培養創新型人才是高校的一項重任。我校以數學建模為載體,從數學建模課程教學方法與手段的改革,完善培養學生創新能力的課程體系,加強數學建模訓練,建立數學建模協會等幾方面進行了改革,促進了學生創新能力的提高。
關鍵詞:數學建模;教學改革;創新能力
數學建模解模是應用數學知識,將生活中復雜的問題建立模型,并借助軟件編程求出最優解。不同的人建立的模型不一樣,得到的結果就不一樣,它充分地培養了學生創新能力。多年來,我校以數學建模為載體,通過多樣化的建模活動的開展,對培養學生創新能力起到了良好的效果。
一、基于創新能力培養的數學建模活動改革實踐
1.深化數學建模課程教學方法與手段的改革,提高大學生的創新能力。由于數學建模課程涉及知識面廣,既包含數學多個分支內容,如高等數學類基礎課、主干課等,還常常與工程技術、經濟、政治等領域有關,模型求解中還常常用到數據計算和幾何作圖,涉及大數據分析等,這就要求我們必須根據課程特點,采用恰當的教學方法進行針對性的教學改革。根據我們的實踐,數學建模課程教學做到以下幾個結合:板書與媒體相結合,講授與討論相結合,課內與課外相結合。針對教材案例缺乏地區性的特點,我們結合海南國際旅游島建設中涉及的熱點問題,如旅游淡旺季問題等,進行自編案例教學。在教學手段改革方面,充分利用多媒體輔助教學。在數學建模的課堂教學或課外訓練輔導中,充分利用多媒體手段以及指導學生使用MATLAB,LINGO,SPSS等軟件進行編程解題。我們只是做好啟發引導,學生需要刻苦自學,這對培養學生的創新思維、創新能力、自學能力起到很好的作用。2.將數學建模思想方法滲透到高等數學類課程教學中,以數學建模為抓手,完善培養學生創新能力的課程體系。提高學生的創新能力,不僅僅依托數學建模課程。實際上,高等數學類課程中許多課程都可以做到,如解析幾何、高等代數、數學分析、概率統計、常微分方程等基礎課程。我們在高等數學類課程教學中要引起重視,認真地將數學建模思想方法滲透到高等數學類課程教學中,完善培養學生創新能力的課程體系。如概率統計中的幾種常見分布泊松分布、指數分布、正態分布等,經常涉及生活優化問題,我們在教學中要善于與數學建模優化求解聯系起來,同一個問題,采用的模型不一樣,結果會不一樣,如何得到最優解,既需要扎實的學科知識,又需要靈活的思維、創新的意識。高等數學的許多應用問題,實際上是一些簡單的數學建模問題,只是通常高等數學教材的處理方法是作為相應數學知識的應用,因此,選題和解答都比較簡單[1]。這樣一些例題雖然簡單,但麻雀雖小而五臟俱全,它包含了模型的假設、模型的建立和求解、模型的檢驗和模型的應用等數學建模的全過程[1]。我們在講解過程中根據數學建模的一般步驟滲透數學建模思想和方法,恰當地運用媒體技術進行動態演示和求解,根據實際情況進行教學方法與手段的更新,而且這樣做并不打亂現有教材的教學體系,也不影響教學進度。高等數學類課程中下面幾個方面的內容是與數學建模思想方法結合的好題材:(1)數理統計中的判別問題、線性回歸問題實際上就是一些簡單的數學建模問題;(2)定積分應用的許多例題和習題,實際上也是一些簡單的數學建模問題;(3)高等代數中的特征值、特征向量問題常常是我們介紹數學建模思想的極好材料;(4)概率論中的全概率公式也是建模的好素材,等等。因此,高等數學類課程教學中要重視數學建模思想方法的滲透,以數學建模為契機,把培養學生的創新能力擴展到更多的高等數學類課程中,如數學分析、概率統計、高等代數、解析幾何等。3.以數學建模訓練為契機提高學生創新能力。建模訓練是培養學生創新能力的較好的途徑。我們一般的做法是根據數學實際應用中常見的情況分模塊進行訓練,以往年競賽題目為參考,先進行相關學科知識的講解,然后對往年賽題進行分析,最后要求學生自己練習,通過實際案例訓練培養學生創新能力。