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数学建模竞赛的意义

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数学建模竞赛的意义

数学建模竞赛的意义范文第1篇

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[5]杨桂元.财贸类院校数学建模的教学与实践[J].工科数学,2002,18(6):13-15.

[6]全国大学生数学建模竞赛赛题[EB/OL],[2012-09-20],

[7]乐励华等.数学建模教学模式的研究与实践[J].工科数学,2002,18(6):9-12.

数学建模竞赛的意义范文第2篇

关键词:高校学生;创新素质;数学建模;能力培养

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)17-206-02

数学作为一门基础学科同人们生活生产实际息息相关,为社会的进步和科技的发展做出了卓越的贡献,也因此成为各门学科前进的基础。数学建模作为数学方法运用于解决实际问题的桥梁,伴随着计算机的出现和飞速发展,其重要意义日益突显。因此,将现代的科学理念运用到教学实践中来,以培养和提高学生的素质是高校学生学习的主要内容,数学建模就是运用数学、数学建模、数学实验的教学,让学生能用数学的方法和数学实验的手段解决实际问题的综合能力,成为强化创新素质教育的重要举措。

作为当代大学生,我们必须在配合老师教学的同时,积极配合课堂与课后的数学建模学习,真正提升自己的综合创新素质。

一、数学建模教学对学生创新素质的培养

数学、数学建模和数学实验教学都是通过教学活动让学生学习、掌握数学的思想、方法和技巧,以及运用计算机软件对数学问题进行求解的思想方法,培养学生论证运算能力、逻辑思维能力,特别是运用数学的立场、观点和方法分析、解决实际问题的能力。

数学建模教学通过灵活多变的教学方法,生动形象的教学语言,形式多样的教学问题,注重培养了同学们以下几方面的创新素质。

1、创新兴趣的培养 在数学建模教学过程中,许多经典的数学建模案例,让同学们了解到了身边许多的小事小物都蕴含了极大的数学理念和创新思维,极大的激发了同学们的学习兴趣和创新兴趣。组织数学建模竞赛活动,以竞赛的方式鼓励学生应用数学进行分析、推理、证明和计算,在此过程中,解决实际问题带来的成就感,让他们体会到了创新的乐趣,从而产生创新的欲望,使得他们乐于创新、勇于创新。

2、创新思维的培养 培养创新思维,首先要培养创新认识。确立自觉创新、勇于创新、主动创新、持续创新的观念和欲望,通过采取案例分析、方法讲解、建立模型、数学实验、小组活动、大型作业、分析解决问题等新的教学方法和数学活动,使学生在抽象思维、逻辑思维等方面,得到数学思维的训练,从而培养学生独立思考,自主探索,争胜好奇,质疑权威,拒绝盲从,勇于探险,敢想敢干等创新思维的优良品质。

3、创新意志的培养 数学建模教学对创新意志的培养大有裨益,在先期的教学活动过程中,学生要承受很大的压力,广泛的数学知识的利用,抽象的实际问题的理解,复杂的实验数据分析等等问题,都会给很多非数学专业甚至数学专业的学生带来了很大的学习压力和心理压力,要想对问题的解决有所创新,需要他们对新事物、新境界有浓厚兴趣、强烈好奇和不懈追求,不断的超越和自我超越就是创新意志最好的培养过程。

4、创新技能的培养 这里创新就是根据给出的条件运用与别人不同的方法和手段去解决问题或创造出新的成果。在建模的教学过程中,要有意识地创设探索情境,引导学生以自我为主,对同一个问题从不同的角度去思考,进行调查研究、查阅文献、制定方案、设计实验、构思模型、分析总结等方面独立探索能力的训练,促进学生创新精神、科研能力和实践技能的培养。

二、数学建模竞赛对学生综合素质提高的重要意义

竞赛的目的是提高学生运用数学建模和计算机技术解决实际问题的能力,培养具有创新精神的人才,培养学生运用所学的知识对现实世界抽象问题的解决方法。从我院数学建模竞赛的成功举办和参加全国大学生数学建模竞赛的优异成绩可以看出,成功的解决一个问题,是每个参赛者最好的奖励。论文中闪烁着他们创新的思想、合作的结晶,而创新正是数学竞赛的精髓所在,意义主要体现一下几个方面。

