浅谈医学类院校组织参加“全国大学生数学建模竞赛”的必要性

曹 莉，刘莲花，王小丹

（海南医学院公共卫生与全健康国际学院，海南 海口 570100）

数学建模课程在20世纪80年代进入我国高校，最初开设该课程的只是少数理工科大学和综合大学。但自1992年由中国工业与应用数学学会举办全国大学生数学建模竞赛以来，20多年迅速成为全国高校中规模最大的大学生基础性科技竞赛[1]。为此，绝大多数本科院校和许多专科学校都开设了各种形式的数学建模课程和讲座，有力地促进了数学建模课程的发展，也为培养学生利用数学方法分析、解决实际问题的能力开辟了一条有效的途径[2-4]。2021年，来自全国及美国、马来西亚等国家的1566所院校/校区、49529队（本科45075队、专科4454队）、14万多人报名参赛。数学竞赛成为全国大学生的技能竞赛中被认可度最高的一批竞赛。

数学模型竞赛不同于其他的竞赛，每年的题目都紧扣当前，它来自实际问题或有明确的实际背景。2017年以前的题目一般来源于工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题。随着大数据时代的到来，从2017年开始有意识的增加了从大量的观测数据寻找规律利用数学方法建立模型的题目。2019年以前本科组每年两题，专科组两题，2019年起本科组每年三题，增加了关于大数据的题目。尤其在当前“健康中国”的理念下，利用健康大数据建立数学模型、进行分析处理，给实现“健康中国”提供决策建议，需要培养具备较强数学建模能力的人才，尤其有着医学背景的医学类院校更应借助全国大学生数学建模竞赛的平台，积极组织学生广泛参与。

现代医学的研究更多的是定量研究，在医学研究中采用数学模型已经成为一个必然的趋势，通过建立数学模型对所研究的医学问题进行定量分析，找出其内在的发展规律。医学院校作为培养现代医学工作者及医学科研人员的主要阵地，肩负着对医疗大数据分析的重要任务。医疗数据科学越来越成为当代社会科学发展的重要学科之一。

1 目前在医学类院校中开展数学建模竞赛面临一系列问题，缺乏恰当定位与分析

在医学类院校开展全国大学生数学建模竞赛，因为医学类专业性强，大多数学生都是以学医为目的，并不重视数学和理工类知识的学习，学生对数学建模兴趣不大。而且师资少，力量低，学校重视程度不够，相关配套措施不够完善，成效低，很多人不愿意投入精力到数学建模中，属于小众竞赛活动。近几年在海南各院校参赛的队伍在全国的比重呈递增趋势，但直到2021年还没达到1%，如表1所示。2017—2021年间在全国医科院校参与的也不多，获奖的队伍更寥寥无几，在全国获奖比例只在2%左右，如表2所示。这些均不利于现代医学数据人才的培养。

表1 海南省院校与全国院校参赛队伍统计表

表2 医学院校与全国院校获奖队伍统计表

第二，忽视自身特色，为参加大学生数学建模竞赛而开设“数学建模”课程。虽然组织参加数学建模竞赛活动能促进高校“数学建模”教与学水平的提高，也在一定程度上提高了学校的地位和声誉，但是，针对竞赛的教学是对极少数参赛学生的强化训练，忽视了绝大多数学生，失去了培养数据人才本身的目的。

第三，缺乏软件应用能力的培养，缺少应用平台。忽视了软件的教学，缺乏运用所学知识发现问题，解决实际问题的能力，缺乏创新意识，不能满足社会发展对高素质创新人才的需求。

第四，医学院校组织开展大学生数学建模竞赛的时间较短，指导教师团队、社团组织建设不完善，没有形成一个完整的宣传、开展、激励系统。

2 全国大学生数学建模竞赛在海南医学类院校开展的效果及意义

以海南医学院为例，从2017年学院首次组织学生参加全国大学生数学建模竞赛以来，在这五年时间里，通过课堂教学、建模培训、创新项目来培养学生建模能力，在全国大学生数学建模竞赛中，取得了较为理想的成绩，2017年11队参加“高教杯”全国大学生数学建模竞赛，获得了国家二等奖，省一等奖，省三等奖的成绩，在全省获奖占比5.5%；2018年12个队参加“高教杯”全国大学生数学建模竞赛，获得省三等奖5项（5.5%）。2019年12个队参加“高教杯”全国大学生数学建模竞赛，获得省二等奖2项，省三等奖2项（4.3%）。2020年23个队参加“高教杯”全国大学生数学建模竞赛，获得省二等奖1项，省三等奖6项（7.4%）。2021年26个队参加“高教杯”全国大学生数学建模竞赛，获得国家一等奖1项，省一等奖1项，省二等奖2项，省三等奖3项成绩（5.3%）。虽然并获奖比没有大的提高，但是基于零基础，五年时间里获得的荣誉等级的提高还是充分的印证了组织参赛的方案是行之有效的。

