數(shù)學建模課程及競賽對大學生專業(yè)素質(zhì)的影響

季藝+周鑫+呂雪飛+孫丹+許暉

摘要：本文為了研究數(shù)學建模課程及競賽對大學生專業(yè)素質(zhì)的影響，以調(diào)查問卷的形式收集部分大學生對數(shù)學建模競賽及課程的看法和態(tài)度，利用抽樣調(diào)查的方法和思想分析出數(shù)學建模課程及競賽對學生的專業(yè)素質(zhì)的提高有著積極的影響，從而得到了我們所研究的結(jié)論。同時希望廣大學生可以多參加建模競賽以及希望某些學校可以開展一些相應的數(shù)學建模課程來促進學生更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)學建模課程；數(shù)學建模競賽；專業(yè)素質(zhì)；抽樣調(diào)查

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）06-0192-02

引言：

隨著計算機科學的迅猛發(fā)展，當今世界，數(shù)學的應用范圍已經(jīng)變得更為寬泛，其發(fā)揮的作用也已經(jīng)發(fā)生了革命性的變化，很多領(lǐng)域都日益依賴于對數(shù)學的應用，很多新設(shè)備、新技術(shù)的研制與開發(fā)都是在一定的數(shù)學模型指引下實現(xiàn)的。大學數(shù)學課堂中的高等數(shù)學課程一直是一門比較抽象的學科，其概念、性質(zhì)、定理等部分學生難以理解。首先，因為其難度高而使學生的學習積極性受到影響；其次，看不到這樣高深的理論在現(xiàn)實生活中的應用，會有“學無用武之地”、“學了也白學”的想法，甚至有調(diào)侃說“有一顆‘數(shù)上掛死了很多人”，加之眾多因素使數(shù)學成為很多大學生厭惡至極的學科，不但影響了學生學習數(shù)學的興趣，而且影響了他們的數(shù)學素質(zhì)，同時也影響他們?nèi)蘸髮I(yè)課知識的學習，進而影響了他們的專業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成。數(shù)學建模這門課程是自1992年以來在全國普遍開展“大學生數(shù)學建模競賽”的活動中產(chǎn)生的。舉辦全國競賽的主要目的并不在于參加“建模競賽”本身，而在于培養(yǎng)提高高校師生的綜合“數(shù)學素養(yǎng)”，挖掘理論基礎(chǔ)數(shù)學在現(xiàn)實生活問題中的廣泛應用[1]。因數(shù)學建模涉及的范圍比較廣泛，因此增加數(shù)學的實踐內(nèi)容，不僅能讓學生親自主動積極學習建模思想，認真體驗和感知建模過程，而且對大學生的專業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成也有一定的積極影響。數(shù)學建模是數(shù)學知識與實際問題之間架設(shè)橋梁的一項創(chuàng)造性科研活動，是解決實際問題時最關(guān)鍵的一步，那么在這過程中對學生的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)到底有怎樣的影響？本文將利用抽樣調(diào)查的方式利用Excel表格來體現(xiàn)并分析利用數(shù)字化揭示數(shù)學建模在培養(yǎng)學生專業(yè)素質(zhì)的作用。

調(diào)查分析研究：

近幾年來，在積極探索深化高等教育改革有效措施的同時，全國大學生數(shù)學建模競賽在各大高校的蓬勃發(fā)展已經(jīng)引起眾多專家和學者的廣泛關(guān)注。先行的高校數(shù)學教育在教學觀念、課程設(shè)置、教學方式、評價體系等方面都需要加大改革力度；從數(shù)學建模競賽的理念以及各高校數(shù)學建模教育的發(fā)展狀況來看，數(shù)學建模競賽符合教育改革的方向，也推動著高校數(shù)學教育的改革[2]。更重要的是，我們通過調(diào)查與研究，發(fā)現(xiàn)數(shù)學建模課程及競賽在很大程度上影響著大學生的專業(yè)素質(zhì)。

