中醫藥大學如何有效開展數學建模

楊文國　石瑩　沈曉婧　呂佳萍　黃鑫海

【摘要】本文通過具體分析中醫院校數學建模的現狀，提出在中醫院校開展數學建模的有效措施， 進而引出中醫院校醫藥高等數學的教學改革，通過改革促進數學建模的開展.最終分析得出中醫院校應全面開展數學建模.

【關鍵詞】數學建模；中醫院校；教學改革

【中國圖書分類法分類號】G642.0

【基金項目】南京中醫藥大學教師教學發展專項課題：基于PBL教學模式的醫藥數理統計教學研究（2013-13）

一、引言

隨著科學研究的發展與進步，數學已經空前廣泛地滲入到數學以外的學科中，如數學生理學、醫藥數理統計學、數理流行病學、藥物動力學、數理診斷學等一批數理醫藥學迅速崛起.醫學和數學結合實質是使醫藥科學中的定性問題能夠定量研究，推動醫學科學突破狹隘經驗的束縛，向著定量、精確、可計算、可預測、可控制的方向發展，這是現代醫學科學發展的必然趨勢.數學在醫藥學上的地位日益重要，其作用愈益彰顯，在醫藥學方面的應用更加廣泛.因此，培養醫藥類大學生應用數學的意識和能力已經成為數學教學的一個非常迫切而重要的方面.

數學建模就是把現實世界中的實際問題加以提煉，抽象為數學模型，求出模型的解，驗證模型的合理性，并用該數學模型所提供的解答來解釋現實問題.數學建模是聯系數學與實際問題的橋梁，是數學在各個領域廣泛應用的媒介，同樣也是數學和中醫藥學之間的橋梁，所以在中醫藥大學開設數學建模課程是完全必要的，這也是培養高質量、高層次科技人才所必須掌握的基本能力.

數學建模課程是自1994年以來在全國普遍開展“大學生數學建模競賽”的活動中而逐漸產生出來的一個新的課程.該項競賽始于1985年，由美國率先舉辦，1992年由中國工業與應用數學學會首度組織全國大學生該項競賽，1994年該項競賽由國家教委高教司、中國工業與應用數學學會共同組織.目前，已有數百家大學參與其事.

二、中醫院校數學建模課程現狀

長期以來，在中醫藥院校以中醫藥為主學科的特色大學里，數學建模這項群眾性科技活動開展得較晚，無論是課程的開設還是參加比賽，從時間到規模都落后于其他高校，另外中醫藥院校數學建模課程的教學從生源、教材、教學方法、教學手段到教學課時等都有許多還不盡如人意的地方.

1.生源

數學建模課程面向全校的學生，生源均為理科生，但隨著近幾年高校招生規模不斷擴大，高校在校人數的大幅度增長，入學學生知識水平參差不齊已是不爭的事實，如原有數學知識的差異，有的是文科生，數學基礎就較差，學習習慣的差異，部分學生認為數學就是做題目等等.生源廣泛，成分復雜，水平參差不齊，學習的動力與目的也不盡相同.由此而造成學習數學建模生源本身的混成.

2.教材

目前使用的《數學建模》教材在內容和結構上過于強調自身的系統性與嚴謹性，缺少將數學與醫學問題有機結合在一起的實際應用，導致學生學完之后就逐漸將其淡忘，而造成的結果將是在他們今后從事現代醫學科研中，由于數學思維方法訓練的欠缺，定量分析的意識就十分低下，使學生領會不到數學思維方法在解決一系列醫學問題中的重要作用，嚴重地制約了醫學科研水平.以此，編著結合并體現中醫藥學特色的《數學建?！方滩木统蔀楫攧罩?

3.教學方法

教師講解，學生被動地接受，很少注重發揮學生的主觀能動性，教學模式單一，不能有

效調動學生的學習積極性.雖然引入了多媒體，但教學模式變化不大，新的媒體成了滿堂灌的新手段.教學過程中，現代教育媒體仍然主要由老師操作，學生仍然是被動地聽、被動地看，缺乏體驗和感悟，在教學時理論多、聯系實際少，導致學生缺少學習熱情，只是為考試而學習.故而，改進教學方法，調動學生自覺參與學習的熱情也是刻不容緩的.古語說得好：授人以魚不如授人以漁.

4.重視程度

長期以來，中醫藥院校形成了一個錯誤的認識：所有非醫的課程都是無關緊要的，可有可無，所以像數學這類基礎學科，跟醫學關系不大，只能作為陪襯.據調查到目前還有些中醫藥院校不承認全國大學生數學建模比賽是一項正規比賽，學生比賽結果也得不到認可，更別提老師辛勤地付出.另外，全國有三分之二的中醫藥院校不參加此項賽事，更別提發展了.當然也有發展較好的中醫藥院校，如廣西中醫藥大學、浙江中醫藥大學等，這些院校開展數學建模時間早，學校重視，也取得了驕人的成績.所以，關鍵是學校領導對數學建模要有正確的認知和扎實有效的措施保障.

