数学建模竞赛下的创新人才培养模式探究论文

2023-03-07 论文

　　数学建模是用数学知识建立描述实际问题的模型，再进行模型求解，然后得到解决实际问题的方案．数学建模是运用数学及计算机等工具来解决生产和生活中的各种实际问题，是培养和提高学生创新能力和综合素质的一个有效途径．数学建模竞赛不仅是一项普通的学科竞赛，更是培养学生综合能力和创新意识的有效途径．数学建模与创新人才培养的关系，一直是教育教学研究方面的热点[1-8]．现有文献大多是从人才培养模式入手，而从机制角度出发的研究文献尚不多见．因此，本文考虑依托数学建模竞赛，构建起一个创新型人才培养的五大机制，推动创新人才培养，对高校人才培养的方式、方法进行有益的探索与尝试．

　　1、创新型人才培养的五大机制

　　以数学建模竞赛活动为依托和载体，以培养创新型人才为目标，建立“引导、转化、协作、沟通表达、问题导向”五大机制，提高学生的学习兴趣，激发学生的学习动力，着重培养一种精神及三大能力，即团队精神，理论转化为实践的动手能力、语言文字表达能力和自主学习能力．五大机制与创新型人才培养关系见图 1．

　　图 1 创新型人才培养的五大机制

　　2、创新型人才培养五大机制的构建

　　2.1、建立引导机制，激发学习动力

　　数学建模竞赛所涉及的问题，都是来源于现实社会的生产与生活，有很强的实用性．参加数学建模竞赛的学生，通过竞赛活动本身，能够体会到大学所学的高等数学、线性代数、概率论、运筹优化等数学类课程．数据结构、C 语言、Matlab 等计算机课程以及文献检索类课程，都是非常有用的．对学生而言，参加数学建模竞赛，首要的效果是激发了学习兴趣，解决了学习的动力问题．即使没有获奖，对他们来说，收获也很大．对任何一门学科或一项工作，能产生兴趣，才能有不竭的动力，才有学习的主观能动性．创新的前提是有学习的兴趣和学习的快乐，只有解决这一根本问题，才能考虑创新型人才培养过程中的其他环节．因此，为培养创新型人才，要大力引导学生积极参加数学建模竞赛，建立培养创新型人才的引导机制．对每个学生，不以获奖为目标，而以“贵在参与”为宗旨．参与一次，体会一次，触动思想，产生兴趣，激发学习的动力，从而培养创新型人才的自我激励式自主学习能力．

　　2.2、建立转化机制，促进知识向能力的转化

　　将课本上的理论知识转化成为解决实际问题的实践能力是创新型人才培养过程中的关键环节．会学会用，学以致用，能解决实际问题是衡量人才的重要标准，纸上谈兵是不能适应社会需要的．数学建模竞赛能够使学生将所学的理论知识，通过竞赛活动，转化成自身的实践能力．如学习微分方程后，在考虑传染病传播问题时，就可以建立相应的微分方程模型，求解模型，然后根据模型计算结果提出传染病传播问题的相关解决方案．顺利地经历这样一个完整的过程，就可以将原来的微分方程知识转化成解决变化率与时间有关的一类实际问题的实践能力．当然，还有一些有趣的例子，如国防科技大学的周星、克居正建立了一个研究男生追女生的数学模型[9]，用人类最理性的数学公式为人类最感性的恋爱行为建立了初步的动力学模型．将变量与因素的互动写成了一个随时间变化的常微分非线性方程组，从解析计算和数值模拟两个方面着重讨论了方程可能的结果，以及每种结果的稳定水平．依托数学建模竞赛，建立培养创新型人才的转化机制，大力推进知识向能力的转化，不断提高创新型人才的实践能力．这是创新型人才培养的关键环节．

　　2.3、建立协作机制，增强团队意识

　　高校学生在平时的学习过程中，绝大多数情况下，基本上都是独自学习，与他人合作研究和解决问题机会很少．而在各种层次级别的数学建模竞赛中，参赛学生要 3 人一组，以团队而不是个人身份参赛．在正式比赛之前，要按照学科、特长等因素寻找队友，组成队伍．在比赛期间，由于队友经常是来自不同专业，知识能力水平各有所长，脾气秉性各有特点，需要在比赛时认真沟通，相互协调，合理分工，团结协作共同完成整个比赛．为了比赛，在发生矛盾时，要学会忍耐和妥协，而不能意气用事．在整个比赛期间，求同存异，取长补短，优势互补，最终合作完成任务．这个过程，无形中就培养了学生的合作意识和团队精神，使学生亲身感受到现代社会与人合作是大多数人成功的必要选择．依托数学建模竞赛，培养创新型人才的团队协作意识，建立培养人才的合作交流机制，这是适应社会和时代需要的人才培养过程中的重要环节之一。

