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教育国的核心是培养创新型人才。全国大学生数学建模竞赛是高校中参加人数最多、影响最广泛的学科竞赛之一,此项赛事由教育部高教司和中国工业与应用数学学会联合主办,迄今已举办21届,它对创新型人才的培养起到了不可估量的作用,未来也将日益显现它这方面的作用。长春理工大学从1996年开始参赛,成绩斐然,已累计获得国家级奖40余项,年均3项,2013年我校共有51队153人参加全国赛,是吉林省除吉林大学外参赛队数最多的高校。其中9队获得国家一等奖,11队获得省一等奖,21队获省二等奖,8队获省三等奖,获奖率位居吉林省参赛高校前列。这主要归益于以下几方面:
一、赛前的动员及组织情况
赛前周密的宣传组织工作是本次大赛取得成功关键因素之一。我校一直把组织数模竞赛作为一项重要的教学活动纳入了全年工作日程,专门成立了数学建模竞赛领导小组,协调、督促、组织数学建模竞赛各项准备活动。通过海报、课堂、网站等多种形式宣传开展数学建模活动,鼓励各学院学生踊跃报名。
二、竞赛具体过程管理和实施情况
由专人统筹负责竞赛工作。从每年四、五月份开始采取校级、省级竞赛层层选拔的制度,把最优秀、最渴望参赛、最有能力的队员吸纳进来组成国家赛参赛队伍。对于国赛队员将认真组织赛前培训和辅导工作。
三、本年度竞赛获奖情况分析
今年我校共有51个队参加了全国大学生数学建模竞赛,获得国家奖9项,省级奖40项,获奖率几近100%。
四、竞赛过程中存在的问题及拟解决的措施
1.竞赛过程中存在的主要问题还是数学软件使用和写作两方面,在今后的培训和其他级竞赛中应加强这两方面的训练。另外宣传力度也有待加强。
2.今年全国赛我校51队中有35支代表队选择了A题,此题是交通占道问题对城市交通能力的影响问题,实质是利用数学方法建立模型,需要学生有较好的微积分、常微分方程、运筹学等课程基础,正是由于我校平时对大一大二的数学基础课的精心讲解和严格要求才使得我校学生有信心也有能力作出此题并取得了如此好的成绩,今后我们将继续加强数学基础科的教学工作,同时注意在教学中渗透数学建模的思想、方法,培养学生参加建模的兴趣。并希望以数学建模工作为平台,通过多种形式大力开展数学建模教学与研究活动,以赛促学、以赛促教,以竞赛推动教学研究,以教学研究提高竞赛质量。B题选择队数相对较少,原因主要是该题是关于碎纸文字的拼接复原模型,需要队员熟悉算法,精于编程,大多数同学不敢碰此题原因就是编程能力过弱。
3.国家赛获奖结果反映出理学院、计算机科学与技术学院、光电工程学院、电子信息工程学院的学生获奖人数占到98%,创新实验班参赛人数并不多,仅占总人数的33%,特别是计算机科学与技术学院的创新实验班仅有8人参加,不及总人数的6%。
五、对学校的建议和意见
1.认真组织各级数学建模竞赛,建议提前到3月中旬组织校数学建模竞赛,改进选拔方式,通过评审、教师推荐、答辩精选国赛参赛队员,加大对数学软件、算法的培训;5月下旬到7月中旬,利用周六对选拔出的学生进行实战培训,建议全体队员模拟实战,完成3-4道往年的竞赛题目,并提交论文,指定专门教师负责指导。
2.进一步宣传发动,动员更多的学生参加数学建模竞赛,特别是加大对计算机学院的宣传力度,争取更多的计算机科学与技术学院,特别是动员计算机科学与技术学院创新实验班的同学参赛。
3.继续举办大学生数学建模培训,切磋技艺,交流经验,提高水平。组织教师精讲获国家奖的学生论文。同时每年选派2至3名指导教师参加建模交流会议及理论学习,也让更多教师参与数学建模类教改科研项目,将数学建模作为一件可持续发展的项目开展。
4.抓好数学建模基地建设,定期做讲座和研讨,打造一支高素质建模指导教师队伍。
数学建模,简单地说就是用数学知识和方法解决实际问题,就是先把实际问题用数学语言描述为一些大家所熟悉的数学问题,然后通过对这些数学问题的求解以获得相应实际问题的解决方案或对相应实际问题有更深入的了角军。
全国大学生数学建模竞赛以队为单位参赛,每队由三个学生组成;参赛队要在72个小时内完成资料收集、调查研究、提出合理假设、确定或建立数学模型、编制程序验算结果、反复修改等任务,并撰写包括模型假设、模型建立和求解、结果分析和检验、模型改进等方面内容的论文(答卷)。
2高职院校学生应具备的基本就业能力