三、措施

我校數學建模起步較晚，于2012年才啟動該項目，經過兩三年的發展，在不斷地總結進步中，取得了一些成績，數學建模經過教學實踐探索出適應中醫藥大學相應的措施.達到通過競賽促進數學教學改革，培養創新型人才.并以此為契機，成功申報校教師專項發展基金課題，通過課題開展我校數學建模的教學與比賽.

1.成立數學建模協會

數學建模協會以專業和興趣為依托，讓全校熱愛數學的同學能夠在中醫藥大學里找到一個志同道合的群體，通過協會活動的開展，如專題講座、學術交流等活動形式，提升數學建模協會成員的專業知識水平.數學建模協會是大學生知識學習的重要手段和延伸.

數學建模協會是一個自我管理、自我組織的平臺，通過這個平臺，大學生可以鍛煉自己的組織管理能力、合作能力、動手操作能力、學習能力、科學研究能力等.數學建模協會的成立、管理其實是對大學生組織管理能力最好的鍛煉，通過協會活動可以讓大學生展示自我，實現自身價值，提高運用知識解決實際問題的能力.另一方面通過協會，可以不斷補充新鮮血液，每年9月協會都會在全校招募新的會員.正是有了數學建模協會，每年我校參加全國大學生數學建模比賽的隊員得到了人才的保證.

2.開設數學建模任選課

因為任選課是面向全校開設的課程，學生選擇任選課一般是基于自己的興趣和愛好，由此特點，我們在全校開設了數學建模任選課.選課的學生大多對數學建模較濃的興趣并且有提高應用數學能力的內在需求，這有利于數學建模教學的順利進行，擴大數學建?；顒拥氖芤婷婧陀绊懥?數模選修課在數學建模教學中占有重要地位，以培養學生數學應用能力和數學素養為目的的一種普及性數學建模教學活動.第一年開設課程時設定了選課人數上限99人，結果全滿了，第二年每學期都開設數學建模任選課，從學生選課人數可知中醫院校還是有相當多的學生喜歡數學，熱愛數學，在數學上都有一個自己的夢.數模選修課成績優秀的學生，再進行適當的培訓之后可以參加全國大學生數學建模競賽.

3.搭建南京中醫藥大學數學建模網站

中醫院校高校參加全國大學生數學建模競賽的時間明顯比國內其他高校晚，在培訓和宣傳方面比較落后，擁有數學建模方面網站的學校更是寥寥無幾，為了宣傳和推廣數學建模競賽，為廣大數學建模愛好者提供一個認識和學習數學建模方面知識的平臺，我校在教務處的大力支持下，利用本校信息技術學院計算機專業的優勢，同時為數學建模愛好者提供一次機會，讓學生自己設計、開發、建設數學建模網站.該網站具有具有后臺管理功能、動態發布信息，具有檢索功能、信息反饋功能等.數學建模學習網站包括通知公告、建模介紹、歷年試題、數學軟件、教學課件、資源下載等，通過數學建模網站的建設，讓學生更加清晰地了解數學建模的內涵實質.

4.建設數學建模實驗室

全國中醫藥大學里，幾乎沒有一所學校擁有數學建模實驗室，南京中醫藥大學數學建模雖然起步晚，但是建設水平很高，在全校實驗室用房和經費緊張的情況下，依然建設數學建模實驗室，經過兩年的建設，該實驗室無論是硬件還是軟件基本成型，配備了10臺高性能計算機、一臺高速打印機、一臺服務器以及相應網絡的端口，配備書櫥，兩年多的建設擁有數學建模圖書近百冊；在軟件建設方面配置常用的一些數學軟件和文字處理軟件，做到及時更新.我校數學建模實驗室不僅僅是全國大學生比賽場地，也是數學建模暑期集訓的教室，平時老師與學生溝通的固定場所，更是數學建模協會的家園，只要會員沒課就到實驗室自習討論交流.同時也是有競賽經驗的同學與新同學做交流、分享經驗，充分發揮他們的傳幫帶作用的樂園，使數學建?；顒拥拈_展具有傳承性和連續性.當然數學建模實驗室的建設是一個持續發展過程，我們在全校“人才強校，質量興?！钡目倯鹇阅繕讼轮贫宋磥砦迥臧l展規劃，到那時，我校數學建模一定能夠走在全國中醫院校的前列.

