依托数学建模竞赛 提升理工科大学生创新实践能力

魏永生　陈玲熙　赵新生　韦露

摘 要 通过数学建模竞赛系列活动，研究理工科大学生应用型技术创新人才成长的规律及其培养途径。采用实践教学法、以赛促学法等相结合的方式，研究理工科大学生的教学质量和教学改革工程，努力提升理工科大学生创新实践能力的阶梯式成长。

关键词 数学建模；创新实践能力；理工科大学生

中图分类号：G652 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）06-0099-02

Abstract The growing rules and training method of practical innovation college students majoring in science and Engineering has been studied through the mathematical contest in modeling. The practice teaching method， comparative study method and case study method are employed to study the teaching quality and teaching reform project of the science and engineering college students， for promoting their innovation practical ability.

Key words mathematical modeling； practical innovation ability； science and engineering college students

1 引言

我国对创新人才的需求日益增多，尤其是理工科应用型人才需求量急剧增加[1]。培养大学生创新精神、提高动手实践能力是高校教育改革的重要内容之一，是建立创新型国家和发展创新型社会的需要[2]。目前，普通理工科大学生的培养模式单一，缺乏多样性和适应性，与社会需求相去甚远[3]。提升大学生的创新实践能力已成为当前我国高等教育教学改革的核心目标之一[4]。理工科人才应以社会应用为导向，要具有良好的实践应用能力，具备相应的理论创新能力。因此，培养多样性和适应性的工程类复合应用型人才是我国各类理工科专业人才培养的目标[5]。

大学生从事相关创新实践活动，有利于创新型人才的早期发现和快速成长，有利于学生个性的发展，以及自主创新意识的培养。加强理工科大学生的实践创新能力，培养既有理论创新能力又具有一定的实践动手能力的复合型理工科类人才，是提升创新人才培养的质量和层次的重要途径。本文以江苏师范大学为例，探索通过数学建模竞赛梯度式培养理工科大学生创新实践能力以及创新人才成长规律。

2 数学建模创新能力内涵

培养和提高思维创新、自主创新能动性、理论结合实际、问题分析、模型建立、编程求解、纠错和完善意识、团队协作、科技论文写作等能力，是数学建模创新实践能力的重要内容。

发现问题能力的锻炼和培养 创新实践思想是实施创新实践活动的重要前提，也是关系到创新实践成果是否有价值的重要因素。首先要鼓励学生自主命题，激发学生创新兴趣，提高自主学习与科技创新能力。其次，帮助学生分析研究方向，把握有专业针对性、实用性、新颖性的原则，使学生在实践中锻炼科研创新思维能力，学习科研方法，调动课题研究的积极性。

文献检索和运用能力的培养 大学生在创新实践过程中需要学会利用各种数据库查阅并获取大量相关的文献资料，对他人的研究成果进行归类、比较、分析，从有价值的新观点、新理论、新技术和新方法中开阔视野，激发灵感，形成自己的课题构思，最后运用在创新实践中。通过这个过程，培养学生“继承性”创新理念，提高综合分析能力，培养学生科学的思维方法和检验科研的基本功，为今后在工作中进行创新实践打下坚实的基础。

理论联系实际，建立数学模型的能力 学习的重要目的是学以致用，通过对创新实践能力的培养，提高学生利用所学知识解决实际学习工作中出现的问题的能力。同时，通过建立数学模型的过程，培养学生寻找问题中各因素之间数学关系和规律，从理论上给出问题的最佳解决方案的能力。

编程求解实际问题的能力 通过对问题进行深入剖析，设计求解算法，通过软件如MATLAB、MATHEMATICA、LINGO、SARS等对模型进行求解，并对模型进行验证，提高学生通过计算机编程求解实际问题的能力。同时，通过图形、表格的方式展现求解过程中关键影响参数的变化规律和需要解决问题的最终结果，培养学生充分、合理展现结果的方法和技能。

提高科技论文写作能力 撰写科技论文是一种探索与创新相结合的综合实践，创新实践活动要求学生对所研究的课题进行文献综述并最终写出论文，在此基础上培养学生撰写论文的能力，同时将在创新实践中获得的理论成果和实际创造进行系统的总结并发表。

团队协作能力的锻炼和培养 团队分工与协作是一项重要的工作技能。在教师的引导下，最大限度地挖掘团队中每一成员的创新潜能，指导学生发现问题、分析问题，彼此有效争辩和说服，形成统一共识后进行明确分工与合作，提高团队的探索、研究和解决问题的创新实践能力，达到“兄弟同心，其利断金”的团队执行能力和效果。

