淺談醫學類院校組織參加“全國大學生數學建模競賽”的必要性

曹 莉，劉蓮花，王小丹

（海南醫學院公共衛生與全健康國際學院，海南 ?？?570100）

數學建模課程在20世紀80年代進入我國高校，最初開設該課程的只是少數理工科大學和綜合大學。但自1992年由中國工業與應用數學學會舉辦全國大學生數學建模競賽以來，20多年迅速成為全國高校中規模最大的大學生基礎性科技競賽[1]。為此，絕大多數本科院校和許多?？茖W校都開設了各種形式的數學建模課程和講座，有力地促進了數學建模課程的發展，也為培養學生利用數學方法分析、解決實際問題的能力開辟了一條有效的途徑[2-4]。2021年，來自全國及美國、馬來西亞等國家的1566所院校/校區、49529隊（本科45075隊、?？?454隊）、14萬多人報名參賽。數學競賽成為全國大學生的技能競賽中被認可度最高的一批競賽。

數學模型競賽不同于其他的競賽，每年的題目都緊扣當前，它來自實際問題或有明確的實際背景。2017年以前的題目一般來源于工程技術和管理科學等方面經過適當簡化加工的實際問題。隨著大數據時代的到來，從2017年開始有意識的增加了從大量的觀測數據尋找規律利用數學方法建立模型的題目。2019年以前本科組每年兩題，?？平M兩題，2019年起本科組每年三題，增加了關于大數據的題目。尤其在當前“健康中國”的理念下，利用健康大數據建立數學模型、進行分析處理，給實現“健康中國”提供決策建議，需要培養具備較強數學建模能力的人才，尤其有著醫學背景的醫學類院校更應借助全國大學生數學建模競賽的平臺，積極組織學生廣泛參與。

現代醫學的研究更多的是定量研究，在醫學研究中采用數學模型已經成為一個必然的趨勢，通過建立數學模型對所研究的醫學問題進行定量分析，找出其內在的發展規律。醫學院校作為培養現代醫學工作者及醫學科研人員的主要陣地，肩負著對醫療大數據分析的重要任務。醫療數據科學越來越成為當代社會科學發展的重要學科之一。

1 目前在醫學類院校中開展數學建模競賽面臨一系列問題，缺乏恰當定位與分析

在醫學類院校開展全國大學生數學建模競賽，因為醫學類專業性強，大多數學生都是以學醫為目的，并不重視數學和理工類知識的學習，學生對數學建模興趣不大。而且師資少，力量低，學校重視程度不夠，相關配套措施不夠完善，成效低，很多人不愿意投入精力到數學建模中，屬于小眾競賽活動。近幾年在海南各院校參賽的隊伍在全國的比重呈遞增趨勢，但直到2021年還沒達到1%，如表1所示。2017—2021年間在全國醫科院校參與的也不多，獲獎的隊伍更寥寥無幾，在全國獲獎比例只在2%左右，如表2所示。這些均不利于現代醫學數據人才的培養。

表1 海南省院校與全國院校參賽隊伍統計表

表2 醫學院校與全國院校獲獎隊伍統計表

第二，忽視自身特色，為參加大學生數學建模競賽而開設“數學建?！闭n程。雖然組織參加數學建模競賽活動能促進高校“數學建?！苯膛c學水平的提高，也在一定程度上提高了學校的地位和聲譽，但是，針對競賽的教學是對極少數參賽學生的強化訓練，忽視了絕大多數學生，失去了培養數據人才本身的目的。

第三，缺乏軟件應用能力的培養，缺少應用平臺。忽視了軟件的教學，缺乏運用所學知識發現問題，解決實際問題的能力，缺乏創新意識，不能滿足社會發展對高素質創新人才的需求。

第四，醫學院校組織開展大學生數學建模競賽的時間較短，指導教師團隊、社團組織建設不完善，沒有形成一個完整的宣傳、開展、激勵系統。

2 全國大學生數學建模競賽在海南醫學類院校開展的效果及意義

以海南醫學院為例，從2017年學院首次組織學生參加全國大學生數學建模競賽以來，在這五年時間里，通過課堂教學、建模培訓、創新項目來培養學生建模能力，在全國大學生數學建模競賽中，取得了較為理想的成績，2017年11隊參加“高教杯”全國大學生數學建模競賽，獲得了國家二等獎，省一等獎，省三等獎的成績，在全省獲獎占比5.5%；2018年12個隊參加“高教杯”全國大學生數學建模競賽，獲得省三等獎5項（5.5%）。2019年12個隊參加“高教杯”全國大學生數學建模競賽，獲得省二等獎2項，省三等獎2項（4.3%）。2020年23個隊參加“高教杯”全國大學生數學建模競賽，獲得省二等獎1項，省三等獎6項（7.4%）。2021年26個隊參加“高教杯”全國大學生數學建模競賽，獲得國家一等獎1項，省一等獎1項，省二等獎2項，省三等獎3項成績（5.3%）。雖然并獲獎比沒有大的提高，但是基于零基礎，五年時間里獲得的榮譽等級的提高還是充分的印證了組織參賽的方案是行之有效的。

