張 龍

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基于學(xué)生科技活動(dòng)的數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐——以黑龍江大學(xué)為例

張 龍

【摘 要】本文主要介紹了黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生能夠深入?yún)⑴c并從中提高創(chuàng)新能力的學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)生科技項(xiàng)目等科技創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展情況，分析了學(xué)生參與這些科技創(chuàng)新活動(dòng)的現(xiàn)狀及遇到的主要問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，提出了我們的解決對(duì)策，及相應(yīng)的教學(xué)改革實(shí)踐情況，以期能夠進(jìn)一步加快我校本科學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的改革與完善的步伐，更好地發(fā)揮學(xué)生科技活動(dòng)在數(shù)學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用，進(jìn)而培養(yǎng)出符合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展要求的高素質(zhì)、創(chuàng)新型的數(shù)學(xué)人才。

【關(guān)鍵詞】學(xué)生科技活動(dòng) 數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才 探索與實(shí)踐 學(xué)科競(jìng)賽 科研項(xiàng)目

一、黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參加的科技創(chuàng)新活動(dòng)簡(jiǎn)介

學(xué)校深知學(xué)生課外科技活動(dòng)作為學(xué)生第一課堂的延伸補(bǔ)充，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、提高創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要渠道[1]，幾年來(lái)陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)制度和政策，主辦了近百項(xiàng)學(xué)生科技活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生在校期間參加與所學(xué)專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競(jìng)賽、由學(xué)生作為研究主體的科研項(xiàng)目等科技活動(dòng)，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面取得了很好的成效。

數(shù)學(xué)學(xué)科作為黑龍江大學(xué)辦學(xué)歷史悠久、辦學(xué)成績(jī)突出的基礎(chǔ)學(xué)科之一，在“全民創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，也面對(duì)著在加強(qiáng)了學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)的深度和廣度的基礎(chǔ)上，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神，提高學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的創(chuàng)新能力？學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)作為人才培養(yǎng)模式的重要組成部分，無(wú)疑是解決上述問(wèn)題最為直接、有效的方法和途徑[2]。適合數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與的學(xué)生科技活動(dòng)包括數(shù)學(xué)競(jìng)賽、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目等。

二、數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)的現(xiàn)狀及遇到的主要問(wèn)題

（一）數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的現(xiàn)狀

目前我校學(xué)生參加的數(shù)學(xué)競(jìng)賽包括黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽（預(yù)賽、決賽）、中俄大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽等。數(shù)學(xué)競(jìng)賽是數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生最為對(duì)口、參與人數(shù)最多的學(xué)科競(jìng)賽，數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院的絕大多數(shù)學(xué)生在四年的大學(xué)生涯里，都至少會(huì)參加兩次以上的各級(jí)別數(shù)學(xué)競(jìng)賽，并表現(xiàn)出一、二年級(jí)學(xué)生的參與率較高，三年級(jí)學(xué)生的獲獎(jiǎng)率和獲獎(jiǎng)級(jí)別較高等特點(diǎn)。

所謂數(shù)學(xué)建模，就是利用數(shù)學(xué)語(yǔ)言刻畫(huà)實(shí)際現(xiàn)象并加以解決的全過(guò)程，是運(yùn)用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言和方法，通過(guò)抽象、簡(jiǎn)化建立能近似刻畫(huà)并"解決"實(shí)際問(wèn)題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)手段，主要包括模型的假設(shè)、建立和求解、計(jì)算方法的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)、結(jié)果的分析和檢驗(yàn)、模型的應(yīng)用等幾個(gè)方面。最早的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是1985年在美國(guó)出現(xiàn)的美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，1992年我國(guó)也創(chuàng)建了全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽[3]，該項(xiàng)賽事是由教育部高等教育司和中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)共同主辦的面向大學(xué)生的群眾性科技競(jìng)賽活動(dòng)，旨在激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性，提高學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，鼓勵(lì)廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，開(kāi)拓知識(shí)面，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。目前全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽已成為全國(guó)高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競(jìng)賽，也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，我校從1998年開(kāi)始參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，并于2005年創(chuàng)辦了黑龍江大學(xué)第一屆數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，2006年起黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽與東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽同時(shí)舉辦。至2015年，黑龍江大學(xué)本科生已經(jīng)參加了包括黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽暨東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等全部級(jí)別的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽。