1、提高了学生的自主学习能力自主学习是素质教育的灵魂,就培养能力而言,自主学习是发展潜能的桥梁;从教育实践来说,自主学习也是当代教育改革的重要方面。数学建模竞赛的模式,需要同学们运用广泛的科学文化知识,要对实际问题有一个深入的了解和准确的诠释,才能够对问题产生合理的科学的解决方法。这就需要同学们对所要解决的问题所涉及的领域和知识自主的学习。这种跨学科跨专业的自主学习经历,大大地提高了学生的自主学习能力。

2、提高了学生的动手实践能力。数学建模竞赛通过对抽象事物的分析,结合所学的知识,对事物做出科学的分析和判断,理论联系实际,在整个过程中,需要收集资料,调查研究,使用计算机、软件和互联网,最后完成一份有创新价值的论文,不但进一步掌握了课本上的知识,还从实践中学到了许多课本以外的技能,对专业和专业领域的了解远远超越了在教学过程中的狭隘理解,使自己在专业业务能力和实践能力上得到了很大的提高,为今后步入社会运用所学的科学知识参加社会主义建设打下坚实的基础。

3、提高了学生的团结协作能力团队是一种精神,是一种力量

是现代社会中不可缺少的。数学建模竞赛的形式与通常一支笔、一张纸、一个人完成的数学竞赛不同,它是三名学生组成一个团队,需要同学们相互帮助,相互沟通,相互支持,团结合作,奋力攻关。这种方式与同学们将来工作时的情况相近,有利于培养相互协调、团结合作的精神,有利于优秀人才脱颖而出。

4、提高了学生的自信创新能力。在数学建模竞赛过程中,重重的困难和挑战迎接着每一个参赛队员,不轻言放弃,否则对不起自己。是当代大学生颇为喜欢的格言,然而,说到不等于做到,只有突破自己的心理高度,才能取得最后的成功,每一次成功的参赛,每一份完整的答卷,都是同学们自信心和创造力的最好体现,都极大地增强了参赛学生的自信心,同时也增强了学生的创新能力,为他们将来步入社会,迎接更大的挑战和困难打下良好的自信基础和创新能力。

三、小结

总之,与我国高校的其它数学类课程学习相比,数学建模课程具有难度大、涉及面广、形式灵活,对高校学生要求高等特点,数学建模的教学本身是一个不断探索、不断创新、不断完善和提高的过程。在应用数学专业、全校任选课和高校学生数学建模竞赛培训班的数学建模教学中以实验室为基础,以学生为中心,以问题为主线,以培养能力为目标来学习提高。学生应该利用一些事先设计好的问题启发、引导自身主动查阅文献资料和学习新知识,鼓励我们学生自身积极开展讨论和辩论,培养学生主动探索、努力进取的学风,培养学生从事科研工作的初步能力,培养学生团结协作的精神,形成一个生动活泼的环境和气氛。作为高校学生,我们在配合老师教学过程的重点是与老师一起互动,共同创造一个环境去诱导学生的学习欲望,培养我们学生的自学能力,增强我们的应用意识和创新能力,提高我们的数学素质,强调的是获取新知识的能力,是解决问题的过程,而不是知识与结果。通过老师教学使我们学生熟悉利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程,使得我们分析问题和解决问题的能力、应用数学的意识和创新能力有了明显的提高。

参考文献

[1] 谢云荪,成孝予,钟守铭,转变教育思想提高数学素质 培养

创造性人才[J].工科数学,1997,13(6):132-136.

[2] 傅英定,成孝予,彭年斌等.转变教育观念 培养学生创造性思维能力的研究与实践.电子高等教育的理论与实践[M].成都:电子科技大学出版社,2000:181-184.

数学建模竞赛的意义范文第3篇

【关键词】创新思维;数学建模竞赛;高职数学教学

近年来,高等职业教育蓬勃发展,为服务国家经济转型升级培养了大量高层次技术技能人才.据统计,2015年全国独立设置的高职院校达1341所,招生数348万,毕业生数322万,在校生数1048万,占高等教育的41.2%.高等职业教育已经占据中国高等教育的半壁江山,为实现高等教育大众化发挥了基础性和决定性作用,成为加快推进现代职业教育体系建设的中坚力量.加强高职学生的创新能力,对增强高职院校竞争力,提高高职教育教学质量都显得十分重要.

