新工科背景下基于数学建模竞赛的高职创新人才培养模式改革探索

■刘君

（广州城建职业学院，广东 广州 510925）

创新人才培养模式改革是新工科建设中最关键的任务。高职院校如何培养适应新产业的复合型创新型人才，是值得研究的重要课题。创新型人才培养的关键在于创新能力的培养，而在众多创新能力培养方式中，学科竞赛是重要途径之一[1]。近年来，针对不同学科和专业，增加了很多竞赛活动，目的也都是为培养学生的创新实践能力。历史悠久的数学建模竞赛也一直是培养学生创新应用能力的重要途径[2]。本文以数学建模竞赛为例，探索基于数学建模竞赛平台的高职创新型人才培养模式改革策略。

一、新工科建设背景下数学建模竞赛对创新人才培养的战略意义

2017年以来，教育部积极推进新工科建设，拓展和实施卓越工程师教育培养计划，发布《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索工程教育的中国模式，助力教育强国建设。新工科人才必不可少的是创新能力，依托数学建模竞赛促进创新人才培养具有重要现实意义。

（一）数学建模竞赛的主要功能与作用

一是通过竞赛的组织开展，在高职数学教学中融入数学建模，丰富课程实践教学，进一步优化完善教学环节，提高教学质量水平。二是通过竞赛可以衡量学校的办学水平。2019年数学建模竞赛参赛人数超过了12万，竞赛之所以受到大学生们的热爱，主要是因为其赛题强烈的实际应用背景和开放性，强调考察学生的理论联系实际的创新能力，从参赛结果能够衡量一个学校数学教学质量水平。三是通过竞赛促进学生创新能力的提升。建模竞赛为学生的创新实践提供了平台，既能激发学生个人的创新意识，又能丰富学生课外实践活动，为培养高素质复合型技能人才提供新思路。

（二）数学建模竞赛与创新能力的关系

1.数学建模竞赛平台是创新的重要载体

首先，数学建模竞赛的竞技性与应用性是统一的，数学建模是理论与现实的桥梁。如2019年的“空气质量监测数据的校准”、2018年的“百货商场会员画像”等，都是建立在众多不同专业知识背景下的实际问题，具有较强的现实意义。其次，竞赛促进创新能力的培养。竞赛团队不仅要从实际问题抽象出原理、建立模型，还要根据模型结果给出问题解决方案。这不仅仅是参赛团队间已有知识水平的高低较量，更是创新能力与精益求精的实践能力的比较，所以数学建模竞赛一直以来都是培养锻炼学生创新思维与应用能力的重要平台。

2.在学生创新能力培养中的重要作用

一直以来，建模竞赛对学生创新能力培养发挥着重要作用。一是从激发学生创新实践的兴趣开始，逐步有效培养增强学生的创新意识和创新思维。相比传统理论学习，建模竞赛是实践教学的延伸，一定程度上调动学生创新兴趣，不断提高创新意识。二是建模拓展了学生创新视野，激发创新活力。与其他课外实践不同，竞赛本身就是发现问题并解决问题的研究过程，依托数学建模竞赛平台，能够促进学生科研创新能力培养。因此，数学建模竞赛在学生创新能力培养方面的优势是非常明显的。

二、基于数学建模竞赛的创新人才培养模式内涵

基于数学建模竞赛的创新人才培养模式重点是提升学生专业技能和创新能力。数学建模竞赛是学生创新实践能力提升的重要途径。实践证明，以建模竞赛培训为载体，将竞赛与学生创新思维能力培养相结合，能够有效提升高职技能型人才创新能力[2]。

（一）以竞赛培训为载体，促进课程教学改革

以建模竞赛培训模块为基础，在高职数学课程教学中融入建模思想，以提高学生创新能力为目标，大力推动高职数学课程教学改革，促进专业教学内容和课程体系改革。开设《数学建模基础》课程，以实际应用问题为抓手，提高学生科研创新意识，锻炼学生利用所学解决实际问题的能力，重视创新思维能力培养。

（二）以竞赛创新为先导，激发学生创新思维

创新是面向新兴产业的新工科人才必备素质，而数学建模竞赛能够有效激发和培养创新思维与创新能力。笔者在指导数学建模竞赛时，积极调动学生的主动性，注重引导培养学生的科技创新能力，鼓励拓展思维积极思考，提高学生对科研的认识，反复研究和改进模型方案，深入挖掘学生的创新思维能力。

