數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽下的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探究論文
數(shù)學(xué)建模是用數(shù)學(xué)知識(shí)建立描述實(shí)際問題的模型，再進(jìn)行模型求解，然后得到解決實(shí)際問題的方案．?dāng)?shù)學(xué)建模是運(yùn)用數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)等工具來解決生產(chǎn)和生活中的各種實(shí)際問題，是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的一個(gè)有效途徑．?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽不僅是一項(xiàng)普通的學(xué)科競(jìng)賽，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新意識(shí)的有效途徑．?dāng)?shù)學(xué)建模與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)系，一直是教育教學(xué)研究方面的熱點(diǎn)[1-8]．現(xiàn)有文獻(xiàn)大多是從人才培養(yǎng)模式入手，而從機(jī)制角度出發(fā)的研究文獻(xiàn)尚不多見．因此，本文考慮依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，構(gòu)建起一個(gè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機(jī)制，推動(dòng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，對(duì)高校人才培養(yǎng)的方式、方法進(jìn)行有益的探索與嘗試．
1、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機(jī)制
以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)為依托和載體，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，建立“引導(dǎo)、轉(zhuǎn)化、協(xié)作、溝通表達(dá)、問題導(dǎo)向”五大機(jī)制，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，著重培養(yǎng)一種精神及三大能力，即團(tuán)隊(duì)精神，理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的動(dòng)手能力、語言文字表達(dá)能力和自主學(xué)習(xí)能力．五大機(jī)制與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)關(guān)系見圖 1．
圖 1 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機(jī)制
2、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機(jī)制的構(gòu)建
2.1、建立引導(dǎo)機(jī)制，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力
數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽所涉及的問題，都是來源于現(xiàn)實(shí)社會(huì)的生產(chǎn)與生活，有很強(qiáng)的實(shí)用性．參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生，通過競(jìng)賽活動(dòng)本身，能夠體會(huì)到大學(xué)所學(xué)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、運(yùn)籌優(yōu)化等數(shù)學(xué)類課程．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C 語言、Matlab 等計(jì)算機(jī)課程以及文獻(xiàn)檢索類課程，都是非常有用的．對(duì)學(xué)生而言，參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，首要的效果是激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，解決了學(xué)習(xí)的動(dòng)力問題．即使沒有獲獎(jiǎng)，對(duì)他們來說，收獲也很大．對(duì)任何一門學(xué)科或一項(xiàng)工作，能產(chǎn)生興趣，才能有不竭的動(dòng)力，才有學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性．創(chuàng)新的前提是有學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的快樂，只有解決這一根本問題，才能考慮創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中的其他環(huán)節(jié)．因此，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，要大力引導(dǎo)學(xué)生積極參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的引導(dǎo)機(jī)制．對(duì)每個(gè)學(xué)生，不以獲獎(jiǎng)為目標(biāo)，而以“貴在參與”為宗旨．參與一次，體會(huì)一次，觸動(dòng)思想，產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的自我激勵(lì)式自主學(xué)習(xí)能力．
2.2、建立轉(zhuǎn)化機(jī)制，促進(jìn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化
將課本上的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成為解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．會(huì)學(xué)會(huì)用，學(xué)以致用，能解決實(shí)際問題是衡量人才的重要標(biāo)準(zhǔn)，紙上談兵是不能適應(yīng)社會(huì)需要的．?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽能夠使學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)，通過競(jìng)賽活動(dòng)，轉(zhuǎn)化成自身的實(shí)踐能力．如學(xué)習(xí)微分方程后，在考慮傳染病傳播問題時(shí)，就可以建立相應(yīng)的微分方程模型，求解模型，然后根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果提出傳染病傳播問題的相關(guān)解決方案．順利地經(jīng)歷這樣一個(gè)完整的過程，就可以將原來的微分方程知識(shí)轉(zhuǎn)化成解決變化率與時(shí)間有關(guān)的一類實(shí)際問題的實(shí)踐能力．當(dāng)然，還有一些有趣的例子，如國(guó)防科技大學(xué)的周星、克居正建立了一個(gè)研究男生追女生的數(shù)學(xué)模型[9]，用人類最理性的數(shù)學(xué)公式為人類最感性的戀愛行為建立了初步的動(dòng)力學(xué)模型．將變量與因素的互動(dòng)寫成了一個(gè)隨時(shí)間變化的常微分非線性方程組，從解析計(jì)算和數(shù)值模擬兩個(gè)方面著重討論了方程可能的結(jié)果，以及每種結(jié)果的穩(wěn)定水平．依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的轉(zhuǎn)化機(jī)制，大力推進(jìn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化，不斷提高創(chuàng)新型人才的實(shí)踐能力．這是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．