一、加强创新思维的培养对提高高职学生创新能力的重要性

培养创新性思维是提高创新能力的核心环节.创新性思维既可以推进理论发展,又可以促进实践变革,是带有开拓性和挑战性的新鲜、新奇、新颖的创造活动.创新性思维不仅具有创新性、突破性,而且具有开拓性和综合性的特点.不管是个人、集体还是国家,创造意识越强,创造性思维越活跃,创新能力就越强.当今是创造力空前活跃的时代.国际上日趋激烈的科技竞争、经济竞争的核心要素就是创造性思维的竞争,各国之间的竞争说到底是人才的竞争.而衡量人才的一个重要标准就是是否具有创造性思维的能力.在科技革命迅猛发展的新世纪,科技创新越来越成为当今社会生产力解放和发展的重要基础和标志,越来越决定一个民族和国家的发展进程和国际地位.在这样的形势面前,敢不敢创新,能不能创新,关键在于是否善于培养创新性思维,是否能够培养出一批具有创新性思维的人才进而抓住新一轮科技革命的机遇[1].

二、数学建模竞赛对培养高职学生创新思维的作用

数学建模竞赛与传统的课堂教学大不相同,不是传统的以教师讲授为主的满堂灌的学习方式,而是真正的以学生为主,利用所学的知识,并结合网络查阅相关资料去分析问题,从而建立相应的数学模型,最终利用合理的数学计算方法并结合计算机进行求解的创新型科研活动.因此,通过数学建模竞赛,不仅能丰富高职学生的数学知识,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,而且对培养学生的创新思维和团队协作能力也有十分重要的意义.结合我校近五年来培训及组织学生参加数学建模竞赛的经历,数学建模竞赛对高职学生创新思维能力的培养主要体现在以下几个方面.(一)赛题内容的多样性和实际性可激发学生的求知兴趣,培养高职学生的创新思维能力.兴趣是最好的老师,只有激发学生的学习兴趣,他们才能集中注意力去学习和探索,表现出强烈的求知欲望和探索精神.激发学生的求知兴趣是培养创新性思维能力的前提.数学建模竞赛是一种创新型的科研活动,竞赛题目来自于实际问题,例如,2012年高职组的赛题分别是机器人的避障问题和脑卒中发病问题的研究,2014年的赛题分别是药品柜的设计和养猪场的设计的分析等等.由此可见数学建模竞赛题目与传统的竞赛题目不同,它源于生活领域的各个方面,需要学生了解和查阅相关的知识并利用数学的方法建立模型.由于题目都是实际生活中的问题,这也能让学生产生熟悉和亲功的心理,从而激发学生的求知兴趣,让学生有意识地进行探索和分析.(二)赛题组织形式的独特性可有效地开拓学生的知识.领域,培养高职学生的创新性思维能力数学建模竞赛的组织形式不同于传统的数学竞赛,它是由三个人组成一个团队参与竞赛,且可以在互联网上自主地搜索各种相关资料的竞赛.大多数高职学生都没有参加竞赛的经历,且对于参加竞赛十分不自信.然而数学建模竞赛的团队合作的形式能够增强他们的自信心,且三个人在讨论交流的过程中也能擦出新火花,产生新思想,从而培养创新思维.同时数学建模竞赛需要结合实际问题查阅大量的相关资料,把握问题的特点,分析问题并建立数学模型.学生在查阅资料的过程中,不仅能学到很多知识,而且必须对查阅的相关资料进行有针对性的选择和重组,这一过程也能有效地培养学生的创新思维.(三)赛题结果的开放性有利于鼓励学生探索求异,培养高职学生的创新思维能力.数学建模竞赛要解决的是一名学生从未见过的实际问题,没有现成的模型和方案.解决的方案不同,得到的结果也不相同.但只要解决的方法切合实际且有创新性,都能在竞赛中取得好成绩.因此在数学建模竞赛中,学生必须合理地利用查阅到的资料,准确地分析问题的实际背景,把握问题的关键,揭示问题的本质并建立相应的数学模型.这些都对学生的综合能力和创新思维能力提出了很高的要求.通过三天三夜的竞赛,学生的综合能力和创新思维能力都能得到较好的锻炼[2].

