高職數學教學結合數學建模競賽培養學生創新思維的實踐

胡芬

【摘要】高職學生的創新能力已經成為衡量高職人才培養質量的重要指標之一.提高高職學生創新能力的關鍵在于培養他們的創新思維.近年來，全國大學生數學建模競賽也越來越受到高職院校的重視.數學建模競賽對培養高職學生的創新思維能力，推動高職院校的數學教學改革起到了重要的作用.結合數學建模競賽的特點，分析競賽對學生創新思維培養的因素，從而探索高職數學教學改革.

【關鍵詞】創新思維；數學建模競賽；高職數學教學

【基金項目】本文為湖北省教育廳人文社會科學研究項目“基于數學建模競賽提高高職學生創新能力的研究與實踐”（項目編號：16G345）的階段性成果.

近年來，高等職業教育蓬勃發展，為服務國家經濟轉型升級培養了大量高層次技術技能人才.據統計，2015年全國獨立設置的高職院校達1341所，招生數348萬，畢業生數322萬，在校生數1 048萬，占高等教育的41.2%.高等職業教育已經占據中國高等教育的半壁江山，為實現高等教育大眾化發揮了基礎性和決定性作用，成為加快推進現代職業教育體系建設的中堅力量.加強高職學生的創新能力，對增強高職院校競爭力，提高高職教育教學質量都顯得十分重要.

一、加強創新思維的培養對提高高職學生創新能力的重要性

培養創新性思維是提高創新能力的核心環節.創新性思維既可以推進理論發展，又可以促進實踐變革，是帶有開拓性和挑戰性的新鮮、新奇、新穎的創造活動.創新性思維不僅具有創新性、突破性，而且具有開拓性和綜合性的特點.不管是個人、集體還是國家，創造意識越強，創造性思維越活躍，創新能力就越強.當今是創造力空前活躍的時代.國際上日趨激烈的科技競爭、經濟競爭的核心要素就是創造性思維的競爭，各國之間的競爭說到底是人才的競爭.而衡量人才的一個重要標準就是是否具有創造性思維的能力.在科技革命迅猛發展的新世紀，科技創新越來越成為當今社會生產力解放和發展的重要基礎和標志，越來越決定一個民族和國家的發展進程和國際地位.在這樣的形勢面前，敢不敢創新，能不能創新，關鍵在于是否善于培養創新性思維，是否能夠培養出一批具有創新性思維的人才進而抓住新一輪科技革命的機遇[1].

二、數學建模競賽對培養高職學生創新思維的作用

數學建模競賽與傳統的課堂教學大不相同，不是傳統的以教師講授為主的滿堂灌的學習方式，而是真正的以學生為主，利用所學的知識，并結合網絡查閱相關資料去分析問題，從而建立相應的數學模型，最終利用合理的數學計算方法并結合計算機進行求解的創新型科研活動.因此，通過數學建模競賽，不僅能豐富高職學生的數學知識，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，而且對培養學生的創新思維和團隊協作能力也有十分重要的意義.結合我校近五年來培訓及組織學生參加數學建模競賽的經歷，數學建模競賽對高職學生創新思維能力的培養主要體現在以下幾個方面.

（一）賽題內容的多樣性和實際性可激發學生的求知興趣，培養高職學生的創新思維能力

興趣是最好的老師，只有激發學生的學習興趣，他們才能集中注意力去學習和探索，表現出強烈的求知欲望和探索精神.激發學生的求知興趣是培養創新性思維能力的前提.

數學建模競賽是一種創新型的科研活動，競賽題目來自于實際問題，例如，2012年高職組的賽題分別是機器人的避障問題和腦卒中發病問題的研究，2014年的賽題分別是藥品柜的設計和養豬場的設計的分析等等.由此可見數學建模競賽題目與傳統的競賽題目不同，它源于生活領域的各個方面，需要學生了解和查閱相關的知識并利用數學的方法建立模型.由于題目都是實際生活中的問題，這也能讓學生產生熟悉和親功的心理，從而激發學生的求知興趣，讓學生有意識地進行探索和分析.

（二）賽題組織形式的獨特性可有效地開拓學生的知識領域，培養高職學生的創新性思維能力

數學建模競賽的組織形式不同于傳統的數學競賽，它是由三個人組成一個團隊參與競賽，且可以在互聯網上自主地搜索各種相關資料的競賽.大多數高職學生都沒有參加競賽的經歷，且對于參加競賽十分不自信.然而數學建模競賽的團隊合作的形式能夠增強他們的自信心，且三個人在討論交流的過程中也能擦出新火花，產生新思想，從而培養創新思維.同時數學建模競賽需要結合實際問題查閱大量的相關資料，把握問題的特點，分析問題并建立數學模型.學生在查閱資料的過程中，不僅能學到很多知識，而且必須對查閱的相關資料進行有針對性的選擇和重組，這一過程也能有效地培養學生的創新思維.