數(shù)學建模這一學科是學生學習數(shù)學后對所學知識的一種檢驗和運用的學科。通過模型建立，它既能解決生物、環(huán)境、地質(zhì)、軍事、人口等方面的問題，也能解決醫(yī)學科研問題、經(jīng)濟、金融等方面的研究問題，是提高各個專業(yè)學生專業(yè)素質(zhì)、檢驗學生學習運用知識能力的一門學科[3]。競賽題目的實用性打開了創(chuàng)新思維的空間。挑戰(zhàn)自我、戰(zhàn)勝自我的競賽，是教學改革的成功探索的產(chǎn)物；建模競賽試題緊密結(jié)合社會熱點問題，富有挑戰(zhàn)性，吸引著學生對投身國家的各項建設(shè)事業(yè)的關(guān)注，提高他們關(guān)于理論在實際生活中的運用能力；學生在競賽中面對一個還未解決的實際問題，運用數(shù)學方法和計算機技術(shù)以及自身所學專業(yè)知識加以分析、提出合理方案。他們必須開動腦筋、拓寬思路，充分發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，從而使學生更好地運用自身所學專業(yè)知識來解決問題，有助于提高他們的專業(yè)素質(zhì)[4]。通過實際操作反映出自己各方面的不足和某些方面的空白，以及自己對自身專業(yè)的理解能力和有機運用能力還有待提高。恰巧數(shù)學建模課程里的眾多模型有助于解決競賽和實際生活所遇到的問題。所以各個學校的各個學科都應開展這門課程。調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部分高校僅數(shù)學系開展了這一課程，除數(shù)學系外的理工科類的學生只有極少的一部分參加過選修課。

數(shù)學建模課程的學習是對以往的理論課程的綜合實踐，是理論知識的學以致用，而數(shù)學建模競賽又是對數(shù)學建模課程的一種檢驗。為了分析數(shù)學建模課程及競賽對大學生專業(yè)素質(zhì)的影響，我們首先通過調(diào)查問卷的方式對全校學生進行調(diào)查，因為各學院與數(shù)學建模的相關(guān)程度不同，我們用隨機抽樣調(diào)查法發(fā)放的問卷：

對于本次研究一共隨機發(fā)放了500份調(diào)查問卷，回收485份，回收率97%，其中理學院發(fā)放了250份，經(jīng)工農(nóng)醫(yī)學院一共發(fā)放了200份，其他學院發(fā)放了50份。得到如下結(jié)果：

1.對于已開設(shè)數(shù)學建模課程的學生覺得建模課程所帶給他們的收獲，結(jié)果如下圖所示：

由（圖一）可以看出對于所調(diào)查的同學中，理學院學生覺得他們學習了數(shù)學建模課程非常有利于提高自己所學的專業(yè)知識水平并且可以使他們對自己的專業(yè)知識和數(shù)學知識的學習更感興趣，而且還可以間接地掌握現(xiàn)代最前沿的科學知識，并開闊了國際視野，對于自己所學科知識的未來發(fā)展有了更清晰的認識。而對于所調(diào)查的經(jīng)工農(nóng)醫(yī)學院的學生所反饋的數(shù)據(jù)表示，53.3%的學生覺得開設(shè)數(shù)學建模課程更加有利于自己對所學專業(yè)知識的理解和運用，有利于提高自己的專業(yè)水平。

