基于创新实践能力培养的数学建模改革与实践

论文作者:匿名 论文来源:www.bgsywzz.cn 发布时间:2019-10-22

   在整个人类历史发展和社会生活中,数学发挥着不可替代的作用,是人们学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。著名数学家高斯说过:“数学是科学的女王。”数学不仅是自然科学的基础,也是重大技术革命的基础。数学建模是联系数学与实际问题的桥梁,是数学在各个领域广泛应用的媒介,是数学科学技术转化的主要途径。数学建模在科学技术发展中的重要作用越来越受到数学界和工程界的普遍重视,它已成为现代科技工作者必备的重要能力之一。意大利科学家伽利略曾经说过:“数学是人类用来改写宇宙的文字”,这其实从某一方面来讲就是对数学建模的一种形象阐述。数学建模就是通过把一个实际问题进行抽象处理简化成一个数学模型,然后运用数学以及计算机等相应的工具进行分析求解,最终达到对实际问题进行解答或者预测的目的。
  2018年9月10日,全国教育大会在北京召开,习近平总书记强调,教育要在增强综合素质上下功夫,教育引导学生培养综合能力,培养创新思维。为了适应科学技术发展和培养高水平、高层次科技人才的需要,数学建模已经在大学教育中逐步开展起来,国内外越来越多的大学正在进行数学建模课程的教学和参加开放性的数学建模竞赛。众多实践表明,数学建模课程和数学建模竞赛在学生的综合素质、创新意识和创新能力以及动手实践能力培养中的作用不可低估,它能激发学生的潜力,增强学生学好数学的动力与兴趣,培养学生利用数学知识解决实际问题的能力,实现用基础理论、基础知识指导实践,从实践中深化对知识的理解,实现知识与能力的结合,同时这些能力的掌握对于学生将来迈进社会也十分重要。
  作为一所交通类的理工科院校,数学建模是学生应用数学综合能力的一个标志,数学建模能极大地提高大学数学教育与我校人才培养目标的契合度。为了有效提高学生的创新实践能力,我们从以下几个方面对数学建模课程和数学建模竞赛进行了改革和实践。
  一、打造高水平的数学建模教学团队
  在服务专业建设的过程中,我们以信息与计算科学专业为试点,着手建设数学建模教学团队,使其成为理学院专业建设和人才培养的骨干力量,专业实验课和开放实验项目的主力军。团队建设的最终目标是服务于人才培养,培养具有良好的数学基础和数学应用能力,掌握科学的基本理论、方法和技能,能解决工程技术和工程计算中的实际问题的高级专门人才。
  二、建立了“一心一群多模块”课程体系
   以《数学建模》为核心,以《运筹学》、《数值分析》、《离散数学》、《算法设计与分析》、《Matlab应用》、《线性代数》、《概率论与数理统计》等课程群为技术基础,以信息与计算科学专业核心课程模块和综合实训为应用目标的课程体系建设,提升学生的实践能力和就业竞争力。该系列课程涵盖了开展科学研究和课题研究的各种基本理论的教学与各种基本技能的培养。通过建设这些课程,确实起到了提高学生综合素质与实际能力的作用。
  二、教学资源建设
   首先,在教材建设方面,在教学内容与课程体系改革的基础上,教师认真讨论各门课程之间的关系、知识点的衔接与渗透,明确各门课程的教学内容,制订课程教学大纲,编写了适合本校学生实际的《高等数学》、《线性代数》、《运筹学》、《概率论与数理统计》《大学物理》等基础课程教材。
   其次,團队也在开展网络资源建设,通过建设数学建模课程教学与竞赛指导网站,实现教学大纲、实验大纲、电子版教案、Matlab、Mathematica、Lingo、SPSS等软件的使用方法、数学建模竞赛试题、经验交流等资源的共享,并以此为平台进行网上在线交流和指导。
  四、探索新的教学模式
   1.教学形式多样化,鼓励学生进行探究性学习。在教学过程中,正确把握传授知识和培养能力的关系,采用案例教学法、启发式教学法及设问式教学法等多种教学方法,调动学生深入思考的积极性,让学生敢于怀疑并提出问题,尽可能的解决问题。在课堂上适当地组织一些小组讨论,通过实施自主学习与合作研讨相结合的研究式教学方法,实现了教学过程从以讲授为主向以导学为主的转变。
   2.教师在授课过程中能够激发并及时抓住学生在学习过程中闪现出来的创造性思想火花,并给予积极的指导,让学生从知识的被动接受者变为主动参与者和探索者。同时,对于一些好的创意,积极指导学生申请我校的大学生科技立项。选拔优秀的学生参与到教师的研究课题中,使学生尽早接触到一些前沿的学科知识,扩大他们的知识面。
   3.在授课过程中充分发挥现代教育技术手段的优势,采用传统教学方法与多媒体相结合的方式,给学生动态地展示一些前沿的研究成果,并通过网络教学平台实时进行辅导答疑,很大程度上带动了学生进行探索式学习的积极性。
  五、加强实验和实践性教学
   学院专门建设了数学实验室,通过开设开放实验项目,引导学生进入实验室学习,以便随时对所学知识进行练习,教师也可以对学生进行及时的训练指导。在竞赛过程中,实验室作为专门场所用于学生参赛及指导教师进行现场指导。竞赛结束以后,学生还可以继续在此制作或开发项目,进一步申报山东交通学院“挑战杯”大学生科技立项。抓住数学建模的课程特性,与专业相结合,融入实践性教学。教师在授课过程中注重让学生掌握数学的基本思想方法,培养学生的数学思维和计算机应用能力,结合学生的专业特色,把实践性教学融入课堂教学中,引导和鼓励学生积极探索相关专业中的一些热点和前沿问题,搜集资料,撰写科研论文。
  实践表明,上述措施的施行充分调动了学生学习数学建模课程和参与数学建模竞赛的积极性。通过系统的学习,对各种数学知识及相关学科知识的理解加深,应用数学知识解决实际问题的创新实践能力得到了提高。学生在受到全方位锻炼的同时,对科学研究产生了极大的兴趣。

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