随着高职教育改革的不断深化,高职院校毕业生的就业能力和竞争力有所提高,就业状况不断改善,但毕业生就业形势仍然十分严峻。这固然有节节攀升的毕业生数、毕业生自身就业观念、供需结构失衡等方面的问题,但毕业生综合素质不够高、就业能力不够强等方面的问题依然突出。
就业能力是指学生在校期间通过知识学习和综合素质开发而获得的能够实现就业理想,满足社会需要,保持工作及晋升和继续发展的内在素质和才能,是一种与职业相关的综合能力。职业素养、专业知识与技能、学习能力、实践能力、社会适应能力、创新能力、与人交往能力、规划与应聘能力等,是高职院校学生应具备的基本就业能力。对于高职院校毕业生,用人单位更看重其专业技能、实际操作能力、学习能力、敬业精神、沟通协调能力、创新能力等方面的能力素质。而学习能力、运用知识解决问题能力、沟通协调能力、创新能力这些基本就业能力是高职院校学生比较欠缺的素质。
3数学建模对培养学生就业能力的作用
笔者在指导学生参加全国大学生数学建模竞赛的过程中,体会到数学建模活动对高职院校的学生的综合素质和就业能力的提升起着十分重要的作用,有利于高职教育人才培养目标的实现。
3.1提升学生自主学习的能力
数学建模竞赛赛题所涉及的知识面较广,甚至有许多是学生未曾涉及过的领域(如,2012年赛题中的C题:脑卒中发病环境因素分析及干预与医学领域有关),学生仅凭已有的知识是难以甚至不能完成竞赛,这就要求学生不仅需要复习好已经学过的知识,还必须积极、主动去学习新知识,扩大知识面,如,数学软件的使用、论文写作方法、不包括在高职人才培养方案中的一些数学内容(如数值计算等)、查找相关文献资料并从大量文献中吸取所需知识的技巧等知识,学生都须通过自主学习的途径来掌握。这个过程有助于学生自主学习能力的提升。
3.2提升学生运用知识解决问题的能力
数学建模是一个将错综复杂的实际问题简化、抽象为合理的数学结构的过程。在建模过程中,就是要针对生产或生活中的实际问题,通过观察和研究实际对象的固有特征和内在规律,抓住问题的主要矛盾,结合数学及其他专业知识的理论和方法去分析、建立起反映实际问题的数量关系。这个过程就是运用所学的数学知识和其他专业知识的过程。数学建模竞赛题涉及的数据量往往大且复杂,求解、运算过程十分繁琐,手工计算很难甚至无法得到结果,需要使用计算机来辅助解决问题,例如,常使用MATLAB等数学软件进行模型初建、模型合理性分析、模型改进等;使用SPSS等数理统计类软件,完成数据处理、图形变换和问题求解等工作,这是个运用计算机知识的过程。可见,数学建模能培养学生运用数学及其他专业知识、计算机知识等解决实际问题的能力,有利于拓宽学生的就业技能。
3.3提升学生分析问题和创造性解决问题的能力,培养创新能力
数学建模赛题来自于实际问题之中,有极强的实际应用背景,而对竞赛选手完成的答卷(论文)的评价一般没有标准答案,评价时主要是看对问题所做假设的合理性、建模的创造性、结论的正确性和文字表述的清晰程度,评审者更青睐有独特创意的论文。这就要求参赛学生充分发挥想像力、创造力,在通过分析、讨论,迅速洞察问题的实质和特征之后,做出合理的假设,并综合运用数学知识和其他相关知识,创造性地确定或建立数学模型。可见,数学建模过程是个提升学生的分析问题能力,创造性解决问题的能力的过程,具有培养学生创新能力的作用。
3.4提升学生的团结协作能力
数学建模竞赛不同于一般竞赛,单独一个队员是无法完成竞赛的,必须通过团队三队员共同的努力,才能在72个小时内完成论文,交上答卷。这要求在竞赛的过程中,需要根据队员的特点,进行分工合作,发挥各自的长处,发挥团队的整体综合实力。在团队中,由有较强组织协调能力的队员来负责协调三人的关系,安排工作流程和工作任务;由有较强写作能力的队员来保证写出较流畅的论文;由有较强计算机应用能力的队员来使用数学软件,负责建立、检验数学模型;竞赛过程中,队员间必须精诚团结、相互配合、集体攻关,才能在竞赛中取胜。因此,数学建模竞赛过程是个提升学生团结协作能力、培养学生的团队精神的过程,这对培养学生适应社会的能力起到积极的作用。
关键词:数学建模,数学教学,高职院校
怎样使高职院校数学这门基础学科的教学更好地为人才培养目标服务,一直是高职院校数学教学改革思考的着力点。近年来,数学建模教学和竞赛活动在全国高校蓬勃兴起,深圳职业技术学院积极探索将数学建模引入高职数学教学,促进了数学教学的全面改革和创新。
一、将数学建模内容引入高职数学教学的必要性与可行性
相对于本科院校而言,以培养技能型、应用型人才为培养目标的高职高专院校,将数学建模作为数学教学的重要组成部分,更有其必要性和可行性。
