淺談數學建模在教學中的重要性

林冬梅

【摘要】隨著科學技術在生產、生活實際的廣泛應用、市場經濟體制的不斷完善和我國建設創新型國家戰略的提出，需要職業院校為國家輸送大量的綜合素質高、創新型人才。數學建模教學因其本身具備創新性、實踐性特質，能夠重塑學生品格，充分調動學生積極主動性，提高學生的創新能力，被廣泛應用到教學實踐中去已是適應社會發展的必須。職業院校應結合本校優勢，制定教學實施規劃，加大師資力量的培訓，轉變觀念，推動數學建模教學的深入開展。

【關鍵詞】數學建模 團隊精神 創新型人才 教學規劃

數學建模是利用數學方法解決實際問題的一種實踐。即通過抽象、簡化、假設、引進變量等處理過程后，將實際問題用數學方式表達，建立起數學模型，然后運用先進的數學方法及計算機技術進行求解。數學建模研究的對象通常是日常生活和工廠時間中的實際問題，把這些實際問題轉化成數學問題的過程就是數學建模的過程。通過數學建模可以找到處理各類實際問題的有效方法。

數學建模教學改革是適應、推動社會發展的必須，是數學教學改革不可阻擋的潮流。

（一）、從理論層面看：首先，從工業革命時期開始，到現在的信息化浪潮，科學技術與生產實踐密切的結合起來，被廣泛應用到工廠的生產和尋常百姓的生活，提高了生產率，改變了普通人的生活方式。其次，在分工日益細化的市場大背景下，作為市場的主體一企業所面臨的生產任務、改造任務日益綜合化，一項任務的完成不可能依賴于某一個人，需要的是一個團隊的貢獻。其三，當前，創新已經成為國家競爭力核心驅動力，我國也提出了推進自主創新、建設創新型國家作為重大戰略決策。

（二）、從實踐層面：隨著人類社會的發展，數學的應用以空前的廣度和深度向經濟、金融、生物、醫學、環境、地質、人口、交通等新的領域滲透，數學技術已經成為當代高新技術的重要組成部分。很多教育先進的國家已經深刻認識到通過有效方式將數學與實踐密切結合起來的重要性。經過探索，1985年美國首度推出了一種叫做MCM的一年一度大大學生數學模型競賽，旨在通過完成問題的闡述分析，模型的假設和建立，計算結果及討論的方式，提高學生的創新聯想能力。

綜上可見，數學建模課程的開設是大勢所趨，也是一種必須。當滾滾浪潮席卷而來時，海中的游泳者只有勇于當弄潮兒，才可能不被浪潮裹夾而去，從而屹立潮頭。從國家教育發展方向看，教育部高教司表示高等職業教育的主要任務是培養高技能人才。把實踐性教學貫穿于技能型人才培養的全過程。要緊密聯系生產實踐第一線的實際，把教學活動與生產實踐、社會服務、技術推廣及技術開發緊密結合起來。同時還要推動課程體系和教學內容改革，突出職業教育靈活和適應性強的特點。而數學建模教學因其具備實踐性、創新性的特點，完全可以作為職業院校教程改革的突破口，通過試點后廣泛開設。

當然，任何一項革新或制度的實施都需要具體的措施來有力保障。

首先，制定一個數學建模教學改革的規劃。“凡事預則立，不預則廢”，只有在充分調研的基礎上，對數學建模擬定一個長遠教學實施規劃，才能確保數學建模教學課程的有序開設及逐步完善。該項規劃應該包含以下內容：

（一）、教學隊伍力量的評估和確立。因數學建模較傳統教學而言，還是一種新興事物，為確保其在教學實踐中能夠取得預期效果，起到以點帶面的作用，并為日后數學建模積累豐富的經驗，必須把認真負責、有強烈敬業精神，綜合素質高、教學效果好的教師選拔出來。然后對這支教學隊伍的教學經歷、知識結構、年齡結構、業務專長、師資配置情況進行綜合評估，確保教學隊伍年齡、知識、專業的合理性。

（二）、明確數學建模課程內容體系結構，教學內容組織方式與目的。數學建模課程教學內容可分為：（1）、建模概論，介紹什么是數學模型，建模的一般步驟與一些注意點。（2）、初等模型，介紹如何用微積分方法來研究生活中經常遇到的一些問題。（3）、微分方程模型，在介紹人口模型、服藥治療等問題的同時，介紹集中參數法與分布參數法、工程師原則、房室系統方法、參數識別等常用的建模技巧。（4）、狀態轉移模型，介紹線性代數中向量、矩陣的靈活應用，線性空間、線性相關與獨立概念的應用、特征值在矩陣迭代中的作用等。（5）、優化模型。（6）、計算復雜性簡介，通過實例讓學生認識到計算量大小的重要性。（7）、離散模型，介紹由于計算機科學的最新發展而產生的一些新問題和新模型。（8）、決策與對策，介紹一些常見的決策與對策問題及最新發展。（9）、邏輯模型，介紹邏輯推理在建模中的應用，邏輯推理方法在信息論建立上的應用等。

（三）、教學條件的創造，包含教材使用與建設；為促進學生主動學習提供擴充性資料；創造實踐性教學環境和網絡教學環境。

1、精心比較挑選較大影響的數學建模教材，并在教改實踐中不斷積累豐富的教學經驗和教案，在此基礎上，在規劃時間內出版適合本校特點的實驗性教材，并廣泛推廣使用。

2、建立了全校性數據中心，高性能大容量的網絡課件服務器和磁盤存貯系統，建立數學建模板塊，對優秀學生實踐論文、獲獎論文進行匯編、提供最新建模參考文獻集、國內外大學生數學建模競賽題匯編等，為全校師生提供網上教學、科研、管理服務，為師生間、學生相互間建立密切的交流聯系創造了便利條件。

3、與當地企業密切聯系，建立適合本校教學特點的數學建模實踐基地，使學生有良好的實踐性教學環境。

（四）、建立教學效果評估系統。評估系統包含校內同事舉證評價、校外專家評價、學生評價，取得校外賽事榮譽證明。評估系統大框架確立后，具體評價細則可根據教學實踐進行微調，如無特殊情況，整個評估系統應保持相對穩定。只有實現評估系統的持續性，才能明晰的反映數學建模教學效果的實際走勢。

其次，要高度重視教師相關業務知識水平的不斷提高。對未開設過數學建模課程的院校，院校老師對數學建模的了解可能只停留在理論層面，甚至是不全面的。“學高為師”，只有老師具備相應的能力，才能對學生進行正確的引導。因此要對教學隊伍開展有效、針對性強的培訓，使教學隊伍在規劃的時間內教學方式、內容有全面、準確的認識和把握。

數學建模教學是一項實踐性非常強的教學改革，職業院校要深刻認識到數學建模教學改革的必然性和不可阻擋性，并在思想上給與高度重視，在進行充分調研的基礎上，結合院校特色，做好數學建模教學的規劃，并積極的投入到實踐中運作。以此為契機，推動教學改革的持續健康發展，全面提高職業院校的教學質量，為國家輸送大量的綜合素質高、具備創新能力的高水平技能型人才。endprint