軍醫(yī)大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽組織策略

羅萬春，馬 翠，宋麗娟，周 彥

（陸軍軍醫(yī)大學(xué)，重慶 400038）

隨著信息技術(shù)的普及和發(fā)展，醫(yī)療大數(shù)據(jù)的挖掘和應(yīng)用的迫切性日益凸顯。數(shù)學(xué)建模作為大數(shù)據(jù)挖掘和分析的工具日益受到重視，數(shù)學(xué)建模知識需要學(xué)生在本科階段進行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)建模能力需要學(xué)生在競賽中鍛煉和提高。但是在醫(yī)學(xué)院校，數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競賽開展情況一直不盡如人意，如何組織學(xué)生進行培訓(xùn)與競賽，有效提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力需要深入研究。

1 軍醫(yī)大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽存在的困難

醫(yī)學(xué)院校數(shù)學(xué)建模競賽存在學(xué)生重視程度不夠、數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容淺顯、學(xué)生自學(xué)能力差、創(chuàng)新能力不足等問題[1]。經(jīng)調(diào)研，在軍醫(yī)大學(xué)還存在以下問題阻礙了數(shù)學(xué)建模競賽的開展。

1.1 數(shù)學(xué)課時較少，教學(xué)內(nèi)容簡單

一般而言，我國醫(yī)學(xué)院校高等數(shù)學(xué)課時數(shù)少，尤其是臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)，往往不超過50學(xué)時，只能簡單介紹微積分的基本知識，而且沒有開設(shè)數(shù)學(xué)相關(guān)課程。在這種情況下，課堂教學(xué)往往是重直觀輕抽象，重計算輕推理，重一元輕多元，重低階輕高階。好的現(xiàn)象是，不少教師會設(shè)計一些醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)學(xué)案例，在一定程度上涉及數(shù)學(xué)建模的思想方法。

1.2 對數(shù)學(xué)認可度低，應(yīng)用困難

數(shù)學(xué)作為公共基礎(chǔ)學(xué)科課題少，相關(guān)論文級別不高，不容易得到學(xué)校的認可。多數(shù)專業(yè)學(xué)科論文寫作相對容易，只需要做實驗并進行簡單的統(tǒng)計分析，無需復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模刻畫，研究人員也不會認識到事實上自己的許多實驗數(shù)據(jù)沒有得到充分的挖掘和利用。數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)院校處于比較尷尬的地位，一方面，利用數(shù)學(xué)可以更好地分析和挖掘醫(yī)學(xué)問題；另一方面，醫(yī)學(xué)研究人員沒有足夠的數(shù)學(xué)建模能力來解決問題，甚至沒有用數(shù)學(xué)建模解決問題的意識。數(shù)學(xué)教師和醫(yī)學(xué)專業(yè)教師合作本來可以解決這一問題，但遺憾的是大多數(shù)合作成功率不高，主要是因為經(jīng)費、署名等問題。

1.3 缺乏獎勵機制，參賽積極性低

由于全軍院校取消了教學(xué)獎勵，教師指導(dǎo)學(xué)生參加競賽完全是基于職業(yè)素養(yǎng)的自主行為，積極性較低。學(xué)生雖然獲獎有獎金，但是數(shù)學(xué)建模競賽獲獎難度遠超其他學(xué)科競賽，因此學(xué)生不愿意花時間，而且對現(xiàn)在的學(xué)生來說，這點獎金可有可無，只有真正對數(shù)學(xué)感興趣的學(xué)生才愿意參加。

2 軍醫(yī)大學(xué)數(shù)學(xué)建模競賽的組織策略

數(shù)學(xué)建模競賽存在上述困難，而數(shù)學(xué)建模能力對學(xué)生的長遠發(fā)展意義重大[2]，因此，有效得當(dāng)?shù)亟M織籌劃數(shù)學(xué)建模競賽，讓更多學(xué)生在數(shù)學(xué)建模競賽中受益，需要組織者積極思考和實踐。

