利用数学建模培养理工科应用型人才创新实践能力的探索

【摘 要】文章阐述了将数学建模与理工科应用型人才培养相结合的探索，并对如何更进一步加强数学建模意识和深入推进数学建模教育进行了探讨。

【关键词】数学建模 应用型人才 创新实践能力

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2013）01－0119－02

培养具有创新实践能力的应用型人才是高等院校的重要使命，也是高等教育发展中要追求的目标。但由于目前理科教学中理论教学与实践脱节，工科教学中学生数学综合素质的缺失等问题较突出，这些问题的存在影响着学生创新实践能力的形成。数学建模着重对学生进行严格的数学理论和数学技能的训练，把对学生的创新实践能力的培养作为主要目标，是实现与发挥数学应用功能的重要途径。因此，重视并搞好数学建模的教学可以有效地培养理工科学生的创新实践能力。

一　数学建模与数学建模竞赛

1．数学建模历史回眸

数学建模是联系数学与实际问题的桥梁，是数学科学技术转化的主要途径。随着科学技术的不断发展进步，数学建模已不仅应用于力学、天文学等传统学科领域，而迅速扩大到化学、生物学、计算机科学等领域，用来描述更多样化、复杂的系统。随着信息化和数字化的推进，各种科技与工程技术中的实际问题亟待建立数学模型的趋势日益明显。数学建模的重要作用越来越受到教育界、工程界等的普遍重视。

2．数学建模竞赛发展动态

美国自1985年以来每年举行一次大学生数学建模竞赛，1990年起，我国部分高校派队参加。1992年国内举行了9个城市的大学生数学建模联赛；自1993年起至今，我国每年举行一次全国大学生数学建模竞赛。数学建模竞赛对大学生极富吸引力。各高校参赛的积极性愈来愈高，参赛队越来越多，受益面日益扩大。

二　数学建模在应用型人才培养中的意义

1．应用型人才培养中的数学教学

数学作为一门重要的基础学科和一种精确的科学语言，是人类文明的一个重要的组成部分。在大学教育中占有举足轻重的地位，但数学又是公认的不好学和不好教的。这种矛盾，随着数学在现代科学技术中日益广泛、深入的应用而更加突出。其中一种情况是，视逻辑结构性内容为教学中的畏途，有意无意地回避，代之以知识的简单传输，让学生只知其然，不知其所以然；另一种情况是，照本宣科，一味照搬抽象的演绎论证，而不讲概念的背景、演化与应用，让学生不知所云，倍感枯燥。凡此种种，将数学教育仅看成是简单的知识传授，是难以培养学生的数学应用能力和基本素质的。学校必须使数学教育成为学习知识、提高能力和培养素质的统一体，使数学教育的素质教育作用得以充分发挥。

2．数学建模教育的意义

应用型人才学习数学的主要目的在于应用数学。这就要求他们在学习数学的同时，不断提高应用数学的意识、兴趣和能力。而这方面往往又是数学教育的薄弱环节。数学具有超现实性，但这种超现实性是对现实物质世界高度概括的表现。如果不将道理的阐释贯穿于整个数学课程的教学之中，不通过数学建模，认识可能只停留于表层，从根本上说仍不明白数学是“怎么来的”，又是“干什么的”。

而数学建模竞赛试题往往来源于实际的研究领域，带有浓郁的高新技术气息。我国2009年竞赛试题“卫星和飞船的跟踪测控”来源于我国航天技术的实际研究问题。2011年“城市表层土壤重金属污染分析”来源于目前较为严重的城市重金属污染情况的实际问题。参赛实践启示：当今世界科学技术飞速发展，实际问题越来越复杂，单枪匹马难以解决许多重大问题，学生要适应这种态势，有所作为，就要讲求合作精神，集大家的智慧，共同解决某个难题。数学建模竞赛在砥砺学生合作攻关意识、培养学生适应能力上具有实际效用。

三　关于数学建模教育的进一步思考

1．强化建模意识

实践证明：数学建模是数学知识和应用能力共同提高的最佳结合点，是锻炼创新能力、培养高层次应用型人才的一条重要途径。数学建模教育是我国数学教育教学改革成功实践的范例，已使不同层次、类型的高校受益。但目前大学数学教育在继承优良传统基础上的改革创新工作远未完成。在实现应用型人才培养目标的过程中，教育者尤其是数学教师还应进一步树立素质教育的思想，强化“建模意识”，不仅是开出一门数学建模课程和组织一个数学建模竞赛，而应当在整个数学教育过程中更有力地贯彻建模思想，使学生不仅学到重要的数学概念、方法和结论，而且能领会到数学的精神实质和思想方法，使数学成为他们手中得心应手的工具，终身受用。

2．面临的问题及对策

近年来许多高校已在数学专业中开设了数学建模课程，组织学生参加数学建模培训和竞赛，取得了一定的成绩，但仍有不足之处。主要表现在数学建模教学队伍力量尚不强，建模课程开设面不够宽，参赛学生的数量和实力有待提高等，解决这些问题会有力地促进数学教学改革和提高人才培养质量。因此，应进一步提高思想认识，在大力加强师资队伍建设的基础上，更深入地推动数学建模教育。

具体措施：（1）加强数学建模教研，提高教学水平；（2）扩大数学建模全校性选修课开课面，提高教学质量；（3）在数学建模课程或建模环节教学中采用探索讨论、小组活动与大型作业等教学模式，发挥学生团队的效能；（4）加强数学建模师资队伍建设，通过激励措施鼓励青年教师参与；（5）加强数学建模实验课教学，提高学生的建模能力和科学计算能力；（6）在大学数学课程教学中使用融合了建模内容的改革教材，促进教学内容更新。

四　结束语

实践证明，数学建模培养了学生应用数学方法解决实际问题的创新意识、工程及经济意识；提高了学生观察问题、综合分析和处理问题的能力、联想能力、使用计算机的能力及检索、应用资料等方面的能力。数学建模竞赛的参赛和数学建模课程的开设，在培养应用型人才上有着显著效果，改变了传统的给出已知条件徒手解理想化的应用题的陈旧做法，面对大量的工程数据信息，需要复杂、冗长的计算，只有用数学软件才能进行计算，求得符合实际的结果。可见，数学建模是培养应用型人才所应具备的创新实践能力的最佳途径之一。

参考文献

［1］段勇、黄廷祝.将数学建模思想融入线性代数课程教学［J］.中国大学教学，2009（3）：43～44

［2］叶家琛、詹佳.关于《大学数学》教材改革的几点想法［J］.大学数学，2006（2）：16～19