構建以數學建模為依托的創新型人才培養五大機制

胡煜寒，張大慶，陳睿[]

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構建以數學建模為依托的創新型人才培養五大機制

胡煜寒1，張大慶1，陳睿2[1]

（1. 遼寧科技大學 理學院，遼寧 鞍山 114051；2. 泰山學院 數學與統計學院，山東 泰安 271021）

以數學建模競賽為依托和載體，以培養創新型人才為目標，構建了人才培養的五大機制，即引導機制、轉化機制、協作機制、溝通表達機制和問題導向機制，并給出了具體的措施．該機制的實行起到了提高學習興趣，激發學習動力，培養團隊精神，提高理論轉化為實踐的動手能力、語言文字表達能力和自主學習能力的作用．實踐結果表明，構建的人才培養機制是切實有效的．

數學建模；創新型人才；人才培養

數學建模是用數學知識建立描述實際問題的模型，再進行模型求解，然后得到解決實際問題的方案．數學建模是運用數學及計算機等工具來解決生產和生活中的各種實際問題，是培養和提高學生創新能力和綜合素質的一個有效途徑．數學建模競賽不僅是一項普通的學科競賽，更是培養學生綜合能力和創新意識的有效途徑．

數學建模與創新人才培養的關系，一直是教育教學研究方面的熱點[1-8]．現有文獻大多是從人才培養模式入手，而從機制角度出發的研究文獻尚不多見．因此，本文考慮依托數學建模競賽，構建起一個創新型人才培養的五大機制，推動創新人才培養，對高校人才培養的方式、方法進行有益的探索與嘗試．

1創新型人才培養的五大機制

以數學建模競賽活動為依托和載體，以培養創新型人才為目標，建立“引導、轉化、協作、溝通表達、問題導向”五大機制，提高學生的學習興趣，激發學生的學習動力，著重培養一種精神及三大能力，即團隊精神，理論轉化為實踐的動手能力、語言文字表達能力和自主學習能力．五大機制與創新型人才培養關系見圖1．

2創新型人才培養五大機制的構建

2.1建立引導機制，激發學習動力

數學建模競賽所涉及的問題，都是來源于現實社會的生產與生活，有很強的實用性．參加數學建模競賽的學生，通過競賽活動本身，能夠體會到大學所學的高等數學、線性代數、概率論、運籌優化等數學類課程．數據結構、C語言、Matlab等計算機課程以及文獻檢索類課程，都是非常有用的．對學生而言，參加數學建模競賽，首要的效果是激發了學習興趣，解決了學習的動力問題．即使沒有獲獎，對他們來說，收獲也很大．

對任何一門學科或一項工作，能產生興趣，才能有不竭的動力，才有學習的主觀能動性．創新的前提是有學習的興趣和學習的快樂，只有解決這一根本問題，才能考慮創新型人才培養過程中的其他環節．

因此，為培養創新型人才，要大力引導學生積極參加數學建模競賽，建立培養創新型人才的引導機制．

對每個學生，不以獲獎為目標，而以“貴在參與”為宗旨．參與一次，體會一次，觸動思想，產生興趣，激發學習的動力，從而培養創新型人才的自我激勵式自主學習能力．

2.2建立轉化機制，促進知識向能力的轉化

將課本上的理論知識轉化成為解決實際問題的實踐能力是創新型人才培養過程中的關鍵環節．會學會用，學以致用，能解決實際問題是衡量人才的重要標準，紙上談兵是不能適應社會需要的．數學建模競賽能夠使學生將所學的理論知識，通過競賽活動，轉化成自身的實踐能力．如學習微分方程后，在考慮傳染病傳播問題時，就可以建立相應的微分方程模型，求解模型，然后根據模型計算結果提出傳染病傳播問題的相關解決方案．順利地經歷這樣一個完整的過程，就可以將原來的微分方程知識轉化成解決變化率與時間有關的一類實際問題的實踐能力．當然，還有一些有趣的例子，如國防科技大學的周星、克居正建立了一個研究男生追女生的數學模型[9]，用人類最理性的數學公式為人類最感性的戀愛行為建立了初步的動力學模型．將變量與因素的互動寫成了一個隨時間變化的常微分非線性方程組，從解析計算和數值模擬兩個方面著重討論了方程可能的結果，以及每種結果的穩定水平．

依托數學建模競賽，建立培養創新型人才的轉化機制，大力推進知識向能力的轉化，不斷提高創新型人才的實踐能力．這是創新型人才培養的關鍵環節．

2.3建立協作機制，增強團隊意識

高校學生在平時的學習過程中，絕大多數情況下，基本上都是獨自學習，與他人合作研究和解決問題機會很少．而在各種層次級別的數學建模競賽中，參賽學生要3人一組，以團隊而不是個人身份參賽．在正式比賽之前，要按照學科、特長等因素尋找隊友，組成隊伍．在比賽期間，由于隊友經常是來自不同專業，知識能力水平各有所長，脾氣秉性各有特點，需要在比賽時認真溝通，相互協調，合理分工，團結協作共同完成整個比賽．為了比賽，在發生矛盾時，要學會忍耐和妥協，而不能意氣用事．在整個比賽期間，求同存異，取長補短，優勢互補，最終合作完成任務．這個過程，無形中就培養了學生的合作意識和團隊精神，使學生親身感受到現代社會與人合作是大多數人成功的必要選擇．