2.1 滲透數(shù)學(xué)建模思想方法，整合數(shù)學(xué)建模課程內(nèi)容

所有的教學(xué)設(shè)計均是基于一定的教學(xué)內(nèi)容，內(nèi)容設(shè)定是一切教學(xué)活動的基礎(chǔ)和前提，因此，數(shù)學(xué)建模競賽組織的第一要務(wù)是設(shè)計課程內(nèi)容體系。傳統(tǒng)高等數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容是基于邏輯結(jié)構(gòu)的純數(shù)學(xué)，由于醫(yī)學(xué)院校數(shù)學(xué)課時少，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模時對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)建模思想方法掌握不好。因此，我們在先導(dǎo)課程醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想方法，同時調(diào)整了課程內(nèi)容體系，整個數(shù)學(xué)建模課程內(nèi)容體系見圖1。

在數(shù)學(xué)建模課程體系中，醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)建模選修課的先導(dǎo)課程，而數(shù)學(xué)建模選修課又是數(shù)學(xué)建模第二課堂的先導(dǎo)課程。在醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，引入醫(yī)學(xué)或軍事背景的數(shù)學(xué)案例，一是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，二是滲透數(shù)學(xué)建模的思想方法。MATLAB軟件演示也是一種直觀教學(xué)，與數(shù)學(xué)建模選修課中的MATLAB入門和數(shù)學(xué)建模第二課堂中MATLAB綜合編程呈螺旋上升的遞進關(guān)系。事實上，醫(yī)學(xué)高等數(shù)學(xué)僅僅是數(shù)學(xué)建模的滲透，數(shù)學(xué)建模選修課是數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)建模第二課堂是數(shù)學(xué)建模專題，是數(shù)學(xué)建模的提升和綜合演練。歷時一年，學(xué)生能基本掌握數(shù)學(xué)建模的基本方法。經(jīng)過2～3年的數(shù)學(xué)建模競賽鍛煉，學(xué)生能較好地應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的基本方法，具有較高的數(shù)學(xué)建模能力。

2.2 改進數(shù)學(xué)建模教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

數(shù)學(xué)建模競賽的主體是學(xué)生，數(shù)學(xué)建模能力的獲取途徑是學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的主要方式是課堂教學(xué)。因此，數(shù)學(xué)建模競賽組織的第二要務(wù)就是選擇有效的有針對性的教學(xué)方法。數(shù)學(xué)建模教學(xué)方法仍然沿襲傳統(tǒng)純數(shù)學(xué)教學(xué)方法，以理論講授為主，教學(xué)內(nèi)容枯燥，教師教學(xué)呆板，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力，學(xué)習(xí)效率低下，不符合醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)，不適應(yīng)醫(yī)學(xué)院校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點。改進的總體思路為將“講數(shù)學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脭?shù)學(xué)”。數(shù)學(xué)建模理論講授是理工科院校數(shù)學(xué)教學(xué)的重要方式，也取得了較好的效果，對于學(xué)生數(shù)學(xué)理論水平的提升、正確建模能力的培養(yǎng)、建模求解理論的推導(dǎo)都大有裨益。鑒于醫(yī)學(xué)院校實際情況，建議采用“簡介模型、模型能解決的問題、如何應(yīng)用、如何求解、結(jié)果解讀”的順序進行教學(xué)，也就是說教會學(xué)生如何正確“用數(shù)學(xué)”。所謂“用數(shù)學(xué)”并不是不講數(shù)學(xué)理論，而是淡化概念、簡化推導(dǎo)、強化應(yīng)用，讓學(xué)生在應(yīng)用中學(xué)習(xí)理論，在學(xué)習(xí)理論中強化應(yīng)用。事實上，對于非數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，數(shù)學(xué)推導(dǎo)難理解、易放棄、非必要，只要通過數(shù)學(xué)軟件就能實現(xiàn)求解，求解快、入門易、效率高，沒必要通過推導(dǎo)得到解析。