　　2.4、建立沟通表达机制，提高学生的语言及文字表达能力

　　不同于其它类以答题为特点的学科竞赛，在数学建模竞赛中，参赛队员需要用自己的语言对赛题进行描述，在假设、建模、分析、求解、计算、结果分析及优缺点论述等环节都需要进行学术性的表达，最终完成一篇符合学术规范的论文．在这个过程中，参赛队员之间需要广泛交流沟通，选择最合适的方式，撰写完成一篇学术论文．在求解以及表达这些模型的过程中，提高了学生的软件应用水平和文章的写作水平，以及学生的口头表达能力和中英文科技论文写作能力．通过比赛，学生的语言及文字表达能力得到了极好的训练，对科研工作也有了初步的比较完整的了解．在现代社会，良好的语言及文字表达能力，对人际交往、经营业务往来、日常工作等各方面都是非常重要的．通过数学建模竞赛，建立沟通表达机制，有效地提高学生的表达能力，适应社会对创新型人才的要求．

　　2.5、建立问题导向机制，培养学生主动式学习的自主学习能力

　　历年来的数学建模竞赛试题，无一不是来源于工程技术和管理科学中的实际问题，内容涉及经济、能源、交通、环境、生态、医学、人口、生物和谈判等众多领域，具有很强的实际应用背景．数学建模题目都是各领域、各学科的一些具体实际问题，参赛的学生在之前不可能都了解这些背景和知识，有时候甚至是一无所知．所以学生必须在短时间内主动去收集资料、查阅大批文献以了解研究课题的实际背景及研究现状，然后创建数学模型、求解、检验和结果分析，最后将解决问题的最佳方案用英文写成科技论文．此外，建模过程中还必须自主地去研究和学习解决问题所需的各种数学新知识及大量的相关学科的新知识，背景和已有方法都清楚了，解决问题的新方法可能就自然生成了．通过数学建模竞赛活动，建立问题导向机制，变传统的“要我学”为“我要学”，实现主动式学习而非被动式学习，就会使创新型人才所必须具备的自主学习能力和快速学习能力得到充分的锻炼．

　　3、创新型人才培养五大机制的实施效果

　　3.1、促进了学生全面发展

　　参加过数学建模竞赛的学生，潜移默化地接受了按照五大机制运作的培养方法，提高了学习兴趣，增强了学习动力．课堂表现优于一般学生，能够积极参加其他类别的科技竞赛，主动参与教师的科研课题项目等，所表现出的积极进取精神和良好的科研素质习惯，得到了专业教师的认可．

　　3.2、提高了学生的就业质量

　　通过五大机制，培养了学生的实践能力、表达能力和自主学习能力，并且帮助学生树立了终身学习的理念，极大地提高了学生的就业竞争力．参加过数学建模竞赛的学生，考研和就业表现均优于一般学生，很多学生在国外就业或进入世界 500 强企业工作，且大多都受到用人单位的好评，普遍认为这些学生基础扎实，理工融合，能够胜任不同工作岗位的需求．

　　参考文献：

　　[1] 张晓鹏．美国大学创新人才培养模式探析[J]．中国大学教学，2006（3）：7-11

　　[2] 周义仓，郝孝良．知识经济时代的创新人才培养与数学建模[J]．工科数学，2002（1）：78-81

　　[3] 刘凤秋，毕卉，陈东彦，等．融合数学建模思想的理工科研究生创新能力培养模式[J]．高师理科学刊，2014，34（9）：82-84

　　[4] 杨启帆，谈之奕．通过数学建模教学培养创新人才——浙江大学数学建模方法与实践教学取得明显人才培养效益[J]．中国高教研究，2011（12）：84-85

　　[5] 王树忠，赵辉，陈东彦．数学建模在创新型人才培养中的作用[J]．高师理科学刊，2007，27（5）：85-88

　　[6] 史彦龙．医药类高职高专数学建模的实践和创新型人才的培养探究[J]．亚太教育，2015（26）：58-59

　　[7] 陈朝辉．探索数学建模活动对应用型人才创新实践能力的培养[J]．黑龙江教育：理论与实践，2015（1）：73-74

　　[8] 陈传军，孙丰云，王智峰．数学建模教学是应用型本科数学人才培养的有效途径[J]．教育教学论坛，2015（24）：166-167

　　[9] 周星，克居正．男生追女生的数学模型[J]．数学的实践与认识，2012（12）：1-8