(一)高职院校的培养目标要求将数学建模内容引入数学教学
高职教育是改革开放以来,伴随着市场经济发展而出现的高等教育的一种新类型,与传统高等教育有着很大的不同。高职教育是培养既有一定的理论知识,又有良好的综合素质,尤其是能够动手操作、具有解决实际问题能力的技能型人才。因此,高职教育的课程设置要能适应和满足高职院校的人才培养定位要求。深圳职业技术学院根据高职教育的实践性、生产性、开放性的特点,通过将数学建模内容引入数学教学,特别是引入与所学专业相关的实际案例,引导学生学习用数学知识和计算机技术分析、解答实际问题。这不仅解决了学生不知道所学数学知识到底有什么用以及该怎么用的难题,更重要的是探索了一条具有高职教育特色的数学教学改革之路。
依照高职教育人才培养目标,培养出的学生应具有较强的动手能力和解决实际问题的能力,为此,我们对数学教学内容做了相当大的改革,即打破传统数学教学的理论体系,删掉复杂的数学证明及运算,强化学生对概念的理解,并运用数学手段解决实际应用问题。数学建模恰好是训练学生通过数学手段解决实际问题的最佳途径。
(二)高职院校学生具备将数学建模内容引入数学教学改革的基本条件
高职教育是大众化教育的主力军,培养的是生产、建设、管理、服务一线的高素质技能型人才。高职学生的基础知识与本科院校的学生相比有一定的差距,如果按照传统的教学方法,强调知识传授的系统性、理论性,对他们来说有一定的难度,且没有必要。从高职学生的认知特点和知识的接受能力而言,高职学生更愿意学习实用性强的知识,对解决实际问题的热情也更为高涨,关键是我们怎样设计教学内容、教学方法和教学手段去开发和引导。
多年的教学实践探索表明,将数学建模内容引入教学及组织学生参加全国大学生数学建模竞赛(以下简称数模竞赛),可以充分激发学生的学习热情和创新精神,提高学生运用数学方法和计算机工具分析、解决实际问题的能力及创新能力。
二、将数学建模内容引入高职院校数学教学的方法与途径
在明确高职教育人才培养目标对数学教学改革的新要求,全面了解了高职学生学习基础和学习特点的基础上,我们选择将数学建模内容引入教学,开始了高职数学教学新模式的改革探索。
(一)改革数学必修课
高职院校学生的数学基础知识不是很扎实,但是他们对自己所学专业则有较大的兴趣和较充分的了解。针对这种情况,我们首先对数学必修课的教学内容进行改革。如,基于学生对所学专业的熟悉和热爱,我们把数学理论的教学和专业知识紧密结合,引入大量结合所学专业知识与工作的案例,通过解决具体的案例,引导出要学习的相关概念与知识,逐渐让学生体会运用数学知识解决实际问题的乐趣和方法。同时我们加入了数学实验课,让学生学习运用计算机和数学软件计算、解答实际问题。如在《经济与管理数学》课程中讲到需求函数时,我们结合经济与管理专业的具体工作场景,引入商品市场需求的调查与需求函数的拟合这一案例,要求学生对某款手机的市场需求进行调查,并求出其需求函数。通过这个案例的学习,学生不但掌握了需求函数的概念,而且学习了如何进行市场调查,并根据调查数据用数学软件拟合各种类型的需求函数。
(二)设置数学建模选修课
在改革必修课的基础上,我们开设了数学建模选修课Ⅰ、数学建模选修课Ⅱ及MATLAB编程选修课。
1.数学建模选修课Ⅰ,旨在推广数学建模的影响,每年参与学生人数近500名,开班10个以上。选修课基本上是以专题的形式进行的,课程内容包括优化问题、分类问题、预测问题、评价问题、决策问题等,所涉及的模型包括函数模型、线性规划模型、统计模型、微分方程模型等。建立的模型及解决模型的计算都是通过具体的案例进行的。
2.数学建模选修课Ⅱ。选修该课程的学生主要是从数学建模选修课Ⅰ的学生中,结合学生的兴趣和意愿选的,主要学习是备战美国数学建模竞赛。当然其中也有单纯喜欢这门课程但不一定参加竞赛的学生。本课程除了学习数学建模的相关方法之外,还增加了查找英文资料、阅读英文科技论文、用英文写作数学建模论文等内容。
3.MATLAB编程选修课,内容以使用和编程为主。科学地设计数学建模选修课内容,配合科学的训练,有效地提高了学生数学建模能力,开拓了学生的视野,丰富了学生的知识,充分调动起学生学习数学的积极性。
三、丰富课外数学建模活动
课外活动是课内教学的延伸,我们充分拓展学生课外学习空间,使课内课外的学习相得益彰、相互促进。2006年在教师的引导和校学生会的支持下,学生们成立了数学建模协会。该协会是目前深圳职业技术学院最大的学生社团。
