談數學建模競賽對醫學生綜合能力的影響

申笑顏 李旎 閆秋穎 孔凡明

【摘要】數學建模競賽是一項有利于培養學生綜合能力的活動。闡述了醫學生參加數學建模競賽和學校開設數學建模課程的意義，分析了數學建模競賽對醫學生查閱文獻能力、計算機應用能力、創新能力、溝通表達能力和團隊寫作能力等綜合能力，表明數學建模競賽能夠提高學生的綜合能力。

【關鍵詞】數學建模競賽?醫學生?綜合能力

一、引言

在日益激烈的人才競爭中，醫學生需要提高綜合能力以便創造更高的社會價值和個人價值。傳統的數學教學局限于課堂的理論傳授，容易忽視對學生綜合能力的培養。數學建模競賽是一個各高校培養復合型人才的載體，是一項有利于醫學生感知理論聯系實踐的活動，對醫學生的各項能力培養發揮著重要的作用。

二、參加數學建模競賽和開設數學建模課程的意義

我國大學生數學建模競賽創辦于1992年，每年一屆，目前已成為全國高校規模最大的基礎性學科競賽，也是世界上規模最大的數學建模競賽。該比賽雖開始較晚但發展迅速，賽題內容大多引入社會實際問題，引導學生思考這些問題，增強其社會責任感，提高其綜合能力。

開設數學建模課程有什么意義呢？它對高校人才建設有什么作用呢？數學建模的構成一般可表示為，首先根據實際情況分析相關影響因素和主要信息，簡化并制定問題假設，然后用數學語言描述構建數學模型，力圖發現實際情況具有的內在規律，最后依照所得數學模型去解決相應的實踐問題。數學建模過程可培養學生對現實問題進行數學抽象，用數學知識與方法構建模型解決問題的素養。在由理論到實踐的建模過程中，不僅能夠增強學生對數學知識的掌握程度，還可以培養學生成為運用數學知識解決實際問題的復合型人才。由此看來，開設數學建模課程和參加數學建模競賽活動就顯得尤為重要了。

在明確上述兩點之后，是否應該將數學建模引入大學課堂呢？馮慧敏在《中國特色通識教育模式研究》一書中提到大學生全面發展的問題，并指出應該規定大學生在數學與自然科學和社會可持續發展等領域必須要修夠一定的學分才能給予相關課程的開課權。以北京大學為例，本書作者提供的北大通識核心課程目錄中共有32項課程屬于數學與自然科學，其中大部分與數學建模有關，北京大學貫徹“加強基礎，淡化專業，因材施教，分流培養”的教學改革方針，打破專業和學科壁壘，力求把單科化的專才教育轉變為整體化的通識教育。從中可見高等院校開設數學建模課程的重要性。

三、數學建模競賽對醫學生綜合能力的培養及意義

在上文中我們提到了數學建模及其競賽對高校教育的重要性，那么數學建模對醫學人才的建設有什么幫助呢？在我國多數的醫科院校中，數學課程與繁重的專業課程相比，受到的重視程度比較低。而對于大多數的醫療工作者來說，他們的工作范疇與數學的交叉非常少，也使得部分醫學院校和醫學生對高等數學課程并不重視。這種從學業生涯到職業生涯中對數學教育十分輕視的現象已經成為了一種惡性循環。

但實際上，任何人都無法否認數學思維對所有行業的理性指導，缺少理性的數學思考會讓醫學生的職業發展很受限制，這也許是我國醫療行業在世界范圍難以取得領先地位的一個原因。醫療行業是一個要求從業者具有較高綜合能力的行業，除了具備理論知識，理論與實踐相結合的能力也是非常重要的。在提高醫學生的綜合能力方面，數學建模競賽就成為了連接數學和醫學兩個領域的橋梁。數學建模競賽能夠讓參賽學生在運用數學知識構建模型的過程中發現數學的實用性。數學建模具有重要的育人價值。醫學生可以通過參加這類競賽接觸數學建模，而數學建模作為聯系數學和實際的橋梁，又能夠幫助醫學生了解數學在醫學實踐的思維呈現，培養醫學生的數學能力，提高醫學生的綜合能力。

1.數學建模競賽對醫學生查閱文獻能力的培養及意義

在數學建模競賽中，首要的就是查閱文獻，文獻中有大量與數學建模相關的信息，這是了解數學建模問題的重要途徑。比賽時間短，查詢信息量大，這就要求學生在有限的時間內對所得信息進行篩選，找到有價值的各類文獻資料。期間，學生對于文獻的閱讀、整理和運用的能力都可以得到集中的訓練并獲得顯著的提高。

目前，數學的應用已經從解決簡單的數學問題延伸到醫藥學、化學、生物學等領域，許多實驗結果均以數學理論作為支持。數學建模競賽范疇涵蓋多個學科，參賽者可以將數學知識融入相應領域。通過參與數學建模競賽，查閱文獻資料，能夠讓醫學生對數學有更深層次的認識，還能夠發現與醫學領域發生交叉的其他學科動態，開闊了醫學生的視野，并充分發揮想象力與創造性思維，運用數學知識解決建模問題，同時更好的將數學融入醫學問題。

