基于數學模型系列課程的多層次多學科協同創新人才培養模式的實踐與研究

[摘 要]基于對國家“積極推動協同創新”戰略部署的深刻認識，以及對數學模型這種實踐性、多學科性和協作性的課程特色的深入理解，數學模型系列課程教學團隊提出了“基于數學模型系列課程的多層次多學科協同創新人才培養”的新模式。構建了多元化多層次的數學模型課程群，建成了數學模型精品課程系列網站;探索建立了基于數學模型系列課程的多學科協同創新機制，建設以數學建模競賽等課外學術科技創新創業活動為重要內容的科技協同創新實踐基地。實踐取得一系列教學成果，對多學科協同創新人才的培養具有示范和輻射作用，具有一定的應用和推廣價值。

[關鍵詞]數學模型系列課程 多學科協同創新 人才培養模式

[中圖分類號] G643[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0167-03

2011年4月24日在清華大學百年校慶大會上，胡錦濤從建設創新型國家的戰略高度出發，明確指出高校要積極推動協同創新。[1]《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》都做出了積極推動協同創新的戰略部署。隨后，教育部、財政部聯合啟動實施“高等學校創新能力提升計劃”（簡稱“2011計劃”）。“2011計劃”是繼“211工程”、“985工程”之后，我國高等教育發展的又一重大戰略部署，對積極推進政府、高校、科研院所、企業以及地區間的協同創新，對提高高等教育質量、建設世界一流大學、建設創新型國家等均具有重要戰略意義。

近4年來，國內教育界專家關于協同創新的研究取得了較多的成果，包括協同創新的回顧、政策分析、內涵層次與運行機制探析。[2] [3] [4] [5]協同創新是新時期非常重要的辦學理念和辦學戰略，促進協同創新有助于全面實現大學的人才培養、科學研究、社會服務和文化傳承創新等多元辦學職能，有助于解決長期困擾創新人才培養的瓶頸和難題，極大地提高辦學水平和人才培養質量。

學科領域的交叉融合是當代科學技術發展的顯著特征。縱觀當今社會、科學、技術、經濟與文化迅猛發展，其相互影響和相互作用日趨復雜，人類必須不斷地面對經濟社會加速變化而帶來的各種挑戰，必須認識和解決復雜的新問題。在復雜的、盤根錯節的問題前，單一學科的知識和狹隘的專業化技能已經顯得軟弱無力。要解決這些問題，需要多種學科的理論、想法、觀念、技術和方法的支持，必須依靠多學科協作創新。事實上，多學科、邊緣學科和跨專業的研究已經成為世界科技突飛猛進的關鍵。而如何培養肩負現代社會經濟文化發展歷史使命的創新型人才，特別是如何加強多學科協同創新人才的培養，已經成為現代大學教育的重大任務和面臨的新挑戰。目前關于跨學科、交叉學科人才培養的研究和實踐已經取得了一些初步成果，但大多是由于該專業本身就是跨學科或者交叉學科專業，或者有的是大學同一個學院的部分專業在同一個基礎平臺上培養等[6] [7] [8] [9] [10] [11]，基于某個專業課程的多學科協同創新人才的培養還比較少見。

數學對于科學技術和社會發展的重要性是眾所周知、不言而喻的。2010年12月2日，中共中央政治局委員、國務委員劉延東在出席中科院國家數學與交叉科學中心成立儀式時強調，要圍繞國家戰略需求，瞄準世界科技前沿，著力加強基礎研究，促進學科交叉融合，努力解決影響未來發展的重大科學和關鍵技術問題，為國家現代化建設提供堅實科技支撐。而用數學方法解決科技和生產等領域的實際問題，或將數學與其他學科相結合形成交叉學科，首要的和關鍵的一步是建立研究對象的數學模型，并計算求解。解決各學科的實際問題需要創新，需要多學科專業的協作。因此，數學模型這種實踐性、多學科性、協作性的課程以及系列學術活動受到本科生和研究生的青睞是順理成章的。

