大數據時代基于數學建模的應用型人才培養的調查研究

劉博瑞 韓天紅

【摘要】本文論述了大數據時代開展數學建模的意義，根據對本校大學生對數學建模競賽與培訓的認識與評價的抽樣調查，結合教育心理學理論，淺談我校數學建模課程的教學研究。

【關鍵詞】數學建模 抽樣調查 教育心理學

【基金項目】塔里木大學重點課程220101405資助。

【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）32-0191-02

一、引言

隨著網絡信息技術的發展，短短幾年內，積聚了大量的數據。2012年作為全球大數據時代的起點，人類已經步入了大數據時代。2015年，“大數據”一詞于兩會上首次寫入政府工作報告；2015年9月，國務院發布《促進大數據發展行動綱要》，系統部署大數據發展工作。

面對各個領域如此巨大規模的數據，要實現其價值，就必須挖掘數據中潛在的信息，完成信息資源職能的蛻變與發展。實際應用的需求又促使數據挖掘領域很多方法的提出和發展，實踐則是大數據的最終價值體現的唯一標準。

二、大數據時代開展數學建模的意義

數據挖掘需要一個建模的過程。大量的數據之中必然隱藏著規律性的東西，要想找到這種規律，就得經過數據挖掘過程并對數據進行建模，利用所建的模型將這種關聯性、規律性從數據中找出來。

在解決一個建模問題時，要查詢與搜集資料、信息，用已知的方法與計算機軟件來處理問題和相關數據。該過程既提高了學生搜集信息、辨識有效信息的能力，也鍛煉了學生的分析問題與解決問題的實踐應用能力。

三、結合我校數學建模競賽與培訓情況根據抽樣調查結果分析

為了今后更好地開展數學建模培訓與競賽相關工作，筆者通過騰訊問卷面向本校國賽培訓群發放了有關數學建模學習的問卷，共回收85份問卷，問卷設計了20道題目，主要涉及如下幾個方面的問題：學生對數學建模的認識與了解、學生的對大數據的認識與態度，學生對數學建模培訓的認識與評價、數學建模培訓和競賽對學生有哪些方面能力的提升。下面根據調查對這四個方面作如下分析。

1.被調查學生對數學建模的非常了解的占7.3%，基本了解的占到了59.8%；對數學建模比較感興趣的同學占到54.9%，一般感興趣的占42.7%，充分表明大多數同學對數學建模或多或少有所了解，也有興趣去了解。從心理學角度來說，情緒和動機狀態影響問題解決的效果，在一定限度內，情緒和動機強度與問題解決的效率成正比。指導老師應根據學生的興趣創設一個接納學生意見和思想的氛圍，鼓勵學生積極地投身于問題解決的活動之中。

對學生“是否參賽及獲獎情況”與“能否熟練運用圖書館與網絡資源搜集資料”進行交叉分析，參賽同學搜集資料的能力遠遠超過了從未參加比賽的同學。充分說明通過數學建模競賽可以提高學生的閱讀與信息檢索能力。對學生“是否參賽及獲獎情況”與“學習中自我管理能力” 進行交叉分析，參賽同學與從未參賽同學自我管理能力相當，76.8%的學生認為自我管理能力還行，但仍有惰性，需要督促。因此，從心理學角度講，指導老師需要因勢利導，加強大學生的自我教育，通過多溝通、多鼓勵的方式幫助學生提高自我調控能力。

2.根據調查學生對大數據的認識，超過半數的學生認為大數據已融入到我們生活的方方面面，并且獲得大數據相關知識的主要渠道是網絡，其次是電視廣播媒體和雜志報刊。90%以上的學生認為大數據積極影響比較多，能夠改善人們的生活質量，但也有少數學生也為“個人信息的泄露”而擔心。在對待大數據的態度方面，73.2%的學生選擇“利用它，讓它服務于生產生活”，52.4%的學生認為“它只是一種參考，人們還應有自己的想法”，25.6%的學生選擇“把它看作是一種商機”，7.3%的人選擇排斥它與其他。根據調查，學生是以積極的心態擁抱大數據時代的到來。有了積極的心態，才有可能以包容心態接納它，充分利用好它給人們的生活帶來的便利，積極地制定對策將它帶給人們生活的負面影響降到最低。

