摘要:数学建模是一项极具挑战性的创新性活动,数学建模教育和竞赛是提高大学生数学修养及动手能力的有效途径,也是大学数学教学改革的一个切入点。为此,组织好数学建模的教学与竞赛工作是一项十分有意义的工作。
关键词:数学建模;竞赛组织;竞赛培训
作者简介:于鹏(1981-),男,宁夏永宁人,陕西科技大学理学院,讲师,理学硕士,主要研究方向:模糊逻辑。(陕西 西安 710021)
随着高科技与计算机技术的发展和普及, 数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用,而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,数学已经走出了数学家的象牙塔,发展成为了一种技术——数学技术,它已成为当代高新技术的重要组成部分。数学建模是数学应用于生产实践的典范, 是启迪创新意识和创新思维、锻炼创新能力、培养高层次人才的一条重要途径,也是激发大学生求知欲望, 培养主动探索、努力进取学风和团结协作精神的有力措施。因此,在高校开展数学建模教育与竞赛就显得尤为重要。在本文中,作者结合多年指导数学建模的实践,就数学建模竞赛的组织与培训问题进行了探讨。
一、开展数模活动对培养高素质人才的促进作用
数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践,即通过抽象、简化、假设、引进变量等处理手段后,将实际问题用数学的方式表达,建立起数学模型,然后运用数学方法及计算机编程进行求解。在这一过程中需要学生具有一定的知识储备和应用知识的能力,数学建模的过程实际上是一个学以致用的过程,对学生的成长具有很大的促进作用。
1.数学建模活动可以培养学生的开放性思维、创新意识和创新能力
数学建模竞赛题目来源于工程技术、管理科学,甚至社会学科,数模题目大多没有固定的模式,也没有标准的答案,它往往留有很大的余地供参赛者解答。数学建模的核心是问题的解决,至于有什么方法是没有要求的,正是由于数模题目的这一特点,才能够很好地启迪学生的开放性思维和创新意识,这一点是在课堂教学环节无法实现的。传统课堂教学是一点一滴的积累,学生最大的满足感就是解决了一些难题,这对培养创新性人才所起的作用是有限的。在数学建模过程当中学生可以充分发挥自己的聪明才智,利用已有知识,新颖、独特地提出解决问题的方法,并由此产生有价值的新思想、新方法、新成果。通过这样的竞赛过程,学生的创新能力必然得到提高。
2.有利于培养学生独立自主的学习能力
较强的自学能力是高素质人才所必备的,由于数学建模的题目来自于各行各业,涉及面广,不可避免会超出学生的知识范围。通过对数学建模问题的解决,学生需要学习很多本专业以外的知识,在这一过程中,需要学生应用各种有效的方法查阅各种资料,这是有别于课堂教学的一种自学模式。通过这样的锻炼,学生的自学能力肯定会上一个台阶,这为学生以后的发展奠定了良好的基础。
3.有利于增强学生应用计算机的能力
每年的数学建模都会涉及到大量的数值计算和逻辑运算,学生不掌握相关的数学软件是不行的。在计算机的课堂教学中,学生大多数学的是计算机操作和语言,很少学习用计算机解决实际问题。通过数学建模,学生不仅可以增加计算机知识,还会了解计算机的一些具体应用,为学生更好地走向工作岗位奠定了基础。
4.有利于培养学生的团队精神、协作意识
数学建模竞赛的竞赛形式是三人一组,在建模过程中,需要队员协调工作,才能将问题解决。数学建模的过程是一个不断讨论、不断完善的过程。在这一过程当中,团队的分工协作必不可少,这就需要学生具有团队合作与协作意识。通过数学建模竞赛活动,培养了团队精神、协作意识,为他们今后的工作打下了良好的基础。
二、开展数模活动对教学改革的促进作用
1.有利于数学课程的教学改革
