高職數(shù)學(xué)中數(shù)學(xué)建模的價(jià)值思考

摘要：本文從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)出發(fā)，論述了數(shù)學(xué)建模對(duì)人才培養(yǎng)的重要性，以實(shí)例說(shuō)明如何應(yīng)用數(shù)學(xué)建模解決實(shí)際問(wèn)題，提出在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中結(jié)合數(shù)學(xué)建模活動(dòng)，并通過(guò)參加建模競(jìng)賽，提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模;高職數(shù)學(xué)

2017年以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，拓展和實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索工程教育的中國(guó)模式，助力教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。新工科人才必不可少的是創(chuàng)新能力，依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

一、數(shù)學(xué)建模的意義

1.數(shù)學(xué)建模可以促進(jìn)工科數(shù)學(xué)的教學(xué)改革

數(shù)學(xué)建模是連接數(shù)學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的橋梁和紐帶。把數(shù)學(xué)建模思想融入工科數(shù)學(xué)教學(xué)中，數(shù)學(xué)建模的過(guò)程就是應(yīng)用數(shù)學(xué)理論和數(shù)學(xué)方法分析并解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，改革傳統(tǒng)教育模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。將數(shù)學(xué)建模的思想與方法從競(jìng)賽場(chǎng)引入到高等數(shù)學(xué)課堂，在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入專(zhuān)業(yè)的思想與數(shù)學(xué)建模的方法，針對(duì)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用和職業(yè)崗位能力需要，對(duì)高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法與手段進(jìn)行大膽改革，從根本上改變工科高等數(shù)學(xué)教學(xué)與行業(yè)、專(zhuān)業(yè)和實(shí)際生活相脫節(jié)的現(xiàn)象。

2.數(shù)學(xué)建模可以培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法分析解決實(shí)際問(wèn)題和使用計(jì)算機(jī)的能力

在教學(xué)過(guò)程中，數(shù)學(xué)建模以直觀教學(xué)法為主，通過(guò)巧設(shè)教學(xué)情境、數(shù)形結(jié)合、計(jì)算機(jī)輔助等方式，讓學(xué)生積極參與問(wèn)題的解決與模型建立的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高其學(xué)習(xí)能力、建模能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，充分體現(xiàn)出以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)效果。數(shù)學(xué)建模因其具有獨(dú)特的思維的靈活性和結(jié)論的不確定性，所以在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)可以從不同的角度，采用不同的數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，激發(fā)學(xué)生的想象力、觀察力和創(chuàng)造力;在建模時(shí)往往需要查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，從中吸取有用的信息用于建模，這無(wú)形之中拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力;在求解模型時(shí)，因數(shù)學(xué)模型計(jì)算的復(fù)雜和多樣性，需要用Matlab、Lingo、Excel等計(jì)算軟件處理，對(duì)Matlab則重點(diǎn)介紹其在數(shù)學(xué)計(jì)算、圖形描繪等方面的操作，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能力;對(duì)Lingo軟件，主要介紹它求解線性問(wèn)題、非線性問(wèn)題和整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的操作;對(duì)Excel軟件，主要介紹其在數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與圖表生成方面的操作。

二、新工科建設(shè)背景下數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略意義

1.數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的主要功能與作用

一是通過(guò)競(jìng)賽的組織開(kāi)展，在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模，豐富課程實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)一步優(yōu)化完善教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量水平。二是通過(guò)競(jìng)賽可以衡量學(xué)校的辦學(xué)水平。2019年數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽參賽人數(shù)超過(guò)了12萬(wàn)，競(jìng)賽之所以受到大學(xué)生們的熱愛(ài)，主要是因?yàn)槠滟愵}強(qiáng)烈的實(shí)際應(yīng)用背景和開(kāi)放性，強(qiáng)調(diào)考察學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新能力，從參賽結(jié)果能夠衡量一個(gè)學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量水平。三是通過(guò)競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。建模競(jìng)賽為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐提供了平臺(tái)，既能激發(fā)學(xué)生個(gè)人的創(chuàng)新意識(shí)，又能豐富學(xué)生課外實(shí)踐活動(dòng)，為培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型技能人才提供新思路。

