以數學建模為平臺建設工科大學生創新人才培養實驗區

李冬梅，陳東彥，牛 ，孫 偉

（哈爾濱理工大學應用科學學院，黑龍江哈爾濱 150080）

1.引言

加強大學生創新精神和創新能力的培養，已經成為世界各國高等教育改革的共同趨勢，也是我國實現“科教興國”戰略的基本要求。創新人的才培養，必須經過一個注重創新素質和創新能力的培養模式。就現有的研究來看，人才培養模式是指在一定教育思想指導下，以相對穩定的教學內容和課程體系實施人才教育的過程的總和［1］。歐美國家強調高等教育要有效地服務社會的教育宗旨，注重培養學生的創造能力和信息處理能力及對未來發展的適應性和靈活性［2，3］。在人才培養模式方面，注重學生在各個領域的實踐能力和創新素質的培養和訓練［4，5］。數學是最能激起人的自由創造本能，構建以數學建模為平臺的創新人才培養實驗區，將會帶動人才培養模式的整體創新［6］。

2.以數學建模為平臺的創新人才實驗區建設的指導思想

數學教育在創新型人才培養中具有其他學科不可替代的優勢和作用。數學建模過程則恰好應用數學理論和方法重新應用于解決現實問題有效途徑。這一過程高度地反映了人的創新精神、創新意識和創新能力。

（1）建立應用數學建模活動培養創新人才的教育理念。實驗區建設要針對工科專業學生培養需要，開展系列數學建模教學工作，充分發揮課程的開放性、創造性、應用性等特點，提高學生綜合運用數學知識和專業理論解決實際問題的創新實踐能力。

（2）轉變工科大學生數學建模能力培養的教學定位。根據生源結構動態調整教學模式，針對專業的特點和學生需求，著重培養學生解決實際問題的能力，使部分優秀學生或具有優秀潛質的學生脫穎而出。

（3）倡導理工結合培養創新人才的教學方法。針對專業的實際需求和一些有潛質學生，讓他們自己動手完成幾個典型問題的解決過程，強調專業對口培養的一種特殊的培養模式。

3.工科創新人才培養實驗區建設的內涵研究

（1）確立實驗區創新人才培養目標。堅持面向工科專業學生培養為宗旨，以數學建模為主線進行專業聯合培養，要創建理工結合的新型教學模式，著重培養學生應用數學知識和專業知識解決實際問題的能力，培養學生自主創新和團隊合作能力，使他們成長具有發展潛質的高素質復合型的創新人才。

（2）制訂實驗區創新人才培養方案。開設多元化數學建模課程。一是增加《數學建模》必修課與選修課的覆蓋面，培養學生應用數學知識解決實際問題的基本意識和能力。二是開設數學建模培訓選修課，培養學生逐步地用數學建模方法解決日常生活和專業學習實際問題。三是開設與理工科專業應用密切的數學類選修課，讓學生充分體會用數學發現創新的樂趣，從而培養其創新思維。

改進數學建模教學方法。實行以問題驅動的研究式為主、以知識驅動的講授式為輔的教學方法。根據數學建模各個教學環節的具體要求，有意識地嘗試不同于以往傳統的教學模式，適當地將討論式、參與式及探究式教學模式進行優化組合，力求以教師為引導、以學生為主體，培養學生創新意識和創新能力。

完善數學建模實踐活動。一是建立數學建模學習小組（3～5人），完成簡單的數學建模問題，通過學生討論、教師點評，讓學生對比較模糊、難以辨清的問題得到較好的理解。二是引導學生參加各類數學建模競賽，真正體驗數學建模解決實際問題的真諦。通過開展“賽后討論”，使學生認識到實際問題的解決需要層層深入、不斷完善，步步地逼近問題的本質。

搭建數學建模創新研究平臺。對數學建模感興趣的部分同學，組織他們參加數學建模協會，數學建模教師也會定期參與他們的數學建模活動。以數學建模帶動的系列科技活動在學生中得到了普及和開展，有助于學生創新能力的培養，確保數學建模培養4年不斷線。

