延衛(wèi)軍

摘 要 本研究依托數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力，對于推動地方本科院校教育教學(xué)改革，促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)有著重要的意義。結(jié)合我校數(shù)學(xué)建模競賽實踐經(jīng)驗，探索了如何利用數(shù)學(xué)建模競賽對大學(xué)生進行科研能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 數(shù)學(xué)建模競賽 地方本科院校 科研能力

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.030

Abstract Investigation on cultivating undergraduate research abilities based on mathematical modeling contest， is vital to the higher education reform and cultivation of innovative talents in local universities and colleges. Combined with our practical experience， the paper discusses how to improve the research ability of college students through mathematical modeling contest.

Key words mathematical modeling contest； local universities and colleges； research abilities

當(dāng)前，我國高等教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型人才。提高大學(xué)生的大學(xué)生科研能力，是培養(yǎng)創(chuàng)新人型才的有效載體。大學(xué)生科研能力指大學(xué)生所具備的從事一定科研活動所需要的能力，①諸如發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力，獲取信息和檢索搜集文獻資料的能力，對資料整理分析的能力，創(chuàng)造性的提出提出新思想、新方法的能力，科研實驗的能力，總結(jié)和表達科研過程和科研結(jié)果的能力。這恰好說明了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求與大學(xué)生科研能力的內(nèi)涵是相一致的。同時，培養(yǎng)學(xué)生科研能力的作用還在于學(xué)生獲得新知識和新技能的更有效的教育手段。因此，我們可以把創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)工作落實到提高大學(xué)生科研能力上來。

地方本科院校在我國高校結(jié)構(gòu)中占絕大多數(shù)，是我國高等教育的主力軍。②對地方本科院校而言，培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力，是一項難度大的復(fù)雜工程，但是只要找準(zhǔn)突破口和立足點，就可以達到預(yù)期的效果。數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)建模競賽完全可以成為這樣的突破口和立足點，數(shù)學(xué)建模競賽的全過程正是一個人創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的全面展現(xiàn)過程。因此，利用數(shù)學(xué)建模競賽提高大學(xué)生科研能力，對于推動地方本科院校教育改革具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 基于數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)學(xué)生科研能力

數(shù)學(xué)建模競賽本身就是一次科學(xué)研究的過程。數(shù)學(xué)建模競賽的題目來源于實際問題，如有工程技術(shù)、管理科學(xué)、社會熱點問題簡化而成的，要求用數(shù)學(xué)語言描述實際問題，利用數(shù)學(xué)工具加以解決。賽題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，評判以假設(shè)的合理性、建模的創(chuàng)造性、結(jié)果的正確性以及表述的清晰性為標(biāo)準(zhǔn)。由3人組成一組，時間72小時，在此期間，可以任意查閱所有的文獻資料，可以使用計算機、互聯(lián)網(wǎng)以及各種數(shù)學(xué)軟件等。由此可見，數(shù)學(xué)建模競賽不同于一般的純數(shù)學(xué)競賽，它是涉及到多學(xué)科、多領(lǐng)域的高難度的智力競賽。③

基于數(shù)學(xué)建模競賽的特點，在數(shù)學(xué)建模競賽過程中對學(xué)生科研能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.1 培養(yǎng)學(xué)生文獻資料檢索搜集能力和自學(xué)能力

文獻資料的檢索搜集是科學(xué)研究的起始步驟，目的是從前人的研究成果中獲得新線索，得到新研究課題的啟示。因此，文獻檢索搜集能力是科研工作者必須具備的基本功。這一點在數(shù)學(xué)建模競賽中表現(xiàn)得更為直接，學(xué)生直接從題目入手進行文獻檢索搜集，需要在有限的時間內(nèi)從大量的資料中迅速找到、整理、分析、運用自己所需要的東西，其中很多知識是學(xué)生原來沒有學(xué)過的，只能通過學(xué)生自學(xué)來掌握，這極大地鍛煉和提高了對學(xué)生資料搜集和自學(xué)能力。

針對競賽的資料搜集最為重要和關(guān)鍵的是競賽前培訓(xùn)。賽前培訓(xùn)，訓(xùn)練學(xué)生仔細研究問題的主要內(nèi)容，范圍，有層次、有系統(tǒng)地檢索信息，對搜集到的材料進行摘要，對搜集到的文獻進行劃分，如，“直接可用”，“一般參考”，“無關(guān)或重復(fù)”等，為資料的消化吸收做好準(zhǔn)備。需要指出一定要做好文獻資料的日常積累。事實上，占有豐富資料的學(xué)生通常都能在數(shù)學(xué)建模競賽獲獎。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力