2.3、建立協(xié)作機(jī)制，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)
高校學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中，絕大多數(shù)情況下，基本上都是獨(dú)自學(xué)習(xí)，與他人合作研究和解決問題機(jī)會(huì)很少．而在各種層次級(jí)別的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，參賽學(xué)生要 3 人一組，以團(tuán)隊(duì)而不是個(gè)人身份參賽．在正式比賽之前，要按照學(xué)科、特長(zhǎng)等因素尋找隊(duì)友，組成隊(duì)伍．在比賽期間，由于隊(duì)友經(jīng)常是來自不同專業(yè)，知識(shí)能力水平各有所長(zhǎng)，脾氣秉性各有特點(diǎn)，需要在比賽時(shí)認(rèn)真溝通，相互協(xié)調(diào)，合理分工，團(tuán)結(jié)協(xié)作共同完成整個(gè)比賽．為了比賽，在發(fā)生矛盾時(shí)，要學(xué)會(huì)忍耐和妥協(xié)，而不能意氣用事．在整個(gè)比賽期間，求同存異，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最終合作完成任務(wù)．這個(gè)過程，無形中就培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，使學(xué)生親身感受到現(xiàn)代社會(huì)與人合作是大多數(shù)人成功的必要選擇．依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，建立培養(yǎng)人才的合作交流機(jī)制，這是適應(yīng)社會(huì)和時(shí)代需要的人才培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)之一。
2.4、建立溝通表達(dá)機(jī)制，提高學(xué)生的語言及文字表達(dá)能力
不同于其它類以答題為特點(diǎn)的學(xué)科競(jìng)賽，在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中，參賽隊(duì)員需要用自己的語言對(duì)賽題進(jìn)行描述，在假設(shè)、建模、分析、求解、計(jì)算、結(jié)果分析及優(yōu)缺點(diǎn)論述等環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行學(xué)術(shù)性的表達(dá)，最終完成一篇符合學(xué)術(shù)規(guī)范的論文．在這個(gè)過程中，參賽隊(duì)員之間需要廣泛交流溝通，選擇最合適的.方式，撰寫完成一篇學(xué)術(shù)論文．在求解以及表達(dá)這些模型的過程中，提高了學(xué)生的軟件應(yīng)用水平和文章的寫作水平，以及學(xué)生的口頭表達(dá)能力和中英文科技論文寫作能力．通過比賽，學(xué)生的語言及文字表達(dá)能力得到了極好的訓(xùn)練，對(duì)科研工作也有了初步的比較完整的了解．在現(xiàn)代社會(huì)，良好的語言及文字表達(dá)能力，對(duì)人際交往、經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)往來、日常工作等各方面都是非常重要的．通過數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，建立溝通表達(dá)機(jī)制，有效地提高學(xué)生的表達(dá)能力，適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的要求．
2.5、建立問題導(dǎo)向機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)式學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)能力
歷年來的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽試題，無一不是來源于工程技術(shù)和管理科學(xué)中的實(shí)際問題，內(nèi)容涉及經(jīng)濟(jì)、能源、交通、環(huán)境、生態(tài)、醫(yī)學(xué)、人口、生物和談判等眾多領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用背景．?dāng)?shù)學(xué)建模題目都是各領(lǐng)域、各學(xué)科的一些具體實(shí)際問題，參賽的學(xué)生在之前不可能都了解這些背景和知識(shí)，有時(shí)候甚至是一無所知．所以學(xué)生必須在短時(shí)間內(nèi)主動(dòng)去收集資料、查閱大批文獻(xiàn)以了解研究課題的實(shí)際背景及研究現(xiàn)狀，然后創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型、求解、檢驗(yàn)和結(jié)果分析，最后將解決問題的最佳方案用英文寫成科技論文．此外，建模過程中還必須自主地去研究和學(xué)習(xí)解決問題所需的各種數(shù)學(xué)新知識(shí)及大量的相關(guān)學(xué)科的新知識(shí)，背景和已有方法都清楚了，解決問題的新方法可能就自然生成了．通過數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)，建立問題導(dǎo)向機(jī)制，變傳統(tǒng)的“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式學(xué)習(xí)而非被動(dòng)式學(xué)習(xí)，就會(huì)使創(chuàng)新型人才所必須具備的自主學(xué)習(xí)能力和快速學(xué)習(xí)能力得到充分的鍛煉．
3、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機(jī)制的實(shí)施效果
3.1、促進(jìn)了學(xué)生全面發(fā)展
參加過數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生，潛移默化地接受了按照五大機(jī)制運(yùn)作的培養(yǎng)方法，提高了學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動(dòng)力．課堂表現(xiàn)優(yōu)于一般學(xué)生，能夠積極參加其他類別的科技競(jìng)賽，主動(dòng)參與教師的科研課題項(xiàng)目等，所表現(xiàn)出的積極進(jìn)取精神和良好的科研素質(zhì)習(xí)慣，得到了專業(yè)教師的認(rèn)可．
3.2、提高了學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量
通過五大機(jī)制，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、表達(dá)能力和自主學(xué)習(xí)能力，并且?guī)椭鷮W(xué)生樹立了終身學(xué)習(xí)的理念，極大地提高了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力．參加過數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的學(xué)生，考研和就業(yè)表現(xiàn)均優(yōu)于一般學(xué)生，很多學(xué)生在國(guó)外就業(yè)或進(jìn)入世界 500 強(qiáng)企業(yè)工作，且大多都受到用人單位的好評(píng)，普遍認(rèn)為這些學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)，理工融合，能夠勝任不同工作崗位的需求．
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