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探究本科创新实践人才培养模式研究中数学建模系列课程的作用

2020-07-10 199 上传者：管理员

摘要：通过建设数学建模系列通识课“数学实验”“数学建模”“数学建模实践”，结合针对“全国大学生数学建模竞赛”和“美国大学生数学建模竞赛”的“暑期数学建模培训”，形成理论、软件和实践相结合的理论教学、应用实践教学和竞技培训3大内容，构建具有明显的培养大学生创新意识和探索精神的“学以致用”为目的的实践教学模式，是一项重要的数学教学改革实践。

关键词：
人才培养
创新实践
应用实践教学
数学建模
数理逻辑
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1、研究背景和现状

高等院校肩负着培养创新型人才的重任。在本科教学中对“数学建模课程群”进行创新实践性建设，将数学建模的思维体现在教学过程中，启发本科生学习的主动性，提高本科生对实际问题的分析和解决能力，逐步探索和培养系统思维、实践思维和创新思维的综合型人才具有长远的意义。

尤其，数学建模思维对创新实践能力培养具有举足轻重的作用。在“新工科建设”中，要求提高和强化学生的复杂工程问题分析与解决能力的培养，推动工科专业人才培养模式改革，以及工程专业建设从科学范式向工程范式转型，为我国经济转型和社会发展提供强有力的人才保障和智力支撑。数学建模的创新性训练，为培养复杂工程问题分析与解决能力的有效手段，对大学生进行针对性强的创新实践培养势在必行。

数学建模是联系实际与数学的桥梁。数学建模的构建过程来源于对实际背景问题的简化和抽象，建立数学模型进行描述问题和分析，最后利用数学软件进行结果预测。

在数学建模思维的学习和养成过程中，可以明显的看出不是依靠单一数学理论知识就可以解决问题，需要综合应用学科交叉，应用技术等多方面的系统知识加以实现。随着科技的进步，个人不足以掌握每一个方面的知识，需要组建具有不同知识架构的人才在一起研究和开发，进而启发出解决实际问题的方法。而且，结合此过程可以明显培养学生的团队精神和意志品质，增强团队协作和科研攻关的能力。

所以，本研究将数学建模课程群建设作为载体，加强大学生的创新和探索精神的应用型人才素质教育，通过建设系列通识课“数学实验”“数学建模”“数学建模实践”等课程群实现这一目标，并且结合“暑期数学建模培训”在“全国数学建模竞赛”“美国数学建模竞赛”中来检验教学目的，形成理论、软件和实践相结合的理论教学、应用实践教学和竞技培训3大内容，逐步提高学生的数学建模思维，强化工科学生的科学素养和创新探索精神，阶梯式、递进式、渐进式的创新实践专业人才培养体系。

2、数学建模系列课程驱动本科创新实践人才培养的具体实践模式

2.1建立注重创新实践专业人才培养的课程体系

针对数学建模教学目标，结合工科类专业特点，在教学实施过程中，分成：理论教学、应用实践教学和竞技培训3大类。通过理论、软件和实践相结合，逐步提高学生的数学建模思维，强化工科学生的科学素养和创新探索精神，形成阶梯式、递进式、渐进式创新实践专业人才培养体系。其中：（1）理论教学侧重于数学建模的基本知识和原理的传授，以通识课“数学建模”为主；（2）应用实践教学着重培养学生分析问题、解决问题的能力，以通识课“数学实验”和“数学建模实践”为主；（3）竞技培训看重提高学生在“数学建模竞赛”中的实践能力为目的，以暑期数学建模培训为主。

2.2优化教学内容，体现工科专业特色

为了使数学建模更好的为专业服务，结合我校的专业特色，扩大学生的受益面，对数学建模课程群的教学体系内容作了相应的调整和完善，加强理论与实验课程间的纵向联系，加深理论方法的融合和促进；另一方面注重数学各课程与专业背景问题的横向联系，延伸数学的实际应用领域。在讲解数学建模有关课程时，不单单是介绍抽象的数学公式，而是多引用专业背景的问题分析过程，让学生了解其与专业的联系，从而使教学内容更具有针对性，更贴近专业需求。

在实践教学过程中，结合专业特点，将一些比较完整的数学模型（如：地震勘探反演地层结构、油气田开发方案优化、机械结构设计参数优选等问题）作为教学案例，通过讲座的形式对学生传授，促进学生尽快领会解决实际问题的数学方法，提高实践能力，培养学习兴趣，增强创新能力。

2.3改革教学方法，增强创新能力

传统的教学方法单一陈旧，利用粉笔黑板做板书，进行数学理论知识的传授。这很不利于培养学生的数学意识和思维。现代的教学方法，更加注重应用意义的体现，以理论知识讲授为基础，利用当今流行的多媒体手段进行“多元化”的授课方法。利用启发式教学，激发学生学习的积极性和创造性，培养学生的创新意识；通过讨论式教学，促进教师与学生间的互动，培养学生的积极主动性，提高学生的创新精神；通过研究性教学，培养学生勇于探索、求实创新的能力；通过案例式教学，加强学生分析问题、解决问题的综合能力。

同时，引入慕课或微课的形式，嵌入国家精品课或省级精品课的授课片段作为辅助内容，更加有利于本科生学习，提高教学效果和吸引学习兴趣。

2.4融入信息技术，丰富教学手段

在教学中采用板书教学与多媒体教学相结合的方式，可以节约板书时间，加大信息量，融入更多的教学案例，开阔学生知识面。采用多媒体辅助手段，通过计算机图形显示、动画模拟、数值计算等功能演示数学概念和理论的形成过程，可以使内容更形象、生动直观，有效地刺激学生的形象思维，增强学生学习兴趣，提高教学效率。

3、结束语与展望

通过建设系列通识课“数学实验”“数学建模”“数学建模实践”，构建数学建模课程群，将数学建模思维训练引入大学课堂，受益的学生扩大到全校工科专业，甚至于文科类专业，并且结合“暑期数学建模培训”在“全国数学建模竞赛”“美国数学建模竞赛”中来检验教学目的，形成理论、软件和实践相结合的理论教学、应用实践教学和竞技培训3大内容，逐步提高学生的数学建模思维，强化工科学生的科学素养和创新探索精神，阶梯式、递进式、渐进式的创新实践专业人才培养体系。最终，形成具有明显的培养生创新意识和探索精神的“学以致用”为目的的教学模式，是一项重要的数学教学改革实践。

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基金:2018年度黑龙江省高等教育教学改革一般研究项目:OBE教育理念指导下普通本科高校大学数学教学改革的研究与实践(项目编号:SJGY20180060);黑龙江省教育科学“十三五”规划2018年度重点课题:新工科背景下本科高校大学数学课程体系重构研究(项目编号:GBB1318022);基于云计算的数据挖掘案例教学支撑平台研究与实践(项目编号:GBB1318027);2018年,东北石油大学研究生教育教学改革研究项目(项目编号:JYCX_JG10_2018).