利用數學建模促進科教融合

劉合財，侯　穎，陳治友

（貴陽學院數學與信息科學學院，貴州貴陽550005）

利用數學建模促進科教融合

劉合財，侯穎，陳治友

（貴陽學院數學與信息科學學院，貴州貴陽550005）

科教融合是提高學生創新能力的辦學思想，是增強學生實踐能力的育人理念。作者討論了數學建?；顒釉诖龠M教學改革、推動科學研究、促進科教融合中的重要作用。研究表明：數學建?；顒邮桥囵B具有創新精神和應用意識人才的重要載體，是促進科教融合，培養創新人才的有效途徑。

數學建模；科教融合；教學改革；科學研究

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》強調指出，高等教育“要支持學生參與科學研究，強化實踐教學環節”，“充分發揮高校在國家創新體系中的重要作用，促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合”。人才培養、科學研究是高等教育的基本職能。

人才培養是高校的根本任務，培養什么樣的人才、怎樣培養人才，是高校所要面對、思索與完成的基本命題。教學與科研孰輕孰重？雖然不少人認為：教學與科研是高校的“兩個中心”，但在部分高?，F實的情況是，一部分人側重教學，不搞科研，教學與科研無關，其表現為教學兢兢業業，以教材為綱，教學內容、方法、模式一成不變，從不開展教學改革，也不開展教學內容和方法的研究，更不去申報科研項目，哪怕是校級的科研項目或教改項目，對科研知之甚少，一知半解甚至一無所知；而另一部分人潛心科研，不問教學，科研遠離教學，其表現為科研熱熱鬧鬧，熱衷項目申報和論文發表，很少走近課堂，與教學漸行漸遠、形同陌路甚至背道而馳。

當前部分高校存在上述問題的原因是教師沒有形成科教融合的思想和理念。在科教分離的教育理念下，高校優質、豐富的科學研究資源最終無法轉化為人才培養優勢。如何破解“錢學森之問”，盧曉東、劉人懷等[1,2]進行了深入研究，提出了若干化解之策。在數學相關專業的人才培養過程中，如何認識和處理教學與科研的關系，作者以數學建模活動在教學改革、科學研究中的重要作用為例對科教融合做了一些探討。

1　數學建?；顒?/h2>

數學建模于20世紀80年代初開始進入我國大學，先后經歷了創立與起步、成長與推廣、普及與深化三個階段[3]。如今，數學建?；顒优畈l展，主要形式有：“數學建?！薄ⅰ皵祵W實驗”及相關的選修課、專業課；以數學建模思想為核心的教改活動；數學建模及其相關學術講座與學術交流；數學建模專題培訓；各層次的數學建模競賽，包括校級競賽、地區競賽、全國大學生競賽、研究生競賽等；數學建模夏令營、學生論壇等等?；顒有问截S富多彩，規模逐年擴大，影響日益深遠，有效促進了教學和科研工作。與之相關的教材出版、課程設置、師資培養、競賽的進一步發展等全面進入教學與競賽活動中，學習與實踐、課內與課外，數學建模課程和競賽推動了人才培養模式的創新。

全國大學生數學建模競賽目前是全國高校規模最大的基礎性學科競賽，其目的在于激勵學生學習數學的積極性，提高學生建立數學模型和運用計算機技術解決實際問題的能力，鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，開拓知識面，培養創造精神及合作意識，推動大學數學教學體系、教學內容和方法的改革。這一活動的指導原則是：擴大受益面，保證公平性，推動教學改革，提高競賽質量，擴大國際交流，促進科學研究[4]。競賽的形式與傳統的數學競賽不同，能全面提高學生的能力和綜合素質[5]。近年來，參賽規模不斷擴大，已發展成為世界上規模最大的數學建模競賽（見表1）。

表1　2010～2015年全國大學生數學建模競賽參賽規模[4]

2　數學建?；顒哟龠M教學改革

2.1數學建模活動促進了教學質量的提高

在數學類課程中融入數學建模思想，促進了教學理念、教學內容的轉變，為教學改革指明了方向。不少學生不知理論的來龍去脈，不知為何而學，而數學建?；顒訛檎n程教學理清了思路。數學建模思想[6]對專業主干課和高等數學的教學改革起到了極大的推動作用，提高了人才培養的質量。在教學中引入競賽活動，教學與競賽相互促進，使貴陽學院成為貴州省屈指可數的多次獲得全國一等獎的地方高校。“數學建模教學團隊”成為校級教學團隊，完成相關教改論文多篇，諸如：《在高等數學教學中融入數學建模思想》、《數學建模競賽與大學生能力的培養》、《數學建模教學和競賽的實踐與反思》、《淺談數學建模競賽論文寫作》、《素質教育與數學建?！返?，已完成校級教改項目多項，多次獲得校級教學成果獎。