在數(shù)學(xué)建模競賽中，計算機承擔(dān)著重要的角色。因為實際問題非常復(fù)雜，在建模之前通常需要利用計算機整理、計算、分析數(shù)據(jù)或直觀的描繪的圖像，從而發(fā)現(xiàn)問題的規(guī)律，建好模型后，計算、驗證都離不開計算機的幫助。因此通過數(shù)學(xué)建模，對使用計算機及其軟件包能力的提高是不言而喻的。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力

數(shù)學(xué)建模競賽題目是一個沒有標(biāo)準(zhǔn)答案的開放性問題，學(xué)生要充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性去解決問題。學(xué)生在對文獻資料占有、分析、運用的基礎(chǔ)上，找到問題本質(zhì)的東西，提煉出數(shù)學(xué)模型，然后創(chuàng)造性地求解模型。可見，學(xué)生在整個數(shù)學(xué)建模競賽中體驗到得是一個完整的創(chuàng)造性過程，理所當(dāng)然提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.4 培養(yǎng)學(xué)生的科研論文寫作能力

數(shù)學(xué)建模競賽實質(zhì)上是一個完整的科研過程，最終結(jié)果體現(xiàn)為一篇完整的論文，論文要寫得清晰、嚴謹、層次分明，符合科技論文的規(guī)范，才有機會獲獎。在實踐中，最有效的手段是研讀數(shù)學(xué)建模優(yōu)秀論文來提高寫作能力，讓學(xué)生了解好的學(xué)術(shù)論文應(yīng)具有的特點。在訓(xùn)練過程中，對于一篇數(shù)學(xué)建模論文要逐字逐句地反復(fù)修改，并且要報告自己論文的主要內(nèi)容、闡述解決問題的思想方法。通過這樣的鍛煉，學(xué)生的寫作能力、表述能力會有很大的提高。

1.5 培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力

現(xiàn)代科技提出的許多科研課題和實際項目都不是個人可以完成的，需要發(fā)揮集體的力量。④數(shù)學(xué)建模競賽要求學(xué)生是3人組成一個團隊，團隊成員從討論甚至是爭辯中綜合出最滿意的方案來，在這基礎(chǔ)之上，取長補短，分工協(xié)作，奮力攻關(guān)，最終解決問題。這種團隊協(xié)作精神和能力，是學(xué)生在未來的工作和科研活動中所極為需要的。

2 基于數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)大學(xué)生科研能力的舉措

數(shù)學(xué)建模競賽一項真正質(zhì)量高、可行性高的項目，活動的覆蓋范圍廣，而且活動周期長，有廣度和深度。我校參加數(shù)學(xué)建模競賽起始于2002年，從只有專科組參賽起步，經(jīng)過十多年的不斷摸索和努力建設(shè)，目前，數(shù)學(xué)建模競賽活動在我校創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用， 數(shù)學(xué)建模競賽實實在在已讓參與的學(xué)生從中得益。教師利用數(shù)學(xué)建模競賽具有的優(yōu)勢，因人施教，循序漸進地提高學(xué)生的科研能力。

2.1 學(xué)校制度體系的建立

大學(xué)生科研能力的培養(yǎng)工作，牽涉到學(xué)校的部門眾多，需要各方面的協(xié)同努力，離不開學(xué)校相關(guān)制度體系的保障。學(xué)校要出臺好的政策，提供充足的資金。我校每年都有專項經(jīng)費支持數(shù)學(xué)建模競賽，保證了數(shù)學(xué)建模競賽的順利進行。競賽獲獎發(fā)給獎金，參賽學(xué)生不論獲獎與否都予以創(chuàng)新學(xué)分和大學(xué)生素質(zhì)教育實踐學(xué)分，并且在學(xué)生綜合考評中予以加分。

