王春香　張彥周

摘要 本文針對我國高職院校的特點,闡述了高職院校開展數(shù)學(xué)建模活動的重要意義,特別提出了一套切實可行的適合我國高職院校數(shù)學(xué)建模思路,并對以數(shù)學(xué)建模為切入點推動高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革進(jìn)行了探索的工作

關(guān)健詞 數(shù)學(xué)建模;高職高專;素質(zhì)教育

中圖分類號 G718.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1674-6708(2009)05-0095-02

1 參加數(shù)學(xué)建模競賽的背景

高等數(shù)學(xué)作為大學(xué)的一門基礎(chǔ)理論課對大學(xué)教育是十分重要的,數(shù)學(xué)教育本質(zhì)上是一種素質(zhì)教育。數(shù)學(xué)的教學(xué)不能完全和外部世界隔離開來。關(guān)起門來在數(shù)學(xué)時的概念、方法和理論中打圈子,處于自我封閉狀態(tài),以致學(xué)生在學(xué)了許多據(jù)說是非常重要、十分有用的數(shù)學(xué)知識以后,卻不怎么會應(yīng)用或無法應(yīng)用。高等教育要在高度信息化的時代培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高科技人才,將數(shù)學(xué)建模引入教育過程已是大勢所趨。

社會對數(shù)學(xué)的需求并不只是需要數(shù)學(xué)家和專門從事數(shù)學(xué)研究的人才,而更大量的是需要在各部門中從事實際工作的人,他們要善于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識及數(shù)學(xué)的思維方法來解決他們每天面臨的大量的實際問題,取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。要對復(fù)雜的實際問題進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中的可以用數(shù)學(xué)語言來描述的關(guān)系或規(guī)律,把這個實際問題化成一個數(shù)學(xué)問題,這就稱為數(shù)學(xué)模型,建立數(shù)學(xué)模型的這個過程就稱為數(shù)學(xué)建模。

大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽最早是1985年在美國出現(xiàn)的,1989年我國大學(xué)生(北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)共4個隊)開始參加美國的競賽。經(jīng)過兩三年的參與,大家認(rèn)為競賽是推動數(shù)學(xué)建模教學(xué)在高校迅速發(fā)展的好形式,1992年由中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會數(shù)學(xué)模型專業(yè)委員會共同組織舉辦了我國10個城市的大學(xué)生數(shù)學(xué)模型聯(lián)賽。

教育部領(lǐng)導(dǎo)及時發(fā)現(xiàn)、并扶植、培育了這一新生事物,決定從1994年起由教育部高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會共同主辦全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽,每年一次。十幾年來這項競賽的規(guī)模以平均年增長25%以上的速度發(fā)展。

競賽以通訊形式進(jìn)行,3名學(xué)生組成一隊,在3天時間內(nèi)可以自由地收集資料、調(diào)查研究,使用計算機(jī)、軟件和互聯(lián)網(wǎng),但不得與隊外任何人包括指導(dǎo)教師討論。每個隊要完成一篇包括模型的假設(shè)、建立和求解,計算方法的設(shè)計和計算機(jī)實現(xiàn),結(jié)果的分析和檢驗,模型的改進(jìn)等方面的論文。競賽評獎以假設(shè)的合理性、建模的創(chuàng)造性、結(jié)果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標(biāo)準(zhǔn)。

全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽作為目前全國高校中規(guī)模最大的大學(xué)生課外科技活動,同時也是檢驗各院校數(shù)學(xué)建模水平一種高級形式,已越來越受全國大學(xué)生的喜愛和各校領(lǐng)導(dǎo)的重視,師生們參賽的熱情與日俱增。參賽校數(shù)從1992年的79所增加到2006年的864 所;參賽隊數(shù)從1992年的314個隊增加到2006年的9 985個隊;累計達(dá)16萬多大學(xué)生(53 438個隊)。

以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院,水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院及省內(nèi)黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院等一批職業(yè)技術(shù)學(xué)院都已參加了全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽并取得了?？平M的優(yōu)異成績,已成為學(xué)校的又一個辦學(xué)特色。