（三）賽題結果的開放性有利于鼓勵學生探索求異，培養高職學生的創新思維能力

數學建模競賽要解決的是一名學生從未見過的實際問題，沒有現成的模型和方案.解決的方案不同，得到的結果也不相同.但只要解決的方法切合實際且有創新性，都能在競賽中取得好成績.因此在數學建模競賽中，學生必須合理地利用查閱到的資料，準確地分析問題的實際背景，把握問題的關鍵，揭示問題的本質并建立相應的數學模型.這些都對學生的綜合能力和創新思維能力提出了很高的要求.通過三天三夜的競賽，學生的綜合能力和創新思維能力都能得到較好的鍛煉[2].

三、結合數學建模競賽，探索高職數學教學改革，培養高職學生創新思維，提高高職學生的創新能力

（一）結合數學建模思想，大力推進教材改革

通過對150名了解數學建模競賽的高職學生進行問卷調查顯示，有74.12%（比重排第二）的學生認為數學建模競賽賽題的實際性有利于培養高職學生的創新思維能力.

高職學生錄取分數較低，學習能力差，特別是對于數學，理論基礎差，計算能力弱，且大多數學生認為學數學沒用，早已放棄對數學的學習.而在高職數學教學中引入數學建模案例，能有效地激發學生的學習興趣，讓他們體驗到數學的實用性，從而進行有效的學習和探索，培養其創新思維.

在高職教學中引入數學建模案例，主要體現在教材的改革中.教材是教師備課的主要依據，也是學生學習的重要工具.在教材中引入適量的數學建模案例，不僅能弱化理論知識，還能增強知識的趣味性和實用性.案例的選擇要注意以下幾個方面.首先，案例要盡可能的貼近學生的實際生活.只有貼近學生實際生活的例子才能吸引大多數學生的注意力，引發他們的興趣，從而激發他們進行主動學習.例如，人口增長模型、減肥模型、雨中行走模型等等.其次，案例中知識點要盡可能的簡單易懂.高職學生對數學的學習極不自信，利用原理簡單的案例進行分析，有利于增強他們學習的自信心，從而激發他們進行更深層次的思考，例如，易拉罐的設計.

（二）積極開展第二課堂，普及數學建模思想

近年來，高職院校為了提高人才培養質量，加大專業建設力度，進行了大量的改革.然而，由于總學時的嚴重缺乏，導致公共基礎課被不斷地壓縮.數學課時的大量縮減，使得數學教學內容不斷地被刪減.數學建模思想的學習需要循序漸進，有限的課時顯然不能滿足這一需求，需要大力開展第二課堂.目前第二課堂的形式主要有數學建模選修課和數學建模社團.公選課不僅補充了課時不足的特點，更重要的是授課方式靈活，內容豐富多彩，還可根據學生的實際情況因材施教.社團活動可加強學生與學生、學生與教師之間的交流，同時通過不定期的專家講座也能提升學生的知識面.第二課堂的開展首先必須面向所有學生，讓大多數學生了解數學建模思想，學會用數學思想分析簡單的生活問題.其次，第二課堂應該提供必需的實訓條件.數學實驗是數學建模的一部分，問題的求解必須利用計算機進行編程求解，實訓條件是必不可少的.第三，社團活動必須由建模經驗豐富的教師進行全程指導.數學建模社團是以學習和競賽為主的社團，而學習和競賽是高職學生的弱項，為了社團活動有效順利地開展，需要經驗豐富的教師全面計劃和組織.

（三）鼓勵和組織學生積極參與各種數學建模競賽，讓越來越多的高職學生體驗數學建模競賽的全過程，從而促進創新思維的培養

通過對150名了解數學建模競賽的高職學生進行問卷調查顯示，75.29%（比重排第一）的學生認為數學建模競賽團隊合作的形式有利于培養高職學生的創新思維能力.團隊合作是數學建模競賽不同于傳統競賽的一大特點.團隊合作的形式能夠增強高職學生的自信心和參賽熱情.然而，全國大學生數學建模競賽只是少數學生的競賽，大多數學生都沒有機會體驗這一過程.只有讓學生參與到競賽中，才能讓他們體會到數學建模的全過程，通過團隊協作、共同探討，促進創新思維的培養.因此，除了全國大學生數學建模競賽以外，學校應該多組織和鼓勵學生參加各種數學建模競賽.例如，校級數學建模競賽、華中杯數學建模競賽、網絡杯挑戰賽等.指導教師在競賽前應對賽題進行把關，盡量為高職學生選擇適合他們的賽題，超出他們能力范圍的題目會嚴重打擊他們的積極性.其次賽后應對學生的模型進行有針對性的分析和講解，引導學生進行后續的研究，以此激勵學生繼續探索，進而培養創新思維.

【參考文獻】

[1]張保權.論創造性思維的重要性及其培養途徑[J].桂海論叢，2007（4）：67-69.

[2]魯習文，等.從數學建模競賽看創新能力的培養[J].化工高等教育，1999（3）：44-46.