關(guān)于數(shù)學(xué)建模競賽組織與學(xué)生創(chuàng)新能力提升的研究

張威+楊月婷+張麗春

【摘要】數(shù)學(xué)建模競賽的開展，有利于激勵學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性、提升學(xué)生用數(shù)學(xué)的能力、提高學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型和運用計算機解決實際問題的綜合能力，有利于學(xué)生開拓知識面、培養(yǎng)創(chuàng)造精神及合作意識.本文以北華大學(xué)幾年來參加各類數(shù)學(xué)建模競賽的實踐經(jīng)驗，闡述了數(shù)學(xué)建模競賽的組織及對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的收獲.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)模型；數(shù)學(xué)建模競賽；創(chuàng)新能力

全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽創(chuàng)辦于1992年，每年一屆，目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競賽，也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競賽.2015年，來自全國33個省/市/自治區(qū)（包括香港和澳門特區(qū)）及新加坡和美國的1 326所院校、28 574個隊、85 000名大學(xué)生報名參加本項競賽.在組織參加競賽的過程中，學(xué)校充分認識和體會到數(shù)學(xué)建模給學(xué)生提供了一個很好的應(yīng)用數(shù)學(xué)能力解決實際問題的載體.

一、有助于學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的提升

數(shù)學(xué)建模競賽題目都是實際問題，且一般以當前熱點問題為主，呈現(xiàn)很強的新穎性.賽題既沒有唯一的答案也沒有唯一的解法，從分析假設(shè)、建立模型、求解檢驗、結(jié)果分析再到論文寫作，每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟都由三名隊員自主完成.在模型建立求解過程中強化了學(xué)生運用所學(xué)數(shù)學(xué)知識解決實際問題的技能，提高了思維的靈活性、獨創(chuàng)性，培養(yǎng)了學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)、分析歸納的邏輯思維能力.建模過程中通常需要運用MATLAB、LINGO等軟件編程，對數(shù)據(jù)、圖像和模型進行處理.

二、有助于學(xué)生科技創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)

數(shù)學(xué)建模競賽通過對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生以后的就業(yè)、創(chuàng)業(yè)打下了良好的基礎(chǔ).現(xiàn)代教育不只是傳授給學(xué)生知識，更要做到學(xué)而有用、學(xué)以致用，走產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的道路.數(shù)學(xué)建模所培養(yǎng)出來的大批人才，正在成為科研隊伍的生力軍，數(shù)學(xué)建模的來源都是一些實際性問題，體現(xiàn)了知識與實際的有力結(jié)合，能夠激發(fā)出學(xué)生參加科研活動的熱情，讓他們感到學(xué)而知其用，研而感其趣，學(xué)以致用.

三、北華大學(xué)數(shù)學(xué)建模的實踐與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

（一）通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)和培訓(xùn)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

從低年級的數(shù)學(xué)課程教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想，培養(yǎng)學(xué)生的建模興趣.隨著教師對數(shù)學(xué)建模認識的不斷提高，參與數(shù)學(xué)建模的教師也越來越多，近年來無論是從教師自身還是從學(xué)院要求，我們都加強了教師把數(shù)學(xué)建模思想融入教學(xué)中去的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想，給學(xué)生滲透數(shù)學(xué)來源于生產(chǎn)實踐，再應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的方法.讓學(xué)生充分認識到學(xué)數(shù)學(xué)的目的在于用數(shù)學(xué)，學(xué)的最終目的是能夠更好地用，而這一點正是數(shù)學(xué)建模的能力.

教學(xué)和培訓(xùn)相結(jié)合.數(shù)學(xué)建模課程在數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院是本科生的必修課，在電氣、機械等工科學(xué)院是選修課程，由于培養(yǎng)方案和專業(yè)課設(shè)置的制約，有些學(xué)生在參加建模的時候還沒有學(xué)習(xí)相關(guān)的建模課程，而等到學(xué)完數(shù)學(xué)建模課程，學(xué)生已經(jīng)到了面臨考研、培訓(xùn)、找工作的階段，通常不會把經(jīng)歷更多地放在參加建模競賽上面.