高職院校辦學(xué)重點和特色就是使學(xué)生掌握實用的技術(shù),將來走上工作崗位上能解決一些實際問題。數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)走向應(yīng)用的必經(jīng)之路,在應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科中占有特殊重要的地位。將數(shù)學(xué)建模課程引入我校課程及參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽意義重大、影響深遠(yuǎn)。

2參加數(shù)學(xué)建模競賽的意義

1)數(shù)模競賽是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一個極好載體,而且能充分考驗學(xué)生的洞察能力、創(chuàng)造能力、數(shù)學(xué)語言翻譯能力、文字表達(dá)能力、綜合應(yīng)用分析能力、聯(lián)想能力、使用當(dāng)代科技最新成果的能力,等等。學(xué)生們同舟共濟(jì)的團(tuán)隊精神和協(xié)調(diào)組織能力,以及誠信意識和自律精神的塑造,都能得到很好地培養(yǎng)。

很多學(xué)生用“一次參賽,終生受益”來描述他們的感受。許多參加過競賽的學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和科研能力顯著提高,在畢業(yè)設(shè)計中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢,得到用人單位的普遍認(rèn)可。

2)數(shù)學(xué)教學(xué)改革的成功探索數(shù)學(xué)建模及其競賽活動打破了原有數(shù)學(xué)課程自成體系、自我封閉的局面,為數(shù)學(xué)和外部世界的聯(lián)系在教學(xué)過程中打開了一條通道,提供了一種有效的方式。同學(xué)們通過參加數(shù)學(xué)建模的實踐,親自參加了將數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際的嘗試和對數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的過程,取得了在課堂里和書本上所無法獲得的寶貴經(jīng)驗和親身感受,這必能啟迪他們的數(shù)學(xué)心靈,促使他們更好地應(yīng)用數(shù)學(xué)、品味數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)和熱愛數(shù)學(xué),在知識、能力及素質(zhì)三方面迅速的成長?？梢院敛豢鋸埖卣f,數(shù)學(xué)建模的教育及數(shù)學(xué)建模競賽活動是這些年來規(guī)模最大也最成功的一項數(shù)學(xué)教學(xué)改革實踐,是對素質(zhì)教育的重要貢獻(xiàn)。

3)十幾年來,全國數(shù)以千計的數(shù)學(xué)教師在從事數(shù)學(xué)建模教學(xué)和指導(dǎo)競賽的過程中,知識面拓寬了,知識結(jié)構(gòu)改善了,利用數(shù)學(xué)工具和計算機(jī)技術(shù)解決實際問題的意識和能力提高了,也培養(yǎng)了熱愛學(xué)生、不計名利、獻(xiàn)身祖國教育事業(yè)的精神,這都對一支新型的數(shù)學(xué)教師隊伍的全面成長起著舉足輕重的作用。

4)在高校教學(xué)評估中,學(xué)生積極參加包括數(shù)學(xué)建模競賽在內(nèi)的各項課外科技活動的情況,已被列為評估指標(biāo)之一。數(shù)模競賽對我國高校教育改革的意義正越來越凸顯。

3 如何開展數(shù)學(xué)建模

3.1需要學(xué)院及基礎(chǔ)部領(lǐng)導(dǎo)的大力支持

從領(lǐng)導(dǎo)的精神上的重視及各個部門的協(xié)調(diào)到活動實際活動經(jīng)費(fèi)資助,這項活動的順利開展離不開領(lǐng)導(dǎo)的支持與幫助,因為這項活動從教師培訓(xùn)到選拔學(xué)生,進(jìn)行培訓(xùn)到參加競賽歷時需要4個多月時間(6~9月),包括在暑假期間對學(xué)生進(jìn)行的培訓(xùn),需要場地,教師及機(jī)房的使用,需要領(lǐng)導(dǎo)的協(xié)調(diào),同時需用的經(jīng)費(fèi)主要包括教師培訓(xùn)費(fèi)用的支付;購置學(xué)生實習(xí)所用微機(jī)費(fèi)用;購買數(shù)學(xué)建模教材及參考書費(fèi)用;暑假期間對學(xué)生培訓(xùn)教師補(bǔ)貼費(fèi)用;數(shù)學(xué)建模競賽期間的費(fèi)用等。

