大數(shù)據(jù)時代下數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革

【摘 要】 大數(shù)據(jù)時代《數(shù)學(xué)建模》課程教學(xué)中應(yīng)針對存在的問題，改革課程內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式，提高學(xué)生的建模能力，培養(yǎng)符合時代需求的大數(shù)據(jù)人才。

【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù)時代;數(shù)學(xué)建模;課程教學(xué);改革

隨著智能設(shè)備的普及，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)悄然的來到每個人的身邊，并且滲透到每個人的日常生活之中。[1]簡單地來說，大數(shù)據(jù)就是利用海量的信息，找到其中不易被人察覺到的關(guān)聯(lián)，并利用這種關(guān)聯(lián)的分析處理方法。大數(shù)據(jù)時代的到來，對于各大高校的教育教學(xué)帶來了很大的機(jī)遇以及相應(yīng)地挑戰(zhàn)，各個高校結(jié)合自身的實際情況，利用大數(shù)據(jù)時代的特點(diǎn)對很多學(xué)科的培養(yǎng)方案、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容等做了相應(yīng)的修改和調(diào)整，大數(shù)據(jù)專業(yè)如雨后春筍般在各大高校紛紛出現(xiàn)。而《數(shù)學(xué)建模》這門課程正是結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決各領(lǐng)域大數(shù)據(jù)處理實際問題的最佳課程，起到了連接現(xiàn)實世界、數(shù)據(jù)世界與數(shù)學(xué)世界的橋梁作用。[2]隨著時代的發(fā)展，數(shù)學(xué)建模在各個行業(yè)中的重要性越來越明顯，因此在大數(shù)據(jù)時代下，將大數(shù)據(jù)的思維融入數(shù)學(xué)建模課堂中是數(shù)學(xué)建模課程改革勢在必行的任務(wù)。

一、《數(shù)學(xué)建模》課程教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容陳舊

在高校中，應(yīng)試教育仍然占主導(dǎo)地位，學(xué)生也是以考試作為學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)，只要能及格，能考高分就行，教師也以此為教學(xué)目的進(jìn)行教學(xué)，所以無論從教材的選用到課堂教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置，多年來一成不變，忽略了課程的與時俱進(jìn)。在大數(shù)據(jù)的重要性沒有被大家重視之前，《數(shù)學(xué)建模》課程用到的教材內(nèi)容比較基礎(chǔ)，跟不上時代的需求，像我們學(xué)校常用的教材是趙靜的《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗》[3]和姜啟源的《數(shù)學(xué)建模》，[4]這些教材中選用的例子都比較經(jīng)典，給學(xué)生提供了最基礎(chǔ)的知識，但是大數(shù)據(jù)時代下出現(xiàn)的各種現(xiàn)實問題，往往都具有包含海量信息的特點(diǎn)，面對這樣的問題，僅僅靠課本上學(xué)習(xí)的內(nèi)容已經(jīng)無法滿足學(xué)生的需要，學(xué)生往往在上完這門課后，碰到具體的與大數(shù)據(jù)相關(guān)的建模問題，還是不知道怎么去解決。這就需要任課教師在完成課本內(nèi)容的基礎(chǔ)講解后，還要對有關(guān)大數(shù)據(jù)方面的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充拓展。

（二）教學(xué)模式陳舊

在現(xiàn)有的很多高校教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式仍然是以教師利用黑板講解為主，在課堂上進(jìn)行基礎(chǔ)知識的講授。隨著多媒體的普及，有條件的學(xué)校把教學(xué)方式從純黑板講解變成“黑板+PPT”教學(xué)方式，在一定程度上提升了教學(xué)方式，但效果并不是很理想，經(jīng)常出現(xiàn)教師在講臺上講得聲情并茂，精疲力盡，但學(xué)生認(rèn)真聽的不多，玩手機(jī)的很多。就其原因來講，之所以導(dǎo)致學(xué)生并不是積極參與到教學(xué)中，一方面學(xué)生聽課狀態(tài)是處于被動狀態(tài)，不是主動地去接受知識，而是知識被強(qiáng)制性輸進(jìn)學(xué)生的大腦中;其次，課堂上的教學(xué)互動環(huán)節(jié)比較簡單，在課堂上進(jìn)行最多的師生互動就是傳統(tǒng)形式：教師提問，學(xué)生回答問題。而且這種問題往往都非常簡單，對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和拓展學(xué)生的知識這方面來講還是不足。這種多年來形成的教學(xué)模式，無論教師還是學(xué)生對此都有很強(qiáng)的依賴心理，但是這樣的課堂組織形式很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能動性，對提高學(xué)生的認(rèn)知和拓展不利。特別是在當(dāng)今的智能化時代，在廣大的學(xué)生中，手機(jī)基本上人手一個，經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生在上課期間內(nèi)，往往堅持聽課不到半個小時，就沉浸在自己的手機(jī)中不能自拔，可以想象在這樣的教學(xué)模式下，效果堪憂，對于教師和學(xué)生來說，教的效果和學(xué)生學(xué)習(xí)收獲的效果都達(dá)不到理想的狀態(tài)，感覺上課就是對牛彈琴，浪費(fèi)時間和精力。要打破這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式，需要付出很多的精力和時間，而且這種付出往往見效甚微，得不償失，所以教師在主觀上缺乏創(chuàng)新意識。但是在大數(shù)據(jù)時代背景下，隨著大學(xué)課程改革的要求，這種單一的傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)很難培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會需求的人才。

