大數據時代下數學建模課程教學改革

【摘 要】 大數據時代《數學建模》課程教學中應針對存在的問題，改革課程內容、教學方法和考核方式，提高學生的建模能力，培養符合時代需求的大數據人才。

【關鍵詞】 大數據時代;數學建模;課程教學;改革

隨著智能設備的普及，大數據時代已經悄然的來到每個人的身邊，并且滲透到每個人的日常生活之中。[1]簡單地來說，大數據就是利用海量的信息，找到其中不易被人察覺到的關聯，并利用這種關聯的分析處理方法。大數據時代的到來，對于各大高校的教育教學帶來了很大的機遇以及相應地挑戰，各個高校結合自身的實際情況，利用大數據時代的特點對很多學科的培養方案、教學模式、教學內容等做了相應的修改和調整，大數據專業如雨后春筍般在各大高校紛紛出現。而《數學建模》這門課程正是結合計算機技術，運用數學知識解決各領域大數據處理實際問題的最佳課程，起到了連接現實世界、數據世界與數學世界的橋梁作用。[2]隨著時代的發展，數學建模在各個行業中的重要性越來越明顯，因此在大數據時代下，將大數據的思維融入數學建模課堂中是數學建模課程改革勢在必行的任務。

一、《數學建模》課程教學中存在的問題

（一）教學內容陳舊

在高校中，應試教育仍然占主導地位，學生也是以考試作為學習的最終目標，只要能及格，能考高分就行，教師也以此為教學目的進行教學，所以無論從教材的選用到課堂教學內容的設置，多年來一成不變，忽略了課程的與時俱進。在大數據的重要性沒有被大家重視之前，《數學建模》課程用到的教材內容比較基礎，跟不上時代的需求，像我們學校常用的教材是趙靜的《數學建模與數學實驗》[3]和姜啟源的《數學建模》，[4]這些教材中選用的例子都比較經典，給學生提供了最基礎的知識，但是大數據時代下出現的各種現實問題，往往都具有包含海量信息的特點，面對這樣的問題，僅僅靠課本上學習的內容已經無法滿足學生的需要，學生往往在上完這門課后，碰到具體的與大數據相關的建模問題，還是不知道怎么去解決。這就需要任課教師在完成課本內容的基礎講解后，還要對有關大數據方面的內容進行擴充拓展。

（二）教學模式陳舊

在現有的很多高校教學中，傳統的教學模式仍然是以教師利用黑板講解為主，在課堂上進行基礎知識的講授。隨著多媒體的普及，有條件的學校把教學方式從純黑板講解變成“黑板+PPT”教學方式，在一定程度上提升了教學方式，但效果并不是很理想，經常出現教師在講臺上講得聲情并茂，精疲力盡，但學生認真聽的不多，玩手機的很多。就其原因來講，之所以導致學生并不是積極參與到教學中，一方面學生聽課狀態是處于被動狀態，不是主動地去接受知識，而是知識被強制性輸進學生的大腦中;其次，課堂上的教學互動環節比較簡單，在課堂上進行最多的師生互動就是傳統形式：教師提問，學生回答問題。而且這種問題往往都非常簡單，對提升學生的學習能力和拓展學生的知識這方面來講還是不足。這種多年來形成的教學模式，無論教師還是學生對此都有很強的依賴心理，但是這樣的課堂組織形式很難調動學生學習的自主能動性，對提高學生的認知和拓展不利。特別是在當今的智能化時代，在廣大的學生中，手機基本上人手一個，經常出現學生在上課期間內，往往堅持聽課不到半個小時，就沉浸在自己的手機中不能自拔，可以想象在這樣的教學模式下，效果堪憂，對于教師和學生來說，教的效果和學生學習收獲的效果都達不到理想的狀態，感覺上課就是對牛彈琴，浪費時間和精力。要打破這種傳統的教學模式，需要付出很多的精力和時間，而且這種付出往往見效甚微，得不償失，所以教師在主觀上缺乏創新意識。但是在大數據時代背景下，隨著大學課程改革的要求，這種單一的傳統教學模式已經很難培養出符合現代社會需求的人才。

（三）考核方法寬松

現在高校所采用的考核方法大多數是以期末考試成績為主，平時成績為輔的方式進行綜合考核。結合到學校畢業需求，試題難度不能太大，要讓絕大多數的學生順利畢業，因此在期末試卷的命題中往往很多要采用與書上的例題和作業題相類似的題目，而且還有教材中基礎知識的考核也要占一定的比例，這樣一來，面對期末考試，學生只要死記硬背，機械地套用概念、公式和把相關的類型掌握就能輕松應對考核，但這樣的考核并不能調動學生學習的積極性和主動性，體現不了學生學習的實際情況，更談不上提高學生的應用能力。并且面對大數據時代處理問題的復雜化、數據海量化等特點，傳統的考核方式的缺陷越來越明顯，已經滿足不了大數據時代對該課程的要求。