十余年來，由長期從事數學模型系列課程教學的中青年教授、副教授和博士組成的教學數學模型系列課程教學團隊，基于對國家“積極推動協同創新”戰略部署的深刻認識，以及對數學模型這種實踐性、多學科性和協作性的課程特色的深入理解，提出了“基于數學模型系列課程的多層次多學科協同創新人才培養”的新模式。構建了多元化多層次的數學模型課程群，建成了數學模型精品課程系列網站;探索建立了基于數學模型系列課程的多學科專業學生協同創新機制，建設了以數學建模競賽等課外學術科技創新創業活動為重要內容的科技協同創新實踐基地。多元化的系列課程和精品課程系列網站使得受益人群涵蓋了多層次多學科專業學生，方便多層次多學科專業學生開展研究性學習、協作式學習和混合式學習，多學科專業協同創新平臺的建立保證了學生協同創新能力的提高和人才培養質量的高水平，選修數學模型系列課程學生的綜合素質和協同創新能力得到顯著提升。這些實踐探索取得了一系列教學成果，對多學科協同創新人才的培養具有示范和輻射作用，具有一定的應用和推廣價值。

一、構建多元化多層次的數學模型課程群，建成數學模型精品課程系列網站

建設了省級精品課程數學模型（同時建成省級精品開放課程精品資源共享課）、校級研究生精品課程應用數學模型，創建了全校選修課數學建模方法及應用、全校通識課社會科學中的數學（入選全國“大學素質教育優秀通選課”）、專業選修課數學實驗，舉辦了“數學建模競賽系列講座”，建成了數學模型精品課程系列網站。多元化的系列課程使得受益人群涵蓋了多層次多學科專業學生。

暨南大學早在1985年就開設了數學模型課程，2005年被評為校級精品課程，2007年被評為廣東省級精品課程，這也是廣東省目前唯一的同類精品課程。[12] [13] [14] [15]該課程面向信息科學技術學院各專業，作為專業必修課開出，現已建成省級精品開放課程精品資源共享課。由于數學模型課程在學生的綜合素質和協同創新中發揮著越來越重要的作用，我們在2007年開設了面向數學學科專業研究生的應用數學模型，課程內容更具前沿性和創新性，并在2010年作為研究生精品課程建設，該課程也吸引了其他學科（例如計算機科學、管理科學與工程等）專業的研究生包括博士研究生選修，自2011年起也是應用統計專業學位研究生的學位課;同時，也開設了全校選修課數學建模方法及應用，滿足非數學專業本科生掌握數學建模方法并解決所在學科問題的需要，每學年有80名左右的學生選修;開設了全校通識課社會科學中的數學，主要針對社會科學類專業本科生，講授數學在社會科學中的模型和應用，每學期有160名左右的學生選修，受到學生的歡迎，該課程于2014年6月入選全國“大學素質教育優秀通選課”。多年建設的共六門數學模型系列課程覆蓋了學校研究生和本科生等多個層次，理工醫、經濟管理和文史等多個學科門類，以及內地、港澳臺僑和海外等各類學生。

利用課余時間（在周末和假期）舉辦 “數學建模競賽系列講座”，主要是面向參加數學建模競賽的學生。系列講座內容包括針對案例講授數學建模競賽方法、學生如何組隊完成建模競賽實訓、學生論文研討報告寫作、指導教師修改建模論文并現場指導等，一般連續5周以上時間。“數學建模競賽系列講座”的舉辦在學生的實踐能力、創新能力、協作能力和綜合素質的培養中成效顯著，當然不能不提的是數學模型系列課程教學團隊教師的奉獻與愛心。本講座越來越受到學生的歡迎，每期有100余名各專業本科學生參加，涉及理工、信息、生命科學、經濟、管理等學院近30多個專業。

自2005年至今，建成了數學模型精品課程系列網站。包括廣東省精品課程數學模型網站、省級精品開放課程精品資源共享課數學模型、學校研究生精品課程應用數學模型網站、全校通識課程社會科學中的數學網站，另外還有各網絡課程、網絡優質示范課程等多個網絡教學平臺。本系列網站除了常規的教學資源外，更加注重網絡教學資源的提供和整合。網站提供豐富的參考文獻、盡可能廣泛的探究性問題和案例練習資源庫，以及各行各業提出的實際問題集，以方便學生選擇感興趣的問題進行更加深入的研討。這樣做的目的不僅僅是讓學生掌握課程的內容，而且通過開展研究性學習、協作式學習和混合式學習，完成高水平的課程論文（課程設計）。