1.连续5年举办校级大学生数学建模竞赛。从每年4月份开始,数理教研室与数学建模协会就通过横幅、海报、广播等方式大力宣传数学建模竞赛活动,为选拔优秀学生参加全国大学生数学建模竞赛搭建平台。参赛学生自由组队,但是我们特别鼓励学生跨专业组队,每年有近百个队的300多名同学参加比赛。参赛学生来自电信、机电、汽车、经管、建工等十几个学院。竞赛扩大了数学建模在学生中的受益面及在全校学生中的影响,学生普遍反映收获很大。
2.建模协会配合数理教研室多次组织校级MATLAB编程大赛。顺应时代的进步,数学课程及数学建模竞赛的改革与发展,要求学生对软件的使用及编程能力越来越高。为充分发挥学生的特长,促进学生对MATLAB软件学习的积极性,鼓励并嘉奖顶级编程人才,建模协会配合数理教研室的教师多次举办校级MATLAB大赛,每次有近10个队的30多名同学参加。通过此项赛事,学生在计算方面的成绩迅速提升,在2011年全国大学生数学建模竞赛中我校的一个队荣获高职高专组唯一的MATLAB创新奖。
3.在数学建模课程和数学建模竞赛培训的基础上,学校以数理实验室为平台开展经常性的数学建模活动。学生们在固定的数学建模实验室进行问题的讨论、软件的交流学习及各项活动的策划,等等。
4.强化模拟培训。我们通过数学必修课、选修课和数学建模协会开展课外活动等一系列举措,全面推动了数学教学改革,同时培养了一批热爱数学的优秀学生。对于这些热爱数学且成绩优秀的学生我们鼓励他们参与数学建模竞赛,并利用假期进行模拟培训。在模拟培训中,我们首先是精心组合参赛队伍。为了备战大赛,所有参赛队员都经过激烈的竞争和严格的选拔。指导教师根据学生的实际情况,在三名队员组成的每支队伍中,包括一名计算机能力较强的信息专业学生,一名数学能力较强的丁科专业学生和一名文字功底较强的学生。而参加美国数模竞赛的人员组成中要求有一名是外语专业的学生。其次,是模拟竞赛情景。在假期培训中我们利用往年的赛题对即将参赛的学生进行一周的模拟培训,让学生自己独立完成往年的两个指定赛题。建模中数学模型的建立、计算机编程、写作等,每项要有一人负责,其他人辅助完成。我们的指导思想是:建模时,既要有合作,也要有相对的分工。学生拿到题目以后,首先要一起进行讨论,相互交流时要学会认真倾听,汲取队友的优点,然后才提出自己的看法。同时要加进自己对别人想法的理解,提高讨论交流的效率。最后教师对问题进行讲解、答疑,强调如何收集相关数据和信息,以及论文的结构和摘要的写法等。经过多年的历练,我校在数学建模竞赛的培训参赛工作方面积累了一定的经验。
四、成果与体会
关键词:高校转型;数学建模;教学;创新
1引言
近年来,为破解高等院校人才培养规格与社会发展不相适应的困境,部分高校开始转型而走与地方经济和产业技术相融合的发展之路。针对转型试点的院校,国家将从扩大学校办学自、加大支持力度、加大办学经费等方面作为激励机制。转型发展意味着挑战,同时也蕴含着机遇。在此当口,不少高校勇敢地走入转型发展的行列当中。高校转型发展不仅涉及到高校治理结构、专业体系的改革,还涉及到课程、教学、师资结构等方面,是全方位、系统性的改革。数学建模课程的开设起始于国外二十世纪七十年代,我国是八十年代初把建模课程引入课堂。数学建模,是针对需要从定量的角度进行分析和研究的实际问题,从调查研究入手,充分了解对象的相关信息,并作出合理化假设,在分析内在规律的基础上,建立数学模型,然后对模型求解,利用结果解释实际问题,并接受实际检验的全过程。随着计算机技术的迅猛发展,数学正在以空前的广度和深度向更多领域渗透开来,数学建模和科学计算正在成为相关领域的关键工具。学术界甚至有着“高技术本质上是数学技术”的说法,更有人说数学教育本质上是一种素质教育。毋庸置疑,数学建模对社会发展的促进以及学生能力的培养具有其它学科不可替代的优势[1]。高校转型发展的背景下,我们应该借助数学建模这个有利平台,在教学中积极改革和创新,为提升学生的综合素质和创新能力培养再添一份力。
2教的创新
2.1育人为本
因为事物总在不断地变化,理念也就不会固定不变。不管什么理念,都要经过实践不断地磨砺和完善,从而在更高层次上把理念进化。育人为本理念的提出使教育回到了本真,抓住了教育的根本。教育的首要作用应该是使学生有能力把握自身的发展,这就要求从事教育的工作者在教育工作中重视学生,正确对待学生,充分发挥学生的主观能动性。要从学生全面发展的视野来对待学生、培养学生,要树立以学生为本的教育发展观,在教育中把学生的全面发展放在教学的中心地位,坚持育人为本的教育理念。在教学中秉承尊重学生、关爱学生、服务学生,塑造学生、铸造学生大爱、和谐的心灵。教师的使命是教书育人,也有人说,育人应该放在前面,改成育人教书。可见教师肩负的育人职责的重要性,不育人的教书自然失去了教育的本来意义,是失职的教育者。