2.2 組成較強的且有奉獻精神的數(shù)學(xué)建模競賽指導(dǎo)教師團隊

數(shù)學(xué)建模競賽需要有一批基礎(chǔ)知識扎實、對數(shù)學(xué)建模有興趣、有一定數(shù)學(xué)建模競賽的指導(dǎo)經(jīng)驗且有奉獻精神的指導(dǎo)教師團隊。經(jīng)過多年的努力，我校組成了一支穩(wěn)定的水平較高的具有奉獻精神的數(shù)學(xué)建模競賽指導(dǎo)教師團隊已經(jīng)形成。團隊教師在年齡結(jié)構(gòu)上老中青結(jié)合，在專業(yè)方向上，涉及運籌學(xué)與控制論、統(tǒng)計學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、微分方程、微分幾何、計算數(shù)學(xué)等。指導(dǎo)教師利用周末和暑假時間，為學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽進行培訓(xùn)，任勞任怨地為學(xué)生答疑解惑。

2.3 鼓勵學(xué)生積極參與數(shù)學(xué)建模競賽

學(xué)生積極參與是做好數(shù)學(xué)建模競賽的基礎(chǔ)。每年3月初，充分利用校園廣播、網(wǎng)絡(luò)、校報、講座，在全校范圍內(nèi)進行廣泛宣傳和深入動員，盡量讓每一個學(xué)生都能認識到數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)建模競賽是什么，如何建模， 建模有什么樂趣和收獲，吸引更多的優(yōu)秀學(xué)生參與進來。學(xué)生在數(shù)學(xué)建模競賽中獲獎，提升了自信心、競爭意識和創(chuàng)新意識，嘗到了甜頭，參加課外科學(xué)研究的興趣越來越濃厚，綜合素質(zhì)也有了極大的提高。

2.4 進行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模教學(xué)實踐活動

考慮到學(xué)生的實際情況，對大一學(xué)生，將數(shù)學(xué)建模思想滲透到大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模興趣，并且邀請校內(nèi)外專家做數(shù)學(xué)建模講座，讓學(xué)生明白什么是數(shù)學(xué)建模，為什么要數(shù)學(xué)建模；對大二、大三學(xué)生，開設(shè)數(shù)學(xué)建模課程和數(shù)學(xué)建模選修課，引導(dǎo)學(xué)生參與數(shù)學(xué)建模實踐，指導(dǎo)、組織學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽，并且做賽題后續(xù)研究；對大四學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)論文，尤其鼓勵學(xué)生選擇撰寫數(shù)學(xué)建模方面的論文。這種以數(shù)學(xué)建模合數(shù)學(xué)建模競賽帶動的科學(xué)研究在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面發(fā)揮著非常重要的作用。

2.5 實驗室開放為數(shù)學(xué)建模競賽的的順利開展奠定了基礎(chǔ)

實驗室開放是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、深化課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的重要內(nèi)容。⑤地方本科院校應(yīng)積極開展實驗室開放工作，充分發(fā)揮實驗室在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和科研能力等方面的作用。我校實驗室開放主要有兩種形式：一種稱為項目開放，由教師確定項目，學(xué)生參與，項目來源于教師的科研課題或課程，讓學(xué)生在教師的科研工作中得到提高；另一種稱為開放實驗室，這種形式是包括學(xué)生自主選題，自主實驗，或組織學(xué)生參加課外科技競賽活動，如數(shù)學(xué)建模競賽的輔導(dǎo)、訓(xùn)練與比賽。實驗室開放，不僅可以讓學(xué)生掌握科研程序，體會一項科研工作的全部內(nèi)涵，而且培養(yǎng)了學(xué)生的嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和科研能力。

3 結(jié)束語

數(shù)學(xué)建模競賽可以讓大學(xué)生較早地接觸到科研實際，熟悉科研程序，體會科研工作的內(nèi)涵，極大地提高了學(xué)生的科研能力。我校以數(shù)學(xué)建模競賽為驅(qū)動的大學(xué)生科研能力培養(yǎng)模式，經(jīng)過實踐證明，成效明顯。該模式在地方院校開展素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才背景下，具有較強的應(yīng)用價值。

注釋

① 劉亦工.地方性本科院校大學(xué)生科研能力的培養(yǎng)[J].湖南第一師范學(xué)院學(xué)報，2011.6.

② 董建春.試論地方本科院校的特色建設(shè)[J].高等教育研究，2009.7.

③ 張雙德，楊燦榮.大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽與高等數(shù)學(xué)教育改革[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報，1999.3.

④ 楊啟帆，談之奕.通過數(shù)學(xué)建模教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].中國高教研究，2011.12.

⑤ 李振鍵，金軍，鄧慧云，等.實驗室開放是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的有效途徑[J].實驗技術(shù)與管理，2004.2.