（三）考核方法寬松

現(xiàn)在高校所采用的考核方法大多數(shù)是以期末考試成績?yōu)橹鳎綍r成績?yōu)檩o的方式進(jìn)行綜合考核。結(jié)合到學(xué)校畢業(yè)需求，試題難度不能太大，要讓絕大多數(shù)的學(xué)生順利畢業(yè)，因此在期末試卷的命題中往往很多要采用與書上的例題和作業(yè)題相類似的題目，而且還有教材中基礎(chǔ)知識的考核也要占一定的比例，這樣一來，面對期末考試，學(xué)生只要死記硬背，機(jī)械地套用概念、公式和把相關(guān)的類型掌握就能輕松應(yīng)對考核，但這樣的考核并不能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，體現(xiàn)不了學(xué)生學(xué)習(xí)的實際情況，更談不上提高學(xué)生的應(yīng)用能力。并且面對大數(shù)據(jù)時代處理問題的復(fù)雜化、數(shù)據(jù)海量化等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的考核方式的缺陷越來越明顯，已經(jīng)滿足不了大數(shù)據(jù)時代對該課程的要求。

二、大數(shù)據(jù)時代下數(shù)學(xué)建模課程改革

為了解決大數(shù)據(jù)時代下《數(shù)學(xué)建模》課程教學(xué)中存在的問題，提出以下幾點(diǎn)改革措施。

（一）改革課堂教學(xué)內(nèi)容

面對傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容陳舊的缺點(diǎn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，從以下三方面對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。

1.注重大數(shù)據(jù)建模基本技能的培養(yǎng)。為了順應(yīng)時代發(fā)展的需要，也為了滿足社會對大數(shù)據(jù)人才的需求，在課堂教學(xué)內(nèi)容中除了講解清楚《數(shù)學(xué)建模》中的基礎(chǔ)知識以外，也需要把大數(shù)據(jù)處理軟件方面的知識融入到課堂教學(xué)中，加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模課與大數(shù)據(jù)相關(guān)課程之間的結(jié)合，學(xué)校已經(jīng)設(shè)立大數(shù)據(jù)專業(yè)，學(xué)生也都學(xué)過《數(shù)據(jù)挖掘》等數(shù)據(jù)處理方面的課程，利用學(xué)過的課程，對一些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立數(shù)學(xué)模型，加強(qiáng)學(xué)生對大數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)，使學(xué)生更有興趣主動地去學(xué)習(xí)，才能去掌握和提升自己的能力。

2.課堂教學(xué)中要把講授的內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相融合。結(jié)合多本教材和大數(shù)據(jù)時代的特點(diǎn)，針對不同專業(yè)的學(xué)生，選取不同的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，使得該課程的內(nèi)容更貼近學(xué)生所學(xué)專業(yè)，讓學(xué)生意識到課程內(nèi)容在現(xiàn)實生活中的重要性，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。也可以組織有過多年講授《數(shù)學(xué)建模》課經(jīng)歷，經(jīng)驗豐富的教師，結(jié)合當(dāng)前的時代需求，根據(jù)自己的上課經(jīng)驗和學(xué)生的實際情況，編寫更適合本校學(xué)生的教材。