根據(jù)《教育部財(cái)政部關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見(jiàn)》和《教育部關(guān)于批準(zhǔn)實(shí)施“十二五”期間“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”2012年建設(shè)項(xiàng)目的通知》，教育部決定在“十二五”期間實(shí)施國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃。該計(jì)劃項(xiàng)目旨在促進(jìn)高等學(xué)校轉(zhuǎn)變教育思想觀念，改革人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化創(chuàng)新能力訓(xùn)練，增強(qiáng)高校學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)需要的高水平創(chuàng)新人才，現(xiàn)分為國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)三個(gè)級(jí)別。在該計(jì)劃項(xiàng)目剛剛設(shè)立的2012年，我院學(xué)生并沒(méi)有申報(bào)該計(jì)劃項(xiàng)目，主要原因是認(rèn)為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與數(shù)學(xué)這一最為基礎(chǔ)的學(xué)科沒(méi)有多大關(guān)系，對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科的創(chuàng)新內(nèi)容、創(chuàng)新路徑、創(chuàng)新方法都不太明確。

黑龍江大學(xué)自2006年起設(shè)立了黑龍江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目，旨在充分發(fā)揮教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)室資源優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科學(xué)研究創(chuàng)造條件，提高學(xué)生實(shí)踐能力。目前我院擁有大型科學(xué)計(jì)算、復(fù)雜系統(tǒng)分析與控制兩個(gè)科研實(shí)驗(yàn)室，及數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和本科學(xué)生的層次，三個(gè)實(shí)驗(yàn)室都按年度設(shè)立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目，引導(dǎo)二、三年級(jí)本科學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（二）數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)遇到的主要問(wèn)題

近年來(lái)，隨著學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)開(kāi)展的不斷推進(jìn)，也有一些亟待解決的問(wèn)題逐步地暴露出來(lái)?？傮w表現(xiàn)為本科生參與科技活動(dòng)的熱性高、但堅(jiān)持下來(lái)的少；立項(xiàng)的數(shù)量多、高水平的少；教師真正參與指導(dǎo)的少；本科生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的經(jīng)歷沒(méi)有很好地納入到學(xué)生的綜合素質(zhì)考評(píng)系統(tǒng)等。

其中的關(guān)鍵性問(wèn)題如下：（1）學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)不夠、能力不足；（2）一些專業(yè)課程的教學(xué)與學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)脫節(jié)，即學(xué)的沒(méi)用到，用的沒(méi)有學(xué)；（3）學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的團(tuán)隊(duì)組建方式不合理；（4）學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的數(shù)量少，成果水平低；（5）現(xiàn)有指導(dǎo)教師指導(dǎo)方式單一、指導(dǎo)效果不佳。

三、對(duì)策分析

（1）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)、提高自主學(xué)習(xí)的能力。興趣是最好的學(xué)習(xí)動(dòng)力，只有讓學(xué)生體會(huì)到所學(xué)知識(shí)的有用之處，才能激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。因此，我們應(yīng)該通過(guò)主動(dòng)的鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參加一系列的科技創(chuàng)新活動(dòng)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、利用所學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)恰當(dāng)?shù)亟鉀Q問(wèn)題的能力。

（2）相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革。對(duì)于面向數(shù)學(xué)競(jìng)賽開(kāi)設(shè)的數(shù)學(xué)分析、數(shù)學(xué)分析方法選講、高等代數(shù)、高等代數(shù)方法選講課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，主要是在教授理論知識(shí)的同時(shí)，注重?cái)?shù)學(xué)方法的使用，加強(qiáng)數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練；對(duì)于面向數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、學(xué)生科研項(xiàng)目開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)建模課程、實(shí)踐綜合訓(xùn)練等課程實(shí)行課程改革，采用“基于問(wèn)題”的教學(xué)方式，使學(xué)生更多地接觸實(shí)際的建模案例，讓學(xué)生能夠把數(shù)學(xué)建模的基本思想、方法和相關(guān)理論相結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，加強(qiáng)學(xué)生自身的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和基礎(chǔ)理論水平，提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)建模理論和方法解決實(shí)際問(wèn)題的基本技能。

（3）建立學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的“3+2+1”模式。即在競(jìng)賽或項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組建的過(guò)程中，建立以三年級(jí)學(xué)生為負(fù)責(zé)人、二年級(jí)學(xué)生為骨干、一年級(jí)學(xué)生為輔助力量的“傳幫帶”模式。這樣做，既有利于創(chuàng)新活動(dòng)的高質(zhì)量完成，同時(shí)也利于低年級(jí)學(xué)生的快速成長(zhǎng)。

（4）提高學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的數(shù)量和質(zhì)量。以競(jìng)賽帶動(dòng)教學(xué)，再以教學(xué)推動(dòng)競(jìng)賽，二者相輔相成。大力做好學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的宣傳工作，以專業(yè)課堂為載體，積極鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生盡早地參與到科技創(chuàng)新活動(dòng)中去，通過(guò)合理的組織和管理方式，提高參與率，提高相關(guān)成果的水平和層次。