三、结合数学建模竞赛,探索高职数学教学改革,培养高职学生创新思维,提高高职学生的创新能力

(一)结合数学建模思想,大力推进教材改革.通过对150名了解数学建模竞赛的高职学生进行问卷调查显示,有74.12%(比重排第二)的学生认为数学建模竞赛赛题的实际性有利于培养高职学生的创新思维能力.高职学生录取分数较低,学习能力差,特别是对于数学,理论基础差,计算能力弱,且大多数学生认为学数学没用,早已放弃对数学的学习.而在高职数学教学中引入数学建模案例,能有效地激发学生的学习兴趣,让他们体验到数学的实用性,从而进行有效的学习和探索,培养其创新思维.在高职教学中引入数学建模案例,主要体现在教材的改革中.教材是教师备课的主要依据,也是学生学习的重要工具.在教材中引入适量的数学建模案例,不仅能弱化理论知识,还能增强知识的趣味性和实用性.案例的选择要注意以下几个方面.首先,案例要尽可能的贴近学生的实际生活.只有贴近学生实际生活的例子才能吸引大多数学生的注意力,引发他们的兴趣,从而激发他们进行主动学习.例如,人口增长模型、减肥模型、雨中行走模型等等.其次,案例中知识点要尽可能的简单易懂.高职学生对数学的学习极不自信,利用原理简单的案例进行分析,有利于增强他们学习的自信心,从而激发他们进行更深层次的思考,例如,易拉罐的设计.(二)积极开展第二课堂,普及数学建模思想.近年来,高职院校为了提高人才培养质量,加大专业建设力度,进行了大量的改革.然而,由于总学时的严重缺乏,导致公共基础课被不断地压缩.数学课时的大量缩减,使得数学教学内容不断地被删减.数学建模思想的学习需要循序渐进,有限的课时显然不能满足这一需求,需要大力开展第二课堂.目前第二课堂的形式主要有数学建模选修课和数学建模社团.公选课不仅补充了课时不足的特点,更重要的是授课方式灵活,内容丰富多彩,还可根据学生的实际情况因材施教.社团活动可加强学生与学生、学生与教师之间的交流,同时通过不定期的专家讲座也能提升学生的知识面.第二课堂的开展首先必须面向所有学生,让大多数学生了解数学建模思想,学会用数学思想分析简单的生活问题.其次,第二课堂应该提供必需的实训条件.数学实验是数学建模的一部分,问题的求解必须利用计算机进行编程求解,实训条件是必不可少的.第三,社团活动必须由建模经验丰富的教师进行全程指导.数学建模社团是以学习和竞赛为主的社团,而学习和竞赛是高职学生的弱项,为了社团活动有效顺利地开展,需要经验丰富的教师全面计划和组织.(三)鼓励和组织学生积极参与各种数学建模竞赛,让越来越多的高职学生体验数学建模竞赛的全过程,从而促进创新思维的培养.通过对150名了解数学建模竞赛的高职学生进行问卷调查显示,75.29%(比重排第一)的学生认为数学建模竞赛团队合作的形式有利于培养高职学生的创新思维能力.团队合作是数学建模竞赛不同于传统竞赛的一大特点.团队合作的形式能够增强高职学生的自信心和参赛热情.然而,全国大学生数学建模竞赛只是少数学生的竞赛,大多数学生都没有机会体验这一过程.只有让学生参与到竞赛中,才能让他们体会到数学建模的全过程,通过团队协作、共同探讨,促进创新思维的培养.因此,除了全国大学生数学建模竞赛以外,学校应该多组织和鼓励学生参加各种数学建模竞赛.例如,校级数学建模竞赛、华中杯数学建模竞赛、网络杯挑战赛等.指导教师在竞赛前应对赛题进行把关,尽量为高职学生选择适合他们的赛题,超出他们能力范围的题目会严重打击他们的积极性.其次赛后应对学生的模型进行有针对性的分析和讲解,引导学生进行后续的研究,以此激励学生继续探索,进而培养创新思维.

