1、談數學建模與創新技術應用型本科人才培養    摘要：數學建模不僅能培養學生的數學能力,而且有利于提高學生的創新能力;有利于培養學生應用計算機的能力;有利于培養學生的實踐能力和綜合素質。本文對在培養技術應用型本科人才的高等學校開展數學建模的重要性和具體措施作了一些探討。 近幾年來,越來越多的新建本科院校將自己的發展目標定位于開展應用型本科教育、 培養應用型本科人才,我們稱這類普通高校為應用型本科院校。在我國高教法中對本科教育的學業標準有明確的規定:“應當使學生比較系統地掌握本專業必需的基礎理論、基礎知識,掌握本專業必需的基本技能、方法及相關知識,具有從事本

2、專業實際工作和研究工作的初步能力。”從這一規定看,我國工科專業培養的其實都是應用型人才,但從培養目標的內涵上說,可分為三類: 一為工程研究型人才。主要由研究型和教學研究型高校培養,其培養目標是:培養能夠將發現的一般自然規律轉換為應用成果的橋梁性人才。 二為技術應用型人才。主要由教學型地方本科院校培養,其培養目標是:能在生產第一線解決實際問題、保證產品質量和性能,屬于使研究開發的成果轉化為產品的人才。定位為技術工程師。 三為技能應用型人才。主要由高職類院校培養。其特點為:突出應用性、實踐性,有較強的操作技能和解決實際問題的能力。 上海電機學院是2004年9月經上海市人民政府批準, 在原上海電機技

3、術高等專科學校的基礎上建立的以實施本科教育為主的全日制普通高等院校。其定位在培養技術應用型本科人才的教學型院校。技術應用型本科人才學習數學的目的在于應用數學。這就要求他們在學習數學的同時,不斷提高應用數學的意識、興趣和能力。數學建模是數學知識和應用能力共同提高的最佳結合點;是啟迪創新意識和創新思維、鍛煉創新能力、培養技術應用型本科人才的一條重要途徑。 1 數學建模的發展歷程 近幾十年來,數學迅速向自然科學和社會科學的各個領域滲透,在工程技術、經濟建設及金融管理等各方面發揮著越來越重要的作用,并在很多情況下起著舉足輕重,甚至決定性的影響。數學與計算機技術相結合,已經形成了一種普遍的,可以實現的關

4、鍵技術數學技術,并已成為當代高新技術的一個重要組成部分。用數學方法解決各類問題或實施數學技術,首先要求將所考慮的問題數學化,即通過對復雜的實際問題進行分析,發現其中可以用數學語言來描述的關系或規律,將之構建成一個數學問題,再利用計算機進行解決,這就是數學建模。數學建模日益顯示其關鍵的作用,并已成為現代應用數學的一個重要領域。 為培養大學生的數學建模能力,國外較早地經常舉辦大學生數學建模競賽。1989年我國大學生開始參加美國大學生數學建模競賽(MCM),從1992年開始,教育部高教司和中國工業與應用數學學會每年主辦一次全國大學生數學建模競賽,至今已經舉辦了16屆,參賽隊伍每年都不斷增長,在競賽過

5、程中,大學生的聰明才智和創造得到了充分的發揮,提交了不少出色的答卷,涌現了一批優秀的參賽隊伍,同時,有力地促進了高等院校的數學教學改革,充分顯示了數學建模競賽活動的強大生命力。舉辦大學數模競賽,已造成一種氛圍,推動了培養大學生數學建模能力的工作。 2 數學建模在創新技術應用型本科人才培養中的意義 數學建模是對人的數學知識,實際知識的擁有量和靈活運用程度,邏輯推理能力,直覺、想象和洞察能力,計算機使用能力等的全面檢驗,最能反映出創新精神。“科學技術是第一生產力”。每年的工科大學畢業生是科技戰線的生力軍,他們要出科技成果,并且“千方百計促進科技成果在生產實踐中得到廣泛應用”,“加速科技成果轉化”,

6、數學建模能力對他們是必不可少的。 數學建模是對傳統教育的一個挑戰,它強調怎樣利用先進的計算機工具來解決數學問題。學生參加數學模型的研究,參加全國大學生建模競賽,是將以前的“做練習”改為現在的“做問題”,將生活變成數學,將問題實際解決。數學建模是對學生創新精神的培養,是學生時代的第一次科研訓練,是一個向實際負責的任務書,是對學生適應社會、服務于社會的鍛煉與挑戰。基于以上的重要性,許多高校對學生的數學建模能力越來越重視,我校也不例外。 3 提高我校學生數學建模能力的具體措施 為了提高我校學生的數學建模能力,我們可在高等數學的教學中溶入數學建模,并開設創新系列課程:數學建模系列課程。系列課程中除設置

7、了數學建模理論課外,還設置數學建模實驗課、數學建模集訓和數學建模競賽等任選課。 (1)在高等數學教學中,融入數學建模:高等數學是工科大學本科學生的一門必修課程,也是學習其它技術基礎課和專業課的必要基礎課程,無論學生和教師都非常重視這門課程的教學。從工科應用型本科人才培養的各專業教學序列上講,高等數學處于龍頭地位,它不但對后續課程產生影響,更對學生的思維習慣和學習方法產生深刻、持久的影響,因此,有著其它課程所不可替代的作用。但是現在的高等數學教材,多數只注重理論和計算,對應用性不夠重視,即使有個別的應用也是限于較少的物理方面的簡單應用。很多高年級大學生和已畢業的大學生都有這樣的認識:高等數學很重

8、要,但很枯燥,學了半天除了知道能在物理上應用外,不知道還能有什么用,但又不得不學。學生學習高等數學的目的不明確、缺少自覺學習的動力。歸于一點,就是學生不知道學了高等數學有什么用。在今后的學習和工作中高等數學到底有什么作用呢？學生很茫然,但高等數學又是非常重要的課程。因此,很多學生都是懷著不得不學的態度來學習高等數學的,缺乏自覺學習的動力。這就要求我們數學教師進行課程內容和教學方法的大膽改革,讓學生明白高等數學除了在物理上應用以外,還有很多用處,可以說我們的生活中、工作中無時無刻充滿著數學,只是你沒有認識它,不知道該怎樣用它。由于數學建模中的例子來源于社會和生活中的實際問題,會使學生感到數學無處不在,數學思想無所不能。讓學生切實領悟到高等數學課程與實際問題以及專業課學習的緊密聯系。在額定課時內,在保證完成教學大綱內容講授前提下,教師根據各專業的特點和需要,有目的的挑選、設計和重點細致的講解與所學專業相關的數學模型,如電氣專業的學生,對引力、流量、環流量、通量與散度、梯度場應是重點,機械類專業應偏重在變力沿直線作功、轉動慣量、付里葉級數上。這樣就會使學生既獲得了數學建模的基本訓練,又調動學生應用數學知識解決實際問題的熱情,激