大学数学教学的核心目标是培养学生的数学思维、数学素养,掌握数学技巧,用所学知识去解决实际问题的能力,即学以致用的能力。但现在通用的教学模式和内容往往“学”与“用”严重脱节,造成的结果是学生的动手能力极差。而数学建模教育则是在不打乱现行教学秩序下的一项数学实验课程,它是联系“学”与“用”之间的一条纽带。数学实验课程的成功设立为数学课程的建设注入了新的活力,为数学的教学改革指明了方向。数学建模课程的成功实践有利于数学教材的改进和教师教法的改进。
2.有利于提高数学教学的趣味性和实效性
数学学科是一门理论性较强的学科,平时学生学起来累,老师教起来也累。通过教学改革,将一些有趣的建模例子引入到课堂中,不仅可以提高教学的趣味性,还可以提高教学质量。例如“概率论与数理统计”这门课程,它与我们的日常生活结合得很紧密。而许多教师在教学中却忽视了这一点,只注重理论讲解。这就造成许多学生要么不感兴趣,要么就事论事,解题照搬照套,一旦换一种说法便“找不着北了”。如果教师能够以现实中的实例为背景,采用启发式教学模式,不仅能提高学生学习的积极性、主动性,而且使学生能更好地理解并掌握应学的知识,从而提高教学质量。
三、数模竞赛的组织与培训
数学建模竞赛在培养高素质人才方面所起的作用是巨大的。那么如何开展好数模竞赛活动,使受益的学生人数达到最大化呢?接下来笔者将要介绍自己在数模竞赛的组织与培训中的一些经验。
1.组织好数学建模通识课
开展数学建模活动离不开学生的积极支持与参与,如何激发学生参与数模活动的积极性是摆在每个数模工作者面前的问题。笔者认为上好数学建模基础课是解决问题的方法之一。在这一阶段不应追求知识的完备性,而应该追求知识的趣味性,只有这样才能最大范围调动学生的积极性,才会有更多的学生参与到数学建模活动中。从而在全校范围内形成学数学、做模型的氛围,才能真正起到培养人才的作用。
2.开展校内竞赛
开展校内竞赛是吸引广大学生参与课外科技活动,提高自身创新能力的一个手段,也是为参与国家赛选拔队员。因此,校内赛应将趣味性放在第一要位。笔者认为可以将数学建模通识教育课与校内竞赛结合起来,以校内赛成绩作为学生的通识教育课成绩,这样不仅可以减轻学生的学习负担,还可以在更大程度上发挥学生的创造性,从而达到培养学生创新能力的目的。
3.开展集中培训
数模竞赛集中培训的目的是参与全国数学模竞赛,因此,此阶段的培训应该更加注重实效性。在队员选拔完成后,应该给队员补充必要的数学知识,学习掌握数学软件的应用。这些补充的数学知识只介绍其背景、思想和方法,不要求学生记住,只要求学生通过查阅资料会用这些数学知识解决相关实际问题。然后,给学生讲解一些建模实例,最终让学生掌握数学建模的步骤和方法。最后,再找一些中等难度、不同类型的建模实例,让学生以队为单位进行分析、讨论,并以小论文的形式写出来,形成一篇科技论文。
4.参加全国赛前的准备
在学生参加全国数模竞赛之前至少进行一次模拟竞赛是完全有必要的,模拟竞赛的要求与全国赛完全相同,以检验各方面的准备情况。在这一阶段,学生可以用其所能,完成所给的竞赛题目。通过模拟,可以锻炼学生的心态,调整好建模进度,提高数模竞赛的实战能力。
四、小结
数学建模是联系实际问题与数学的桥梁,是提高学生创新能力和综合素质的重要途径,是教学改革的切入点和生长点,希望通过全体数学建模工作者的努力,使更多的学生参与到竞赛中,使更多的学生和老师受益。
参考文献:
[1]陈涛.数学建模竞赛的实践与认识,大庆师范学院学报[J].2006,
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[2]杨宁,袁俭,杨晗.大学生数学建模的教学组织和培训初探[J].西南交通大学学报(社会科学版),2004,5(4):31-33.
(责任编辑:刘辉)