作者:胡芬 单位:长江职业学院公共课部

【参考文献】

数学建模竞赛的意义范文第4篇

【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

数学建模竞赛的意义范文第5篇

关键词:数学建模;问题驱动;数学建模竞赛;课程教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0143-03

《数学建模》课程具有知识面广、形式多样、教学难度较大等特点。因此,一般认为数学建模的教学是一个不断学习、不断提高、不断探索和改革的过程。我们在广东工业大学《数学建模》课程的具体教学实践过程中的指导思路是:以培养学生对现实世界建立数学模型的能力为目标,以学生通过自学和查阅相关资料解决实际问题为目的来组织教学工作。李大潜院士曾指出“数学教育本质上是一种素质教育,《数学建模》的教学及竞赛是实施素质教育的有效途径”。数学建模课程和竞赛为我校大学生提供了一个运用数学、学习数学、提高数学综合素质的平台,该项活动对提高学生的合作精神、解决问题的能力和自学能力都有很多的帮助。然而,目前传统的课堂授课模式过分注重教师的主体作用,忽视了学生自我探究能力和自主学习能力的培养,压抑了学生的主动性和积极性。要改变这种现状,就必须改革现有的课堂教学状况,探索培养、引发学生主动学习的新型教学模式。美国神经病学教授Howard Barrows于1969年创立了基于问题和项目的学习(Problem Based Learning,简称PBL)理念教学法,这是一种全新高效的教学方法,是以问题驱动为中心的教学模式。近年来,这种理念在澳大利亚的维多利亚大学、美国samford大学、丹麦的奥尔堡大学等世界知名大学得到广泛重视和应用推广,并呈现出不同的形式和多元化的发展特色。在我们国家这种教学理念目前主要实践在医学、市场营销、生物化学、实验教学、毕业论文的写作等领域过程。在数学教学中还很少有人使用这种方法,因此,探索这种教学理念在《数学建模》课程中的实践具有重要的理论价值和实际意义。

一、《数学建模》教学现状及问题

我校是以工科学生为主体的省属重点高校,很多工科院校的大学生对学习数学公共课程的重要性认识不足,对数学公共课在他们后续学习专业课的重要性不够了解。因此逐步提高我校工科大学生对数学公共课的认识水平,加强培养他们的数学综合素质已经十分必要了。令人高兴的是广东工业大学的大学生们对《数学建模》课程和数学建模竞赛活动有着非常浓厚的兴趣和积极性,且已经有不少学生在比赛中获得了不俗的成绩。因此,加强数学建模教学和数学建模培训对我校学生有着重要意义。目前,广东工业大学数学建模课程教学和数学建模竞赛活动分为三个模块:数学建模A,主要针对数学专业的学生;数学建模B,主要针对非数学专业的专业选修课;数学建模公共选修课,专业面向全校对数学建模感兴趣的学生。另外还为应用数学学院的学生开设了“数学建模实验”与“数学建模课程设计”的相关课程,逐步形成了理论与实践相结合的教学模式。由于《数学建模》课程的教材一般有多个知识单元构成,知识的跳跃性较强,因此,我们曾经的教学方法是安排三个老师,每个老师分别负责讲授自己数学的专业领域,这样做的好处是能充分发挥老师的专业特长,让学生了解到该专业方向的最新国内外动态和进展。然而这样做给我们对学生的考核造成了一定的难度,我们曾经尝试过闭卷、开卷和交论文考查等多种方式,这样考核方式各有各的优势和劣势。如何才能找到更好的教学和考核方式,这是我们一直在具体的教学实践中不断探索和努力的方向。这几年我们一直把问题驱动教学法的思想融入我们的数学建模教学活动中,已经取得了初步的成效,这种方式能既考查到学生运用数学知识解决实际问题的能力,又能让学生自己动手解决自己感兴趣的问题,虽然这些问题可能对学生具有一定的难度,但是它能真正考核到学生的实际水平,这正是我们所愿意看到的。在我们以往的数学建模竞赛培训中存在着许多问题,培训上采取以教师为中心、以填鸭式讲授为主的传统教学模式,课时非常有限,而教学内容容量又比较大,学生在很短的时间很难消化这些知识。因此造成开始报名的时候学生积极性很高,课时到培训快结束的时候,剩下来坚持学习的学生就大大减少了。因此,这种填鸭式的培训让学生消磨了学习数学公共课的热情和积极性,而且也不能提高学生的综合数学能力。因此,对数学建模课程教学和竞赛的培训的改革势在必行。