圖1 數(shù)學(xué)建模課程內(nèi)容體系

2.3 制訂數(shù)學(xué)建模競賽程序，構(gòu)建高效的競賽管理體系

數(shù)學(xué)建模競賽涉及教務(wù)、教室、授課、競賽場地、請假等方方面面，因此，競賽組織的第三個要務(wù)是構(gòu)建競賽管理體系。本科競賽是按照“教務(wù)處發(fā)文、學(xué)院協(xié)調(diào)、教研室承辦”的組織程序，從數(shù)學(xué)建模選修課、第二課堂到競賽，教研室均需要上下協(xié)調(diào)、多方咨詢、反復(fù)磋商。教研室采用“主任統(tǒng)籌、總教練負責(zé)、課代表協(xié)助”的管理模式，針對全國大學(xué)生軍事數(shù)學(xué)建模競賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽單獨指派總教練，負責(zé)從制訂計劃、培訓(xùn)到競賽的一切事務(wù)。教練組無條件服從總教練的工作安排，而教研室主任負責(zé)對教務(wù)處、學(xué)院及其他相關(guān)科室的工作匯報和協(xié)調(diào)。其中全國大學(xué)生軍事數(shù)學(xué)建模競賽既是軍隊數(shù)學(xué)建模競賽（全國大學(xué)生均可參加），又是全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽和美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的實戰(zhàn)培訓(xùn)與選拔依據(jù)，參賽人數(shù)多，學(xué)生基礎(chǔ)差，協(xié)調(diào)工作忙，需要細致耐心、責(zé)任心強、善于與學(xué)生交流的教師擔(dān)任總教練。全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽是本科競賽的中心工作，經(jīng)過選拔后的參賽人員隊伍整體水平較好。該競賽難度大，需要所有參賽學(xué)生請假一天，競賽場地比較難安排，需要總教練有較豐富的經(jīng)驗。美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽參賽學(xué)生從全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽參賽隊員中挑選，學(xué)生數(shù)學(xué)建模能力更好，而且參賽人數(shù)較少，總教練的工作相對較容易，可以讓年輕教師擔(dān)任總教練，以鍛煉和培訓(xùn)人才。學(xué)生層面，每項競賽設(shè)立總課代表，各專業(yè)或班級設(shè)立分課代表，負責(zé)報名、通知下發(fā)、競賽場地維護、競賽協(xié)助等工作。按照這種管、教、學(xué)三方協(xié)同、專人負責(zé)、計劃實施的管理體系，競賽能有條不紊、按時高效地推進。

2.4 遵守數(shù)學(xué)建模競賽規(guī)則，制定良好競賽指導(dǎo)制度

要參加數(shù)學(xué)建模競賽，就必須遵守數(shù)學(xué)建模競賽的規(guī)則，因此競賽組織的最后一個要務(wù)是制定符合規(guī)范的競賽指導(dǎo)制度。通過課堂講解、文件下發(fā)傳達的方式讓學(xué)生了解每項競賽的規(guī)則，其中幾個重要的規(guī)則包括論文格式、交卷時間、MD5碼（全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽）、個人信息以及指導(dǎo)教師不得參與競賽。就論文格式而言，數(shù)學(xué)建模論文寫作專題能為學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模競賽提供指導(dǎo)。為嚴(yán)格落實競賽期間教師不參與規(guī)則，指導(dǎo)教師在賽前必須進行培訓(xùn)。為此，可提前確定指導(dǎo)教師，對學(xué)生進行單獨的有針對性的競賽指導(dǎo)，使學(xué)生具備良好的參賽能力。競賽組織者要策劃好整個競賽培訓(xùn)活動，既要充分考慮教練團隊的集體授課，又要留有充足的時間讓指導(dǎo)教師對學(xué)生進行一對一指導(dǎo)，體現(xiàn)教師的指導(dǎo)作用。

3 結(jié)語

數(shù)學(xué)建模競賽已成為我國科技類競賽中體量最大的競賽，對于學(xué)生利用數(shù)學(xué)思想方法定量解決實際問題的意識以及團隊協(xié)作、程序編寫、論文寫作等能力培養(yǎng)具有重要的作用。近30年來，數(shù)學(xué)建模競賽也鍛煉了一大批能力突出的學(xué)生，在各行各業(yè)都有著突出貢獻和較高成就。醫(yī)學(xué)院校學(xué)科設(shè)置的特殊性導(dǎo)致對數(shù)學(xué)建模的重視程度不如理工科院校，但是通過科學(xué)的組織也能收獲豐碩的成果。我校從2003年開始參加數(shù)學(xué)建模競賽，在全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中獲得了23個全國一等獎，1項MATLAB創(chuàng)新獎，在軍隊院校軍事建模競賽中4年兩次問鼎拿獎，在美國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽中也獲得了特等獎。競賽不僅讓學(xué)生有收獲，教師也提高了能力，通過努力，我校數(shù)學(xué)教研室的教學(xué)和數(shù)學(xué)建模競賽已經(jīng)得到了全校師生的認可。