3.加強(qiáng)學(xué)生深度注意力的培養(yǎng)。智能手機(jī)的普及，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)上的深度注意力迅速衰減，廣度注意力發(fā)達(dá)。所謂廣度注意力是指在大數(shù)據(jù)時代，學(xué)生能夠利用網(wǎng)絡(luò)，獲取大量淺顯的知識，并能夠?qū)Λ@取的知識進(jìn)行整理，收集和提煉，得到自己所需要的內(nèi)容。深度注意力是指傳統(tǒng)的課堂教學(xué)完成后，布置一些有難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在消化理解課堂知識后，經(jīng)過認(rèn)真思考，完成任務(wù)。現(xiàn)在的學(xué)生在大數(shù)據(jù)時代獲取信息的便利，使得他們比較浮躁，很難靜下心來進(jìn)行深度思考，這就需要我們在課堂教學(xué)中，多引進(jìn)一些學(xué)生感興趣的內(nèi)容，吸引學(xué)生的注意力，指引他們進(jìn)行深度思考，這樣可以提高學(xué)生解決問題的能力。

（二）改革教學(xué)模式

智能手機(jī)的普遍使用，使得課堂成為了手機(jī)和教師爭奪的戰(zhàn)場，如何在課堂教學(xué)中，讓學(xué)生從低頭族中解放出來，迫使教師必須對教學(xué)模式進(jìn)行改革。借助現(xiàn)代化的教學(xué)平臺如雨課堂、騰訊課堂等學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)勢在必行，特別是今年的新型冠狀病毒肺炎疫情的爆發(fā)，促進(jìn)了線上教學(xué)的推廣和應(yīng)用，保證了停課不停學(xué)。在這些教學(xué)平臺中，超星學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺高校使用也很多，這種使用多種現(xiàn)代化的教學(xué)方式能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)自主能動性，像使用學(xué)習(xí)通中的簽到功能對學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督，督促學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，分開多次留作業(yè)的方式督促學(xué)生平時的學(xué)習(xí)，分組討論的方式引導(dǎo)學(xué)生思考問題，處理問題，提高學(xué)習(xí)興趣。可以嘗試角色轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行教學(xué)，選取一些學(xué)生比較感興趣又適合學(xué)生講解的章節(jié)，讓學(xué)生自己進(jìn)行講解。把學(xué)生的手機(jī)利用起來，能夠?qū)⑹謾C(jī)和課堂教學(xué)結(jié)合起來，把學(xué)生從課堂教學(xué)的低頭族中解放出來，把手機(jī)變成課堂教學(xué)的一部分，吸引學(xué)生的注意力。

（三）改革考核方法

為了適應(yīng)時代的要求，更好地提高學(xué)生的能力，針對以往考核方法寬松的情況，可以嘗試使用多種考核方法相結(jié)合的形式進(jìn)行綜合考核。

1.鼓勵學(xué)生積極參加數(shù)學(xué)建模競賽，對于取得優(yōu)異成績的學(xué)生，可以不用參加期末考試，考試成績直接評定為優(yōu)秀;（2）嘗試讓學(xué)生選擇一個自己比較感興趣的實際問題建立模型，寫一篇小論文，或者做某一道往年數(shù)學(xué)建模題的考核方式;（3）利用超星學(xué)習(xí)通等平臺，加大對學(xué)生平時學(xué)習(xí)的管理，督促學(xué)生連續(xù)性學(xué)習(xí)，增加平時學(xué)習(xí)在課程考核中所占的比例，可以把課前預(yù)習(xí)，課堂討論，章節(jié)測試，學(xué)生利用課外時間觀看相關(guān)視頻的情況等都引入到我們的課程考核中，這樣更能增加學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動性，教師也能隨時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)對自己的教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)整。

三、結(jié)語

在大數(shù)據(jù)時代背景下，對數(shù)學(xué)建模課程改革勢在必行。本文首先通過對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)建模課程存在問題的分析，對數(shù)學(xué)建模課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方法的改革提出了一些建議，通過這些改革，找到更適合本校學(xué)生的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力，從而培養(yǎng)出更多符合社會需求的大數(shù)據(jù)人才。

【參考文獻(xiàn)】

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[2] 譚偉，戴厚平.大數(shù)據(jù)時代下數(shù)學(xué)建模課程教學(xué)改革的優(yōu)化[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報，2018，37（3）：49-52.

[3] 趙靜，但琦.數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社，2014.

[4] 姜啟源，謝金星，葉俊.數(shù)學(xué)模型（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

【作者簡介】

于水情，西安財經(jīng)大學(xué)副教授，研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué).