數(shù)學(xué)建模大賽對(duì)高職學(xué)生能力培養(yǎng)的影響

曹西林

摘 要： 全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽是國家教育部高教司和中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)共同主辦的面向全國大學(xué)生的群眾性科技活動(dòng)，目的在于調(diào)動(dòng)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)，開拓知識(shí)面，培養(yǎng)創(chuàng)造精神及合作意識(shí)，推動(dòng)大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和方法的改革。

關(guān)鍵詞： 數(shù)學(xué)建模 綜合能力 數(shù)學(xué)模型

我院開展數(shù)學(xué)建模教學(xué)、培訓(xùn)及建模競賽活動(dòng)已五年多了，不僅提高了教師的業(yè)務(wù)水平，擴(kuò)大了知識(shí)視野，而且為高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革探索了新思路和新方法。

一、數(shù)學(xué)建模大賽培養(yǎng)了高職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

學(xué)習(xí)能力主要是指對(duì)學(xué)習(xí)技術(shù)的掌握能力和學(xué)習(xí)方法的應(yīng)用能力，還包括在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度。傳統(tǒng)的教學(xué)主要是教師講、學(xué)生聽的灌輸方式。而高職學(xué)生一般自主學(xué)習(xí)意識(shí)比較淡薄，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不強(qiáng)。數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)中的反映現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)學(xué)模型，本身就是豐富多彩、生動(dòng)活潑的問題情境，它能夠消除學(xué)生對(duì)教科書的枯燥感、恐懼感，讓學(xué)生全身心投入其中與問題情景融會(huì)在一起，從而激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生探索欲望，最終產(chǎn)生出愿意甚至喜歡學(xué)習(xí)的輕松感，從而使學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高自主學(xué)習(xí)能力。

從歷年比賽的試題來看，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)面十分廣，除了初等數(shù)學(xué)及微積分的知識(shí)外，大體上還有以下幾類：概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)規(guī)劃/最優(yōu)化理論與插值與擬合、綜合評(píng)價(jià)、層次分析。我院參加建模大賽的基本上是大一學(xué)生，只具備初等數(shù)學(xué)及一些微積分的基礎(chǔ)知識(shí)，如果要進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，教師就必須培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我教育的能力。這樣才能使學(xué)生充分利用課余時(shí)間對(duì)建模所需知識(shí)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和研究。參加過競賽的學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力明顯高于其他學(xué)生。

二、數(shù)學(xué)建模大賽培養(yǎng)了高職學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力是人們產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)、新思想和創(chuàng)造新事物的能力，是各種能力的綜合和最高形式。在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)及靈活使用數(shù)學(xué)工具的過程就是一個(gè)創(chuàng)造的過程，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的過程也是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過程。創(chuàng)新能力與豐富的想象力、敏銳的洞察力、類比能力、理想化法、發(fā)散性思維等有著密切聯(lián)系。

數(shù)學(xué)建模的選題一般來源于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程技術(shù)、管理科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、社會(huì)事業(yè)等方面，經(jīng)過適當(dāng)簡化加工的實(shí)際問題。學(xué)生面對(duì)從未接觸過的實(shí)際問題，必須開動(dòng)腦筋，拓寬思路，針對(duì)具體問題具體分析，充分發(fā)揮想象力，將所面對(duì)的實(shí)際問題與自身原有知識(shí)相比較，重新組合、創(chuàng)造出新的解決問題的思路和方法，在此過程中還必須運(yùn)用洞察力，抓住主要矛盾，舍棄次要因素，最終選擇適當(dāng)?shù)姆椒ú⒓右愿脑觳拍芙鉀Q問題。這個(gè)過程可以說是數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)及數(shù)學(xué)建模競賽的核心和靈魂所在。2015年我院榮獲國家一等獎(jiǎng)的競賽題目《天然腸衣的搭配問題》就與集訓(xùn)時(shí)學(xué)生所學(xué)的規(guī)劃模型有聯(lián)系。學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上根據(jù)競賽題目的要求改進(jìn)原有算法。通過參加數(shù)學(xué)建模課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的創(chuàng)新能力都有了較大的提高，而這種創(chuàng)新能力的培養(yǎng)將使他們受益終身。

三、數(shù)學(xué)建模大賽提高了高職學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和堅(jiān)韌不拔的毅力

