993年起，我國每年舉行一次全國大學生數學建模競賽。數學是一門比較抽象的學科，其利用符號語言研究數量、結構、變化及空間模型等。因此在傳統的數學課程教學中多以基礎知識、數學計算、推理和空間想象教學為主，學生只是純粹的理論學習，實踐能力的培養和實際操作的訓練較少，培養出的學生應用數學的意識不強，創造能力不足。

我國的大學生數學建模競賽是由教育部高等教育司和中國工業與應用數學學會共同主辦的。這一競賽是面向全國大學生的活動，通過競賽不僅可以激勵學生學習數學的積極性，還能實現提高學生建立數學模型的能力及運用計算機科學技術解決實際問題的能力及探索能力、團隊協作能力等多方面的能力。這一競賽活動在提高大學生綜合能力的同時也推動了大學數學教學體系、教學內容和教學方法的改革。數學建模競賽一般是在每年的9月中旬的某個周末（周五早上8 點至下周一早上8 點，連續72小時）舉行。數學建模競賽是以隊為單位，每隊3人，這3人須是同一所學校的學生，專業可以不同，比賽分本科、專科兩組。每隊可由一名指導教師或教師組帶隊，進行賽前輔導和參賽的組織工作，但在競賽期間不得進行指導或參與討論，否則按違規處理。競賽期間參賽隊員可以使用各種圖書資料、計算機和軟件，但不得與隊外任何人（包括在網上）討論競賽內容。競賽開始后，參賽隊須到指定的網址下載試題并在規定時間內完成答卷，準時交卷。只有全體隊員們分工合作、共同努力，才能在規定的時間內完成。

三、數學建模活動有助于培養大學生的創新實踐能力

數學建模活動可以很好地在數學理論和現實問題之間架起一座橋梁。大學生通過數學建模活動，運用所學習的數學理論知識分析現實問題，做出合理假設，構建一個數學模型，最終使實際問題得到解決。這些實際問題涉及工程技術、農業、政治、經濟管理、醫學、生物學，社會生活等各個領域。大學生運用數學建模解決實際生產、生活中問題的過程中，培養大學生的創新實踐能力，達到應用型人才培養的目標。

（一）數學建模活動能夠激發大學生學習的興趣

數學建模活動大都以實際問題為驅動，避免了抽象的數學理論的講授及推演，大學生在所拋出的問題的引領下，能夠形成較高的學習興趣，同時成功解決問題的結果也給予大學生更高的自信心，進而更愿意去學習。

（二）數學建模活動使大學生的學習方式呈現多樣化

數學建模活動的教學不同于傳統的數學課堂教學，不僅僅只是掌握知識，更是為了解決實際問題。同時在數學建模活動中更加體現了“以學習者為中心”的教學理念，在活動中，教師的身份是指導者，小組成員須要查閱相關資料獲取解決問題的知識，再通過小組成員的研討、假設、探究、實驗驗證結論，解決實際問題，因此在學習方式上打破了傳統封閉、單一的模式，學習方式更加開放、更加多樣化。

（三）數學建模活動提高大學生獲取、整理、加工，分析信息的能力

數學建模活動要解決現實生活中的實際問題，因此所涉及的知識面相當廣，包括工業、經濟、軍事、社會、管理和信息技術等，而這些小組成員來自于某一專業的學生，面對他們不了解的行業，他們須要查閱資料、借助網絡獲取知識，并對知識進行加工，提取對解決實際問題有用的知識。在這一過程中，提高了大學生獲取、整理、加工、分析信息的能力。

（四）數學建模活動培養了大學生團隊協作的意識

數學建模活動是基于現實問題驅動的學習活動，尤其是活動中的數學建模競賽。這種競賽通常是由3名大學生組成一個參賽隊，參賽隊須要在72小時內完成來自于某一領域的現實問題，并且這一問題是沒有現成答案的，隊員們可以借助一切無生命的資源共同搜集資料、討論，形成假設模型，設計計算方法，分析、檢驗模型的優缺點及改進方法，最終形成論文。這一過程需要團隊成員的共同參與，分工協作，發揮自己的長處及優勢，相互配合才能在短時間內解決沒有現場答案的難題。因此數學建模活動培養了大學生團隊協作的意識，為大學生畢業后參加工作、適應社會的分工協作作好準備。

四、數學建模活動為應用型人才的培養提供指導

數學建模活動這種以問題驅動為開始的教學模式不僅促進了數學教學的改革，同時對其他學科的教學活動也具有很好的借鑒。首先，這一問題是實際生活、生產中的問題，具有很強的真實性，能夠充分地調動大學生學習的積極性，提高學習興趣。在興趣的驅動下，可以達到更好的學習效果。同時，大學生通過資料的收集、整理、加工，分析不僅可以獲取到更多的知識，還能在這一過程中形成自己的學習風格，提高學習能力，比如學習資料的收集能力、分析問題的能力、解決問題的能力。除了一些顯性的能力得到提高外，對大學生的隱性意識也具有一定的促進作用，比如分工協作的能力、將實際問題構建成數學模型的能力及交流溝通的能力等。因此，數學建模活動所倡導的人才培養目標可以為高校，尤其是以應用技術大學為建設目標的高校提供指導。

五、結束語

我國大學生數學建模競賽自1993年開始在全國舉行至今已有二十年有余，在這二十年的教學、競賽的探索中培養了不少動手能力強的創新實踐型人才，這些人才在后來的工作中也表現出比較強的綜合能力，數學建模活動不僅改變了數學教學的方式、方法，對其他學科也具有很好的借鑒作用。盡管我國數學建模活動進行的有聲有色，但地區、校際間存在較大差異，目前很多高校都看到了數學建模活動對應用型人才創新實踐能力培養的巨大貢獻，越來越重視數學建模活動，并形成了一整套自己的培養方案及配套師資、設備，也有越來越多的學者投入到這一領域的研究中，希望這一較好的教學模式能夠應用到更多的學科教學中，為經濟轉型期的中國培養出更多具有創新實踐能力的應用型人才。

［1］李寶萍.數學建模與大學生創新能力的培養［J］.長春理工大學學報，2013，（1）.

［2］姜啟源，謝金星，葉俊.數學模型［M］.第四版.北京：高等教育出版社，2010.