基于數學建模競賽的地方本科院校大學生科研能力的培養探索

延衛軍

摘 要 本研究依托數學建模競賽培養大學生的科研能力，對于推動地方本科院校教育教學改革，促進創新型人才的培養有著重要的意義。結合我校數學建模競賽實踐經驗，探索了如何利用數學建模競賽對大學生進行科研能力的培養。

關鍵詞 數學建模競賽 地方本科院校 科研能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.030

Abstract Investigation on cultivating undergraduate research abilities based on mathematical modeling contest， is vital to the higher education reform and cultivation of innovative talents in local universities and colleges. Combined with our practical experience， the paper discusses how to improve the research ability of college students through mathematical modeling contest.

Key words mathematical modeling contest； local universities and colleges； research abilities

當前，我國高等教育的目標是培養具有創新精神和創新能力的創新型人才。提高大學生的大學生科研能力，是培養創新人型才的有效載體。大學生科研能力指大學生所具備的從事一定科研活動所需要的能力，①諸如發現和提出問題的能力，獲取信息和檢索搜集文獻資料的能力，對資料整理分析的能力，創造性的提出提出新思想、新方法的能力，科研實驗的能力，總結和表達科研過程和科研結果的能力。這恰好說明了創新型人才的培養要求與大學生科研能力的內涵是相一致的。同時，培養學生科研能力的作用還在于學生獲得新知識和新技能的更有效的教育手段。因此，我們可以把創新型人才的培養工作落實到提高大學生科研能力上來。

地方本科院校在我國高校結構中占絕大多數，是我國高等教育的主力軍。②對地方本科院校而言，培養大學生的科研能力，是一項難度大的復雜工程，但是只要找準突破口和立足點，就可以達到預期的效果。數學建模和數學建模競賽完全可以成為這樣的突破口和立足點，數學建模競賽的全過程正是一個人創新精神、創新能力的全面展現過程。因此，利用數學建模競賽提高大學生科研能力，對于推動地方本科院校教育改革具有重要的理論和現實意義。

1 基于數學建模競賽培養學生科研能力

數學建模競賽本身就是一次科學研究的過程。數學建模競賽的題目來源于實際問題，如有工程技術、管理科學、社會熱點問題簡化而成的，要求用數學語言描述實際問題，利用數學工具加以解決。賽題沒有標準答案，評判以假設的合理性、建模的創造性、結果的正確性以及表述的清晰性為標準。由3人組成一組，時間72小時，在此期間，可以任意查閱所有的文獻資料，可以使用計算機、互聯網以及各種數學軟件等。由此可見，數學建模競賽不同于一般的純數學競賽，它是涉及到多學科、多領域的高難度的智力競賽。③

基于數學建模競賽的特點，在數學建模競賽過程中對學生科研能力的培養主要體現在如下幾個方面：

1.1 培養學生文獻資料檢索搜集能力和自學能力

文獻資料的檢索搜集是科學研究的起始步驟，目的是從前人的研究成果中獲得新線索，得到新研究課題的啟示。因此，文獻檢索搜集能力是科研工作者必須具備的基本功。這一點在數學建模競賽中表現得更為直接，學生直接從題目入手進行文獻檢索搜集，需要在有限的時間內從大量的資料中迅速找到、整理、分析、運用自己所需要的東西，其中很多知識是學生原來沒有學過的，只能通過學生自學來掌握，這極大地鍛煉和提高了對學生資料搜集和自學能力。

針對競賽的資料搜集最為重要和關鍵的是競賽前培訓。賽前培訓，訓練學生仔細研究問題的主要內容，范圍，有層次、有系統地檢索信息，對搜集到的材料進行摘要，對搜集到的文獻進行劃分，如，“直接可用”，“一般參考”，“無關或重復”等，為資料的消化吸收做好準備。需要指出一定要做好文獻資料的日常積累。事實上，占有豐富資料的學生通常都能在數學建模競賽獲獎。

1.2 培養學生的計算機應用能力

在數學建模競賽中，計算機承擔著重要的角色。因為實際問題非常復雜，在建模之前通常需要利用計算機整理、計算、分析數據或直觀的描繪的圖像，從而發現問題的規律，建好模型后，計算、驗證都離不開計算機的幫助。因此通過數學建模，對使用計算機及其軟件包能力的提高是不言而喻的。

1.3 培養學生的創造力

數學建模競賽題目是一個沒有標準答案的開放性問題，學生要充分發揮自己的創造性去解決問題。學生在對文獻資料占有、分析、運用的基礎上，找到問題本質的東西，提煉出數學模型，然后創造性地求解模型?？梢?，學生在整個數學建模競賽中體驗到得是一個完整的創造性過程，理所當然提高了學生的創新能力。

1.4 培養學生的科研論文寫作能力

數學建模競賽實質上是一個完整的科研過程，最終結果體現為一篇完整的論文，論文要寫得清晰、嚴謹、層次分明，符合科技論文的規范，才有機會獲獎。在實踐中，最有效的手段是研讀數學建模優秀論文來提高寫作能力，讓學生了解好的學術論文應具有的特點。在訓練過程中，對于一篇數學建模論文要逐字逐句地反復修改，并且要報告自己論文的主要內容、闡述解決問題的思想方法。通過這樣的鍛煉，學生的寫作能力、表述能力會有很大的提高。