2.2素质教育
多年来,从上到下各级各类学校都在积极倡导素质教育,素质教育的主渠道应该在课堂。教师应该深刻理解素质教育的内涵和核心内容,遵循学生身心发展规律和特点因材施教。所以,在育人为本的教育理念指引下,我们要挖掘本门课程在素质教育中的独特所在。数学建模教材,是以案例为主,间杂数学专业知识的简单介绍。数学建模与一般数学课程一样可以锻炼学生理性思维,让学生感受到逻辑美、抽象美。又因为建模教材内容编排的特点,本门课程对学生的素质教育有着独特的训练效果:可以锻炼学生独立思考问题、分析问题、解决问题的能力;能够调动学生的探索精神,利于培养他们主动解决问题的行为习惯;在克服困难解决问题的过程中,能够锻炼学生敢于攻坚克难的勇气和意志力,同时也能提升他们的拼搏精神和灵活处理问题的能力;数学建模更是培养学生创新能力的温床,数学建模是一个从无到有的创新创造过程,无疑它会极大程度地锻炼学生的创造能力和创新思维;数学建模锻炼了学生应用数学的能力,让学生清楚地了解到数学知识的广泛应用性,利于激发学生对数学的热爱。
2.3改革创新
2.3.1教学理念创新早年由于计算机技术的缺乏,数学建模的计算更多借助于手动完成,教师对计算机操作和软件使用能力很弱。发展到现在,任课教师在掌握专业知识的基础上,还要熟练掌握计算机操作,更要学会用于建模求解的多种数学软件的使用才可以。数学建模教师除了教授课程以外,多数还担任数学建模竞赛的指导工作,这就要求老师要具有运用数学解决实际问题的实践操作能力,面对各个级别的数学建模竞赛的实战,教师的历练也是全方位的。数学建模赛题往往是数学专家精心调研编制的新鲜出炉的实际问题,一般情况下可以查询到的相关资料很有限,难度可想而知。从知难而上起步,经历了一筹莫展到茅塞顿开,再到思如泉涌,数学建模的过程对建模者的信心、智力、毅力、判断力、决策力和创新能力来说,既是考验也是锻炼。经过建模竞赛指导的教师相对而言思路更灵活,创新思维更强,这将有利于教学改革的推进。2.3.2教学模式创新多年来,人们普遍倡导在课堂上采用创设情境、启发、引导、探究等教学模式,辅助以多媒体课件,激发学生的学习热情,借以获得更好的教学效果。其实最好的教学模式是让学生更多地参与到教学中,而且参与程度越大教学效果会越好。在参与教学任务的过程中会把学生的积极性调动起来,学生的思维也就随着跃动起来,人们所惯有的动手解决问题的冲动会激发出来,会使出浑身解数去完成任务,而且力争完满。因此,教师要用心去设计教学,用心地把学生的参与活动设计到教学中来,学生在动手实践的过程中,充分发挥主观能动作用,各方面的能力会自然而然地得到锻炼和提升。在2014级建模课程的学习中,曾经就“大学生的家庭背景、个人消费、日常习惯”等进行调查和建模。从问卷设计、数据采集、统计分析到论文写作都由学生分组完成,获得了非常好的效果[2]。2.3.3考核方式创新考核方式直接对学生的学习态度有着引领和导向的作用。为此,我们首先改变成绩考核的比例分配问题,因为以往期末成绩所占比例偏大,久而久之形成学生平时学习松懈,临近期末突击备考的情形。通过减少期末成绩所占比例,加大期中等平时成绩的考核,并分别按比例计入总分,可以肯定地说,在一定程度上能够转变学生的学习状态。平时考核可以灵活多样,闭卷、开卷、提交论文等等,通过加大考核频次,让学生对学习保有持续的紧迫感,可以更熟练地掌握所学内容,同时也就达到了我们的教学目的。
3学的创新
3.1以讲代学
我们选择一些相对内容简单的数学建模案例,先让学生分组研究学习,讨论完成后,由大家推选一名学生代表到黑板前来讲解,如果有什么纰漏,别的同学可以进行补充。通过这种方式,使学生们明白如何用数学的思想去分析一个实际问题,其间用了哪种建模方法,每个表达式是如何推导的,用了哪些数学知识,如何用软件进行求解等问题,在小组同学探讨的过程中,每个人的疑团会渐次解开,对于小组同学共同的难题,可以和老师及其他同学一起解决。
3.2实践中学