二、《数学建模》教学改革的三个方面

为了解决目前数学建模教学中存在的问题,必须从《数学建模》课程本身特点出发,改革课堂教学模式,加强学生主动学习环节、实际建模训练环节的教学,将问题驱动教学模式运用到《数学建模》课程的教学过程中去。这样不仅对改变《数学建模》这门课程的教学现状有着积极的意义,而且以点带面,对其他相似或相同特点课程的教学改革也具有很好的促进、借鉴作用,切合我校培养高素质应用型人才的定位,也符合我校2010版培养方案的制订要求,更推动了新时期新形势下的大学数学教学改革。下面分别就指导思想、教学方法和培训方法三方面的改革探索进行论述。

1.指导思想的改革。《数学建模》课程和数学建模竞赛活动是培养具有综合数学素质的复合型专业人才的内在要求。在具体教学实践过程中我们应该强调学习数学公共课的重要性,而不是简单地讲授数学知识点;必须强调的是学生通过自己的努力学习自主地解决所面临的实际问题,而不是成为数学解题能手;必须强调学生在数学建模学习中的主体地位和主观能动性的发挥,而不是学生被动的接受知识点。我们教学改革的目标是要突破纯粹的教师讲、学生听、做习题的教学模式,这种教学模式要突破传统的填鸭式教学,要通过有趣的实际例子激发学生学习数学公共课的积极性,要不断提高学生对数学公共课的兴趣,逐步培养学生建立数学模型的能力和利用计算机等其他技术解决生活中的实际问题的能力。《数学建模》课程和数学建模竞赛本身就是一个具有挑战的科学研究和学习过程,无论是数学建模教学还是数学建模比赛,我们做的目的都是要提高我们工科大学生的数学综合素质,为将来学好专业知识打下良好的数学基础。因此,我们提出问题驱动教学法来组织数学建模的教学和培训工作。通过该方法来充分调动学生学习数学公共课的积极性,让学生在全国数学建模比赛的具体实际活动中体会团结合作精神的重要性,通过告诉学生要学会学习、学会思考、学会与人为善,进而提高他们的动手能力、协助能力和沟通能力,为他们将来走上自己的工作岗位奠定基础。

2.教学方法的改革。选择正确的有效的教学方法能更好地确立教学内容,实现教学目标和培养学生的创新能力。鉴于传统的数学建模教学模式无法达到大幅提高学生综合能力的预期目标,我们提出了以问题驱动为指导思想的新的教学方法――问题驱动教学法。问题驱动教学模式的特点是以学生为学习主体,教师通过问题驱动,引导学生自主学习课程内容,并利用学过的理论知识来解决这些实际问题,最后总结归纳和评价。问题驱动是一种让学生以小组形式共同学习和解决问题的教学策略,通过这样的教学策略,可以让学生们在学习知识和解决问题的过程中培养探究问题解决的技能以及自主学习的技能,实现知识意义的建构。这种教学模式无疑对创新型人才的培养有着积极的意义。黄东明等人还在问题驱动教学理念的基础上提出了双环互动教学模式。在具体的教学实践过程中,我们经常把问题布置给学生,要求他们在一周的时间内自己去收集相关资料,寻求问题的解决方法,这种教学模式不再是传统的填鸭式教学过程,而是以学生自己为主体,要求学生充分发挥主观能动性和积极性。并且我们要求学生把自己准备好的解决问题的方法在讲台上给所有的同学讲解,并且要回答同学的提问。整个学习过程好像一个论文答辩过程,这样的教学模式既能充分调动学生的主观能动性和学习积极性,又能充分发挥学生自己的聪明才智,在实践中体会团队合作的重要性。