課程教學團隊在數學模型系列課程的建設方面有著明確的目標，在教材建設、網絡課程建設、網站建設、數學模型課程的教授、數學模型的實驗、建模競賽的培訓和指導等方面團結協作、分工負責，定期聽課交流討論，有較高的工作效率，也取得了很好的效果。

二、探索建立基于數學模型系列課程的多學科專業學生協同創新機制，建設以數學建模競賽等課外學術科技創新創業活動為重要內容的科技協同創新實踐基地

探索建立了基于數學模型系列課程的多層次多學科專業學生協同創新機制。關于研究生層次，探討了如何加強多學科專業研究生協同創新機制建設，對多學科專業研究生協同創新的組織形式以及激勵形式、資源配置形式、導師指導形式、評價形式等提出相應的措施和建議，保證研究生培養的水平和質量取得顯著的成效。目前信息科學技術學院建設了“研究生科技協同創新實踐基地”（學校以“工程碩士研究生實踐能力訓練計劃”方式立項資助），構建了一批面向專業學位研究生、展現專業學位研究生專業技能的創新實踐及競賽項目，創建了一個融合各專業學位類別研究生共同開展科技創新的協同實踐基地，提高專業學位研究生的專業實踐能力和社會適應度，提升專業學位研究生教育水平和培養質量。學院三個學科的研究生之間進行多學科的協作，參與多項科研項目并取得了進展。另外，還與學校其他學院研究生合作，承擔學校挑戰杯競賽研究項目。關于本科生層次，在學校教務處的指導下，制訂了選修數學模型課程和參加數學建模競賽講座、組隊團結協作研討案例、參加建模競賽選拔、參加建模競賽、競賽獲獎獲得創新學分等規則和機制，保證了多學科專業學生協同創新能力的提高。

三、取得了一系列教學成果，培養了多層次多學科專業的協同創新人才

“開展數學建模活動，培養創新型人才的研究與實踐”獲得廣東省第六屆高等教育教學成果二等獎（2010年2月），“基于數學模型系列課程的多層次多學科協同創新人才培養模式的探索與實踐”獲得廣東省教育教學成果二等獎（2014年6月）。

主持了有關數學模型系列課程的省部級教學研究項目5項，共發表相關教學研究論文25篇。主持的部分項目包括：（1）廣東省2014年省級“質量工程”立項建設項目“數學模型系列課程教學團隊”，2014年-2017年。（2）精品開放課程“數學模型”，廣東省2013年省級“質量工程”立項建設項目，2013年起。（3）高等教育教學改革研究重點項目“基于數學模型系列課程的多學科專業協同創新人才培養模式的研究與實踐”，廣東省2013年省級“質量工程”立項建設項目，2013年-2014年。（4）多學科專業研究生協同創新機制的理論與實踐，廣東省學位與研究生教育改革研究項目，2011年-2012年。（5）開展數學建模活動，提升定量分析能力，國務院僑辦高等教育教學改革工程項目，2006年-2008年。

數學建模競賽成績優異，從2001年至今的13年中，暨南大學在美國賽、全國賽、電工數模賽中獲美國或全國一、二、三等獎的國家級以上獎總數均居廣東高校第一。在數學建模競賽中取得的優異成績得到省教育廳和全國組委會的肯定和表彰，其中教學團隊五人次獲全國和廣東省大學生數學建模競賽優秀指導教師獎;教務處處長張宏教授獲“全國大學生數學建模競賽優秀組織工作者”獎，是該賽事二十年歷史上唯一的廣東高校獲得者;兩篇獲全國一等獎的論文發表在《工程數學學報》上，是全國賽參賽學生論文獲組委會推薦發表篇數最多的高校之一。眾多選修數學模型系列課程的學生進入杜克大學、不來梅大學、香港中文大學、北京大學和紐約大學庫朗數學研究所、中科院等國內外名校和研究所深造。