为了让学生体验建模的全过程,同时也为了训练学生的实际建模能力,本门课程的期末考核采用提交数学建模论文的形式。提交论文的时间预留的要长些,因为这个任务要分四步来完成。第一步,对学生进行分组,然后小组研究讨论,确定想要建模研究的实际问题,筛选想要调查的内容,将讨论结果交给老师,根据老师的反馈意见,小组同学确定建模研究的课题并设计调查问卷。第二步,将各组同学设计好的问卷到网上,进行问卷调查。为了搜集到更多的调查样本,这个阶段占用时间相对要长些。第三步,根据网上获取的调查样本的各项数据,统计分析、建立数学模型。第四步,利用建模得到的数据结果,结合实际问题,完成论文书写[3]。
3.3竞争中学
为了提升学生学习建模的源动力,我们把选拔数学建模竞赛选手和学生的成绩相挂钩,也就是说,想获得参加竞赛的资格,就要获得良好的学科成绩。学生可以参加三个阶段的竞赛。第一阶段是学校组办的数学建模竞赛,固定在每年的四月下旬举行。根据学生们参赛论文成绩的高低,择优推选参加省级建模竞赛的选手。最后再选派省赛成绩优异者参加国家级数学建模竞赛,对于国赛获奖的参赛队员,学校会给予表彰和奖励。建模获奖自然是一件荣耀的事情,也就成为不少学生向往的事情。为了获得竞赛的准入证,就必须成绩过关才可以,为了参与竞赛获得荣誉,学生们会自觉重视建模课程的学习。关于教学,如果少数几个学生学不明白,可能不是老师的事,如果多数学生没学明白,那一定是老师的事。反过来说,如果多数学生没学明白,那可能不是学生的事,但是如果少数学生没学明白,那一定是学生的事。教学是师生双边的活动,效果好亦或不好,关键看老师的教学设计,只要充分地调动起老师自己和学生的积极性,教学一定会更精彩。
参考文献:
[1]于强.数学建模教学中的几点思考[J].湖南科技学院学报,2014(8):130-131.
[2]谭波,霍海波.数学建模与大学数学素质教育[J].科技教育创新,2009(18):270-271.
关键词 数学建模课程教学 数模竞赛 创新能力培养 改革举措
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.05.015
Exploration and Practice of Mathematical Modeling Activities
in the Innovation Educational Background
WANG Wenfa[1], WU Zhongyuan[2], XU Chun[1]
([1] College of Mathematics and Computer Science, Yan'an University, Yan'an, Shaanxi 716000;
[2] Office of Academic Affairs, Yan'an University, Yan'an, Shaanxi 716000)
Abstract Under the innovative education based on university personnel training requirements and problems of traditional mathematics education, the importance of mathematical modeling of students' innovative ability to Yan'an University, for example, according to "sub-level, sub-module" model of teaching and organization contest guidance, teaching and assessment in accordance with academic competitions, math majors and computer majors, two contests with a thesis project and Daiso, boutique website and digital-analog Association and second class "four convergence" approach to student innovation and innovative ability, and made remarkable achievements in personnel training, curriculum development, team building, professional building.