綜上所述，在這幾年的數學建模競賽組織中，無論學生和老師都做到了師生相長。從學生方面，培養了學生的創新意識和創造能力；學生會將自己學過的理論知識應用到解決實際問題中；在競賽中，通過查閱文獻，收集數據，訓練了學生快速獲取信息和資料的能力；競賽鍛煉了學生在原有的技能知識基礎上快速了解新的知識和掌握新的技能；通過競賽更加培養了學生團隊合作意識和團隊合作精神，現在社會知識和技能越來越精細化，具有良好的合作意識和合作精神是學生適應社會、快速融入社會的硬件條件；競賽增強了學生的寫作技能和排版技術，使得學生更具有規范性和嚴謹性。不僅如此，對于榮獲國家級獎勵的學生受益更廣。通過與其他院校展開合作，可以對在數學建模競賽中表現優異的學生提供推薦面試研究生資格。學生在攻讀研究生時也會得心應手；對于榮獲國際級獎勵的學生還有利于申請出國留學，數學建模競賽在國際上也是認可度很高的競賽。更重要的是訓練了學生的邏輯思維和開放性思考方式。從教師方面，提供了進行教學改革的思路。（1）建立更加科學、符合實際的課程體系；針對數學建模教學目標，在教學實施過程中，分成一般教學與競賽培訓教學兩類，形成不同的課程體系。（2）改革教學方法、豐富教學內容；本著培養學生建模素質的目標，讓學生認識到數學的作用，并從中體會到數學在其他學科中的應用過程。對數學建模課程的內容作相應的調整和完善，如結合醫學專業特色，將一些比較完整的理論模型、賽題（傳染病模型問題）作為案例進行介紹；補充近些年來比較熱門的優化算法介紹，如：人工神經網絡、遺傳算法、蟻群算法；選取國內外建模競賽中一些經典優秀的案例和論文進行介紹等。（3）在數學建模課程中對學生科學思維能力的培養；我國著名科學家錢學森在20世紀80年代發表了《關于思維科學》一文，其中首次提出“思維科學”這一理論。錢老認為人的思維是有規律的，可以用科學的方法去研究它。而人的創造性思維是科學思維的重要組成部分。自人類社會進入21世紀以來，具有創新性能力的人才成了當今社會的寵兒，而在大學數學的教學中，《數學模型》等建模課程正是培養學生創新思維最有效的課程。

3 在醫學類院校開展數學建模競賽的建議

目前數據、模型知識將越來越多的地貫穿到醫學教育中，在臨床上利用醫療大數據和數學模型的診斷將越來越成為醫生診斷的輔助工具，機器診斷結果經驗更為準確，這些都需要有具備較強數學建模能力的人才，培養這樣的人才就成為醫學人才培養領域中重要的發展方向之一，對未來醫療、衛生經濟發展也都具有長遠的意義[5]。近年來，人們逐漸認識到將數學建模的思想和方法真正融入大學課堂，才是有效的途徑。

（1）建立并形成一套較為成熟、完整的數學建模類課程的教學模式，并以此模式作為培養和提高大學生科技創新的能力和素質的主要手段。

（2）把“數學建模”的思想融合到大學數學的主干課程中去，并以此作為培養和提高大學生創新的能力和素質的重要載體。

（3）以“數學建?！弊鳛榕囵B和提高大學生創新能力和素質的一個重要突破口。開展校園活動，不定期開設數學建模講座，讓更多的學生了解、喜歡進而參與數學建?；顒?；學校也可與社會單位建立廣泛聯系，學生有計劃、有組織地收集和整理他們工作中的實際問題，針對企業單位、科研院所提出的實際問題，在進行建?；蚍抡婺M予以解決。通過這種方式，既能鍛煉學生解決實際問題的能力，也實現了學生與就業單位的“零距離”接觸，增強學生就業能力。

（4）建立多樣化的數學建模實踐平臺；在學校全面宣傳數學建模競賽，并對獲得省級以上優異成績的學生和指導老師進行獎勵。對獲得國家獎的學生，在評先評優等方面給以加分，并給予獎學金。每年在寒假和暑假兩個假期的前兩周開展數學建模競賽系列培訓，提高學生學習數學的興趣，增加學生的知識儲備，掌握分析數據的軟件技能，每個系列培訓后安排一次實戰，通過每一次實戰增強學生的自信心。在每學期的周日半天可以安排第二課堂進行技術輔導。也可以鼓勵學生參加數學建模社團，鼓勵更多的教師開設數學建模第二課堂，參與數學建模社團的指導。

總之，依托大學生數學建模競賽平臺是提高大學生建模能力的手段之一，其成果對各地方醫學類院校數學建模教學及創新人才培養起到促進作用。當前數據健康已經深入人心，培養利用健康大數據來管理人們的生活的復合型人才也成為醫學院校當仁不讓的責任，但由于參加數學建模競賽的同學還不夠多，范圍還不夠大，這樣一項重要的活動要想更有效地擴大到更多甚至所有學生，還是亟待研究的重要課題。