2.2數學建?；顒幼⒅貞靡庾R的提高

傳統的教學模式注重理論知識的傳授，缺乏應用意識的培養。其實，數學教學不但要讓學生練就扎實的基本功，還要讓學生找到學習的源動力，變被動接受為主動學習。數學建模活動中涉及到的教學內容有定積分、重積分、微分方程、運籌優化、數據分析、統計建模、決策分析、綜合評判、數學軟件、數值計算等，涉及到的方法有比例分析法、代數方法、邏輯方法、回歸分析法、時序分析法、計算機仿真、因子試驗法、人工現實法等，數學建模不僅要求學生要掌握這些知識和方法，更重要的是要知道這些知識和方法的具體應用。數學建?；顒訉祵W知識、背景材料、應用案例融為一體，對教師的“教”和學生的“學”都有極大的促進作用。

3　數學建?；顒油苿涌茖W研究

3.1數學建?；顒犹岣邔W生科研素質

數學建模在教學、競賽、講座等活動中培養了學生的創新精神、創新意識和創新能力，開拓了學生的視野。學生在學習中找到了研究的切入點，提出了新問題，發現了新思路，使學生邁上了研究性學習的新臺階。一些好的想法加以完善、挖掘，成為學生新的研究方向，如：安全渡河、席位分配等課題都值得深入研究。數學建模活動還為學生畢業論文的寫作打下了基礎，建模教學案例的后續研究可以作為本科畢業論文的選題。

全國大學生數學建模競賽是全國高校規模最大的課外科技活動，參賽者根據題目要求，完成一篇包括模型的假設、建立和求解、計算方法的設計和計算機實現、結果的分析和檢驗、模型的推廣與改進等方面的論文。完成競賽論文是對學生科研能力的一次鍛煉，影響深遠。承諾書的簽訂、參考文獻的引用與標注都是對學生進行學風與科學道德教育的一次契機。

3.2數學建?；顒犹嵘處熆蒲心芰?/p>

在數學建?；顒又袝玫街T多傳統大學數學課程中不曾涉及的方法和技術，指導教師也未必全面了解這些方法和技術，需要老師和同學共同對這些問題進行深入研究，如遺傳算法、層次分析法、主成分分析等的實際應用。競賽中的相當一部分賽題是本科課程的延伸、提高，接近研究生課程內容，有些課題可做成一篇甚至幾篇碩士論文，如2011年A題“城市表層土壤重金屬污染分析”。

在數學建模活動中，教師需要不斷地學習和研究，提升自己的科研能力。我校通過開展數學建?；顒?，形成了數學建模教學團隊，發表了“基于聚類分析的規則文字碎片拼接技術研究”等多篇學術論文。團隊中多人在學校年度科研考核中獲獎，多人獲得貴州省科學技術基金項目、省教育廳創新人才項目等科研項目，現正積極申報省教育廳科研創新人才團隊。

4　數學建?；顒优c科教融合育人

4.1科教融合的育人作用

教學和科研是推動高校發展的兩翼，是高校人才培養的兩大支柱，科研是提高教師教學水平和人才培養質量的關鍵，教師只有持之以恒地開展科學研究，才能教給學生更多的新知識，培養學生的創新能力，提升學生的綜合素質。只有將兩者有機結合，才能創建良好的育人環境，從而提高高校服務社會的能力。教學和科研失衡甚至對立對學校的發展是極其不利的。據此，應建立健全相關的制度和規定，促進科研和教學的融合[7]?？平倘诤鲜菍崿F高等教育良性發展的有效途徑，但目前在推進科教融合的過程中，還存在教師“重科研、輕教學”，學生“重考試、輕實踐”等問題。高校必須從科研和教學兩方面的管理制度入手，抓好實踐環節，以激發教師積極性和學生主動性為側重點，實現高?？蒲兴胶徒虒W質量的同步提高[8]。

4.2數學建?；顒哟龠M科教融合

數學建?；顒訉⒔虒W與科研有機地統一在一起，為培養理工科創新人才打開了新思路，成為科教融合的一條有效途徑。開展數學建?；顒?，可以培養學生的創新意識，激發學生的創新精神，培養學生的實踐創新能力，使教師從“單純教學”轉向“科教并重”，再從“科教并重”轉向“科教融合”，全面提高了人才培養的質量[9]。

教學任務繁重的教師往往很少進行科學研究，也往往成為不做研究的華麗借口，而參加數學建模活動給他們提供了科教融合的平臺，為他們打開了從事科學研究的新局面[3]。在這一活動中，數學建模思想被融入到課堂教學中，并貫穿教學的始終，為培養應用型人才打下了深厚的基礎。