5.積極參加全國大學生數學建模比賽

在中醫院校開展數學建?；顒拥哪康氖亲寣W生更好地應用數學解決實際問題，但是同時能夠參加全國大學生數學建模比賽，可以更好地讓學生得到全面發展.通過競賽，不論是否獲獎，參加比賽的同學收獲都非常大，一方面可以提高學生的參與和競爭意識，經受名譽和利益、困難與挫折、成功與失敗的考驗；另一方面也可以培養學生應用數學的意識，把學到的理論用到實際問題中去，對自己所學的知識的價值體驗更深，從而激發學習的積極性.學生們普遍認為：一次參賽終身受益，為今后的畢業設計.畢業論文以及畢業后從事各方面的工作打下了堅實的基礎.近幾年調查發現：參加數學建模競賽的學生在考取碩士研究生與就業環節中都取得了較豐碩的成果，得到了錄取院校和用人單位的一致好評.競賽不是目的，只是手段，但是沒有競賽，建模無法走得更遠、更高.我們鼓勵學生積極參加全國大學生數學建模競賽，甚至參加美國大學生數學建模競賽，在競賽中有效地錘煉，使人才隊伍在實際鍛煉中得到茁壯成長.正如流行歌曲所唱的那樣：不經歷風雨，怎能見彩虹？！

四、中醫院校高等數學教學改革

在中醫院校開展數學建模，最終目標是進行醫藥高等數學教學改革.將數學建模的思想融入到高等數學的教學活動中，對于推動高等教育教學改革，培養學生創新能力，貫徹素質教育的思想，都有著重要的意義.

1.中醫院校高等數學教學改革的必要性

當下，尤其是我國高等醫學院校的數學教學，遠遠落后于時代的發展和要求.在現行的課程體系下，醫學院校學生的數學知識面很窄，不足以應對現代生命科學發展的需要；同時，由于課程內容和授課方式基本沒有革新，使學生對學習數學產生恐懼感；加之醫學專業課程學習的特點是需要記憶的東西太多，這容易鈍化學生懷疑和探索的能力.在實際工作中，一方面，醫藥工作者在教學、科研與臨床實踐中深感數學知識不足和應用數學工具能力的薄弱；另一方面，醫學專業的學生又普遍認為學習數學對于未來工作沒有多少用處.為了適應時代的要求，中醫院校高等數學教學改革勢在必行.

2.數學建模是中醫院校高等數學教學改革的突破口

數學建模具有很強的應用性、趣味性和挑戰性，但同時要求掌握的數學知識面很廣，特別是醫藥高等數學的知識.這就要求教師在高等數學教學中，盡可能追溯數學原理產生的背景，分析當時遇到的實際問題，探討在實際問題轉化為數學問題之后遇到的困難以及前人克服困難的思想方法，讓學生在此過程中體會數學建模思想的精華，充分發揮主動性和創造力，增強創新意識和創新能力.也就是說，要在學習數學的實際過程中，增強數學文化的素養.

為此，這就要求教師在日常教學中積累大量建模應用實例，而且這些案例要具有生動性、創造性和啟迪性，并且模型要與中醫藥相關，將這些特殊的模型充實到高等數學的教學中.教數學建模的教師也應懂得一些中醫藥知識，也要不斷學習，不斷“充電”，努力成為復合型人才，并為學生樹立真實的榜樣，客觀的示范.比如藥代動力學中藥物在體內分布與排除的模型，需要高等數學中微分方程的基礎，就把藥物在體內分布與排除的模型引入到相關章節的講授中.在講解中，現場模擬數據，分析模型，代入數據，運用計算機求解答案，這樣的教學極大地調動了學生的積極性，培養了學生對實際問題的數學抽象能力、借助于計算機解決問題的能力和發散思維能力等，多方位地提高了學生的素質.同時讓學生明白在中醫院校學習數學知識的必要性，通過灌輸學數學、用數學的思想，培養中醫藥院校學生定量分析問題的思維能力和在實踐中用數學的意識.具有很好的教學效果.

總之，在醫藥高等數學課里穿插相關的數學模型是非常有效的，讓學生可以有機會體驗——知其然且知其所以然.拓展思路，開闊眼界！

五、結論

凡事開頭難，在中醫院校開展數學建模同樣如此，唯有“實干興邦，空談誤國”的精神去開展數學建模，通過日常醫藥高等數學點點滴滴的教學，實實在在的模型，讓學生領悟到數學建模的實質，切身感受到數學建模解決問題所帶來的成就感，深深體會數學建模所帶來的滿足感.只有這樣在中醫院校開展數學建模才能長久，最終才能達到提高學生的數學素質和應用數學解決實際問題的能力，培養出具有創新精神的實踐型中醫藥人才.

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