（三）以竞赛实践为抓手，锻炼学生综合实力

数学建模本质是针对实际问题，通过对基础建模方法的深入理解，对问题的系统梳理建立模型进行创新应用的过程。以建模竞赛为载体，结合建模案例的实践教学和组队参赛，培养学生团队合作意识，理论联系实际的创新实践能力。

（四）以竞赛经验为指导，提升学科教学质量

深化数学课程体系与内容改革，加强课程建设是提升高职数学教学质量的重要内容。只有根据经济社会发展不断更新教学内容和教学方法，才能调动学生创新活力。为促进学生创新能力培养，我们编写了工学结合教材《高等数学》，对教学内容进行模块化整合，将数学建模方法和案例融入高等数学课程教学内容，该课程2016年被立项为校级精品课程。“融入数学建模的创新人才培养模式改革”获2019年校级教育教学成果二等奖。实践证明，以数学建模竞赛为载体，能有效推动数学课程在内容和教学方法上的改革，促进学科教学质量和学生创新实践能力的提高。

三、基于数学建模竞赛的创新人才模式构建策略

基于数学建模竞赛的创新人才培养模式着重提高课程教学质量，提升人才培养综合素质和创新实践能力。以学科竞赛为载体，促进专业建设和课程改革，提高创新人才培养质量。

（一）基于竞赛强化实践，培养学生创新实践能力

1.基于数学建模专题打造实践教学模块

为更好地培养学生的创新实践能力，根据教学目标与大纲要求，基于建模专题将数学课程教学内容重组为基础知识、专业应用、综合建模三大模块。基础知识模块主要包括基础数学知识和简单建模实验，通过该模块的学习可以让学生对课程主体内容有基本的认知，为深层应用实践学习奠定基础。专业应用模块主要针对学生后续专业课程所需的数学模块，结合建模专题设置应用教学案例，有效激发学生的创新思维和专业知识的实践能力。综合建模模块主要是知识拓展综合建模实践模块，会运用到多个知识点，培养学生应对较复杂问题的创新应用能力。

2.以建模竞赛为载体建设实践教学平台

创新人才培养需要软硬件教学平台的支撑，建设更适合新工科人才的创新实践教学平台，更有利于人才培养与市场需求精准对接。随着大量新工科专业的发展和新技术革新，对人才实践和创新能力的需求更高了，这就需要建设综合性实践创新平台，以多学科交叉融合为主，培养适合企业需求的创新人才。数学建模竞赛本身就是多学科交叉融合，基于数学建模竞赛的创新实践平台不仅可以培养学生的创新能力，还可以鼓励学生积极开展创新性实践，将创意变为现实。比如大数据、云计算等新工科专业，通过建模数据分析实践，可有效提高学生进行数据分析和解决现实问题的能力，提升人才培养综合素质。

（二）教赛研三位一体促进创新人才培养

学科竞赛对课程教学改革、人才培养质量提高等方面发挥着重要作用，比如数学建模竞赛、创新创业大赛等，已经成为培养学生创新能力和创新精神重要载体。同时，成立创新团队项目化运作，可实现教赛研三位一体培养模式。

1.课程教学为基础

在数学课程教学中融入建模思想，创新实践教学。数学建模竞赛的本质是锻炼学生利用基础理论知识与技能解决实际问题的创新能力，达到培养创新能力的目的。而学生基础理论知识的获取还要通过日常教学完成，在数学课程教学中，融入数学建模案例，将建模竞赛中的新方法和新技术融入数学课堂教学，同时配合建模选修课提高学生创新思维，促进课程教学改革，达到培养学生理论运用能力的良好教学效果。

2.教赛相长寻突破

数学建模竞赛是学生对建模基础理论的理解、知识系统构建和应用创新的过程。以具体竞赛项目为载体，将竞赛案例与课堂教学相结合，在课程教学中有意识培养学生的知识应用能力，以达到提高学生整体建模竞赛水平的目的。同时，对建模案例方法进行梳理，针对不同专业建立不同的建模专题系列，以建模竞赛结合学生专业改革数学课程教学，使创新能力培养更加有针对性，达到教赛相长的良好教学效果，突破传统教学限制，拓展第二课堂以赛促教，培养提高学生综合素质。

3.成果推广提成效

数学建模竞赛作品一般是从学术研究的角度，建立模型并完成竞赛论文写作，整个竞赛过程是一个针对现实问题的学术研究过程。赛后可以鼓励学生组建创新团队进行项目化运作，参与各类学术研究和创新竞赛活动，促进学生整体创新研究水平提升。比如参加大学生“挑战杯”学术研究赛项，“互联网+创新创业大赛”等，多途径推广建模竞赛创新成果。另一方面，根据学校竞赛奖励办法表彰各类竞赛获奖学生，以此鼓励更多学生积极参与创新竞赛活动，提升竞赛成效。

