地方高校依托數學建模培養農業碩士創新能力的探索與實踐
——以湖南人文科技學院為例

李軍成，彭健民，陳國華，劉成志，楊 煉

(1.湖南人文科技學院 數學與金融學院，湖南 婁底 417000；2.湖南人文科技學院 研究生教育教學部，湖南 婁底 417000)

研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，如何培養研究生的創新能力是高等教育主管部門和各培養單位非常重視的問題。關于如何培養研究生的創新能力，許多培養單位都進行過研究與實踐，其中依托數學建模培養研究生的創新能力成為一種重要的途徑。例如，在研究生人才培養大系統中融入數學建模競賽，并根據研究生的差異構建不同知識體系和學習策略，從而促進研究生創新能力的提升[1]；在研究生數學基礎課中融入數學建模思想，以講座的方式開設數學建模選修課，并完善數學建模培訓體系，不斷培養研究生的創新能力[2]；根據研究生所學專業特點精選數學建模案例，通過數學建模的各個階段與環節來培養研究生的創新能力[3]；構建系統的數學建模課程以及提升數學建模課程的教學質量來促進研究生創新能力的培養[4]；構建以數學建模競賽、科研項目和學術論文為面，以科研創新為頂點的“三棱椎”模式來培養研究生的創新能力[5]；以導師引導為主體，通過在研究生的人才培養中融入數學建模思想來培養研究生的創新能力[6]；將本科數學建模與研究生數學建模進行整體設計來培養研究生的創新能力[7]；等等。

農業碩士是與農業、農村發展高度相關的專業學位，共有8個培養領域，涉及多個學科類別。在我國實施鄉村振興戰略的背景下，農業碩士的培養對我國農村發展具有舉足輕重的作用。本文以湖南人文科技學院為例，從教學、實踐、競賽這三個關鍵環節入手，探索依托數學建模培養農業碩士創新能力的具體舉措與有效途徑。

一、問題提出的背景

為了營造良好的研究生創新氛圍，全面提升我國研究生的科研水平與服務能力，教育部學位與研究生教育發展中心于2013年開始采取每年舉辦多系列主題賽事的方式面向在校研究生開展“全國研究生創新實踐系列活動”。作為主題賽事之一的“中國研究生數學建模競賽”能切實有效地促進研究生創新能力的培養與提高，也因此受到各研究生培養單位和社會的普遍認可。為了進一步提高研究生培養質量，增強研究生建立數學模型和運用計算機解決實際問題的綜合能力，推動研究生相關學科教學改革，湖南省教育廳于2015年開始舉辦湖南高校研究生數學建模競賽，并要求所有研究生培養高校必須組織研究生參加此項競賽，由此拉開了高校農業碩士參加數學建模競賽的序幕。目前，數學建?；顒釉絹碓绞艿礁餮芯可囵B單位的重視，其根本原因是數學建模是一項理論聯系實際的活動，它通過分析問題、建立數學模型、求解模型等過程培養研究生利用數學理論方法和計算機軟件解決實際問題的能力。對于地方高校的農業碩士而言，通過參與數學建?；顒?，他們的創新意識、科研水平、團隊精神等都會得到較大提升，從而使他們成為具有較大發展潛力的創新人才。

湖南人文科技學院于2011年獲得“服務國家特殊需求”農業碩士專業學位研究生培養資格，在每年招收的農業碩士中，大部分學生為社會考生或調劑生，這些學生數學基礎薄弱，有些學生甚至都沒有在大學階段學習過數學類課程，因此在組織研究生參加數學建模競賽時困難重重，利用數學建模培養研究生創新能力的效果也并不明顯。因此，如何針對農業碩士的特點，對數學建?；顒拥拈_展進行研究與改革，創建并構建適用于農業碩士的數學建模課程教學方案與數學建模創新人才培養模式，讓更多的農業碩士參與數學建?；顒硬闹惺芤娉蔀楸仨氁鉀Q的一個問題。