2.數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽與創(chuàng)新能力的關(guān)系

（1）數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽平臺(tái)是創(chuàng)新的重要載體首先，數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的競(jìng)技性與應(yīng)用性是統(tǒng)一的，數(shù)學(xué)建模是理論與現(xiàn)實(shí)的橋梁。如2019年的“空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)”、2018年的“百貨商場(chǎng)會(huì)員畫(huà)像”等，都是建立在眾多不同專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景下的實(shí)際問(wèn)題，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。其次，競(jìng)賽促進(jìn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)不僅要從實(shí)際問(wèn)題抽象出原理、建立模型，還要根據(jù)模型結(jié)果給出問(wèn)題解決方案。這不僅僅是參賽團(tuán)隊(duì)間已有知識(shí)水平的高低較量，更是創(chuàng)新能力與精益求精的實(shí)踐能力的比較，所以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一直以來(lái)都是培養(yǎng)鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維與應(yīng)用能力的重要平臺(tái)。

（2）在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的重要作用

一直以來(lái)，建模競(jìng)賽對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。一是從激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣開(kāi)始，逐步有效培養(yǎng)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。相比傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí)，建模競(jìng)賽是實(shí)踐教學(xué)的延伸，一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新興趣，不斷提高創(chuàng)新意識(shí)。二是建模拓展了學(xué)生創(chuàng)新視野，激發(fā)創(chuàng)新活力。與其他課外實(shí)踐不同，競(jìng)賽本身就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的研究過(guò)程，依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽平臺(tái)，能夠促進(jìn)學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)。因此，數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。

三、基于數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式內(nèi)涵

實(shí)踐證明，以建模競(jìng)賽培訓(xùn)為載體，將競(jìng)賽與學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)相結(jié)合，能夠有效提升高職技能型人才創(chuàng)新能力。

1.以競(jìng)賽培訓(xùn)為載體，促進(jìn)課程教學(xué)改革

以建模競(jìng)賽培訓(xùn)模塊為基礎(chǔ)，在高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)中融入建模思想，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，大力推動(dòng)高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)改革，促進(jìn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革。開(kāi)設(shè)《數(shù)學(xué)建模基礎(chǔ)》課程，以實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題為抓手，提高學(xué)生科研創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生利用所學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，重視創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)。

2.以競(jìng)賽創(chuàng)新為先導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

創(chuàng)新是面向新興產(chǎn)業(yè)的新工科人才必備素質(zhì)，而數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽能夠有效激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。筆者在指導(dǎo)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽時(shí)，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，注重引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)拓展思維積極思考，提高學(xué)生對(duì)科研的認(rèn)識(shí)，反復(fù)研究和改進(jìn)模型方案，深入挖掘?qū)W生的創(chuàng)新思維能力。

3.以競(jìng)賽實(shí)踐為抓手，鍛煉學(xué)生綜合實(shí)力

數(shù)學(xué)建模本質(zhì)是針對(duì)實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)建模方法的深入理解，對(duì)問(wèn)題的系統(tǒng)梳理建立模型進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用的過(guò)程。以建模競(jìng)賽為載體，結(jié)合建模案例的實(shí)踐教學(xué)和組隊(duì)參賽，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4.以競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)為指導(dǎo)，提升學(xué)科教學(xué)質(zhì)量

深化數(shù)學(xué)課程體系與內(nèi)容改革，加強(qiáng)課程建設(shè)是提升高職數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要內(nèi)容。只有根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不斷更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，才能調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新活力。為促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，我們編寫(xiě)了工學(xué)結(jié)合教材《高等數(shù)學(xué)》，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合，將數(shù)學(xué)建模方法和案例融入高等數(shù)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，該課程2016年被立項(xiàng)為校級(jí)精品課程。“融入數(shù)學(xué)建模的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革”獲2019年校級(jí)教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。實(shí)踐證明，以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為載體，能有效推動(dòng)數(shù)學(xué)課程在內(nèi)容和教學(xué)方法上的改革，促進(jìn)學(xué)科教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高。

總結(jié)：在高職學(xué)院的數(shù)學(xué)教學(xué)中，我們不是僅僅將學(xué)生培養(yǎng)成只會(huì)計(jì)算或只懂理論知識(shí)的被動(dòng)學(xué)習(xí)者，將數(shù)學(xué)建模滲透進(jìn)課堂，才能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，才能更大范圍地提高學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為社會(huì)培養(yǎng)具有較高能力的復(fù)合型、應(yīng)用型人才。

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作者簡(jiǎn)介：張弦（1983.01-），男，漢族，江西省南昌市，講師，研究生，職業(yè)教育數(shù)學(xué)方向。

（江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江西南昌 330032）