通過數學建模培養獨立學院學生應用創新能力的研究與實踐

梁海峰

【摘 要】本文根據獨立學院“應用型人才”培養目標，闡述了通過數學建模培養獨立學院學生應用與創新能力的意義和途徑，并指數學建模對獨立學院的應用型人才培養具有重要意義和積極作用。

【關鍵詞】獨立學院；數學建模；應用與創新能力

0 引言

獨立學院以“培養應用型人才”為培養目標，構建“橫向可以轉移，縱向可以提升”的應用型人才培養模式，強化學生的應用能力、創新意識和創新能力。所謂應用與創新能力就是人們應用所學知識解決實際問題的能力和人們產生新認識、新思想和創造新事物的能力[1]。而數學建模是對于一個特定的對象，根據其內在規律，對客觀事物做出一些必要的簡化和假設，并進行合理的抽象和量化，然后利用公式進行模擬和驗證的一種模式化思維方式[2]。由此可見數學建模是聯系實際問題與數學的橋梁，通過數學建模可以培養獨立學院學生分析問題、解決問題的能力。隨著計算機技術的發展與全國大學生數學建模競賽的推廣，越來越多的專家學者開始積極探索數學建模與應用創新型人才培養的新模式。

1 在獨立學院開展數學建模活動的意義

獨立學院的學生基礎介于普通本科與高職之間，相對于普通本科，基礎較差；相對于高職較好。他們學習態度不夠端正、目的不夠明確、基礎不扎實，不善于把學過的知識和思想應用到解決實際問題的過程中去，應用能力不足。但大部分同學個性較為張揚，興趣愛好廣泛，思維反應能力相對比較好。相對于普通本科院校，獨立學院的教學主要有以下特殊性：學生基礎較低；人才培養目標不同；教材和教學內容偏難；教學理念還未完全成型的新局面。另一方面獨立學院教師以中青年為主，教學水平有限。在教學內容處理和教學方法上，不注意挖掘應用能力培養的素材，課堂講授方法簡單，甚至填鴨式的滿堂灌，調動不了學生的學習積極性，抑制了應用與創造性思維能力的培養。

數學建模涉及領域廣泛，建模方法形式靈活。數學建模問題來源于現實生活，容易激發學生的學習興趣。通過鼓勵學生積極開展討論和辯論，引導學生自主探索解決問題，可以提高學生運用知識和計算機解決實際問題的能力；培養創新能力與實踐能力；培養團結合作精神。通過開展數學建模活動，對學生能力和素質的全面培養，既豐富了學生的課外活動，又培養了學生的綜合素質。通過數學建模競賽不僅可以培養學生的綜合能力、應用和創新能力，而且可以提高一個學校的綜合辦學能力。因此，數學建模對提高改進獨立學院辦學，更好地培養獨立院校學生應用與創新能力具有積極的意義。

2 通過數學建模培養獨立學院學生應用創新能力的途徑

2.1 改革教學方法，在大學數學課程教學中融入數學建模

獨立學院的學生由于基礎差，對枯燥、抽象的數學比較缺乏興趣。獨立學院教師以中青年老師為主，教學模式教學理念還沒有成型，可采取翻轉課堂、對分課堂、案例式或探究式教學。課堂上以學生為中心，教師成為課堂的組織者和參與者，指導學生進行相互交流、自主探索。教師精選實際案例，簡化成數學建模問題，由學生個人或小組在課外完成解答任務。通過數學建模學生不僅可以獲得知識，而且可以不斷提高學習積極性、組織協調能力以及應用能力。

抽象的數學與實際問題有緊密聯系，很多數學概念、方法、思想均可巧妙而自然地在現實中表現出它的本質和話語內涵，而構建模型的合理化、自然化應當是把握這種聯系的關鍵[3]。精選合適的教學內容融入數學建模，可以提高學生學習的興趣，培養學生應用能力和創新能力。在導數的概念中引入變速運動的瞬時速度模型、切線斜率模型；在重要極限公式中融入銀行復利模型；在定積分中融入曲邊梯形面積、變力做功模型等；在微分方程可以引入馬爾薩斯人口模型、Logistic阻滯增長模型等。數學建模使學生在教學過程中，體驗到數學與現實生活以及其他學科的聯系；體驗到綜合運用數學知識和方法解決實際問題的過程。通過數學建模不但提高了獨立學院學生學習數學的積極性，而且培養了學生的應用能力和創新能力。