（5）進(jìn)一步提高指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)水平。一方面指導(dǎo)教師的科研水平直接決定的所指導(dǎo)的學(xué)生科技活動(dòng)的水平，故指導(dǎo)教師要提高自身的科研素養(yǎng)和水平；另一方面，也要注重科技活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生的方式、方法，為此，學(xué)院組建了專業(yè)的數(shù)學(xué)競(jìng)賽、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、學(xué)生科研項(xiàng)目的指導(dǎo)教師隊(duì)伍，在整個(gè)的學(xué)生科技活動(dòng)隊(duì)伍的組建、指導(dǎo)、訓(xùn)練過(guò)程中實(shí)施導(dǎo)師負(fù)責(zé)制。

四、近年來(lái)的教學(xué)改革實(shí)踐情況

一分耕耘一分收獲，經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的學(xué)生科技活動(dòng)指導(dǎo)教師隊(duì)伍的精心建設(shè)及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索和實(shí)踐，黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的情況取得了跨越式的發(fā)展，在各類別的科技創(chuàng)新活動(dòng)的參與規(guī)模、獲獎(jiǎng)數(shù)量和質(zhì)量上都取得了突出的成績(jī)。

數(shù)學(xué)競(jìng)賽中，在2011年第三屆、2012年第四屆和2015年第五屆的全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽預(yù)賽中獲獎(jiǎng)的數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生分別達(dá)到了14名、12名和9名，在2014年第六屆預(yù)賽中，獲獎(jiǎng)人數(shù)增長(zhǎng)到32人，其中國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)3名，國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)12名，一名同學(xué)獲得了參加全國(guó)決賽的機(jī)會(huì)，并于2015年4月的決賽中喜獲二等獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)了歷史的突破。另外，在剛剛結(jié)束的2015年第七屆全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽預(yù)賽中，我校專業(yè)組獲獎(jiǎng)人數(shù)更是達(dá)到了34人，其中國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)5名，國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)11名，有一名同學(xué)獲得了參加全國(guó)決賽的機(jī)會(huì)。在中俄大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽中，先后活動(dòng)3項(xiàng)一等獎(jiǎng)、3項(xiàng)二等獎(jiǎng)。

數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，在參賽規(guī)模方面，參加黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽暨東北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生人數(shù)已從2011年的48人增加至2015年的133人，參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽人數(shù)已從2011年的28人增加至2015年的48人，參加美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽人數(shù)已從2011年的6人增加至2015年的26人。在獲獎(jiǎng)數(shù)量和質(zhì)量方面，在2015年?yáng)|北三省數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽中我校數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)建模隊(duì)伍獲獎(jiǎng)數(shù)量增至16項(xiàng)，其中省級(jí)一等獎(jiǎng)8項(xiàng)，省級(jí)二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，特別的，有2組隊(duì)伍（全省共4組隊(duì)伍）代表黑龍江省參加了2015年“深圳杯”數(shù)學(xué)建模夏令營(yíng)，這是我校選手首次代表黑龍江省參加該夏令營(yíng)活動(dòng)；在近五年的全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，我校也取得了重大突破，在2013年9月全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，我校的2組數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生參賽隊(duì)伍同時(shí)獲得了全國(guó)一等獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)了黑龍江大學(xué)自1998年參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以來(lái)全國(guó)一等獎(jiǎng)“零的突破”，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了我校數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)教師隊(duì)伍多年來(lái)的一大夙愿。2015年，我校數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生更是取得了1項(xiàng)全國(guó)一等獎(jiǎng)，5項(xiàng)全國(guó)二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，該成績(jī)僅排在哈爾濱工業(yè)大學(xué)之后，位列全省高校第二位；在美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽方面，我校在近五年來(lái)也取得了1項(xiàng)國(guó)際一等獎(jiǎng)和6項(xiàng)國(guó)際二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)。

在學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目中，2013-2015年間，數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生共有138人次申獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目27項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)，省級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)。共有93人次申獲15項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目。在科研項(xiàng)目的選題方面，大多數(shù)題目都是具有一定的實(shí)際應(yīng)用背景的建模類題目，其主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，鍛煉學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題中提取出數(shù)學(xué)模型，在一定的合理假設(shè)下，簡(jiǎn)化模型，求解模型，最后將結(jié)果反饋回實(shí)際問(wèn)題中去的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

五、結(jié)語(yǔ)

本文旨在探索學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動(dòng)的方式方法、如何在數(shù)學(xué)專業(yè)課程中融入科技創(chuàng)新的思想、如何通過(guò)學(xué)生的科技創(chuàng)新活動(dòng)促進(jìn)和推動(dòng)數(shù)學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質(zhì)量的快速提高。希望本文的研究成果能夠?qū)ξ倚＃酥潦?nèi)數(shù)學(xué)學(xué)科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的全面構(gòu)建起到一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：黑龍江大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：張龍（1976-），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：代數(shù)學(xué)、密碼學(xué)與信息安全。

基金項(xiàng)目：本文系黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：JG2014010949。