基于創新實踐能力培養的數學建模改革與實踐

陳鳳欣

摘要：本文主要分析了基于創新實踐能力培養的數學建模課程改革方法，在優化目標的基礎上明確人才培養的目標導向，并建立與之相適應的多元化人才培養模式和以教師為主導、學生為主體的教育教學模式。

關鍵詞：創新實踐能力;數學建模;改革與實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）22-0165-02

在整個人類歷史發展和社會生活中，數學發揮著不可替代的作用，是人們學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具。著名數學家高斯說過：“數學是科學的女王。”數學不僅是自然科學的基礎，也是重大技術革命的基礎。數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁，是數學在各個領域廣泛應用的媒介，是數學科學技術轉化的主要途徑。數學建模在科學技術發展中的重要作用越來越受到數學界和工程界的普遍重視，它已成為現代科技工作者必備的重要能力之一。意大利科學家伽利略曾經說過：“數學是人類用來改寫宇宙的文字”，這其實從某一方面來講就是對數學建模的一種形象闡述。數學建模就是通過把一個實際問題進行抽象處理簡化成一個數學模型，然后運用數學以及計算機等相應的工具進行分析求解，最終達到對實際問題進行解答或者預測的目的。

2018年9月10日，全國教育大會在北京召開，習近平總書記強調，教育要在增強綜合素質上下功夫，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維。為了適應科學技術發展和培養高水平、高層次科技人才的需要，數學建模已經在大學教育中逐步開展起來，國內外越來越多的大學正在進行數學建模課程的教學和參加開放性的數學建模競賽。眾多實踐表明，數學建模課程和數學建模競賽在學生的綜合素質、創新意識和創新能力以及動手實踐能力培養中的作用不可低估，它能激發學生的潛力，增強學生學好數學的動力與興趣，培養學生利用數學知識解決實際問題的能力，實現用基礎理論、基礎知識指導實踐，從實踐中深化對知識的理解，實現知識與能力的結合，同時這些能力的掌握對于學生將來邁進社會也十分重要。

作為一所交通類的理工科院校，數學建模是學生應用數學綜合能力的一個標志，數學建模能極大地提高大學數學教育與我校人才培養目標的契合度。為了有效提高學生的創新實踐能力，我們從以下幾個方面對數學建模課程和數學建模競賽進行了改革和實踐。

一、打造高水平的數學建模教學團隊

在服務專業建設的過程中，我們以信息與計算科學專業為試點，著手建設數學建模教學團隊，使其成為理學院專業建設和人才培養的骨干力量，專業實驗課和開放實驗項目的主力軍。團隊建設的最終目標是服務于人才培養，培養具有良好的數學基礎和數學應用能力，掌握科學的基本理論、方法和技能，能解決工程技術和工程計算中的實際問題的高級專門人才。

二、建立了“一心一群多模塊”課程體系

以《數學建模》為核心，以《運籌學》、《數值分析》、《離散數學》、《算法設計與分析》、《Matlab應用》、《線性代數》、《概率論與數理統計》等課程群為技術基礎，以信息與計算科學專業核心課程模塊和綜合實訓為應用目標的課程體系建設，提升學生的實踐能力和就業競爭力。該系列課程涵蓋了開展科學研究和課題研究的各種基本理論的教學與各種基本技能的培養。通過建設這些課程，確實起到了提高學生綜合素質與實際能力的作用。

二、教學資源建設

首先，在教材建設方面，在教學內容與課程體系改革的基礎上，教師認真討論各門課程之間的關系、知識點的銜接與滲透，明確各門課程的教學內容，制訂課程教學大綱，編寫了適合本校學生實際的《高等數學》、《線性代數》、《運籌學》、《概率論與數理統計》《大學物理》等基礎課程教材。

其次，團隊也在開展網絡資源建設，通過建設數學建模課程教學與競賽指導網站，實現教學大綱、實驗大綱、電子版教案、Matlab、Mathematica、Lingo、SPSS等軟件的使用方法、數學建模競賽試題、經驗交流等資源的共享，并以此為平臺進行網上在線交流和指導。

四、探索新的教學模式

1.教學形式多樣化，鼓勵學生進行探究性學習。在教學過程中，正確把握傳授知識和培養能力的關系，采用案例教學法、啟發式教學法及設問式教學法等多種教學方法，調動學生深入思考的積極性，讓學生敢于懷疑并提出問題，盡可能的解決問題。在課堂上適當地組織一些小組討論，通過實施自主學習與合作研討相結合的研究式教學方法，實現了教學過程從以講授為主向以導學為主的轉變。

2.教師在授課過程中能夠激發并及時抓住學生在學習過程中閃現出來的創造性思想火花，并給予積極的指導，讓學生從知識的被動接受者變為主動參與者和探索者。同時，對于一些好的創意，積極指導學生申請我校的大學生科技立項。選拔優秀的學生參與到教師的研究課題中，使學生盡早接觸到一些前沿的學科知識，擴大他們的知識面。

3.在授課過程中充分發揮現代教育技術手段的優勢，采用傳統教學方法與多媒體相結合的方式，給學生動態地展示一些前沿的研究成果，并通過網絡教學平臺實時進行輔導答疑，很大程度上帶動了學生進行探索式學習的積極性。

五、加強實驗和實踐性教學

學院專門建設了數學實驗室，通過開設開放實驗項目，引導學生進入實驗室學習，以便隨時對所學知識進行練習，教師也可以對學生進行及時的訓練指導。在競賽過程中，實驗室作為專門場所用于學生參賽及指導教師進行現場指導。競賽結束以后，學生還可以繼續在此制作或開發項目，進一步申報山東交通學院“挑戰杯”大學生科技立項。抓住數學建模的課程特性，與專業相結合，融入實踐性教學。教師在授課過程中注重讓學生掌握數學的基本思想方法，培養學生的數學思維和計算機應用能力，結合學生的專業特色，把實踐性教學融入課堂教學中，引導和鼓勵學生積極探索相關專業中的一些熱點和前沿問題，搜集資料，撰寫科研論文。

實踐表明，上述措施的施行充分調動了學生學習數學建模課程和參與數學建模競賽的積極性。通過系統的學習，對各種數學知識及相關學科知識的理解加深，應用數學知識解決實際問題的創新實踐能力得到了提高。學生在受到全方位鍛煉的同時，對科學研究產生了極大的興趣。