3.2需要一支高素質(zhì)的教師隊伍

要求教師具有敬業(yè)奉獻(xiàn)精神,這項活動要求教師犧牲課外寒暑假的時間對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo);同時需要教師具有較強(qiáng)的專業(yè)知識及利用數(shù)學(xué)工具和計算機(jī)技術(shù)解決實際問題的意識和能力,因為我們對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo),所以教師對問題應(yīng)有較深刻地認(rèn)識;良好的團(tuán)隊合作精神是數(shù)學(xué)建模競賽成功的保證,這項活動是一項集體活動需要教師之間良好的合作溝通。

3.3暑假培訓(xùn)的實施

數(shù)學(xué)建模競賽是每年9月份舉行,在暑假期間對學(xué)生進(jìn)行建模競賽的培訓(xùn)可以說是黃金時間。同時也考慮到教師及學(xué)生時間比較充分。所以集中20~30天時間對學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)。暑假期間主要對學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模課程講授,歷年競賽試題的分析,及在計算機(jī)上的計算能力訓(xùn)練。其數(shù)學(xué)建模課程的主要內(nèi)容為:

1)數(shù)學(xué)建模的簡介;

2)初等方法建模;

3)微分方程建模;

4)運(yùn)籌學(xué)建模;

5)圖與網(wǎng)絡(luò)方法建模;

6)隨機(jī)性方法建模;

7)Matlab 簡介

對學(xué)生計算能力的培養(yǎng)是必須的,因為最終是要解決實際問題的,我們必須把實際問題轉(zhuǎn)化為我們的數(shù)學(xué)方程及數(shù)學(xué)語言,然后計算,主要是利用Matlab進(jìn)行計算分析、繪圖、仿真。

3.4數(shù)模競賽隊員的選拔工作

競賽隊員的選拔對競賽來說是非常重要的,選拔的標(biāo)準(zhǔn)是具有扎實的數(shù)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識,并將實際問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題的能力;要求學(xué)生要具備刻苦專研精神,一定的創(chuàng)新思維能力;有較強(qiáng)的計算機(jī)編程能力;良好的合作精神;查閱文獻(xiàn)的能力。選拔的原則要堅持公平公正。

計劃6月中旬進(jìn)行的選拔工作:

首先,進(jìn)行對這下活動的積極的宣傳工作,向?qū)W生指出此次活動的目的意義,廣泛發(fā)動學(xué)生積極參與踴躍報名;

其次,下旬進(jìn)行考試選拔,考試成績將作為主要的選拔標(biāo)準(zhǔn),同時也要參考學(xué)生的平時成績及選拔的其他標(biāo)準(zhǔn);

最后、根據(jù)確定的參賽人數(shù),將選拔培訓(xùn)人數(shù)以1:1.2再次進(jìn)行選拔。對初次選拔的學(xué)生進(jìn)行暑期20天的培訓(xùn),培訓(xùn)結(jié)束進(jìn)行考試,確定最終的參賽人選,依據(jù)這種末位淘汰的方式,將更加提高暑期培訓(xùn)學(xué)生的主動性積極性。

4長遠(yuǎn)規(guī)劃

4.1加強(qiáng)數(shù)學(xué)建模教師的培訓(xùn)與引進(jìn)

高素質(zhì)的教師隊伍是競賽的取得優(yōu)異成績與否的關(guān)鍵,使教師形成良好的學(xué)習(xí)科研環(huán)境,在條件允許的情況下,教師可進(jìn)修學(xué)習(xí)。

4.2在大一第二學(xué)期將數(shù)學(xué)建模課程列為選學(xué)課程

這樣可以使教師通過課堂的形式較為系統(tǒng)的向?qū)W生講授數(shù)學(xué)建模知識,同時擴(kuò)大學(xué)生參與的范圍,提高學(xué)生數(shù)學(xué)實際應(yīng)用能力。

4.3創(chuàng)立數(shù)學(xué)模型協(xié)會

數(shù)模協(xié)會以社團(tuán)的形式創(chuàng)立將使數(shù)學(xué)模型知識更為普及,提高數(shù)學(xué)模型教育教學(xué)及競賽的水平。

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