數(shù)學(xué)建模給學(xué)生提供了有利于人際溝通與合作的良好空間。在競賽中由三個(gè)學(xué)生組成一個(gè)參賽隊(duì)，從組隊(duì)開始，他們之間就開始了溝通磨合，共同學(xué)習(xí)討論，彼此吸收各自的優(yōu)點(diǎn)。在比賽的三天中，他們必須齊心協(xié)力、集眾之長，發(fā)揮個(gè)人的聰明才智，團(tuán)結(jié)一致，才能交出一份滿意的答卷。他們親身體會(huì)到：（1）為建立一個(gè)好的數(shù)學(xué)模型，往往需要大量資料，僅靠一個(gè)人在三天內(nèi)做完是不可能的；（2）競賽能力表現(xiàn)在模型構(gòu)建能力、計(jì)算機(jī)編程及軟件使用能力、寫作能力。這需要參加比賽的三個(gè)人分工合作，協(xié)同作戰(zhàn)，彼此磋商，互相交流、取長補(bǔ)短才是取得優(yōu)異成績的有效保證。因此數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)了學(xué)生多人合作的精神，使學(xué)生具備了多人共同完成某項(xiàng)任務(wù)的愿望和能力。

數(shù)學(xué)建模競賽是小型的科技活動(dòng)，競賽一般具有相當(dāng)?shù)碾y度，它不僅需要聰明才智，還需要有堅(jiān)強(qiáng)的意志和頑強(qiáng)拼搏的精神。巴斯德說過，告訴你使我達(dá)到目標(biāo)的奧秘吧，我唯一的力量就是我的堅(jiān)持精神。在這幾年建模的活動(dòng)中，我們?？吹?，學(xué)生對(duì)參加建模和建模大賽是饒有興趣的，但是在實(shí)施過程中會(huì)碰到各種問題和困難。因此在建模過程中能培養(yǎng)鍛煉學(xué)生克服困難的意志品質(zhì)，不斷追求的進(jìn)取精神。

四、數(shù)學(xué)建模大賽提高了高職學(xué)生的就業(yè)競爭力

高職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，知識(shí)面窄，不具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)。學(xué)生自身專業(yè)知識(shí)達(dá)不到用人單位對(duì)人才的需求，不能較好地把握機(jī)會(huì)、取得社會(huì)的認(rèn)同，影響社會(huì)對(duì)畢業(yè)生的需求。隨著就業(yè)市場(chǎng)的不斷變化，人才之間的競爭更激烈，用人單位選擇高職畢業(yè)生的標(biāo)準(zhǔn)越來越高，他們不僅要求畢業(yè)生具備良好的專業(yè)知識(shí)，還需具備適應(yīng)社會(huì)和工作崗位所需的各種綜合能力與素質(zhì)。

高職教育是培養(yǎng)面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)第一線的高技能應(yīng)用型人才，企業(yè)是接納高職學(xué)生最大的“蓄水池”，所以企業(yè)的需求和對(duì)高職學(xué)生就業(yè)能力的評(píng)判對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)能力是一個(gè)極其關(guān)鍵的指標(biāo)。對(duì)參加本院2011級(jí)畢業(yè)生供需見面會(huì)的部分用人單位（西安地鐵、西安鐵路局、廣州鐵路局等）進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查共發(fā)放問卷100份，回收93份，有超過80%的用人單位認(rèn)為，高職畢業(yè)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力及分析解決問題的能力是他們考慮的重要因素。很多用人單位在面試的時(shí)候還直接詢問學(xué)生是否參加過數(shù)學(xué)建模競賽。

數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁，它對(duì)高職學(xué)生就業(yè)能力的培養(yǎng)具有積極的影響。筆者通過對(duì)本校近三年參加數(shù)學(xué)建模競賽的同學(xué)做了問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有95.6%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模對(duì)培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展能力有益；有96.3%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新能力有益；有97.2%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模對(duì)培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作能力有益；有95.4%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)建模對(duì)培養(yǎng)文字表達(dá)能力有益。

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[3]馬莉.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)與建模[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.12.

課題編號(hào)：數(shù)學(xué)建模與實(shí)驗(yàn)對(duì)高職學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的必要性研究，編號(hào)：SGH140948。