2.對是否有必要開設(shè)建模課程的調(diào)查結(jié)果如下：由以上（圖二）我們可以明顯看出68%的學生覺得開設(shè)建模課程還是很有必要的。在贊成的學生中理學院的學生所占比例為71%（理學院中數(shù)學系71%，地理、物理、化學一共29%），經(jīng)管、工學、農(nóng)學、醫(yī)學院學生所占比例為25%，其他學院學生所占比例為4%。這一現(xiàn)象突出顯示出當代大學生對于理工科類普遍開設(shè)建模課程有所期待，而且有興趣去嘗試接觸一下數(shù)學建模所帶來的不一樣的知識體系和知識內(nèi)容，希望可以給自己帶來另一種學習過程的體驗。參加過課程的同學表示開設(shè)課程很有必要，學習課程之后他們發(fā)現(xiàn)可以從多個角度看待問題不同方法處理問題。而沒有參加過課程的78%的同學通過這次問卷調(diào)查了解課程后表示對數(shù)學建模這門課程很感興趣，可以嘗試一下新的學習內(nèi)容和學習模式。endprint

3.對于已參加過數(shù)學建模競賽的同學所表示試題內(nèi)容與自己所學專業(yè)知識的相關(guān)程度如上圖：由（圖三）我們可以了解到，對于參加建模競賽的同學還是理學院的同學占絕大多數(shù)，有的學院的同學只是處于觀望狀態(tài)并沒有付出實際行動。對于理學院的同學62.5%認為與自己所學過的專業(yè)知識可以用于解決建模競賽中所出現(xiàn)的問題，而數(shù)學建模競賽也可以夯實他們的專業(yè)知識的基礎(chǔ)，提高專業(yè)素質(zhì)。

4.對于同學們對數(shù)學建模教學的建議整理大概分為一下幾類：（1）由于數(shù)學建模競賽是三個人在三天內(nèi)完成的活動，讓三個人一組參賽一是為了培養(yǎng)合作精神，所以同學們希望可以變成小組學習，這樣可以增加合作的機會，培養(yǎng)團隊合作交流的能力，更好地發(fā)揮自己的長處取長補短。（2）部分同學在潛意識里覺得數(shù)學建模很難，希望老師在數(shù)學建模教學當中可以從簡單出發(fā)與實際生活緊密相連，利用簡單的例子來解決一些復雜的問題，從而打消他們內(nèi)心的恐懼感使他們有參加數(shù)學建模競賽的勇氣和信心。（3）理學院的同學希望可以作為必修課程，引起學生和老師們的重視，從而更好地學習并且理解運用數(shù)學建模所學的知識更好地去解決實際生活中的問題。其他理工科類學院同學希望可以有更多機會選擇數(shù)學建模課程。（4）希望可以多安排一些實踐課程，定期進行一些模擬實驗練習，不僅對數(shù)學建模競賽有一定幫助，也是數(shù)學建模課程的理論與實際問題聯(lián)系的體現(xiàn)。

數(shù)學建模競賽不僅僅是依據(jù)建立模型解決問題，在建模過程中同學們可以學會合理地分配時間、與隊友互相探討合作以及論文的撰寫；而建模課程可以幫助同學用理論知識解決實際問題、開闊視野以及在元認知基礎(chǔ)上學習新的知識從而對原有知識進行完善和創(chuàng)新。

綜上所述，數(shù)學建模課程和競賽可以使大學生的自我管理能力、情緒管理能力、時間管理能力、問題解決能力、表達能力、溝通能力、團隊合作能力、開拓創(chuàng)新能力等專業(yè)素質(zhì)得到提升。

參考文獻：

[1]余揚.在數(shù)學建模活動中培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)[J].湖北大學學報，2004，（3）：23-26.

[2]武斌，孫濤.數(shù)學建模課程改革及教學方法論[J].中國石油大學勝利學院學報，2010，（03）.

[3]周彩蓮.抓好數(shù)學建模競賽促進高等數(shù)學教學改革[J].浙江萬里學院學報，2006，（02）.

[4]姜啟源、謝金星、葉俊.數(shù)學模型（第四版）[M].高等教育出版社，2011，（1）.

[5]祝英杰，翁世有，朱廣嬌.《數(shù)學建模》課程教學改革與大學生綜合素質(zhì)的提高[J].長春大學學報，2009，（12）.

注：本論文為本科生科研項目成果endprint