3.培训方法的改革。全国大学生数学建模竞赛所涉及的内容相当广泛,常用到的数学理论包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、数学规划、微分方程、离散数学等,常用到的软件有Matlab、Lingo、Mathematics等。在建模过程中常常需要用到学生从未学习的知识来解决实际问题。因此,我们在培训过程中必须要训练学生快速学习新知识并立即运用新知识解决问题的能力。数学建模竞赛是以提交论文的方式进行结果评定的,故在培训的过程中还应该特别注重论文撰写的能力。为了适用数学建模比赛的要求,结合我们在《数学建模》课程教学的改革实际情况,把“问题驱动教学法”运用到竞赛培训中去。在提出驱动问题时,教师可以根据现阶段学生所掌握的知识情况,挑选一个具体的实际问题,学生根据所给问题首先进行归纳分析,然后查阅相关新知识和准备可能要用到的软件。在这个过程中学生需要主动学习可能没有接触到的新知识和软件的新功能,并进行参考文献的泛读和优秀论文的精读。通过对优秀论文的细节把握,提高学生处理实际问题的能力和论文撰写的能力。最后学生建立数学模型并撰写论文。最后由老师对论文进行点评,指出其优点和不足,并提出修改意见。经过近年来教学方法与培训方法的改革试验,学生对数学建模的兴趣大大提高,竞赛成绩稳步上升,取得较好的成果。

三、其他方面的探索

1.加强教师队伍的建设。“问题驱动法”的教学,特别是在学生自主学习阶段需要的一个教学团队。所以加强师资队伍建设是《数学建模》课程教学改革成功与否的关键。一方面,教师应加强学习,提高自身素养,掌握先进的教学理念,同时还要对教学内容进行深刻研究,能从现实生活的各种社会经济现象中发现数学问题,并且用数学语言加以描述。另一方面,各个教师应在教学方法创新上不断实践。传统的数学教学活动都是沿袭着“定义―定理―推论―例题”的模式进行,这种模式既使学生感到数学乏味,也使得原来对数学感兴趣的学生易生厌倦,因此,加强探索新的教学方法迫在眉睫。如何进行高水平的教学,吸引更多的学生热爱和喜欢数学,把学到的数学知识用得更广、更深入,是我们教师不得不思索的问题,更是我们教师要做的主要工作。

2.教材建设的改革。目前的《数学建模》教材多种多样,不过大多数太注重数学的理论性和完整性,这样就使得实用性不强,与实际问题脱节,常常让学生无所适从,很难培养学生运用知识解决问题的能力。经过我们对这门课程的改革常识,我们深刻体会到教材建设应遵循的原则如下:①实用性。教师将要教学的内容强调数学公共知识在实际问题中的作用,在教材的深度和广度上应尽量符合工科大学生的实际需要,适时对数学定理和推论进行删减,增加一些与当前实际问题相关的教学内容,由现实生活中的热点经济、工程实际问题引入数学模型。②可读性。根据该门课程的特点和教学改革的需要,教材中的主要内容要用简单的教学语言表达抽象概念,越简单的越好,这样一般学生容易理解和掌握,尽量使枯涩的数学知识变得生动趣味。③前沿性。教材中的内容既要兼顾传统知识又要引入前沿热点问题,既要强调数学推理又要重视数学工具软件和其他计算机技术的运用。综上所述,教材建设是今后我们在该门课程改革实践中要重点解决的问题。

3.考核方法的改革。目前大多数的数学建模考核方法是闭卷考试,而一般数学考试题目侧重证明与计算,忽略了对实际问题的应用,没有达到《数学建模》课程建设的目标,无法考核学生运用知识解决问题的能力。这与《数学建模》课程设置的初衷相违背。因此,采用多种考核方法相结合。例如,让学生做一些小的开放性课题,撰写类似数学建模比赛的论文,在对工科学生专业知识结合的同时,讲授数学建模的特点和应用领域,这样既可以激发学生对数学建模的兴趣,又能增加他们对数学的理解。在考核过程中我们可以适当加大平时分的力度,淡化对试题的考核,加强学生对具体问题解决能力的考核。

今年恰逢我国数学建模竞赛开展20周年,数学建模竞赛活动的规模得到了空前的发展。数学建模教学和数学建模竞赛活动是我们工科院校的一门重要课程,它为提高工科大学生的数学综合素质和数学在其他专业的应用发挥了重要作用。实践证明,通过进行数学建模竞赛活动,可以大大拓展学生的知识面;充分发挥学生的主观能动性,强化学生自主学习的意识和能力;提高学生的创新能力和解决问题的实际能力;还可以促进学生的团队合作精神。总的来说,问题驱动教学模式在数学建模教学和数学建模竞赛的培训过程中的实践表明:这种教学理念和数学建模的本身的特点是十分吻合的,而这种教学模式对于指导我们进行教学改革具有重要的理论意义和实践价值。

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