通过数学建模竞赛培养学生创新能力*

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( 陕西广播电视大学 工程与建筑学院，陕西 西安 710119)

创新人才的培养是新时期职业教育的新要求。高质量人才的培养不仅需要传统意义上的逻辑思维能力和推理能力，还需要为所涉及的专业问题建立数学模型，进行数学实验，使用先进的计算工具。因此，如何培养学生的学习兴趣，培养学生的学习积极性及求知欲，培养学生的创新能力和创新意识，已成为高职教育亟待解决的问题。

在高职数学教学中，传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明和应用能力的培养。这种模式有时也是相当成功的，但这种教学模式不能有效的培养学生的学习兴趣，培养学生的学习积极性、求知欲、创新能力及创新意识。如何培养创新意识以及创新能力，没有现成的模式可以遵循，没有既定的方法可以应用，只有通过教师的探索和实践。近几年来，中国几乎所有的大学都开设了数学建模和数学实验课程，在人才培养和学科竞赛方面取得了显著成绩。如何把实际问题与他们所学的数学知识联系起来，如何根据实际问题提取数学模型;建模方法和技术，数学模型中涉及的各种算法，以及这些算法的实现；相应的数学软件平台进行计算等已成为我们研究的重点。

一、数学教学在高职学院中存在的问题及培养学生创新能力的必要性

高等数学、经济数学等数学课程是高职院校工程、机械、电气、计算机、经济管理等专业的一门重要的基础课程。作为一种工具，它在其他专业课程中起着非常重要的作用。然而，高职院校注重专业课程和专业课程的实践，较为忽视基础课教学，尤其是对专业基础课的数学教学。另一方面，受高校扩招等因素的影响，高职学生的素质有所下降，一些学生在数学学习中存在着各种各样的心理障碍，如没有自信、目的不明确、缺乏兴趣等等。同时，一些高职数学教师的教学模式不合理，还是按照过去普通的教育模式。在教学过程中，以概念讲解、定理证明、计算技巧为主。在数学概念的引入中，实践背景不足，实际应用与专业联系不够，课程课时有限，课程内容很难详细讲解，这使得学生感觉抽象，难以理解；教学内容不针对实际问题，使学生缺乏学习热情，对学习数学不感兴趣，培养和提高数学素质的能力更难以体现。此外，高职数学教材比较理论化，忽视了数学知识的应用和延伸，没有突出专业性和实用性的特点。而今，随着科学技术的飞速发展，创新对促进一个国家的经济和社会发展具有很强的作用。我国正处于知识快速发展和科技发展的阶段。因此，培养具有创新意识和创新能力的人才显得尤为迫切。高职学生喜欢独立思考，有很强的创新意识，喜欢尝试做新的事情。因此，这一时期最容易培养他们的创新意识，提高他们的创新能力。高等职业教育作为高等教育的重要组成部分，肩负着为经济建设一线培养合格的应用型人才的重任。在新形势下，要注重培养学生的创新精神和创新能力，提高学生的就业能力和社会竞争力。

二、培养学生的数学建模创新能力

1.数学建模活动可以改变学生对数学学习的认识，提高学习数学的兴趣

数学课程的教学是围绕数学概念、数学方法和数学理论进行的。这在传统的长期的教学中已经形成了固有的经典模式。许多定理、公式和方法的讲授都是严谨的、教条的、死板的。有部分学生在传统的应试教育下比较适应这种学习方式，这也能使学生学到很多数学知识。但是，这样获得的知识大多数都是用来应付考试的，对大多数学生来说，除此之外似乎毫无用处，以至于很对学生认为学习数学对以后的工作没有用，于是对学习数学失去兴趣。数学建模为数学方法与实际问题之间的联系开辟了道路。在建模活动中，我们要求学生在实际问题中简化、抽象、组织及分拣数据，并用数学结构表式。在解题完成后，有了结论，学生还需要检验他们的结论，如果与实际不相符，还需要进行纠错或改进。学生在数学建模中体会数学在解决实际问题中的价值和作用，体验数学与生活和其他学科之间的关系，体验运用数学知识、方法及计算机、数学软件工具解决实际问题的过程。我们应该提高我们的应用意识，认识到数学在我们身边，这将激发学生学习数学的兴趣。

