大數(shù)據(jù)時(shí)代基于數(shù)學(xué)建模的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的調(diào)查研究

劉博瑞 韓天紅

【摘要】本文論述了大數(shù)據(jù)時(shí)代開展數(shù)學(xué)建模的意義，根據(jù)對(duì)本校大學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模競賽與培訓(xùn)的認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)的抽樣調(diào)查，結(jié)合教育心理學(xué)理論，淺談我校數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模 抽樣調(diào)查 教育心理學(xué)

【基金項(xiàng)目】塔里木大學(xué)重點(diǎn)課程220101405資助。

【中圖分類號(hào)】G640 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）32-0191-02

一、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，短短幾年內(nèi)，積聚了大量的數(shù)據(jù)。2012年作為全球大數(shù)據(jù)時(shí)代的起點(diǎn)，人類已經(jīng)步入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。2015年，“大數(shù)據(jù)”一詞于兩會(huì)上首次寫入政府工作報(bào)告；2015年9月，國務(wù)院發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，系統(tǒng)部署大數(shù)據(jù)發(fā)展工作。

面對(duì)各個(gè)領(lǐng)域如此巨大規(guī)模的數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，就必須挖掘數(shù)據(jù)中潛在的信息，完成信息資源職能的蛻變與發(fā)展。實(shí)際應(yīng)用的需求又促使數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域很多方法的提出和發(fā)展，實(shí)踐則是大數(shù)據(jù)的最終價(jià)值體現(xiàn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

二、大數(shù)據(jù)時(shí)代開展數(shù)學(xué)建模的意義

數(shù)據(jù)挖掘需要一個(gè)建模的過程。大量的數(shù)據(jù)之中必然隱藏著規(guī)律性的東西，要想找到這種規(guī)律，就得經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘過程并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，利用所建的模型將這種關(guān)聯(lián)性、規(guī)律性從數(shù)據(jù)中找出來。

在解決一個(gè)建模問題時(shí)，要查詢與搜集資料、信息，用已知的方法與計(jì)算機(jī)軟件來處理問題和相關(guān)數(shù)據(jù)。該過程既提高了學(xué)生搜集信息、辨識(shí)有效信息的能力，也鍛煉了學(xué)生的分析問題與解決問題的實(shí)踐應(yīng)用能力。

三、結(jié)合我校數(shù)學(xué)建模競賽與培訓(xùn)情況根據(jù)抽樣調(diào)查結(jié)果分析

為了今后更好地開展數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)與競賽相關(guān)工作，筆者通過騰訊問卷面向本校國賽培訓(xùn)群發(fā)放了有關(guān)數(shù)學(xué)建模學(xué)習(xí)的問卷，共回收85份問卷，問卷設(shè)計(jì)了20道題目，主要涉及如下幾個(gè)方面的問題：學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的認(rèn)識(shí)與了解、學(xué)生的對(duì)大數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)與態(tài)度，學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)的認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)、數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和競賽對(duì)學(xué)生有哪些方面能力的提升。下面根據(jù)調(diào)查對(duì)這四個(gè)方面作如下分析。

1.被調(diào)查學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模的非常了解的占7.3%，基本了解的占到了59.8%；對(duì)數(shù)學(xué)建模比較感興趣的同學(xué)占到54.9%，一般感興趣的占42.7%，充分表明大多數(shù)同學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)建?；蚨嗷蛏儆兴私?，也有興趣去了解。從心理學(xué)角度來說，情緒和動(dòng)機(jī)狀態(tài)影響問題解決的效果，在一定限度內(nèi)，情緒和動(dòng)機(jī)強(qiáng)度與問題解決的效率成正比。指導(dǎo)老師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的興趣創(chuàng)設(shè)一個(gè)接納學(xué)生意見和思想的氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生積極地投身于問題解決的活動(dòng)之中。

對(duì)學(xué)生“是否參賽及獲獎(jiǎng)情況”與“能否熟練運(yùn)用圖書館與網(wǎng)絡(luò)資源搜集資料”進(jìn)行交叉分析，參賽同學(xué)搜集資料的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了從未參加比賽的同學(xué)。充分說明通過數(shù)學(xué)建模競賽可以提高學(xué)生的閱讀與信息檢索能力。對(duì)學(xué)生“是否參賽及獲獎(jiǎng)情況”與“學(xué)習(xí)中自我管理能力” 進(jìn)行交叉分析，參賽同學(xué)與從未參賽同學(xué)自我管理能力相當(dāng)，76.8%的學(xué)生認(rèn)為自我管理能力還行，但仍有惰性，需要督促。因此，從心理學(xué)角度講，指導(dǎo)老師需要因勢利導(dǎo)，加強(qiáng)大學(xué)生的自我教育，通過多溝通、多鼓勵(lì)的方式幫助學(xué)生提高自我調(diào)控能力。

2.根據(jù)調(diào)查學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)，超過半數(shù)的學(xué)生認(rèn)為大數(shù)據(jù)已融入到我們生活的方方面面，并且獲得大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)的主要渠道是網(wǎng)絡(luò)，其次是電視廣播媒體和雜志報(bào)刊。90%以上的學(xué)生認(rèn)為大數(shù)據(jù)積極影響比較多，能夠改善人們的生活質(zhì)量，但也有少數(shù)學(xué)生也為“個(gè)人信息的泄露”而擔(dān)心。在對(duì)待大數(shù)據(jù)的態(tài)度方面，73.2%的學(xué)生選擇“利用它，讓它服務(wù)于生產(chǎn)生活”，52.4%的學(xué)生認(rèn)為“它只是一種參考，人們還應(yīng)有自己的想法”，25.6%的學(xué)生選擇“把它看作是一種商機(jī)”，7.3%的人選擇排斥它與其他。根據(jù)調(diào)查，學(xué)生是以積極的心態(tài)擁抱大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來。有了積極的心態(tài)，才有可能以包容心態(tài)接納它，充分利用好它給人們的生活帶來的便利，積極地制定對(duì)策將它帶給人們生活的負(fù)面影響降到最低。

