數(shù)學(xué)建模是對大學(xué)生進行創(chuàng)新教育的有效途徑

數(shù)學(xué)建模，就是用數(shù)學(xué)語言去描述或模擬實際問題中的數(shù)量關(guān)系，一旦數(shù)學(xué)模型建立起來，實際的問題就轉(zhuǎn)化成了等價(或基本等價)的數(shù)學(xué)問題。數(shù)學(xué)建模活動是一個多次循環(huán)、反復(fù)驗證的過程，是應(yīng)用數(shù)學(xué)的語言和方法解決實際問題的過程， 也是一個創(chuàng)造過程和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的綜合過程。20世紀(jì)六七十年代西方國家的一些大學(xué)開始設(shè)置數(shù)學(xué)建模課程，80年代初數(shù)學(xué)建模課程開始進入我國大學(xué)的課堂。1985年美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽開始舉辦，1989年起我國部分高校選派代表隊參加這項競賽。1992年開始由中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(CSTAM)舉辦我國自己的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽(CMCM)，1994年改由國家教委高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會共同舉辦。實踐表明，數(shù)學(xué)建模是對大學(xué)生進行創(chuàng)新教育的有效途徑之一。

一、數(shù)學(xué)建模教學(xué)的積極作用

1. 有利于提高大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和分析解決問題的能力。數(shù)學(xué)建模是多學(xué)科知識、技能和能力的有機結(jié)合，所需要的知識十分廣泛， 除了一些必要的專業(yè)背景知識以外，還必須掌握一定的數(shù)學(xué)知識，如數(shù)學(xué)規(guī)劃、先進算法、計算機知識、統(tǒng)計知識、微分方程知識以及其他相關(guān)知識。因此，學(xué)生在數(shù)學(xué)建模過程中， 必須通過自主學(xué)習(xí)不斷豐富自己的知識。另外，在數(shù)學(xué)建模中，對給出的具體實際問題，一般不會有現(xiàn)成的模型，這就要求學(xué)生在原有模型的基礎(chǔ)上進行大膽的嘗試與創(chuàng)新。因此，通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)可以培養(yǎng)大學(xué)生收集處理信息的能力，激發(fā)大學(xué)生獲取新知識的能力，提高大學(xué)生分析和解決問題的能力。

2. 有利于培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維。數(shù)學(xué)建模主要是用來解決日常生活中管理、生產(chǎn)、經(jīng)濟、文化等領(lǐng)域里的實際問題，一般這類問題的特點是未經(jīng)任何的加工處理，也未經(jīng)任何的假設(shè)與簡化， 有些甚至看起來與數(shù)學(xué)沒有任何聯(lián)系。因此，建模時首先應(yīng)該確定問題的主要因素，舍去次要因素，做出切合實際的、合理的假設(shè)，使實際問題得到應(yīng)有的簡化;然后，再利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)知識提煉出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。一般來說，由于所給假設(shè)不同，所使用的數(shù)學(xué)方法不同，可能會得到不同的數(shù)學(xué)模型，這些模型甚至可能都是切合實際的。基于數(shù)學(xué)建模教學(xué)自身的特點， 學(xué)生可以自由地想像和發(fā)揮，在切合實際的條件下， 可以大膽地針對問題進行創(chuàng)新。因此，數(shù)學(xué)建模是一種培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維的有效途徑，其作用是其他任何課程無法替代的。

二、對大學(xué)生創(chuàng)新教育改革的啟示

1. 在教學(xué)中融合數(shù)學(xué)建模的思想，改進教學(xué)方式。當(dāng)前高等院校有些基礎(chǔ)理論課程還基本停留在“齒輪”式(例如“填鴨式”、“滿堂灌”等)的教學(xué)方式，因此，利用數(shù)學(xué)建模這個強有力的工具，就可以在實際的教學(xué)中增加一些實踐的環(huán)節(jié)，并且引導(dǎo)學(xué)生掌握“發(fā)動機”式的學(xué)習(xí)方法，逐步擺脫原有“齒輪”式的學(xué)習(xí)方法。在大學(xué)生的創(chuàng)新教育中融合數(shù)學(xué)建模的思想，要求教師掌握“發(fā)動機”式的教學(xué)方法，學(xué)生掌握“發(fā)動機”式的學(xué)習(xí)方法，逐步培養(yǎng)大學(xué)生自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)由心而發(fā)，擺脫被動學(xué)習(xí)模式。還可以以參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽為契機，逐步建立大學(xué)生的創(chuàng)新教育課程體系。比如在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論課程中可以增加一些應(yīng)用型和實踐類的課程，例如“運籌學(xué)”、“數(shù)學(xué)模型”、“數(shù)學(xué)實驗”以及“計算方法”等等課程;在其余與數(shù)學(xué)相關(guān)的各門課程的教學(xué)中，也要盡量使數(shù)學(xué)理論與應(yīng)用相結(jié)合，增加實際應(yīng)用方面的內(nèi)容，從而使教學(xué)內(nèi)容得到更新。

2. 打造一支具有較高創(chuàng)造性思維修養(yǎng)和創(chuàng)造精神的教學(xué)團隊。創(chuàng)新有著豐富的內(nèi)涵，包括敢于競爭、敢于冒險的精神，腳踏實地、勤奮求實的務(wù)實態(tài)度，鍥而不舍、堅定執(zhí)著的頑強意志，不畏艱難、艱苦創(chuàng)業(yè)的心理準(zhǔn)備，良好的心態(tài)、自控能力、團隊精神與協(xié)作意識等多方面的品質(zhì)。高校人才培養(yǎng)的質(zhì)量和成果價值最終都取決于教師。具有較高創(chuàng)造性思維修養(yǎng)和創(chuàng)造精神的教師，才能培養(yǎng)出具有質(zhì)疑精神和思考能力的學(xué)生，學(xué)生才敢于冒險、敢于探索，才會突破常規(guī)，進行創(chuàng)造性的研究性學(xué)習(xí)。 沒有一支創(chuàng)造性的教師隊伍， 就不可能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)品質(zhì)的學(xué)生。實踐表明，數(shù)學(xué)建模教學(xué)可以為高校順利開展大學(xué)生創(chuàng)新教育奠定一個良好的師資基礎(chǔ)。眾所周知，一支優(yōu)秀的師資隊伍可以對大學(xué)生的團隊精神、創(chuàng)新思維、動手操作能力與協(xié)作意識等諸多良好品質(zhì)給予有效地強化。只有精誠團結(jié)、各方面能起互補作用的教學(xué)團隊，才能實現(xiàn)良好的教學(xué)效果，才能保證教學(xué)的成功。

參考文獻:

[1]李同勝. 數(shù)學(xué)素質(zhì)教育教學(xué)新體系和實驗報告[J]. 教育研究，1997(6):2-3.

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