Key words mathematical modeling teaching; mathematical modeling contest; innovative ability training; reform measures
高等学校的大学生是国家科技发展的主力军,大学生的创新能力决定着国家未来的科技创新能力。数学建模课程教学与竞赛的广泛开展对高等学校大学生的创新能力培养具有十分重要的作用。如何在数学建模课程教学与实践中,既能增强大学生的数学应用意识,又能提高大学生运用数学知识和计算机技术分析和解决问题的能力,从而达到提高大学生综合素质和创新能力的目的,这个问题是近年来众多高校关注的问题。延安大学作为一所地方高校,在近几年数学建模课程教学与实践过程中,进行了一系列卓有成效的探索和改革,学生的创新意识和创新能力得到大幅度提升。
1 更新教育理念,充分认识数学建模对学生综合素质和创新能力培养的重要性
数学作为一门基础学科,它涉及的领域相当广泛,如经济、计算机及软件、管理、国防等,虽然数学在高校教育教学中的地位不断提高,人们对其认识也不断加深。但是,人们对数学类课程、数学学科在创新型人才培养中的重要性仍认识不够深入,在教学内容、教学方法、教学手段、评价措施等诸多方面,仍然沿用传统数学类课程的教学模式和思维方式,导致高校人才培养与创新教育背景下的人才培养需求完全脱节。正如著名的数学家王梓坤院士所说“今天的数学科学兼有科学和技术两种品质,数学科学是授人以能力的技术。”面向21世纪,高等教育在高度信息化的时代培养具有创新能力的高科技技术人才,数学作为一门技术,现已成为一门普遍实施的技术,也是未来高素质人才必须具备的一门技术。因此,在数学建模课程教学与实践过程中,必须转变传统数学类课程的教育教学理念,不能将其简单地当作工具和方法,而要将其当作是一门技术,而且是一门普遍适用的高新技术,在保证打牢基础的同时,力求培养学生的应用意识与应用能力、创新意识与创新能力,真正实现培养高素质创新人才的目的。
2 数学建模课程教学的改革与实践
2.1 分层次、分模块实施数学建模课程教学和竞赛指导
一是在数学建模专业课、专业选修课、公共选修课教学中按照知识点及教师研究方向,将课程内容分为两个层次九个模块。第一层次包括数学软件、初等模型、优化模型、数学规划模型、微分方程模型等五个模块;第二层次包括离散模型、概率模型、统计回归模型、数值计算与算法设计等四个模块。第一层次针对公共选修课教学,第一层次+第二层次针对专业课和专业选修课教学。具体措施是:由数学建模课程教学团队集体制定课程教学大纲和实施计划,每位教师按照课程教学大纲和实施计划主讲自己所从事的方向模块,在保证课程教学内容完整性和系统性的同时,根据学生知识层次,充分发挥每位教师专业优势,有效地提升了课程教学质量;二是在大学数学课程教学中,按知识点将数学建模思想融入其中,在激发学生学习数学兴趣的同时,强化学生的数学应用能力培养;三是在校内数学建模竞赛中,按照“建模知识+专题讲座+模拟+竞赛”的模式组织校内建模竞赛,主要以数学建模的基本思路、基本方法、基本技能为内容,使学生对数学建模有更加深入的感知和认识,在激发学生学习数学兴趣和积极性的同时,培养学生的科研意识和创新意识;四是在全国数学建模竞赛中,按照“集训+软件应用+旧题新做+模拟选拔+强化训练”的模式组织全国建模竞赛,主要以培养学生的洞察力、联想力、创新能力、团队协作精神和吃苦精神为内容,使学生的创新意识、团队协作精神得到良好培养。 2.2 建立数学建模精品课程网站,为数学建模爱好者搭建学习交流平台
网站将数学建模课程教学与数模竞赛有机地融合,为学生全方位了解、学习和掌握数学建模的相关知识、相关技能开辟第二条通道。网站包括:课程介绍【课程描述、教学内容、教学大纲、建设规划】、教学团队【整体情况、课程负责人、主讲教师】、教学资源【教学安排、多媒体课件、授课录像、电子教案、课程作业、课程习题、模拟试卷、参考资源】、实验教学【实验任务、实验大纲、实验指导、课程设计、实验作品、实验报告】、教学研究【教学方法、教学改革、教学课题、教学论文、学生评教】、教学成果【教学成果奖、获教学奖项、人才培养成果、教材建设】、在线学习【在线交流、在线自测】、成绩考核【平时成绩、作业成绩、实验成绩】、下载专区【教学软件、常用工具】、数模协会【协会简介、协会章程、通知公告、新闻动态、竞赛获奖、优秀论文、往届赛题、模拟赛题、校内竞赛、新手入门】等,这些内容几乎囊括了数学建模教育教学活动的所有内容,学生可以通过网络资料学习就可以全面了解数学建模的相关知识与技能。