二、依托數學建模培養農業碩士創新能力的舉措

針對地方高校農業碩士的實際情況，湖南人文科技學院著手探索農業碩士數學建模課程教學的改革，對農業碩士數學建模競賽的組織、教學、參賽等各個環節進行了研究并實踐(見圖1)。

(一)數學建模課程教學改革

專業人才培養方案是高校開展教學活動的行動指南，也是保證人才培養質量的基本依據。高?？筛鶕W生特點、辦學特色和區域經濟社會發展需求等因素制定專業人才培養方案，但人才培養方案要著眼于培養學生的創新精神，增強學生的可持續發展能力。湖南人文科技學院依據農業碩士的生源特點和各領域的培養目標，在修訂農業碩士人才培養方案時，將數學實驗與數學建模課程作為專業拓展選修課納入人才培養方案，要求所有農業碩士都學習該課程，通過培養學生的數學建模思維與利用數學模型解決實際問題的能力，實現培養具有較強創新能力和較好發展潛力的高層次應用型、復合型人才的人才培養目標。

目前，有很多高校都面向研究生開設了數學建模課程，教學改革方法也迥然不同。但無論是從何種角度對研究生數學建模課程進行教學改革，都需要依據專業特征和學生特點，把教學改革和人才培養有機結合起來。針對農業碩士生數學基礎薄弱、編程能力較低等實際情況，湖南人文科技學院將數學實驗與數學建模課程劃分為編程基礎、建?；A、實踐與研討三個教學模塊。編程基礎模塊主要培養學生的MATLAB編程能力，為利用數學模型解決實際問題奠定編程基礎；建模基礎模塊主要培養學生數學建模論文的寫作能力，為學生利用數學模型解決實際問題奠定寫作基礎；實踐與研討模塊主要培養學生初步利用數學模型解決簡單問題的能力，為學生參加數學建模競賽和從事科研工作奠定實踐基礎。通過創建適用于農業碩士的數學建模課程教學方案，湖南人文科技學院循序漸進地提高了農業碩士建立數學模型解決實際問題的能力(見圖2)。

同時，為了讓更多的農業碩士參與數學建?；顒樱瑪U大數學建?；顒拥氖芤婷妫先宋目萍紝W院對數學實驗與數學建模課程考核方案進行創新性改革，將參與數學建模問題分組研討、至少參加1次數學建模競賽或撰寫1篇數學建模相關論文作為課程考核的必要條件，“迫使”全體農業碩士都能在數學建模活動中受益(見圖3)。

(二)組織學生參加各類數學建模競賽

面向研究生設立數學建模競賽的一個主要目的是培養研究生運用數學模型解決實際問題的能力，從而提高研究生培養質量。研究生數學建模競賽的題目大多來自實際工程問題，有部分題目甚至是企業亟待解決的問題，都具有較大的應用價值，因此，組織研究生參加各類數學建模競賽是培養創新人才的一條重要途徑。根據農業碩士的特點，湖南人文科技學院在組織農業碩士參加全國研究生數學建模競賽、湖南省高校研究生數學建模競賽等大型賽事前，會首先組織農業碩士參加校內舉行的數學建模競賽，并為每個參賽組配備1—2名具有參賽經驗的優秀本科生進行協助，不斷培養農業碩士的數學建模思維和利用數學模型解決數據問題的能力。

(三)數學建模競賽后期科研指導

農業碩士創新能力的培養是一個長期的過程。數學建模競賽結束后，部分學生可能不會再接觸數學建模，更談不上利用數學模型解決專業方面的問題，這在一定程度上削弱了數學建模對農業碩士創新能力培養的效果。為此，湖南人文科技學院將數學建模競賽作為農業碩士創新能力培養的新起點，在農業碩士參加數學建模競賽后，對有意愿的農業碩士進行進一步指導，鼓勵他們利用數學建模解決農業方面的實際問題，充分挖掘他們利用數學建模解決實際問題的潛力。同時，還大力支持數學建模教研團隊教師指導農業碩士并發表相關科研成果，從而深化數學建模培養農業碩士創新能力的內涵。

