醫學院校開展數學建模課程和競賽必要性的初探

摘 要：醫學院校開展數學建模課程和競賽對于培養醫學生的創新意識和科研能力發揮著積極作用。從醫學院校開展數學建模課程的現狀、數學建模課程開設對醫學生的必要性和數學建模競賽有利于培養醫學生綜合素質幾個方面來闡明醫學院校開展數學建模課程和競賽的重要性。

關鍵詞：數學建模;醫學院校;創新

一、數學建模的概念和應用

數學是研究現實世界數量關系和空間形式的科學，其發展一直和各種應用問題緊密相關。著名數學家馮紐曼曾說：“數學方法滲透并支配著一切自然科學的理論分支。它越來越成為衡量科學成就的主要標志。”而數學模型可以理解為對于現實世界的一個研究對象，為了一個特定的目的，根據對象的內在規律，做出必要的簡化假設，運用恰當的數學工具，得到的一個數學結構。建立數學模型的全過程就稱為數學建模。數學建模主要包括模型準備、假設、建立、求解、分析和檢驗等過程。它需要人們對現實問題的深入了解和觀察，靈活地運用各種數學知識，并將實際問題抽象為數學模型并利用計算機技術進行求解。現在數學建模在工程、航天、經濟和醫學等幾乎所有重要領域都發揮著重要作用。

二、醫學院校開展數學建模課程的現狀

目前綜合性院校數學模型課程開設比較普遍，但是在醫學院校開設課程的學校仍然不多，造成這種現象的原因是多方面的，包括領導重視程度不夠，指導教師水平局限，缺少權威和系列化教材，數學建模軟件知識匱乏，醫學生對數學建模課程重視程度不夠等。徐州醫學院在2013年以生物醫學工程專業老師為主為本校學生開設了數學建模選修課，并制定了課程的教學大綱和教材，通過數學建模課程，提高學生對數學的興趣。鼓勵學生積極參加華東區、全國和美國數學建模競賽來檢驗數學建模選修課的學習效果。在此過程中，認真把握隊員選拔、課外培訓、專題強化、賽前指導等環節，先后取得了全國數學建模大賽江蘇賽區二、三等獎等成績。

三、開設數學建模課程對醫學生的必要性

數學建模在醫學研究領域有著廣闊的應用前景。生命系統是一個實時變化的動態系統，僅通過在體監測很難揭示復雜生命系統參數間的關系，而數學模型在這方面有著先天的優勢。合理的數學模型可以定量描述系統變化，闡明生物作用機制等問題，可對人體的生理反應作出預測，減少實驗動物的使用數量和受試者的痛苦，為臨床手術方案的術前預測和術后恢復提供了有益的指導。

數學建模可以培養學生對數學的興趣和應用數學的能力。雖然高等數學是醫學生的公共基礎課程，但由于其概念抽象、性質和定理繁多，導致學生對其學習積極性不高，普遍產生畏懼心理，而且并不了解所學的數學知識在實際中的應用領域。而數學建模恰恰是數學科學技術化的橋梁。通過數學建模課程的學習可以拉近學生和數學之間的距離，增強醫學生應用數學知識的能力，學會解決實際問題的數學方法。

四、數學建模競賽有利于培養醫學生的綜合素質

數學建模競賽形式為在三天的規定時間內由小組同學解決源于社會、經濟、醫學等領域的真實問題，既可以檢驗醫學生應用數學的能力，也有利于醫學生綜合素質的培養。首先，數學建模競賽答案的不唯一性給了參賽學生發揮創造性的空間，激發了學生解決問題的求知欲。無論名次如何都是培養學生創新能力的良好途徑。其次，數學建模競賽題目多涉及各種背景知識，這就需要學生能夠有檢索文獻、快速學習的能力，能在短時間內通過具體問題抽象出合理的數學模型，這無疑會提高學生的自主學習能力。再次，數學建模競賽也是對學生意志品質的有益鍛煉，在三天內完成實際問題的數學建模，對學生進行智力考驗的同時也是對體力和心理的考驗。學生常會通宵工作以使論文更加完善，雖然過程艱苦，但對學生的意志力的培養起到了很好的作用。最后，數學建模競賽給學生提供了很好的團隊合作機會。三個學生組成的隊伍要具備較強的寫作、數學模型建立和運用計算機軟件求解的能力才能完成競賽。小組中的學生既要分工明確又要團結協作。發揮每個學生的優勢，彌補個體在知識上的短板。這種團隊合作的經歷對于未來的醫務工作者是十分寶貴的。

綜上所述，在醫學院校開展數學建模課程和競賽是十分必要的，其不僅可以提高醫學生對數學的運用能力，也可以培養學生的創新能力，為國家和社會培養符合時代要求的合格的醫學人才。

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作者簡介：徐航，男，1983年3月出生，遼寧省義縣人，職稱：講師，學歷：博士，研究方向：運動生物力學、步態分析、肌骨模型仿真。