探索參加基于數學模型課程的更高水平的科技實踐活動。數學建模競賽有很強的多學科專業協同創新特色，競賽題目來源于交叉學科問題，且參賽者大部分都是多學科專業組隊。充分發揮數學模型系列課程包括競賽的積極多重作用和效益，在教學和競賽后期繼續完善相關的課程論文和競賽論文，鼓勵大學生申請和承擔國家大學生創新性實驗計劃項目、省大學生創新實驗項目、學校創新工程項目、優秀本科推免生科研培育項目以及各級挑戰杯項目等，采取措施鼓勵學生參與教師的科研項目，培養學生的科學研究能力和多學科協作解決實際問題的能力。近4年來，基于數學模型系列課程所培養的學生主持了20余項國家、省級創新工程項目，共發表數學模型相關學術論文30余篇（包括SCI和EI收錄論文多篇），獲得計算機軟件著作權登記3項，申請發明專利1項。培養了多層次多學科專業的協同創新人才，選修數學模型系列課程學生的綜合素質和協同創新能力得到很大提升。

四、結語和展望

基于數學模型系列課程的多學科專業學生協同創新活動的開展充分體現了多學科專業協同創新的必要性、重要性和現實性，特別是數學學科和其他各個學科的融合交叉、科技協同創新等早已得到社會各界的共識，在本科生和研究生培養、學科建設、產學研等各個方面發揮著重要的作用。

在廣東省數學模型系列課程教學團隊建設的基礎上，將繼續完善基于數學模型系列課程的多層次多學科協同創新人才的培養，爭取在多學科協同創新人才的培養方面取得重要的成果。

[ 注 釋 ]

[1] 胡錦濤.在慶祝清華大學建校100周年大會上的講話[N].新華社，2011-04-24.

[2] 潘懋元.“協同創新”的高等教育研究[J].中國高教研究，2013（6）：1-2.

[3] 薛二勇.協同創新與高校創新人才培養政策分析[J].中國高教研究，2012（12）：26-31.

[4] 李愛彬.以協同創新為導向提升高校學科創新能力[J].學位與研究生教育，2014（2）：44-48.

[5] 李祖超，梁春曉.協同創新運行機制探析——基于高校創新主體的視角[J].中國高教研究，2012（7）：81-84.

[6] 李濤，宗士增，徐建成，李鵬飛.構建多學科交叉融合創新實踐平臺的探索與實踐[J].中國大學教學，2013（7）：79-81.

[7] 許志博，剛健.搭建多學科共享實驗平臺 促進協同創新發展[J].實驗室科學，2014（1）：152-155.

[8] 田大新.多學科交叉培養復合型創新人才——以交通信息工程及控制專業為例[J].中國高校科技，2013（12）：42-44.

[9] 楊連生，吳卓平，王松嬋.跨學科研究組織協同創新運行機制的支撐條件與管理策略探析[J].高等農業教育，2014（5）：30-32.

[10] ?任良玉，劉益東，馮利英.基于課題或問題的本科人才培養模式初探[J].中國大學教學，2014（4）：30-33.

[11] ?馮博琴，鄭慶華.計算機精品資源共享課建設與協同創新模式探索[J].中國大學教學，2013（8）：8-12.

[12] ?樊鎖海，胡代強，葉世綺.數學建模課程的教學與學生綜合素質的培養[J].暨南學報（增刊），2001：86-90.

[13] ?樊鎖海，劉煒.文科高等數學課程的教學實踐與思考[M].大學數學課程報告論壇文集（2006），北京：高等教育出版社，2007：228-290.

[14] ?樊鎖海.數學模型精品課程建設的實踐和思考[J].大學數學，2010（5）：6-11.

[15] ?樊鎖海，羅國偉，劉煒.多學科專業研究生協同創新機制的探索與實踐[J].大學教育，2014（16）：59-63.

[責任編輯：鐘 嵐]