數學建模系列課程驅動本科創新實踐人才培養模式研究

劉今子 郭立豐

（東北石油大學數學與統計學院 黑龍江·大慶 163318）

1 研究背景和現狀

高等院校肩負著培養創新型人才的重任。在本科教學中對“數學建模課程群”進行創新實踐性建設，將數學建模的思維體現在教學過程中，啟發本科生學習的主動性，提高本科生對實際問題的分析和解決能力，逐步探索和培養系統思維、實踐思維和創新思維的綜合型人才具有長遠的意義。

尤其，數學建模思維對創新實踐能力培養具有舉足輕重的作用。在“新工科建設”中，要求提高和強化學生的復雜工程問題分析與解決能力的培養，推動工科專業人才培養模式改革，以及工程專業建設從科學范式向工程范式轉型，為我國經濟轉型和社會發展提供強有力的人才保障和智力支撐。數學建模的創新性訓練，為培養復雜工程問題分析與解決能力的有效手段，對大學生進行針對性強的創新實踐培養勢在必行。

數學建模是聯系實際與數學的橋梁。數學建模的構建過程來源于對實際背景問題的簡化和抽象，建立數學模型進行描述問題和分析，最后利用數學軟件進行結果預測。

在數學建模思維的學習和養成過程中，可以明顯的看出不是依靠單一數學理論知識就可以解決問題，需要綜合應用學科交叉，應用技術等多方面的系統知識加以實現。隨著科技的進步，個人不足以掌握每一個方面的知識，需要組建具有不同知識架構的人才在一起研究和開發，進而啟發出解決實際問題的方法。而且，結合此過程可以明顯培養學生的團隊精神和意志品質，增強團隊協作和科研攻關的能力。

所以，本研究將數學建模課程群建設作為載體，加強大學生的創新和探索精神的應用型人才素質教育，通過建設系列通識課“數學實驗”“數學建模”“數學建模實踐”等課程群實現這一目標，并且結合“暑期數學建模培訓”在“全國數學建模競賽”“美國數學建模競賽”中來檢驗教學目的，形成理論、軟件和實踐相結合的理論教學、應用實踐教學和競技培訓3 大內容，逐步提高學生的數學建模思維，強化工科學生的科學素養和創新探索精神，階梯式、遞進式、漸進式的創新實踐專業人才培養體系。

2 數學建模系列課程驅動本科創新實踐人才培養的具體實踐模式

2.1 建立注重創新實踐專業人才培養的課程體系

針對數學建模教學目標，結合工科類專業特點，在教學實施過程中，分成：理論教學、應用實踐教學和競技培訓3 大類。通過理論、軟件和實踐相結合，逐步提高學生的數學建模思維，強化工科學生的科學素養和創新探索精神，形成階梯式、遞進式、漸進式創新實踐專業人才培養體系。其中：（1）理論教學側重于數學建模的基本知識和原理的傳授，以通識課“數學建模”為主；（2）應用實踐教學著重培養學生分析問題、解決問題的能力，以通識課“數學實驗”和“數學建模實踐”為主；（3）競技培訓看重提高學生在“數學建模競賽”中的實踐能力為目的，以暑期數學建模培訓為主。

2.2 優化教學內容，體現工科專業特色

為了使數學建模更好的為專業服務，結合我校的專業特色，擴大學生的受益面，對數學建模課程群的教學體系內容作了相應的調整和完善，加強理論與實驗課程間的縱向聯系，加深理論方法的融合和促進；另一方面注重數學各課程與專業背景問題的橫向聯系，延伸數學的實際應用領域。在講解數學建模有關課程時，不單單是介紹抽象的數學公式，而是多引用專業背景的問題分析過程，讓學生了解其與專業的聯系，從而使教學內容更具有針對性，更貼近專業需求。

在實踐教學過程中，結合專業特點，將一些比較完整的數學模型（如：地震勘探反演地層結構、油氣田開發方案優化、機械結構設計參數優選等問題）作為教學案例，通過講座的形式對學生傳授，促進學生盡快領會解決實際問題的數學方法，提高實踐能力，培養學習興趣，增強創新能力。

2.3 改革教學方法，增強創新能力

傳統的教學方法單一陳舊，利用粉筆黑板做板書，進行數學理論知識的傳授。這很不利于培養學生的數學意識和思維。現代的教學方法，更加注重應用意義的體現，以理論知識講授為基礎，利用當今流行的多媒體手段進行“多元化”的授課方法。利用啟發式教學，激發學生學習的積極性和創造性，培養學生的創新意識；通過討論式教學，促進教師與學生間的互動，培養學生的積極主動性，提高學生的創新精神；通過研究性教學，培養學生勇于探索、求實創新的能力；通過案例式教學，加強學生分析問題、解決問題的綜合能力。

同時，引入慕課或微課的形式，嵌入國家精品課或省級精品課的授課片段作為輔助內容，更加有利于本科生學習，提高教學效果和吸引學習興趣。

2.4 融入信息技術，豐富教學手段

在教學中采用板書教學與多媒體教學相結合的方式，可以節約板書時間，加大信息量，融入更多的教學案例，開闊學生知識面。采用多媒體輔助手段，通過計算機圖形顯示、動畫模擬、數值計算等功能演示數學概念和理論的形成過程，可以使內容更形象、生動直觀，有效地刺激學生的形象思維，增強學生學習興趣，提高教學效率。

3 結束語與展望

通過建設系列通識課“數學實驗”“數學建模”“數學建模實踐”，構建數學建模課程群，將數學建模思維訓練引入大學課堂，受益的學生擴大到全校工科專業，甚至于文科類專業，并且結合“暑期數學建模培訓”在“全國數學建模競賽”“美國數學建模競賽”中來檢驗教學目的，形成理論、軟件和實踐相結合的理論教學、應用實踐教學和競技培訓3 大內容，逐步提高學生的數學建模思維，強化工科學生的科學素養和創新探索精神，階梯式、遞進式、漸進式的創新實踐專業人才培養體系。最終，形成具有明顯的培養生創新意識和探索精神的“學以致用”為目的的教學模式，是一項重要的數學教學改革實踐。