基于數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力的思考

1、基于數(shù)學(xué)建模競賽培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力的思考    【摘 要】十八大報告指出，全面實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新精神，培養(yǎng)大批高素質(zhì)新型人才。基于數(shù)學(xué)建模競賽活動的特點和多年參加全國大學(xué)員、研究生數(shù)學(xué)建模競賽活動的經(jīng)驗分析，得出數(shù)學(xué)建模競賽是一種培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的有效方法，對于提升學(xué)員創(chuàng)新素質(zhì)有著不可替代的重要作用。 【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)建模模競賽；創(chuàng)新素質(zhì)；提升作用 1、引言 在2006年全國科技大會上，胡錦濤同志宣布，在15年內(nèi)把我國建設(shè)成為“創(chuàng)新型國家”。成為創(chuàng)新型國家，必須要有創(chuàng)新人才的支撐。創(chuàng)新人才就是具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才

2、。創(chuàng)新人才應(yīng)有的素質(zhì)是具有開拓進(jìn)取和創(chuàng)新精神，具有靈活駕馭知識的社會適應(yīng)能力，具有更高的思想品質(zhì)和對人類社會的責(zé)任感，具有與他人合作、對科學(xué)和真理執(zhí)著追求的胸懷，具有終身學(xué)習(xí)的能力，具有基本生存技能，具有掌握現(xiàn)代交際工具參與國際交往的能力。 2、數(shù)學(xué)建模競賽 參加數(shù)學(xué)建模競賽，就是三個學(xué)員（即一個參賽隊），在給定的幾個題目中選擇一個，在規(guī)定時間內(nèi)（本科生比賽時間3天，研究生比賽時間3天半）完成建模過程，并將結(jié)果寫成一篇論文，以電子稿發(fā)回組委會（同時將紙質(zhì)稿郵寄過去，必須保持兩稿內(nèi)容完全一致）就算比賽完成，其成績由組委會組織專家評定。 從歷屆全國大學(xué)生、研究生數(shù)學(xué)建模競賽情況可以體會到，數(shù)學(xué)建模

3、解決的問題通常是從生產(chǎn)、管理、社會、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中提出的一些重大工程項目、科技課題、民生熱點等實際問題。競賽過程中，首先要花大量時間讀題，收集相關(guān)資料，了解相關(guān)知識，做出適當(dāng)?shù)?、合理的假設(shè)，使問題得到簡化；然后利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法和知識來提煉和形成數(shù)學(xué)模型；再經(jīng)過模型求解、分析、檢驗、最后寫成論文。這些過程一般都不可能一蹴而就，往往需要多次反復(fù)才能完成。數(shù)學(xué)建模競賽考察參賽者將所學(xué)知識用于實際、強(qiáng)調(diào)分析問題和解決問題的能力，簡言之，就是在短時間內(nèi)完成一次研究和創(chuàng)新。競賽期間，參賽隊員要經(jīng)受毅力、智力、能力、體力及協(xié)作關(guān)系的考驗，只有經(jīng)得起考驗的隊員，才能夠順利完成競賽。 3、參加數(shù)學(xué)建模競賽可以提

4、升學(xué)員創(chuàng)新素質(zhì) 數(shù)學(xué)建模本身就是一種具有研究性質(zhì)的創(chuàng)新活動，也是利用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題的有效量化方法。根據(jù)多年參加全國大學(xué)生、研究生數(shù)學(xué)建模競賽活動的經(jīng)驗，數(shù)學(xué)建模競賽是一種提升學(xué)員創(chuàng)新能力的好方法，在提升學(xué)員創(chuàng)新素質(zhì)方面有著非常重要的作用。 3.1提升信息獲取能力和自學(xué)能力。競賽過程中要解決的問題，涉及相關(guān)的專業(yè)知識，此外，還必須掌握諸如微分方程、數(shù)學(xué)規(guī)劃、計算方法、計算機(jī)語言、數(shù)學(xué)軟件及其它學(xué)科專業(yè)相關(guān)知識，這些知識中有了解的，更多的是不了解、不熟悉的。所以只能通過學(xué)員臨時查找資料、自學(xué)有關(guān)內(nèi)容和相互討論來掌握問題所涉及的知識。 3.2 提升理論知識和實際應(yīng)用能力。很多學(xué)員會問這樣一個問

5、題學(xué)數(shù)學(xué)有什么用？這個疑慮使學(xué)員在學(xué)習(xí)中目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)被動、甚至對數(shù)學(xué)失去興趣，即使學(xué)習(xí)也不會下功夫，這在學(xué)員中是普遍存在的事實。但是通過數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)和競賽鍛煉，他們不僅受到了現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維及方法的熏陶，更重要的是對不同的實際問題，掌握了如何進(jìn)行分析、推理、概括以及如何利用數(shù)學(xué)知識和方法綜合解決實際問題的基本技能。使學(xué)員在解決問題的同時，享受到解決問題后的喜悅，體會了數(shù)學(xué)在科研、工程、經(jīng)濟(jì)、軍事和民生等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。這種理論與實踐相結(jié)合的問題能有效地激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提升創(chuàng)新的動力，也有利于增強(qiáng)學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)解決實際問題的意識和能力。 3.3 提升計算機(jī)編程和數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)學(xué)建