開展數學建?；顒樱梢载S富學生的課余生活，拓寬學生的知識面，擴大學生的受益面，激發學生的創新意識和團隊精神，全面提高學生的綜合素質。通過參加數學建?；顒?，學生發現問題的能力、快速獲取信息和資料的能力、文獻檢索加工與綜述的能力、軟件應用能力、快速了解和掌握新知識的能力、科技論文寫作和排版能力等都得到顯著提高。

開展數學建?；顒右貏e處理好六個關系：數學建模課程、數學實驗課程和數學軟件課程的關系，課程與競賽的關系，數學建模課程與數學主干課程的關系，案例的簡化與真實性的關系，數學知識的廣度與深度的關系，教學方式與開課規模的關系[3]。

從2000年開展數學建模活動以來，我校取得了明顯成效。學生在本科畢業論文寫作、研究生入學考試、專業技能競賽等方面表現優異，學生撰寫的畢業論文格式規范，具有較強的創新性，多篇論文被評為校級優秀畢業論文；在研究生入學考試中，吳仍康、張海苗、魯亞軍、譙高東、楊玲、賈振杰等幾十位學生考取碩士研究生，被武漢大學、北京科技大學、山東師范大學、福州大學、貴州大學、貴州師范大學等高校錄?。欢嗥寄芨傎愓撐谋粚W校納入學生優秀成果庫，受到獎勵和表彰。指導教師在教學科研中齊頭并進，以科研促進教學改革，近年多次獲得教學成果獎；以教學推動科學研究，團隊成員多人獲得科研成果獎。

5　結論

數學建?；顒釉诖龠M教學改革的同時推動科學研究，倡導創新精神的培養，注重應用意識的提高，培養學生的科學精神，提升教師的科研能力，是培養具有創新精神和應用意識人才的重要載體。科教融合是提升學校創新能力的辦學思想，是增強學生實踐能力的育人理念。數學建?；顒邮谴龠M科教融合、培養創新人才的有效途徑，各高校應該廣泛宣傳、全力支持，努力創造條件開展數學建?；顒?，大力推廣活動中的優秀成果和成功經驗，培養出更多高素質的復合型人才。

[1]盧曉東.如何破解“錢學森之問”？——兼論創新人才培養與大學教學改革[J].中國高?？萍?2011,(7):9-12.

[2]劉人懷,郭廣生,徐明稚,等.試答“錢學森之問”[J].中國高校科技，2011,(10):4-7.

[3]謝金星.數學建模課程三十年:回顧與思考[J].數學建模及其應用,2012,1(1):48-52.

[4]全國大學生數學建模競賽[EB/OL].(2015-12-20).http://www. mcm.edu.cn/

[5]李大潛.中國大學生數學建模競賽(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2011.

[6]劉合財.在高等數學教學中融入數學建模思想[J].貴陽學院學報(自然科學版),2013,8(3):63-65.

[7]張中強,唐翔,蔣艷.基于科研反哺教學理念的高?？平倘诤蠙C制研究[J].教育探索,2014,(1):79-80.

[8]王松.科教融合面臨的問題與對策[J].中國高?？萍?2012, (12):38-39.

[9]肖英,段芳,肖貽濱.基于“挑戰杯”的科教融合的創新型人才培養模式[J].中國高?？萍?2012,(8):75-76

（責任編輯：朱彬）

On the Role of Mathematical Modeling in the Integration of Scientific Research and Teaching

LIU He-cai，HOU Ying，CHEN Zhi-you
（College of Mathematics and Information Science,Guiyang University,Guiyang 550005,China）

The integration of scientific research and teaching is very important thought to improve the innovation ability,and it is an education concept to enhance students'practical ability.This paper mainly discusses the important role of mathematical modeling in the teaching reform,scientific research,integration of scientific research and teaching.The study demonstrates that mathematical modeling activity is an important carrier for cultivating talents who have innovative and applied consciousness,and it is an effective way to promote the integration of scientific research and teaching,and cultivate innovative talents.

mathematical modeling;integration of scientific research and teaching;teaching reform;scientific research

G642

C

1009-3583（2016）-0131-03

2016-01-08

貴州省高校優秀科技創新人才支持計劃項目（黔教合KY字[2015]499號）；貴州省科學技術基金項目（黔科合J字LKG [2013]29號，黔科合J字[2014]2005號）

劉合財，男，貴州貴陽人，貴陽學院數學與信息科學學院副教授，碩士。研究方向：應用概率統計、數學建模及其應用。