依托數學建模競賽，培養創新型人才的團隊協作意識，建立培養人才的合作交流機制，這是適應社會和時代需要的人才培養過程中的重要環節之一．

2.4建立溝通表達機制，提高學生的語言及文字表達能力

不同于其它類以答題為特點的學科競賽，在數學建模競賽中，參賽隊員需要用自己的語言對賽題進行描述，在假設、建模、分析、求解、計算、結果分析及優缺點論述等環節都需要進行學術性的表達，最終完成一篇符合學術規范的論文．在這個過程中，參賽隊員之間需要廣泛交流溝通，選擇最合適的方式，撰寫完成一篇學術論文．在求解以及表達這些模型的過程中，提高了學生的軟件應用水平和文章的寫作水平，以及學生的口頭表達能力和中英文科技論文寫作能力．通過比賽，學生的語言及文字表達能力得到了極好的訓練，對科研工作也有了初步的比較完整的了解．在現代社會，良好的語言及文字表達能力，對人際交往、經營業務往來、日常工作等各方面都是非常重要的．

通過數學建模競賽，建立溝通表達機制，有效地提高學生的表達能力，適應社會對創新型人才的要求．

2.5建立問題導向機制，培養學生主動式學習的自主學習能力

歷年來的數學建模競賽試題，無一不是來源于工程技術和管理科學中的實際問題，內容涉及經濟、能源、交通、環境、生態、醫學、人口、生物和談判等眾多領域，具有很強的實際應用背景．數學建模題目都是各領域、各學科的一些具體實際問題，參賽的學生在之前不可能都了解這些背景和知識，有時候甚至是一無所知．所以學生必須在短時間內主動去收集資料、查閱大批文獻以了解研究課題的實際背景及研究現狀，然后創建數學模型、求解、檢驗和結果分析，最后將解決問題的最佳方案用英文寫成科技論文．此外，建模過程中還必須自主地去研究和學習解決問題所需的各種數學新知識及大量的相關學科的新知識，背景和已有方法都清楚了，解決問題的新方法可能就自然生成了．

通過數學建模競賽活動，建立問題導向機制，變傳統的“要我學”為“我要學”，實現主動式學習而非被動式學習，就會使創新型人才所必須具備的自主學習能力和快速學習能力得到充分的鍛煉．

3創新型人才培養五大機制的實施效果

3.1促進了學生全面發展

參加過數學建模競賽的學生，潛移默化地接受了按照五大機制運作的培養方法，提高了學習興趣，增強了學習動力．課堂表現優于一般學生，能夠積極參加其他類別的科技競賽，主動參與教師的科研課題項目等，所表現出的積極進取精神和良好的科研素質習慣，得到了專業教師的認可．

3.2提高了學生的就業質量

通過五大機制，培養了學生的實踐能力、表達能力和自主學習能力，并且幫助學生樹立了終身學習的理念，極大地提高了學生的就業競爭力．參加過數學建模競賽的學生，考研和就業表現均優于一般學生，很多學生在國外就業或進入世界500強企業工作，且大多都受到用人單位的好評，普遍認為這些學生基礎扎實，理工融合，能夠勝任不同工作崗位的需求．

[1] 張曉鵬．美國大學創新人才培養模式探析[J]．中國大學教學，2006（3）：7-11

[2] 周義倉，郝孝良．知識經濟時代的創新人才培養與數學建模[J]．工科數學，2002（1）：78-81

[3] 劉鳳秋，畢卉，陳東彥，等．融合數學建模思想的理工科研究生創新能力培養模式[J]．高師理科學刊，2014，34（9）： 82-84

[4] 楊啟帆，談之奕．通過數學建模教學培養創新人才——浙江大學數學建模方法與實踐教學取得明顯人才培養效益[J]．中 國高教研究，2011（12）：84-85

[5] 王樹忠，趙輝，陳東彥．數學建模在創新型人才培養中的作用[J]．高師理科學刊，2007，27（5）：85-88

[6] 史彥龍．醫藥類高職高專數學建模的實踐和創新型人才的培養探究[J]．亞太教育，2015（26）：58-59

[7] 陳朝輝．探索數學建模活動對應用型人才創新實踐能力的培養[J]．黑龍江教育：理論與實踐，2015（1）：73-74

[8] 陳傳軍，孫豐云，王智峰．數學建模教學是應用型本科數學人才培養的有效途徑[J]．教育教學論壇，2015（24）：166-167

[9] 周星，克居正．男生追女生的數學模型[J]．數學的實踐與認識，2012（12）：1-8

Constructing the five mechanisms system of training innovative talents by relying on mathematical modeling

HU Yu-han1，ZHANG Da-qing1，CHEN Rui2

（1. School of Science，University of Science and Technology Liaoning，Anshan 114051，China； 2. School of Mathematics and Statistics，Taishan University，Tai'an 271021，China）

Taking the mathematical modeling as the basis and carrier，aiming to cultivate innovative talents as the goal，constructed the five mechanisms system of the personnel training，namely the guide mechanism，transformation mechanisms，coordination mechanisms，communication and expression mechanism，problem-oriented mechanisms. And gave the concrete measures to implement this mechanism，these measures help to raise interest in learning，stimulate learning motivation，cultivate team spirit，and increase the manual ability of converting the theory into practice, the ability of language expression and self-learning ability. Actual results showed the talent training mechanism constructed in this paper is effective．

mathematical modeling；innovative talents；talents training

O1∶G642.0

A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.01.015

2015-08-04

遼寧省教育科學“十二五”立項規劃課題（JGZXDB037）

胡煜寒（1975～)，男，陜西周至人，講師，在讀博士研究生，從事應用數學研究．E-mail：anshanhyh@163.com