6、模競賽中，需要使用計算機(jī)對復(fù)雜的實際問題和繁瑣的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時也可用計算機(jī)來考察模型的優(yōu)劣，還需要用相關(guān)數(shù)學(xué)知識、計算機(jī)軟件共同編程計算，利用數(shù)學(xué)軟件來完成圖形處理，這些都是數(shù)學(xué)建模過程中非常重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在的競賽題目，數(shù)據(jù)量大，計算復(fù)雜，不僅需要數(shù)學(xué)知識和專業(yè)知識，對計算機(jī)編程計算也有較高要求。 3.4 提升團(tuán)體意識和協(xié)作拼搏精神。學(xué)員通常是自己一個人念書，幾個人在一起解決問題的機(jī)會不多，不同專業(yè)的學(xué)員在一起討論問題的機(jī)會就更不多了。數(shù)學(xué)建模競賽要求在規(guī)定時間內(nèi)對所給的問題提出一個較為完整的解決方案。時間短，要解決的問題多，在解決問題的過程中還會遇到很多困難，因此，僅僅依靠個人是很難完成

7、比賽的，這時就需要合理分工，充分發(fā)揮個人的潛能，密切協(xié)作，形成合力，做到人力資源的優(yōu)化組合，使個人智慧與團(tuán)隊精神有機(jī)地結(jié)合，最終順利完成比賽。 3.5 提升學(xué)習(xí)的動力和科研的熱情。興趣是學(xué)習(xí)的動力。在正常的理論教學(xué)過程中，學(xué)員為了應(yīng)付考試，被動學(xué)習(xí)，因此缺乏動力。參加數(shù)學(xué)建模競賽，能體會到開始時的迷茫，知識的不足，過程的艱辛，克服困難后的喜悅，完成比賽后的快樂與成就感，更體會到競賽就是破解未知領(lǐng)域的難題，會遇到不少的問題和困難，需要去學(xué)習(xí)、探索和創(chuàng)造。這些深刻的體會，使學(xué)員感受到學(xué)有所用，從而提升學(xué)習(xí)的興趣。建模過程中解決的幾乎都是重大工程項目、科技課題、民生熱點等實際問題，因此，要求參賽隊員

8、要有對科學(xué)的熱情、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、科學(xué)的態(tài)度和創(chuàng)新的能力。 3.6 提升創(chuàng)新的意識和創(chuàng)新的能力。數(shù)學(xué)建模中的題目通常都是從生產(chǎn)、管理、社會、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中提出的實際問題，有些問題看起來與數(shù)學(xué)幾乎沒有關(guān)系。因此，建模時首先要花大量時間解讀題目，做出適當(dāng)?shù)摹⒑侠淼募僭O(shè)，使問題得以簡化，然后再利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法和知識來提煉和形成數(shù)學(xué)模型。按照對模型機(jī)理的了解程度不同，數(shù)學(xué)模型可分為白箱模型、灰箱模型、黑箱模型。對于灰箱、黑箱模型，需要學(xué)員大膽假設(shè)、合理推證，需要創(chuàng)造性地給出解題方法。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)問題，一般有精確的答案，而數(shù)學(xué)建模中的問題卻沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，給學(xué)員留有充分的想象空間，鼓勵學(xué)員創(chuàng)新，讓學(xué)員充分發(fā)揮想

9、象力和創(chuàng)造力，不拘于一種解決方法。 4、結(jié)論 要培養(yǎng)、提升學(xué)員創(chuàng)新素質(zhì)，我們的教學(xué)活動就應(yīng)該以調(diào)動學(xué)員的主觀能動性、培養(yǎng)提升學(xué)員的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為目標(biāo)。加強(qiáng)學(xué)員動手能力的鍛煉，引導(dǎo)學(xué)員自主學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)員開放思維，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力，只有這樣才能使學(xué)員分析和解決問題的能力得到長足的進(jìn)步，才能真正提升學(xué)員的創(chuàng)新素質(zhì)。數(shù)學(xué)建模競賽能夠為學(xué)員提供自主學(xué)習(xí)、自我提高的空間、體驗數(shù)學(xué)在解決實際問題中的價值和作用、體驗數(shù)學(xué)與日常生活和其他學(xué)科的聯(lián)系、體驗綜合運用數(shù)學(xué)知識和方法解決實際問題的快樂，有助于激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，有利于提升學(xué)員的創(chuàng)新素質(zhì)。 【參考文獻(xiàn)】 1張清年，葉曉楓，大學(xué)數(shù)學(xué)教育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的地位和作用J.華北水利水電學(xué)院學(xué)報（社科版），2011，17（4）：150