3 研究方法

采用实践教学法、以赛促学法等相结合方式研究理工科大学生的创新能力成长规律。首先，在学院内培养大学生数学建模的学习兴趣；其次，通过校内赛选拔数学建模集训队员；最后，通过优化学科专业组队，对参赛队进行赛前知识系统和模块专项培训，提高学生的自主学习能力和知识储备能力。分别通过参加江苏省、全国和国际大学生数学建模竞赛，进行拔尖创新人才的选拔。通过不同层次的比赛并结合相关人员的课程实践等成绩成长曲线，研究不同层次大学生创新能力的成长变化规律。

研究创新实践能力的基本成长规律 在所有理工科学院内部，通过相关教师在日常教学中进行数学建模兴趣引导，并采用学生自愿报名的方式，利用课外时间进行相关数学建模知识的培训。采用比较研究法和个案研究法，分别锁定一定数量科目成绩相似的学生，进行长时间的相关跟踪，研究参加和不参加数学建模学习对学生的创新能力提高的水平及规律。

优化选拔培训队员 通过各学院内部数学建模选拔赛的成绩，推荐一定名额的学生参加学校范围内的培训。发挥学生自主能动性，鼓励学生通过自我推荐、介绍自己的优势和队友选择条件，跨专业交叉组队。根据每次培训后教练的专项技能考核成绩，由专项技能成绩较高的学生优先选择队友进行优化组队。比较分析和研究交叉学科组队与单一学科组队之间的优劣势和异同点。

赛前培训和基础能力培养 通过初期培训，让学生认识到知识储备的重要性，学习文献检索和应用能力，体验团队协作模式；然后通过强化培训，加强问题分析能力以及理论联系实际、将实际问题转化成数学模型的能力等创新实践能力。在建模培训、管理方面进行跟踪反馈，及时发现和提高学生的弱项，并进行相关总结，形成符合学校实际的通过数学建模培养理工科大学生理论创新能力的实施方案。

团队合作及竞赛实践 通过组队参加江苏省、全国、国际等不同层次大学生数学建模竞赛过程，筛选不同创新实践能力的学生，针对前期锁定的目标群体，探索不同层次的竞赛对理工科大学生创新实践能力梯度提高的影响规律，揭示数学建模过程与大学生创新实践能力提高之间的关系。

总结与跟踪研究 研究不同级别的培训和竞赛对大学生创新实践能力的不同要求，以及相关创新能力学习提高的规律。对参加过数学建模竞赛和创新实践能力培养的理工科大学生进行后期的跟踪研究，调查和分析经过创新实践能力培养过程对其之后升学、工作的帮助，通过反馈信息修正和完善基础学科拔尖创新实践人才的培养和提高机制。进而补充和修正通过数学建模提高理工科大学生创新实践能力的成长规律和提高策略。

4 案例经验

2014年，数学建模竞赛提升理工科大学生创新能力的课题被立项为校级教研项目；11月份，江苏师范大学开展数学建模选拔和赛前集训，在学校理工科学院之间有效沟通，在实验室、科研设备资源共享、学生交叉组队培训、比赛等方面达成创新实践能力人才培养的共识。2015年2月，组织大学生参加美国大学生数学建模竞赛，竞赛期间成立数学建模教练组，统一指导学生参赛；教务处和各参赛理工科学院领导亲自“挂帅”，竞赛所需的图书、计算机和竞赛用房等有充足保障。最终，江苏师范大学参赛3支队伍中荣获一等奖和二等奖各1项。

通过此项实践教学活动，不仅在数学建模竞赛队员选拔、赛前培训、竞赛实战等方面进行了实践练习，积累了工作经验，还通过数学建模过程实现了有效提高理工科大学生的创新实践能力，有效筛选不同创新意识和实践能力的大学生，培养团队合作意识和能力，揭示理工科大学生创新实践能力的成长规律和提高策略。

5 结论

以江苏师范大学为例，研究数学建模竞赛活动对创新人才成长的影响规律及培养方法。研究发现，要重视在创新实践过程中激发学生的兴趣，完成学生由被动学习到主动学习、由正向思维到逆向思维的转变，提升理工科学生的创新实践能力，提高工科类人才培养的多样性和适应性。

参考文献

[1]尹太辉.大学生创新实践能力存在的问题和对策[J].青春岁月，2013（14）：172-173.

[2]李健睿.大学生创新实践能力培养的探索与思考[J].成功：教育，2012（12）：54.

[3]余华东.大学生创新能力的构成要素探究[J].太原师范学院学报：社会科学版，2011，10（3）：116-121.

[4]夏春阳，袁欲彬，王伟.大型仪器设备资源共享机制新方案[J].科学管理研究，2005（3）：18-20.

[5]胡芳，徐浩.论高校大型精密仪器设备共享平台建设[J].实验室研究与探索，2008，27（12）：149-152.