2.數學建模競賽對醫學生計算機應用能力的培養及意義

在數學建模競賽的題目解答過程中，參賽選手需利用計算機各種強大的功能對數學建模過程中復雜的數據進行處理。比如，使用 Matlab和Mathematica

等數學應用軟件，能夠幫助學生迅速地初步建立模型，并進行有效篩選，從而由初步模型逐步改進成較為理想的模型。利用數學建模競賽，為學生提供計算機實踐鍛煉的機會，以提高學生計算機實踐應用能力。

3.數學建模競賽對醫學生創新能力的培養及意義

數學建模是一種十分考驗學生創新能力的競賽，所以學生的創新意識就是賽前所要訓練的重點對象。數學模型經過演繹、求解以及推斷，這些推論或結果要運用到現實世界中就必須要接受實際的檢驗。一篇優秀的建模論文必定有一個優秀的數學模型，而在建立數學模型的過程中，創新必不可少，創新能力是人的各種能力的綜合和最高形式。

數學建模中常用的方法主要是類比法和理想化法，它們的運用與想象力、洞察力有密切關系。注意到研究對象與已熟悉的另一對象某些數學意義上的共性，比較二者相似之處以獲得對研究對象的新認知。在選擇對象時，要在頭腦中要形成概念，這在一定程度上要依靠想象力。理想化法是從觀察和經驗中通過想象和邏輯思維，把對象簡化、純化，使其升華到理想的數學表述狀態。

在建立數學模型的過程中，如何將實際問題進行處理，從中建立一個相關的數學模型，需要參賽者對題目進行發散性思考。數學建模過程是一種創新的過程，讓學生在解題過程中自由想象，自由發揮，不受限制。激勵學生多思、多想、多計算。除了想象、洞察和判斷這些屬于邏輯思維、形象思維范疇的能力之外，直覺和靈感往往起著不可忽視的作用。直覺和靈感與創新能力具有一定的關聯，而數學建模競賽中會經常激發學生的直覺和靈感，因而對學生的創新能力培養起到了非常重要的作用。

4.數學建模競賽對醫學生溝通表達能力的培養及意義

在數學建模競賽的比賽過程中，學生需要和老師進行交流與溝通。在比賽過程中，每個人對題目有不同的理解，如何準確地向他人描述出自己的想法與思路，也是對選手的考驗。因此，擁有清晰的思路、良好的口頭語言表達能力，也是數學建模競賽中選手的一大優勢。特別是在正式比賽中，由于時間限制，再加上比賽時的緊張感，許多人都會陷入思路不清晰的狀況。而在論文寫作環節，更需要參賽者具有很強的書面語言表達能力。如何采用簡潔的語言，將模型構建與解題過程的邏輯思維，進行清晰準確地闡述，對于選手們提高自身的溝通表達能力是個很大的鍛煉。醫學生的工作將與不同的人群溝通，在校期間培養良好的溝通表達能力很有必要，數學建模競賽可以幫助醫學生培養這種能力。

5.數學建模競賽對醫學生團隊協作能力的培養及意義

全國數學建模競賽以小組為參賽單位，每三人一組，從放題到交論文只有三天時間，小組成員進行分工與配合，在這有限的時間里，能否完成從分析問題到建模再到利用所建數學模型求出結果，并最終形成一篇優秀的論文，離不開小組成員的精誠合作。每一位病人的痊愈都離不開醫護人員之間的相互合作，他們彼此之間的合作有可能會大大縮短病人的康復時間。如何分工，如何掌握進度，如何寫作論文，如何處理困難，如何團隊交流等，都需要參賽的三名隊員在賽前精心計劃，相互磨合，賽中統籌安排，這樣才能做到有條不紊，順利完成競賽。

四、結語

現階段，我國的醫療水平仍未達到國際領先水平，要想改變這種情況，就必須大力推動科學技術的發展，而科學技術的發展離不開數學知識的運用。在全國大學生數學建模競賽中，醫學生能夠充分運用數學知識以及其它學科的知識，了解數學與眾多領域的交叉關系。2019年7月，我國科技部、教育部、中科院、自然科學基金委聯合制定了《關于加強數學科學研究工作方案》，提出了持續穩定支持基礎數學科學，支持設立“數學與交叉學科”重點專項，加強數學家與其它的合作與交流，打破學科壁壘，推進數學與工程應用，提升數學支撐創新發展的能力和水平。在這樣的趨勢下，醫學院校更應該加強數學教育，數學建模進入課堂是一種先進的教育潮流，同時數學建模競賽也是一種行之有效的數學教育活動，可以大大提高醫學生的綜合能力，對于推動醫學事業的發展有著重要的意義。

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基金項目：沈陽醫學院教學研究課題（YB2018024）。