二、大數據時代下數學建模課程改革

為了解決大數據時代下《數學建模》課程教學中存在的問題，提出以下幾點改革措施。

（一）改革課堂教學內容

面對傳統教學內容陳舊的缺點，結合大數據的特點，從以下三方面對課堂教學內容進行改革。

1.注重大數據建模基本技能的培養。為了順應時代發展的需要，也為了滿足社會對大數據人才的需求，在課堂教學內容中除了講解清楚《數學建模》中的基礎知識以外，也需要把大數據處理軟件方面的知識融入到課堂教學中，加強數學建模課與大數據相關課程之間的結合，學校已經設立大數據專業，學生也都學過《數據挖掘》等數據處理方面的課程，利用學過的課程，對一些大數據進行分析，建立數學模型，加強學生對大數據相關的數學建模能力的培養，使學生更有興趣主動地去學習，才能去掌握和提升自己的能力。

2.課堂教學中要把講授的內容與學生所學專業相融合。結合多本教材和大數據時代的特點，針對不同專業的學生，選取不同的教學側重點，使得該課程的內容更貼近學生所學專業，讓學生意識到課程內容在現實生活中的重要性，才能提高學生的學習興趣。也可以組織有過多年講授《數學建模》課經歷，經驗豐富的教師，結合當前的時代需求，根據自己的上課經驗和學生的實際情況，編寫更適合本校學生的教材。

3.加強學生深度注意力的培養。智能手機的普及，使得學生在學習上的深度注意力迅速衰減，廣度注意力發達。所謂廣度注意力是指在大數據時代，學生能夠利用網絡，獲取大量淺顯的知識，并能夠對獲取的知識進行整理，收集和提煉，得到自己所需要的內容。深度注意力是指傳統的課堂教學完成后，布置一些有難度的學習任務，讓學生在消化理解課堂知識后，經過認真思考，完成任務。現在的學生在大數據時代獲取信息的便利，使得他們比較浮躁，很難靜下心來進行深度思考，這就需要我們在課堂教學中，多引進一些學生感興趣的內容，吸引學生的注意力，指引他們進行深度思考，這樣可以提高學生解決問題的能力。

（二）改革教學模式

智能手機的普遍使用，使得課堂成為了手機和教師爭奪的戰場，如何在課堂教學中，讓學生從低頭族中解放出來，迫使教師必須對教學模式進行改革。借助現代化的教學平臺如雨課堂、騰訊課堂等學習平臺進行教學已經勢在必行，特別是今年的新型冠狀病毒肺炎疫情的爆發，促進了線上教學的推廣和應用，保證了停課不停學。在這些教學平臺中，超星學習通教學平臺高校使用也很多，這種使用多種現代化的教學方式能夠充分調動學生學習自主能動性，像使用學習通中的簽到功能對學生進行監督，督促學生進行預習，分開多次留作業的方式督促學生平時的學習，分組討論的方式引導學生思考問題，處理問題，提高學習興趣。可以嘗試角色轉換的方式進行教學，選取一些學生比較感興趣又適合學生講解的章節，讓學生自己進行講解。把學生的手機利用起來，能夠將手機和課堂教學結合起來，把學生從課堂教學的低頭族中解放出來，把手機變成課堂教學的一部分，吸引學生的注意力。

（三）改革考核方法

為了適應時代的要求，更好地提高學生的能力，針對以往考核方法寬松的情況，可以嘗試使用多種考核方法相結合的形式進行綜合考核。

1.鼓勵學生積極參加數學建模競賽，對于取得優異成績的學生，可以不用參加期末考試，考試成績直接評定為優秀;（2）嘗試讓學生選擇一個自己比較感興趣的實際問題建立模型，寫一篇小論文，或者做某一道往年數學建模題的考核方式;（3）利用超星學習通等平臺，加大對學生平時學習的管理，督促學生連續性學習，增加平時學習在課程考核中所占的比例，可以把課前預習，課堂討論，章節測試，學生利用課外時間觀看相關視頻的情況等都引入到我們的課程考核中，這樣更能增加學生平時學習的主動性，教師也能隨時掌握學生的學習動態對自己的教學過程進行調整。

三、結語

在大數據時代背景下，對數學建模課程改革勢在必行。本文首先通過對傳統數學建模課程存在問題的分析，對數學建模課堂教學內容、教學模式、考核方法的改革提出了一些建議，通過這些改革，找到更適合本校學生的教學方法，調動學生的自主學習能力，培養學生綜合解決問題的能力，從而培養出更多符合社會需求的大數據人才。

【參考文獻】

[1] 婁巖.大數據技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2016.

[2] 譚偉，戴厚平.大數據時代下數學建模課程教學改革的優化[J].曲靖師范學院學報，2018，37（3）：49-52.

[3] 趙靜，但琦.數學建模與數學實驗（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社，2014.

[4] 姜啟源，謝金星，葉俊.數學模型（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

【作者簡介】

于水情，西安財經大學副教授，研究方向：應用數學.