(四)構建創新人才培養模式

我國碩士研究生招生規模逐年擴大，如何保證碩士研究生人才培養質量是高校面臨的重要問題。對碩士研究生人才培養模式進行改革創新，是全面提升碩士研究生創新人才培養質量的重要舉措。目前，各高校創新碩士研究生人才培養模式的成果層出不窮，但大多是從自身辦學特色、專業特點、學生情況等方面進行設計。針對湖南人文科技學院農業碩士的特點，學校以數學建模省級教學團隊為依托，充分發揮農業碩士的主體作用和教師的主導作用，構建適用于農業碩士創新人才培養的數學建?！耙惑w兩翼三聯動”模式，即以農業碩士應用型創新人才培養為主體，以政策保障、本科數學建模成果反哺為兩翼，通過數學建模課程教學改革、數學建模競賽參與、數學建模競賽后期科研指導三個維度的聯動作用，循序漸進地培養農業碩士的創新能力(見圖4)。

三、取得的主要成效

湖南人文科技學院是一所普通的省屬本科高校，農業碩士的生源質量不高，招生規模也較小，但通過對數學建模的組織、教學、參賽等方面進行改革，農業碩士研究生的創新能力得到了較大的提升。一方面，數學建模課程的開設，極大地提高了農業碩士利用數學模型和計算機軟件解決實際問題的能力，一些學生成為導師得力的科研助手。另一方面，數學建模競賽的題目涉及范圍十分廣泛，往往需要利用新的知識與技能，這就要求農業碩士要有廣博的知識，但又并不要求掌握各專業領域中艱深難懂的部分。在科學技術迅猛發展的今天，廣博的知識面和對知識與技能的運用能力是獲得成功的關鍵因素之一，而農業碩士參加數學建模競賽，培養的正是這種能力。例如，2021年湖南省研究生數學建模競賽A題《交通信號燈全局優化控制策略》要求參賽學生根據提供的數據對交通燈的調控進行全局優化，以提高道路的通行能力。學生要求解決這個問題，不僅需要在短時間內學習并掌握一些相關的數學理論知識，而且還要了解城市路網的設計、交通信號燈的調度等知識，這些知識雖然不屬于農業碩士的學科知識范圍，但對于他們今后成為各行各業所需的研發人員具有重要的支撐作用。這也充分說明數學建模教學與數學建模競賽是農業碩士培養創新能力的有效途徑。

自2016年以來，經過幾年的探索與實踐，湖南人文科技學院農業碩士參加中國研究生數學建模競賽、湖南省高校研究生數學建模競賽等獲得獎勵28項，其中國家級獎勵4項、省級獎勵24項；數學建模教研團隊在數學建模競賽后期繼續對農業碩士進行科研指導，共指導農業碩士發表與數學建模有關的研究論文6篇。

四、結語

數學建?；顒訛檠芯可峁┝艘粋€創新實踐平臺，對研究生創新能力的培養具有積極的促進作用。農業碩士通過參與數學建?；顒樱粌H能提高利用數學模型解決實際問題的能力，而且還能開拓學科視野、增強文獻查閱能力、提高學術論文撰寫水平，對自學能力和短時間內高強度解決問題的能力也具有較大的提升作用。湖南人文科技學院依托數學建?！耙惑w兩翼三聯動”模式，使農業碩士的創新能力得到了較大的提高，這為其他高校農業碩士創新能力的培養提供了一種有效途徑，也為其他專業學位研究生的培養提供了借鑒。利用數學建模培養碩士研究生的創新能力，不同高校應因地制宜地設計方案。湖南人文科技學院依托數學建?；顒优囵B農業碩士創新能力的舉措也還有改進空間，例如，在如何進一步將數學建模思想融入到各培養領域的專業課程中、如何擴大農業碩士參加數學建模的受益面、如何將本科生與農業碩士的數學建模進行整體設計等方面，還需做深入的探索與實踐。