藝術類院校數學建模教學培訓模式探討

張立溥 趙敏 沈學文

【摘要】本文以浙江傳媒學院為例，對在文藝類院校開展數學建模教育從氛圍培養、人才選拔到知識傳授等進行了介紹，希望能給同類院校提供借鑒。

【關鍵詞】數學建模? 氛圍培養? 人才選拔? 知識傳授

【基金項目】本文受浙江傳媒學院教改課題《數學建模混合式教學與內容研究》，《 Python與數據處理》，《基于Python的案例實踐應用平臺教學》的資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）13-0253-01

前言

數學建模[數模]是以數學為手段，以專業知識為背景，將實際工作、生活中的問題轉化為數學問題來進行研究。它的具體表達方式多種，從一個簡單的數學公式，到一個復雜的數學定理，從一篇高深的論文，到一個新穎的算法。目前國內各類高校都極度重視學生數模能力的培養，通過開設多類型的數模課程以及推廣相關的學科競賽來激發學生學習數模的興趣。但是對于藝術類院校來說，由于學生主體的專業屬性以及自身的知識體系限制，使得他們對于數模的興趣不足。如何在這類高校中進行相關的數模教育，使他們了解什么是數模，如何建立數學模型甚至去參加相關的比賽，是一項極具挑戰性的任務。

本文將以浙江傳媒學院為例，就數模講授、培訓、競賽等進行探討，希望能給相關兄弟院校提供一個素材并加以研究。

背景介紹

浙江傳媒學院[浙傳]是一所由國家廣電總局和浙江省合辦的具有鮮明專業特色的地方高校， 建有涵蓋藝術，文學、管理、經濟學以及工學的十多所學院。在這樣的以文藝為主的學校進行數模教育是比較困難的，具體可以從數模的學習氛圍、人才選拔以及知識儲備三個方面說明。

首先，由于整個學校的專業優勢在于藝術類，相關的工學專業僅存在于媒體工程學院。浙傳大部分的學生不學習數學，因此學生關注點是對于涉及“數學”二字的一切事物避而遠之，這樣導致整體的數模氛圍極為不利。

再次，媒體工程學院作為學校唯一的工學院，主體承擔著全校比如電子設計大賽、程序設計大賽等十余個學科競賽以及軟件與信息技術大賽、計算機設計大賽等十余個專業競賽的組織與培訓任務。由于可選賽事的眾多以及備選生源的稀缺使得媒體工程學院的學生自從入校起就幾乎可以不需任何選拔的去參加各類競賽。這樣導致數模需要同校內各大競賽爭人才。

最后，數模涵蓋的知識背景極為廣泛，從知識體系來看，除了需要有深度的專業知識之外，還需要具有運籌學、微分方程、最優化方法、數值分析、數據分析、數據處理等數學的基礎，以及具有強大的編程能力，熟悉Matlab、Python等計算和統計軟件。浙傳的工科學生除了教學計劃中的高等數學、線性代數、概率論以及部分計算機語言之外，數模的必備基礎都幾乎為零， 這樣就導致建模相關知識儲備極度缺乏。

如何立足現實，迎難而上，在浙傳開展數模教育，是非常值得探討的內容。本文，我們將從氛圍培養、人才選拔以及知識傳授三個方面進行簡單介紹。

具體舉措

下面，我們在氛圍培養、人才選拔以及知識傳授三方面對浙傳的數模教育進行闡述。

首先是氛圍的培養。在藝術類高校里談數模，學生的第一印象是：太難了吧，數模和我無關。那么面對這樣的現實如何去破解呢？由于學生根本提不起任何有關數學的興趣，因此直接相關的學術講座很難引起興趣。對此，我們想了很多辦法，采取了迂回的以下策略。1.通過邀請知名企業比如網易、阿里相關人士開展技術類講座，通過講座激發同學們關于相關知識的興趣，從而對數學在心理上不再抵觸。2.通過開設非傳統的數學通識課，比如數據可視化，數據處理等公選課來吸引學生，從而在這些建模周邊課程中來實現同建模的結合。3.通過各類微信群和QQ群同學生溝通，有時會發一些有關模型的介紹，或者考研的經驗之類，從非知識的層面激發學生們的熱情。

然后是人才的選拔。由于媒體工程學院的學生有近二十多個競賽可以參與，相對于數模來說，電子設計大賽等對于他們來說是內容更加契合，更有許多獲獎率高的競賽吸引他們去拿獎，因此數模作為精力投入多，獲獎回報少的競賽難以立足，因此學生對于數模課程沒有興趣，建模競賽很少人甚至無人報名。對于這種狀況，老師們認清形勢，不同別的競賽搶人才，相反地，我們鼓勵學生在參與別的競賽的同時，關注數模競賽。為了配合學生在暑假進行別的培訓，我們化整為零，取消了常規的暑期培訓，不給學生做有關哪個競賽的選擇題，而是希望數模能作為錦上添花的形式存在于他們大學四年的學習生涯。通過對于別的競賽的關注，我們發現優秀的同學在學習，執行以及合作能力上都非常突出，吸引這樣的學生來參加數模競賽是可以起到少投入，多回報的作用。因此，我們積極出擊，聯系相關競賽的指導教師，歡迎他們加入到數模的指導隊伍中，以此吸引學生去攻克數模關口。

最后是知識的傳授。由于浙傳的專業限制，相關的數模知識較為基礎，僅僅是涉及到大學一年級的高等數學和線性代數以及大學二年級的概率論與數理統計，相關的課時也遠遠不足。如何給他們補充數模知識，至少使他們了解什么是數模，數模同數學課程有什么不同，以及如何進行初步的數模，如何寫一篇合格的論文都是極為挑戰的任務。對此，相關老師開設了通識課程數模，在課程的內容上做了極大的改進，摒棄了以往建模的高深數學知識，而是選取了大部分具有高中數學知識就可以看懂的案例以及部分同數學軟件結合的案例進行教學。我們還在課堂上鼓勵同學們運用慕課學習數模、Matlab，Python，通過網絡的作用使得碎片化，鼓勵報名參加競賽的同學在暑假在參加別的培訓或者回家的時候，進行慕課的學習，從而對數模從知識上到手段上進行補充。

總結

經過幾年上述的積淀，浙傳的數模逐步的從無人選修，甚至無法組建隊伍參賽慢慢的發展到課程有許多學生參與，競賽有十多個隊伍的規模，成績已經可以同學校其他競賽進行比肩的程度。我們相信，隨著建模思想的持續深入，浙傳的數模會越來越好。