醫學院校開展數學建模課程和競賽必要性的初探

徐 航，隋 文

（1.徐州醫學院醫學影像學院；2.徐州醫學院實驗動物中心）

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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