学科竞赛对基础科研能的培养作用研究

【摘 要】在本科学习阶段，通过各种学科竞赛对学生进行基础科研能力的训练是培养创新人才的重要途径。本文探讨了数学建模竞赛对培养大学生科研能力的重要作用。

【关键词】数学建模 数学建模竞赛 本科生 科研能力

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2012）13－0007－02

一 引言

我国《高等教育法》第五条规定：高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的专门人才，发展科学技术文化，促进社会主义现代化建设。第十六条规定：本科教育应当使学生比较系统地掌握本学科、专业必需的理论、基本知识，掌握本专业必要的基本技能、方法和相关知识，具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力。在高等教育大众化的背景下，如何培养出具有创新精神和实践能力的专门人才，是值得教育者深思的问题和奋斗的目标。

二 科研能力的内涵

科研能力是科学素养的核心，是人们运用已有知识和科学方法去探索新知识、解决新问题的过程中所形成的各种心理品质和能力。科研能力主要包括：观察力、实验能力、思维能力、自学能力、归纳和演绎、类比和推理、使用工具和查阅文献资料能力、发现问题及解决问题的能力、创新能力等。因此，培养大学生的科研能力可为我国科学研究输送具有创新意识、创新能力的后备人才。科研能力的培养应贯穿于人才培养的整个过程，应具有持续性。不同阶段，人才训练的方式、方法和重点不尽相同。过去，我国科研人才的培养主要集中在研究生教育阶段。培养的时间短且迟，影响了人才的创新能力和质量。

科研能力需要通过载体来实现培养目标。对本科阶段而言，学科竞赛就是一种很好的载体。

三 数学建模竞赛是培养本科生科研能力的有效途径

数学建模，是指通过对实际问题的抽象、简化，确定变量和参数，并应用某些规律和数学方法建立起变量、参数间的数学结构（也可称为一个数学模型），然后求解该数学模型并解释验证所得到的解，从而确定能否用于解决问题的多次循环、不断深化的过程。简言之，就是通过建立数学模型来解决各种实际问题的过程。因此，数学建模竞赛活动本身就是一次科学研究过程的浓缩。

数学建模竞赛大体包括五个阶段：（1）问题分析；（2）模型建立；（3）模型求解；（4）模型验证、解释与评价；（5）论文撰写。下面将从数学建模竞赛的各阶段对培养大学生科研能力方面做进一步阐述。

1．问题分析阶段

数学建模问题与传统的数学应用题不同。传统的数学应用题，含义明确，所给条件既无冗余，也无缺失，因而学生们基本应用当前所学的知识，在很短地时间内就可以解决。而数学建模问题多源自工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题。

这些问题对大学生而言既熟悉又陌生。熟悉是指对所要研究的热点问题有所耳闻，陌生是指对其了解还不深入。如城市表层土壤重金属污染问题、储油罐的变位识别与罐容表标定问题、眼科病床的合理安排问题等。要加深对这些问题的了解就得借助网络等进一步学习。可通过百度百科和维基百科加深专业名词的了解，通过网络数据库中的文献搜索借鉴前人的研究成果。此阶段可以培养和锻炼学生分析问题的能力、搜集资料的能力、检索文献的能力和快速学习的能力。

2．模型建立阶段

根据实际对象的特征和建模的目的，对问题进行必要合理的假设并对其简化。不同的假设会得到不同的模型。如果假设过于简单可能会导致模型的失败，于是应该修改或补充假设。如果假设过于详细，试图把复杂的实际现象的各种因素都考虑进去，可能会陷入困境，无法进行下一步工作。分清问题的主要方面和次要方面，抓住主要因素，尽量将问题均匀化和线性化。将实际问题通过适当的假设简化后，用数学符号描述出来，再根据各变量之间的关系建立数学模型。此阶段可以培养学生的观察力、将实际问题转化为数学符号的能力、将实际问题抽象为数学问题的能力和建立模型的能力。

3．模型求解阶段

数学建模问题大都源自实际问题，数据量大，因此需要借助于相关的软件（如SPSS、MATLAB等）对其进行分析、处理。其次，建立的数学模型一般较复杂（如微分方程的数值解、大型优化等），因此需要借助相关算法求解。此阶段可培养学生运用计算机软件分析数据和解决问题的能力。

4．模型验证、解释与评价阶段

把模型分析的结果翻译到实际对象中，用实际现象、数据等检验模型的合理性和适应性。若检验效果不好，则需对模型进行修正或重建。此阶段可培养学生将数学符号翻译成实际问题的能力和解决问题的能力。

5．论文撰写阶段

数学建模竞赛最终答卷的形式就是一篇论文，对于没受过训练的大学生而言，这是一个难题。通过对范文的阅读及指导老师的剖析，让学生掌握科研论文的撰写方法。此阶段可培养学生的表达能力和科研论文撰写能力。

数学建模竞赛就是一个完整科学研究过程的缩影。在竞赛过程中，可培养大学生搜集资料的能力、检索文献的能力、快速学习的能力、分析问题的能力、观察力、利用计算机解决问题的能力和科研论文撰写能力等基础科研能力。因此，数学建模等学科竞赛对培养和锻炼大学生基础科研能力的作用十分明显，是培养创新人才的重要途径。

参考文献

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