1.5 培養學生的團隊協作能力

現代科技提出的許多科研課題和實際項目都不是個人可以完成的，需要發揮集體的力量。④數學建模競賽要求學生是3人組成一個團隊，團隊成員從討論甚至是爭辯中綜合出最滿意的方案來，在這基礎之上，取長補短，分工協作，奮力攻關，最終解決問題。這種團隊協作精神和能力，是學生在未來的工作和科研活動中所極為需要的。

2 基于數學建模競賽培養大學生科研能力的舉措

數學建模競賽一項真正質量高、可行性高的項目，活動的覆蓋范圍廣，而且活動周期長，有廣度和深度。我校參加數學建模競賽起始于2002年，從只有專科組參賽起步，經過十多年的不斷摸索和努力建設，目前，數學建模競賽活動在我校創新人才培養中發揮著重要的作用， 數學建模競賽實實在在已讓參與的學生從中得益。教師利用數學建模競賽具有的優勢，因人施教，循序漸進地提高學生的科研能力。

2.1 學校制度體系的建立

大學生科研能力的培養工作，牽涉到學校的部門眾多，需要各方面的協同努力，離不開學校相關制度體系的保障。學校要出臺好的政策，提供充足的資金。我校每年都有專項經費支持數學建模競賽，保證了數學建模競賽的順利進行。競賽獲獎發給獎金，參賽學生不論獲獎與否都予以創新學分和大學生素質教育實踐學分，并且在學生綜合考評中予以加分。

2.2 組成較強的且有奉獻精神的數學建模競賽指導教師團隊

數學建模競賽需要有一批基礎知識扎實、對數學建模有興趣、有一定數學建模競賽的指導經驗且有奉獻精神的指導教師團隊。經過多年的努力，我校組成了一支穩定的水平較高的具有奉獻精神的數學建模競賽指導教師團隊已經形成。團隊教師在年齡結構上老中青結合，在專業方向上，涉及運籌學與控制論、統計學、概率論與數理統計、微分方程、微分幾何、計算數學等。指導教師利用周末和暑假時間，為學生數學建模競賽進行培訓，任勞任怨地為學生答疑解惑。

2.3 鼓勵學生積極參與數學建模競賽

學生積極參與是做好數學建模競賽的基礎。每年3月初，充分利用校園廣播、網絡、校報、講座，在全校范圍內進行廣泛宣傳和深入動員，盡量讓每一個學生都能認識到數學建模和數學建模競賽是什么，如何建模， 建模有什么樂趣和收獲，吸引更多的優秀學生參與進來。學生在數學建模競賽中獲獎，提升了自信心、競爭意識和創新意識，嘗到了甜頭，參加課外科學研究的興趣越來越濃厚，綜合素質也有了極大的提高。

2.4 進行系統的數學建模教學實踐活動

考慮到學生的實際情況，對大一學生，將數學建模思想滲透到大學數學課程教學中，培養學生的數學建模興趣，并且邀請校內外專家做數學建模講座，讓學生明白什么是數學建模，為什么要數學建模；對大二、大三學生，開設數學建模課程和數學建模選修課，引導學生參與數學建模實踐，指導、組織學生參加全國大學生數學建模競賽，并且做賽題后續研究；對大四學生，指導學生完成畢業論文，尤其鼓勵學生選擇撰寫數學建模方面的論文。這種以數學建模合數學建模競賽帶動的科學研究在培養創新人才方面發揮著非常重要的作用。

2.5 實驗室開放為數學建模競賽的的順利開展奠定了基礎

實驗室開放是激發學生創新意識、深化課程體系和教學內容改革的重要內容。⑤地方本科院校應積極開展實驗室開放工作，充分發揮實驗室在培養學生實踐能力和科研能力等方面的作用。我校實驗室開放主要有兩種形式：一種稱為項目開放，由教師確定項目，學生參與，項目來源于教師的科研課題或課程，讓學生在教師的科研工作中得到提高；另一種稱為開放實驗室，這種形式是包括學生自主選題，自主實驗，或組織學生參加課外科技競賽活動，如數學建模競賽的輔導、訓練與比賽。實驗室開放，不僅可以讓學生掌握科研程序，體會一項科研工作的全部內涵，而且培養了學生的嚴謹的工作態度和科研能力。

3 結束語

數學建模競賽可以讓大學生較早地接觸到科研實際，熟悉科研程序，體會科研工作的內涵，極大地提高了學生的科研能力。我校以數學建模競賽為驅動的大學生科研能力培養模式，經過實踐證明，成效明顯。該模式在地方院校開展素質教育，培養創新人才背景下，具有較強的應用價值。

注釋

① 劉亦工.地方性本科院校大學生科研能力的培養[J].湖南第一師范學院學報，2011.6.

② 董建春.試論地方本科院校的特色建設[J].高等教育研究，2009.7.

③ 張雙德，楊燦榮.大學生數學建模競賽與高等數學教育改革[J].數學教育學報，1999.3.

④ 楊啟帆，談之奕.通過數學建模教學培養創新人才[J].中國高教研究，2011.12.

⑤ 李振鍵，金軍，鄧慧云，等.實驗室開放是培養高素質創新人才的有效途徑[J].實驗技術與管理，2004.2.