大數(shù)據(jù)背景下，關(guān)于培訓(xùn)教師應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)哪一模塊的知識(shí)講解：從未參加比賽的同學(xué)認(rèn)為“常用數(shù)學(xué)軟件的使用”與“數(shù)據(jù)分析的常規(guī)模型”更為重要，其次是歷年建模競賽獲獎(jiǎng)?wù)撐牡闹v評(píng)和建模論文的寫作方法與技巧；而參加比賽的同學(xué)則認(rèn)為軟件知識(shí)、數(shù)據(jù)分析模型與論文的講解幾乎同等重要。究其原因主要是從未參加比賽的學(xué)生基本是大一新生，不管是否參加過培訓(xùn)，他們對(duì)數(shù)學(xué)建模的了解不夠充分，希望從基礎(chǔ)知識(shí)方面入手；而參加過比賽的同學(xué)，基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的積淀，希望通過獲獎(jiǎng)?wù)撐牡闹v解整體把握數(shù)學(xué)建模的思想方法、過程和論文的寫作方式。這就要求指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的層次需要和專業(yè)需求和對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同類別的建模培訓(xùn)。

3.關(guān)于怎么提高建模能力，通過交叉分析得到“從未參加比賽”的學(xué)生則認(rèn)為“培訓(xùn)與競賽經(jīng)歷二者都很重要”更多一些，而“有比賽經(jīng)歷”的學(xué)生選擇“參加比賽的經(jīng)歷”多于“二者都很重要”，說明我校開展的以賽促訓(xùn)的方式得到了學(xué)生的認(rèn)可。對(duì)數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)方式的調(diào)查結(jié)果顯示非常滿意的占18.3%，一般的占57.3%，不太滿意的占20.7%。這說明，我校數(shù)學(xué)建模，在培訓(xùn)內(nèi)容和培訓(xùn)方式還有待很大提升的空間，需要做進(jìn)一步的改革與調(diào)整：指導(dǎo)老師在充分了解學(xué)生的需求以后，合理確立教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)精選教學(xué)材料，合理編排教學(xué)內(nèi)容，有效設(shè)計(jì)教學(xué)程序，教授學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

對(duì)近兩年做的培訓(xùn)方面的改革，“數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)中要求每個(gè)參賽組都研讀并講評(píng)一篇獲獎(jiǎng)?wù)撐摹薄ⅰ白屧@得國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)的參賽組講解獲獎(jiǎng)作品的參賽經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)”、“國賽過程中邀請(qǐng)計(jì)算機(jī)、通信、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)工程等工科專業(yè)的教師參加數(shù)學(xué)建模競賽的指導(dǎo)”等創(chuàng)新活動(dòng)得到了60%-70%學(xué)生的認(rèn)可，尤其是參加過比賽學(xué)生的廣泛認(rèn)可。建模培訓(xùn)改革雖然取得一些成效，但是改革的步伐不能停止，要因地制宜，努力朝著適合我校的培訓(xùn)方向前進(jìn)。

4.在通過數(shù)學(xué)建模增加知識(shí)和提升技能方面，利用交叉分析剔除未參賽學(xué)生和因子分析以后得出：參加比賽的學(xué)生對(duì)其培訓(xùn)和參賽以后對(duì)其能熟練掌握的知識(shí)評(píng)價(jià)，“建模的過程了解”、“論文結(jié)構(gòu)、寫作特點(diǎn)和要求的了解”、“常用數(shù)學(xué)軟件的使用知識(shí)”排在前三位；參加比賽的學(xué)生對(duì)其培訓(xùn)和參賽以后對(duì)其能提高能力的評(píng)價(jià)：“分析能力和邏輯推理能力”、“信息檢索能力”、“團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力”、“閱讀理解能力”排在前四位。從心里學(xué)角度講，數(shù)學(xué)建模的培訓(xùn)與競賽經(jīng)歷在學(xué)生的認(rèn)知策略與心智技能的形成過程中起到了很大作用。依照心理學(xué)中能力的遷移理論，學(xué)數(shù)學(xué)建模過程中獲得的這些知識(shí)與技能，對(duì)學(xué)生畢業(yè)論文的寫作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的主持與參與、其他學(xué)科競賽的參加、今后工作和研究生階段的學(xué)習(xí)等實(shí)踐活動(dòng)都有一定的指導(dǎo)作用。

四、結(jié)語

數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和競賽的開展，為問題情景的創(chuàng)設(shè)搭建了一個(gè)平臺(tái)，在此平臺(tái)之上我們?nèi)嫱茝V以應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo)的特色數(shù)學(xué)建模課程的教學(xué)工作，緊緊抓住大數(shù)據(jù)時(shí)代帶來的機(jī)遇，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)理論知識(shí)和計(jì)算方法設(shè)計(jì)與軟件編程，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)分析與挖掘，解決大數(shù)據(jù)實(shí)際問題等方面的綜合能力，并發(fā)揮其特長，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。

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作者簡介：

劉博瑞，女，講師，河南民權(quán)人，碩士研究生，研究方向：數(shù)學(xué)教育，動(dòng)力系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

韓天紅，男，講師，湖北襄陽人，碩士，研究方向：數(shù)學(xué)教育，概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。