（3）建設創新人才培養實驗區的師資隊伍。在師資隊伍中融入其他專業的專業課教師，實現實驗區教師隊伍的多元化。從而將最新的研究成果融入實驗區教學工作，學科交叉、知識互補，也促進專業領域的創新人才培養。

4.工科創新人才培養實驗區建設的探索與實踐

（1）實施實驗區教育新模式。通過專業聯合，進行跨學科培養，實現優勢互補、資源共享。以實驗區建設為突破口，實現創新人才培養的多樣化教學模式。堅持數學教學服務于工科，培養學生具有較高的數學素質和較強的專業能力，進而使他們成長為高素質創新人才。

（2）實施好模塊式教學體系。實驗區教學體系是按基礎、訓練、專業融合和實踐等4個模塊實施。針對每個模塊特征，動態完成教學內容、案例、教法和實施過程的設計。再根據模塊的特點，通過大作業，參加各類數學建模競賽及科研項目、課程設計、畢業設計等多種動手實踐活動，讓學生真正領會教學內容。

（3）完善實驗區教學內容。數學建模問題取材廣、涉及面寬，還要關注數學建模競賽發展前沿問題，選題要難易兼顧、層次分明，以便適應“四個模塊式”教學環節需要。研究國際、國內數學建模競賽問題特點及變化趨勢，結合生產實際、社會生活的實際問題，結合我校優勢學科專業的工程技術實際課題，與工科專業教師一起研究設計各類練習及訓練題目，建設數學建模問題庫，確保實驗區創新人才培養有效實施。

（4）建設新型多元化的實驗區師資隊伍。數學建模教師不僅要學習新的數學建模理論和計算軟件，優化教學內容和教學方法，還要學習建模涉及的專業背景知識，與專業教師交流學習，強化自身綜合能力。同時，培養適當數量的其他專業教師成為數學建模指導教師，也是數學建模的發展需要。

（5）加強工科創新人才培養實驗區的教學管理。通過搭建創新實驗區教學平臺，推進了學科之間的深層次融合。針對以數學建模為平臺的工科創新人才培養實驗區建設的特點，制訂了一套完整的教學管理制度，根據4個教學模式制訂了教學計劃、培訓計劃、實踐訓練計劃、課堂教學與實踐教學考核標準、參加競賽隊員考核標準、學生考勤制度等，使每個教學模塊環節都有章可循，使實驗區建設能夠良性運行。

5.創新人才培養實驗區建設的成效

在創新人才培養的過程中，教師、學生、學校、社會多方受益，產生了良好的社會效益。

（1）促進學生多方面發展。在實驗區學習過的大多數學生，他們獲取新知識、處理問題能力都有不同程度提高。在參加其他類別的科技競賽中能更多地融入數學建模的思想方法，得到了專業教師認可。

（2）促進學生后繼學習和工作。參加實驗區的活動的學生，增強了團結協作能力和社會實踐能力。同時，數學建模思想也影響著學生們日后的科研能力或實際工作能力。

（3）促進教師隊伍的建設。教師在教學中將數學建模思想方法應用于其它課程教學中，拓寬新的研究理念和研究視野；在與專業教師交流與合作中，產生了專業交叉開展合作研究的新課題。

［1］關仲和.關于應用型人才培養模式的思考［J］.中國大學教學，2010，（6）：7-11.

［2］張曉鵬.美國大學創新人才培養模式探析［J］.中國大學教學，2006，（3）：7-11.

［3］高雪蓮.國外創新型人才培養模式對我國教育改革的啟示［J］.高等農業教育，2007，（1）：85-87.

［4］陳東彥，李冬梅等.基于創新型人才培養的大學生數學建模競賽培訓模式研究［J］.科技與管理，2011，（7）.

［5］陳東彥，李冬梅等.基于學生創新能力培養的數學建模三級教學平臺建設［J］.工程數學學報，2011，（28）.