大數據背景下，關于培訓教師應該重點加強哪一模塊的知識講解：從未參加比賽的同學認為“常用數學軟件的使用”與“數據分析的常規模型”更為重要，其次是歷年建模競賽獲獎論文的講評和建模論文的寫作方法與技巧；而參加比賽的同學則認為軟件知識、數據分析模型與論文的講解幾乎同等重要。究其原因主要是從未參加比賽的學生基本是大一新生，不管是否參加過培訓，他們對數學建模的了解不夠充分，希望從基礎知識方面入手；而參加過比賽的同學，基礎知識有了一定的積淀，希望通過獲獎論文的講解整體把握數學建模的思想方法、過程和論文的寫作方式。這就要求指導教師根據學生的層次需要和專業需求和對學生進行不同類別的建模培訓。

3.關于怎么提高建模能力，通過交叉分析得到“從未參加比賽”的學生則認為“培訓與競賽經歷二者都很重要”更多一些，而“有比賽經歷”的學生選擇“參加比賽的經歷”多于“二者都很重要”，說明我校開展的以賽促訓的方式得到了學生的認可。對數學建模培訓內容和培訓方式的調查結果顯示非常滿意的占18.3%，一般的占57.3%，不太滿意的占20.7%。這說明，我校數學建模，在培訓內容和培訓方式還有待很大提升的空間，需要做進一步的改革與調整：指導老師在充分了解學生的需求以后，合理確立教學目標，科學精選教學材料，合理編排教學內容，有效設計教學程序，教授學生學會學習。

對近兩年做的培訓方面的改革，“數學建模培訓中要求每個參賽組都研讀并講評一篇獲獎論文”、“讓曾獲得國家級獎項的參賽組講解獲獎作品的參賽經歷和經驗”、“國賽過程中邀請計算機、通信、物聯網、網絡工程等工科專業的教師參加數學建模競賽的指導”等創新活動得到了60%-70%學生的認可，尤其是參加過比賽學生的廣泛認可。建模培訓改革雖然取得一些成效，但是改革的步伐不能停止，要因地制宜，努力朝著適合我校的培訓方向前進。

4.在通過數學建模增加知識和提升技能方面，利用交叉分析剔除未參賽學生和因子分析以后得出：參加比賽的學生對其培訓和參賽以后對其能熟練掌握的知識評價，“建模的過程了解”、“論文結構、寫作特點和要求的了解”、“常用數學軟件的使用知識”排在前三位；參加比賽的學生對其培訓和參賽以后對其能提高能力的評價：“分析能力和邏輯推理能力”、“信息檢索能力”、“團隊協作能力和溝通能力”、“閱讀理解能力”排在前四位。從心里學角度講，數學建模的培訓與競賽經歷在學生的認知策略與心智技能的形成過程中起到了很大作用。依照心理學中能力的遷移理論，學數學建模過程中獲得的這些知識與技能，對學生畢業論文的寫作、創新創業項目的主持與參與、其他學科競賽的參加、今后工作和研究生階段的學習等實踐活動都有一定的指導作用。

四、結語

數學建模培訓和競賽的開展，為問題情景的創設搭建了一個平臺，在此平臺之上我們全面推廣以應用能力培養為目標的特色數學建模課程的教學工作，緊緊抓住大數據時代帶來的機遇，促進學生主動思考，培養學生利用數學理論知識和計算方法設計與軟件編程，對物聯網和互聯網環境下的數據分析與挖掘，解決大數據實際問題等方面的綜合能力，并發揮其特長，為社會創造價值。

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作者簡介：

劉博瑞，女，講師，河南民權人，碩士研究生，研究方向：數學教育，動力系統與人工神經網絡。

韓天紅，男，講師，湖北襄陽人，碩士，研究方向：數學教育，概率論與數理統計。