數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容相當廣泛，常用的方法包括概率與統(tǒng)計、線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃、模糊數(shù)學(xué)、微分方程和圖論等，隨便哪一個內(nèi)容拿出來都是一門學(xué)科.傳統(tǒng)的教學(xué)方式是一位教師擔任一個課堂的教學(xué)，從頭講到尾.“術(shù)業(yè)有專攻”，教師也不可能都是全才，再好的教師都只能在某一領(lǐng)域有較深入的研究，因而，教學(xué)應(yīng)該“人盡其才，物盡其用”.為此，我們在建模培訓(xùn)的過程中一直采用專題輪流講座，一方面，充分發(fā)揮各位教師的專長，另一方面，每位教師講授任務(wù)不是很重，不必花很多時間在陌生的領(lǐng)域里面，容易做到精益求精，讓學(xué)生達到最佳的學(xué)習(xí)效果.

在數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)中強調(diào)實際性和應(yīng)用性.講授經(jīng)典的模型，引入模型在實際問題的具體應(yīng)用，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力.通過從實際問題出發(fā)逐步引入模型更易于啟發(fā)學(xué)生尋求更為簡捷、高效、精確的模型.強調(diào)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建理論方法，加強數(shù)學(xué)模型的求解訓(xùn)練.在教學(xué)上充分發(fā)揮計算機技術(shù)和數(shù)學(xué)軟件的優(yōu)勢，讓數(shù)學(xué)模型的課程的講授不僅僅是理論的推導(dǎo)，更具有數(shù)據(jù)的說服力和可視化的直觀效果.

（二）通過開展和組織學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽提升學(xué)生的創(chuàng)新能力

校內(nèi)數(shù)學(xué)建模競賽.每年新生入學(xué)，我們都在入學(xué)教育環(huán)節(jié)中加入數(shù)學(xué)建模競賽的介紹，建模協(xié)會及時納新.11月，舉辦院級的數(shù)學(xué)建模競賽，讓高年級學(xué)生做低年級學(xué)生的指導(dǎo)教師，一方面，讓大一新生對競賽有個初步的認識和體驗，另一方面，也讓高年級學(xué)生得到進一步的鍛煉.第二年5月份暑假前我們會組織學(xué)生參加省級數(shù)學(xué)建模競賽，全校各個學(xué)院、各個專業(yè)、不同年級的學(xué)生均可組隊參加，并以省數(shù)模競賽的參賽成績作為選拔參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的依據(jù).

每年的9月舉行全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，全國大學(xué)生數(shù)模競賽對于參賽學(xué)生而言，是對前期課程學(xué)習(xí)、參賽經(jīng)歷和創(chuàng)新探索的一次重要總結(jié)與檢驗，同時參與全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的過程就是科學(xué)研究的過程，競賽題目的難度也符合從事科學(xué)研究的難度，參與競賽是對自己創(chuàng)新意識的一次重要鍛煉，并從中尋求不足與肯定，再以此為起點進一步探索解決實際問題的方法，然后逐步從解決給定問題過渡到自己發(fā)現(xiàn)和提出新的問題.

從一定意義上講，數(shù)學(xué)建模競賽是對一所高校教學(xué)水平、管理水平和學(xué)生綜合素質(zhì)及能力的檢驗.為了搞好數(shù)學(xué)建模競賽，取得理想的競賽成績，當然少不了各方面的大力支持和配合.首先，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)高度重視是開展數(shù)學(xué)建模活動的根本保證；其次，要充分認識教師在開展數(shù)學(xué)建模活動中的關(guān)鍵作用；再次，參賽學(xué)生團結(jié)協(xié)作、頑強拼搏是開展數(shù)學(xué)建模活動的基礎(chǔ)；最后，各相關(guān)職能部門大力協(xié)助是開展數(shù)學(xué)建模活動的重要保障.

【參考文獻】

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