2.2 開展數學建模活動，培養獨立學院學生綜合素質

獨立學院的教學課時相對普通本科院校較少，可以成立數學建模協會，組織對建模感興趣的同學在課外開展數學建模活動。由數學建模指導老師定期開設講座，精選簡單的數學建模問題，指導學生自主探索和解答，從而培養學生的自主學習能力以及應用能力。2015年華東交通大學理工學院首次開設《數學建模自強創新班》，向學生介紹歷屆比賽試題例如：DVD在線租賃問題、搶渡長江問題、艾滋病療效評價問題、高等教育收費標準探討等，并與學生一起討論如何去解決。為加強同學們之間的團結協作，《創新班》增設無領導小組討論訓練，培養學生的組織協調能力。開設數學建模公選課，擴大數學建模的學習范圍，讓更多的同學提高他們的應用創新能力和綜合素質，為畢業以后工作奠定了良好的基礎。在獨立學院開展數學建模活動，對于提高獨立學院學生的應用與創新能力、綜合素質具有積極的作用。

2.3 以數學建模競賽為載體，培養獨立學院學生應用創新能力

隨著計算機網絡技術的日益發展，數學建模競賽也迎來了全面推廣，目前已經成為全國高校規模最大的基礎性學科競賽。以大學生數學建模競賽為載體，不僅可以培養學生創新精神和知識應用能力，而且能夠有效提高大學生的各項綜合能力[4]。數學建模競賽的題目是將工業技術、經濟管理、生物醫學、生態環境等領域的實際問題進行簡化加工而成，要求學生根據已有的基本數學知識和建模方法，通過查閱資料對問題進行全面地分析，找出解決問題所要使用的方法和工具，即要求建模者具備一定的綜合運用知識的能力[3]。數學建模沒有標準的答案，即使是對同一問題進行解答，可以采用不同的方法和思路，具有較大的空間給參賽者發揮創造能力。不同數學模型的解答可能來自于不同領域的專業知識，求解過程以及運算比較復雜，學生需要通過自學并掌握這些專業知識來解決問題。競賽過程最大潛能地調動了學生們的自主學習積極性，從而培養了他們的自學能力。因此，參加數學建模競賽對于加速獨立學院培養應用創新型人才具有十分積極的推動和促進作用。

3 結束語

通過我院一系列數學建模活動實踐，學生的知識應用能力和創新能力得到很大提高，各類學科競賽成績名列全省獨立學院前列。2014-2015年我院學生在全國大學生數學建模競賽中 2 隊獲全國二等獎，3隊獲江西省一等獎，4隊獲二等獎，5隊獲省三等獎；在高等數學競賽中獲得省一等獎2人，二等獎5人，三等獎9人；在機械創新設計大賽中獲得全國二等獎1項，省一等獎2項，取得我院歷史最好成績。通過數學建模及數學建模競賽，獨立學院學生的應用能力、創新能力以及綜合素質都得到了大幅度的提高，有利于學生在今后的工作和學習中全面發展。在獨立學院推廣數學建模，可以促進應用創新型人才的培養，為我國現代化建設培養更多創新人才。

【參考文獻】

[1]劉翌.數學建模對高職院校學生應用與創新能力培養的研究及實踐[J].江西學院學報，2012，6.

[2]李大潛.中國大學生數學建模競賽[M].北京：高等教育出版社，1998.

[3]劉冬梅.大學生數學建模競賽與教學策略研究[D].山東師范大學，2008，4.

[4]葉臣.獨立學院學生數學應用能力的培養[J].寧波大學學報，2010，11.

[責任編輯：朱麗娜]