2.3 专业相互融合,取长补短,充分发挥学生各自专业优势
数学与计算机科学学院现有数学与应用数学、信息与计算科学、计算机科学与技术、软件工程四个专业,其中两个为数学类专业、两个为计算机类专业。在课程教学中针对两专业的长处和不足,按照专业结队子、学生结队子的模式组织教学和小组讨论,强化计算机类专业学生的数学应用能力培养,强化数学类专业学生的计算机软件应用能力培养;在竞赛组队中,每队均配备至少1名计算机类专业学生和1名数学类专业学生。充分发挥各自的优势,取长补短,使学生的综合能力得到提升。
2.4 延伸数学建模竞赛效能,不断提高学生的创新能力
每年全国大学生数学建模竞赛和校内数学建模竞赛试题都是从实际生活中提取出的实际问题。因此,指导教师在指导学生毕业论文(设计)和大学生创新训练项目时,从往届赛题或模拟试题中选择一些题目,将其进行适当的延伸作为学生毕业论文(设计)和大学生创新训练项目选题。通过这一方式,进一步培养学生的创新思维和创新意识,为学生今后从事科学研究奠定了坚实的基础。
3 数学建模课程教学改革取得的成效
3.1 我校全国大学生数学建模竞赛成绩居全省同类院校前列
我校参加全国大学生数学建模竞赛共获得国家一等奖4项、国家二等奖6项、陕西省一等奖33项、二等奖71项,4次被评为优秀组织奖,1名指导教师获陕西省数学建模竞赛陕西赛区优秀指导教师,600多名学生参与大创项目,公开发表科研论文30余篇,学生的就业率和就业质量得到明显提高。该赛事因此也成为了延安大学学科竞赛品牌和亮点。
3.2 我校数学建模教育获得多项教学成果奖、质量工程项目及教改项目
教学成果奖:“理工类大学生数学素质与创新能力培养的研究与实践”荣获2009年陕西省教学成果二等奖;“地方性院校开展数学建模教学的实践与探索” 荣获2003年延安大学教学成果一等奖;“计算机专业高素质应用型人才培养模式的改革与实践” 荣获2012年延安大学教学成果一等奖;“厚基础、重实践、强化工程素质和创新的人才培养模式的研究与实践”荣获2011年延安大学教学成果二等奖;“数学建模课程改革及数学建模竞赛的研究与实践”荣获2007年延安大学教学成果二等奖。
质量工程项目:“数学与应用数学专业”为2010年省级特色专业;“数学建模教学团队”为2011年省级教学团队;“数学建模精品课程”为2012年校级精品课程;2014年“数学建模”课程获批为省级精品资源共享课程;2014年“数学与应用数学”专业获批为省级专业综合试点项目。
教改项目:“大学生数学应用能力创新能力培养的改革与实践”为2009年省级重点教改项目;“地方高校青年教师教学能力提升途径的研究与实践”为2013年省级重点;“青年教师教学能力提升的研究与实践”为2011年校级重点;“计算机相关专业校企合作人才培养模式改革的研究与实践”为2013年校级重点。
3.3 依托数学建模教育平台,推动指导教师教学科研能力和综合素质提升
数学建模教育不仅提高了学生的创新能力,同时也为指导教师的教学、科研及综合素质的提升起到了推动作用。数学建模课程是一门面向全校理、工、经、管、教各学科专业大学生开设的理论与实践相结合的基础课程,主要以学生的洞察能力、创新能力、数学语言翻译能力、抽象能力、文字表达能力、综合分析能力、思辨能力、使用当代科技最新成果的能力、计算机编程能力、数学软件应用能力、团队协作精神和组织协调能力等综合素质培养为目标,以数学建模课程教学、数学建模竞赛、第二课堂、毕业论文(设计)、大学生创新训练项目等为手段,通过“分层次、分模块、四融合”的教学模式的有效实施,在提高我校学生解决在理、工、经、管、教等学科专业领域遇到的数学建模问题的能力的同时,为我校高素质、应用型人才培养做出贡献。
基金项目:2013 “地方高校青年教师教学能力提升途径的研究与实践”(项目编号:13BZ37);2014年陕西本科高等学校“精品资源共享课程建设”项目“数学建模”课程建设阶段性成果
参考文献