（三）健全竞赛平台管理措施调动师生积极性

为达到以竞赛促进创新人才培养，丰富的建模专题模块内容是竞赛培训实施的核心，而竞赛保障机制是数学建模竞赛平台能够稳定正常运行的关键，不仅需将其与数学课程教学有机结合，还必须有相应的竞赛项目正常运行的保障机制[3]。

1.积极的支持配合

学科竞赛往往与人才培养的多个方面紧密相关[4]。就数学建模竞赛而言，要想顺利开展，则需要学校人力、物力、财务等多方面的支持。从竞赛方案制定到选拔培训参赛，每一环节都需要学校各级层面审批；竞赛培训教学需要指导教师制定完整的建模培训实践专题内容与培训计划，这些计划外的大量工作需要学校予以认可；面向选拔学生开展的大量课外建模培训练习都与课程学习联系，参赛学生的免修免考等事项需要政策支持；培训与参赛所产生的耗材比如打印复印资料、交流学习经费、参赛费用等都需要学校各级职能部门配合解决。

2.完善的管理机制

任何竞赛的良好发展，都离不开科学人性化的管理和激励机制。以数学建模竞赛为载体培养学生创新能力，需建立完善的竞赛管理制度和合理的物质与精神激励机制，以强化项目开展的推动力。竞赛的物质保障除了实验设备、场地、经费等之外，通过给予获奖学生和竞赛指导老师物质与精神奖励，能够极大程度上发挥正向激励功能，更有利于形成良好的竞赛氛围。比如对获奖学生进行全校大会表彰颁发奖状、给予评优评先和物质奖励，指导教师职称晋级等与指导学生竞赛挂钩等管理机制。本校目前已有相对完善的竞赛奖励办法和配套的管理机制，从而能够保障竞赛制度化，依照相关规章制度科学与人性化管理。

3.稳定的指导团队

教师的培训和指导对学生参加数学建模竞赛发挥着重要作用。数学建模竞赛因其涉及知识面广，多学科交叉且方法多样化等特点[5]，决定了竞赛需要一批专业扎实、经验丰富的教师指导团队参与指导培训，团队成员相对稳定且包含多个不同专业研究方向。建模竞赛赛题每年都在随着当年社会热点发生变化，因此教师在培训指导过程中，需紧扣建模理论对赛题进行及时总结提炼，并结合学生个性化特点，安排建模实践训练和指导。

4.充足的学生储备

我们结合专业人才培养方案，构建了“基础教学——建模实践——拓展课堂——学科竞赛”的创新人才培养模式。参赛的学生需要辛苦投入自己的时间和精力，所以拥有一批兴趣浓厚、参赛意志坚定的学生储备是竞赛成功的关键。可以面向全校学生进行选拔，择优选取专业和数学课程、数学建模选修课程考核成绩优秀，掌握一定数学软件和建模能力的学生，并且在赛前培训中要注重兴趣和创新精神的培养。

四、基于数学建模竞赛的创新型人才模式成效

（一）创新教学理念，实践教学促创新

学生利用建模与数据挖掘等知识，将现实问题与理论相联系，作为沟通现实世界的桥梁，数学建模竞赛发挥着重要作用。学生通过参加竞赛，获得传统课堂教学不易获得的实践经验。教师将建模思想融入课程教学，以竞赛平台为载体，围绕知识、能力、素质目标全面提升学生的综合能力，有效地促进了高职创新型人才的培养。

（二）教学成果显著，以赛促教见成效

从模式实施的效果来看，促进了数学课程建设和实践教学体系的完善。自2015年本校参加全国大学生数学建模竞赛以来，共获奖51项，其中全国一等奖1项、全国二等奖4项、省级以上奖46项，学校获优秀组织奖1项，“挑战杯”学术赛项省奖4项，以数学建模竞赛为依托促进创新人才培养项目获校级教育教学成果二等奖。随着建模竞赛的推进，促进了创新人才的培养，实现了以赛促教的良好教学效果。

五、结语

基于数学建模竞赛的高职创新人才培养模式改革，以提升学生创新实践能力为目标，以自主探索、创新综合发展、教赛相长的教学理念，培养创新实践能力，使高职人才培养能够更精准对接新兴产业，为新工科建设背景下的人才培养提供了新的思路。经过多年教学实践，我们不断完善建模竞赛实践平台，使竞赛与教学相互促进，在创新人才培养方面发挥重要作用。