參加建模培訓的學生,不僅僅是數學知識增長了,而且學生的團隊合作意識、鍥而不舍的鉆研精神、論文寫作能力、資料檢索能力、自我探究能力、創新能力等都得到明顯提高,特別是學科知識得到互補:數學專業的學生,計算機水平提高了;計算機專業的學生,高等數學知識得到了補充;科學教育專業、會計電算化專業的學生數學知識與計算機能力都得到雙豐收。心理學家經過調查表明:一個人的創造能力與其自己所學到的知識有必然關系。建模訓練為學生創新能力的培養奠定了扎實的學科基礎。4.建立數學建模協會,多樣化培養學生的創新能力。數學建模的學習僅依賴課內教學是不夠的。要使學生通過建模學習促進創新能力達到一個較高的水平,必須把工作放到平時,給學生一個掌握知識和提高能力的過程和平臺,使學生對數學建模的學習常態化,而建立數學建模協會不失為一個好辦法。協會工作的目的是為建模愛好者提供一個多樣化的共同學習、研討的平臺。通過共同學習,能力和素質達到共同提高。我們探索了如何借助數學建模協會以及QQ群、微信群等現代媒體技術宣傳數學建模,推廣數學建模,活躍校園學術氛圍,使數學建模方法的學習由課內擴展到課外,線上、線下相結合,進行立體化培訓,受益面由數學專業學生擴展到全校有志于發展自己的學生。在平時,我們安排建模指導老師對學員做講座,使學生掌握有關數學建模的基本知識,通過案例討論,培養學生大膽思考和運用數學知識解決問題的創新能力;通過實踐活動,讓學生感受數學在實際中的應用,增強對數學建模學習的興趣;通過研讀優秀論文,使學生初步具備建模論文寫作的能力,通過建模訓練,培養創新能力[2];課后通過QQ群、微信群,及時進行解疑釋難,補充了課內時間的不足。協會以學生活動為主,教師講課為輔,結合社會實踐,全面提高學生應用數學知識解決實際問題的創新能力。5.團結協作,發揚數學建模教學團隊的能動作用。從2009年開始,我們著手數學建模教師的培養,抓骨干、樹榜樣,傳幫帶,充分發揮每個中青年教師專業特長,使數學建模教學團隊的共振作用得到充分發揮。教練組成員由原來的二個擴大到十個,大家群策群力,取長補短,教學與培訓工作不怕苦不怕累,為提高學生的綜合素養和競賽成績絞盡了腦汁,為近幾年的數學建模教學與競賽取得輝煌成績做出了很大的貢獻,為培養學生創新能力搭建了很好的平臺。
二、成效
1.教學改革成績突出。按照“以研促改,以改促研,研改并進”的原則深化高等數學課程群教學改革,我們對如何通過數學建模教學和競賽培養學生的創新能力進行了研究,還對現代教育技術如何與數學建模教學融合進行了有效的探索。近幾年來,我校建模團隊教師發表了與本項目相關的教學研究論文12篇,主持了兩個省級課題,出版了兩部著作,在實踐中形成了一套以教學促科研,以科研成果指導教學,特別是數學建模教學的有效方法和成功經驗。2.全國大學生數學建模競賽成績突出。在全國大學生數學建模競賽中,近幾年,我們指導本校學生共取得了82個獎項,其中全國一等獎2項、二等獎10項,省級一等獎20項,二等獎33項,三等獎21項。參加過數學建模培訓的大學生在問題解決中的意識和能力、如何撰寫論文、如何查閱資料和熟練使用matlab等軟件得到系統訓練,創新能力得到顯著提高。
三、結束語
在新的歷史機遇下,作為為國家、社會輸送合格人才的前沿陣地———大學來說,培育創新型人才的責任義不容辭,數學建模作為培養學生創新能力的重要載體,應引起我們足夠的重視,本文只是拋磚引玉,希望同行一起努力,為國家培養大量創新型人才做出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]譚艷祥,劉仲云,梁小林.在高等數學課程教學中體現數學建模思想[J].湖南工業大學學報,2010,(01).
[2]許振宇,邱保建.地方綜合性院校開展數學建模協會活動的實踐與研究[J].大學數學,2012,28(2).
作者:符方健 陳振華 單位:瓊臺師范學院
相關論文