综上所述，在这几年的数学建模竞赛组织中，无论学生和老师都做到了师生相长。从学生方面，培养了学生的创新意识和创造能力；学生会将自己学过的理论知识应用到解决实际问题中；在竞赛中，通过查阅文献，收集数据，训练了学生快速获取信息和资料的能力；竞赛锻炼了学生在原有的技能知识基础上快速了解新的知识和掌握新的技能；通过竞赛更加培养了学生团队合作意识和团队合作精神，现在社会知识和技能越来越精细化，具有良好的合作意识和合作精神是学生适应社会、快速融入社会的硬件条件；竞赛增强了学生的写作技能和排版技术，使得学生更具有规范性和严谨性。不仅如此，对于荣获国家级奖励的学生受益更广。通过与其他院校展开合作，可以对在数学建模竞赛中表现优异的学生提供推荐面试研究生资格。学生在攻读研究生时也会得心应手；对于荣获国际级奖励的学生还有利于申请出国留学，数学建模竞赛在国际上也是认可度很高的竞赛。更重要的是训练了学生的逻辑思维和开放性思考方式。从教师方面，提供了进行教学改革的思路。（1）建立更加科学、符合实际的课程体系；针对数学建模教学目标，在教学实施过程中，分成一般教学与竞赛培训教学两类，形成不同的课程体系。（2）改革教学方法、丰富教学内容；本着培养学生建模素质的目标，让学生认识到数学的作用，并从中体会到数学在其他学科中的应用过程。对数学建模课程的内容作相应的调整和完善，如结合医学专业特色，将一些比较完整的理论模型、赛题（传染病模型问题）作为案例进行介绍；补充近些年来比较热门的优化算法介绍，如：人工神经网络、遗传算法、蚁群算法；选取国内外建模竞赛中一些经典优秀的案例和论文进行介绍等。（3）在数学建模课程中对学生科学思维能力的培养；我国著名科学家钱学森在20世纪80年代发表了《关于思维科学》一文，其中首次提出“思维科学”这一理论。钱老认为人的思维是有规律的，可以用科学的方法去研究它。而人的创造性思维是科学思维的重要组成部分。自人类社会进入21世纪以来，具有创新性能力的人才成了当今社会的宠儿，而在大学数学的教学中，《数学模型》等建模课程正是培养学生创新思维最有效的课程。

3 在医学类院校开展数学建模竞赛的建议

目前数据、模型知识将越来越多的地贯穿到医学教育中，在临床上利用医疗大数据和数学模型的诊断将越来越成为医生诊断的辅助工具，机器诊断结果经验更为准确，这些都需要有具备较强数学建模能力的人才，培养这样的人才就成为医学人才培养领域中重要的发展方向之一，对未来医疗、卫生经济发展也都具有长远的意义[5]。近年来，人们逐渐认识到将数学建模的思想和方法真正融入大学课堂，才是有效的途径。

（1）建立并形成一套较为成熟、完整的数学建模类课程的教学模式，并以此模式作为培养和提高大学生科技创新的能力和素质的主要手段。

（2）把“数学建模”的思想融合到大学数学的主干课程中去，并以此作为培养和提高大学生创新的能力和素质的重要载体。

（3）以“数学建模”作为培养和提高大学生创新能力和素质的一个重要突破口。开展校园活动，不定期开设数学建模讲座，让更多的学生了解、喜欢进而参与数学建模活动；学校也可与社会单位建立广泛联系，学生有计划、有组织地收集和整理他们工作中的实际问题，针对企业单位、科研院所提出的实际问题，在进行建模或仿真模拟予以解决。通过这种方式，既能锻炼学生解决实际问题的能力，也实现了学生与就业单位的“零距离”接触，增强学生就业能力。

（4）建立多样化的数学建模实践平台；在学校全面宣传数学建模竞赛，并对获得省级以上优异成绩的学生和指导老师进行奖励。对获得国家奖的学生，在评先评优等方面给以加分，并给予奖学金。每年在寒假和暑假两个假期的前两周开展数学建模竞赛系列培训，提高学生学习数学的兴趣，增加学生的知识储备，掌握分析数据的软件技能，每个系列培训后安排一次实战，通过每一次实战增强学生的自信心。在每学期的周日半天可以安排第二课堂进行技术辅导。也可以鼓励学生参加数学建模社团，鼓励更多的教师开设数学建模第二课堂，参与数学建模社团的指导。

总之，依托大学生数学建模竞赛平台是提高大学生建模能力的手段之一，其成果对各地方医学类院校数学建模教学及创新人才培养起到促进作用。当前数据健康已经深入人心，培养利用健康大数据来管理人们的生活的复合型人才也成为医学院校当仁不让的责任，但由于参加数学建模竞赛的同学还不够多，范围还不够大，这样一项重要的活动要想更有效地扩大到更多甚至所有学生，还是亟待研究的重要课题。