2.通过数学建模活动提高高职学生自学能力和综合应用知识能力

在数学建模的过程中，需要用到广泛的知识。这些知识除了与要解决的问题相关的专业知识以外，还需要掌握很多数学方法及计算机编程或软件的应用。如：如计算方法、微分方程、运筹学、计算机语言、数学编程等。让某一个学生掌握好以上这些技能方法显然是非常困难的。在数学建模的培训中，教师也只会讲解一些较为经典的方法及例题，不可能涉及到解决问题需要的所有知识。因此，在正式比赛中，学生首先要在两道题中进行选择，选择一道适合本团队，即对于本团队成员来说较为容易解决的问题来做。之后需要广泛地查阅相关信息及资料，包括从教材、相关论著及网络上寻找可以使用的方法及已有的解决类似问题的方法。并从中提取他们在解决本问题中可以用到的方法。在正式的数学建模竞赛中，一个团队的3名学生按照比赛纪律要求，是不能与任何其他人进行交流的，包括指导教师和其他参赛团队。遇到难以解决的问题时，他们也只能够通过团队内部讨论和不停的学习来寻找解决问题的方法。通过这样的比赛，极大的锻炼了参赛学生的自学能力级查阅资料信息的能力。这种能力的具备，对学生应对未来具有挑战性的工作是非常有帮助的。

3.数学建模可以培养学生利用计算机处理大数据的能力

大数据作为目前最火热的IT行业的词汇，随之而来的数据仓库、数据安全、数据分析、数据挖掘等等围绕大数据的商业价值的利用逐渐成为行业人士争相追捧的利润焦点。随着大数据时代的来临，大数据分析也应运而生。运用计算机，使用相应的处理软件可以用来处理复杂的计算问题和繁琐的数据统计、分析等。这些数据的处理或计算若通过人工计算其复杂程度是难以想象的。同时，利用计算机还可以将数据进行更直观的表示。如利用计算机编程或用的软件包来完成大量复杂的计算和图形处理。或者利用计算机进行大量数据的统计分析，绘制数据直方图、饼状图。进行数据拟合，绘制拟合曲线，进行计算及预测等。这样的计算工作，，没有计算机及相应软件程序的应用，想要完成是非常困难的。由此可见，通过数学建模，可以提高学生使用计算机处理大数据的能力，而这种能力正是时下最热门和急需的。

4. 通过数学建模活动，可以增强大学生的适应能力和团队协作精神

当今社会科技发展迅速，如不能适应社会的快速发展，最终就会逐渐被社会潮流抛弃。

数学建模竞赛的问题都是当下热门的社会、经济及工业问题。通过参加比赛，可以使学生了解当下的科技热点，学习最新的理念，新的解决问题的方法。这样就可以锻炼参与者的综合素质。以后不管他们从事哪一个行业，他们都能很快地适应工作并且发挥得更好，能更容易找到创新的方法。完成一项大型的系统工程，一个人的能力再强也是精力有限的，这就需要团队合作，优势互补。在数学建模竞赛中，由于问题的复杂性需要用到多方面的知识，在比赛的三天中，要查资料，要解决使用什么数学方法的问题，要建立数学模型，要利用计算机运算、统计、画图，最后还要组织语言，写一篇流畅、语义表述清晰的论文。不同的学生在不同领域有优势，为了最终拿出漂亮的成果，必须要团队协作。在比赛中，大家学会了倾听和尊重他人的意见，学会了信任也学会适当的妥协，学会了怎样与人合作。这样就很好的锻炼了学生的团队协作精神，这在今后的工作中也是极其重要的。

我院从2011年到2017年组织参加了七届全国大学生数学建模竞赛。这些年我院的数学建模竞赛的成绩也排在了全省高职院校的前列。七年共组织了80个参赛队，在校领导、教务处及院系领导的大力支持下，经过建模团队师生的共同努力，在这七年中数学建模团队共获得国家二等奖五项，陕西省一等奖十项，陕西省二等奖二十四项。通过我院一系列数学建模活动的实践，学生的创新能力得到了非常大的提高，同时也为我校深化素质教育及应用型人才培养探索出一条光明的道路。