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數(shù)學(xué)建模競賽下的創(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)知識建立描述實際問題的模型，再進行模型求解，然后得到解決實際問題的方案．?dāng)?shù)學(xué)建模是運用數(shù)學(xué)及計算機等工具來解決生產(chǎn)和生活中的各種實際問題，是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的一個有效途徑．?dāng)?shù)學(xué)建模競賽不僅是一項普通的學(xué)科競賽，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新意識的有效途徑．?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[1-8]．現(xiàn)有文獻大多是從人才培養(yǎng)模式入手，而從機制角度出發(fā)的研究文獻尚不多見．因此，本文考慮依托數(shù)學(xué)建模競賽，構(gòu)建起一個創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機制，推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)，對高校人才培養(yǎng)的方式、方法進行有益的探索與嘗試．
1、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的五大機制
以數(shù)學(xué)建模競賽活動為依托和載體，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)動力，著重培養(yǎng)一種精神及三大能力，即團隊精神，理論轉(zhuǎn)化為實踐的動手能力、語言文字表達(dá)能力和自主學(xué)習(xí)能力．五大機制與創(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)的五大機制
2、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)五大機制的構(gòu)建
2.1、建立引導(dǎo)機制，激發(fā)學(xué)習(xí)動力
數(shù)學(xué)建模競賽所涉及的問題，都是來源于現(xiàn)實社會的生產(chǎn)與生活，有很強的實用性．參加數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，通過競賽活動本身，能夠體會到大學(xué)所學(xué)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、運籌優(yōu)化等數(shù)學(xué)類課程．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C 語言、Matlab 等計算機課程以及文獻檢索類課程，都是非常有用的．對學(xué)生而言，參加數(shù)學(xué)建模競賽，首要的效果是激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，解決了學(xué)習(xí)的動力問題．即使沒有獲獎，對他們來說，收獲也很大．對任何一門學(xué)科或一項工作，能產(chǎn)生興趣，才能有不竭的動力，才有學(xué)習(xí)的主觀能動性．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)建模競賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的引導(dǎo)機制．對每個學(xué)生，不以獲獎為目標(biāo)，而以“貴在參與”為宗旨．參與一次，體會一次，觸動思想，產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的動力，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的自我激勵式自主學(xué)習(xí)能力．
2.2、建立轉(zhuǎn)化機制，促進知識向能力的轉(zhuǎn)化
將課本上的理論知識轉(zhuǎn)化成為解決實際問題的實踐能力是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)．會學(xué)會用，學(xué)以致用，能解決實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)社會需要的．?dāng)?shù)學(xué)建模競賽能夠使學(xué)生將所學(xué)的理論知識，通過競賽活動，轉(zhuǎn)化成自身的實踐能力．如學(xué)習(xí)微分方程后，在考慮傳染病傳播問題時，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)歷這樣一個完整的過程，就可以將原來的微分方程知識轉(zhuǎn)化成解決變化率與時間有關(guān)的一類實際問題的實踐能力．當(dāng)然，還有一些有趣的例子，如國防科技大學(xué)的周星、克居正建立了一個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力學(xué)模型．將變量與因素的互動寫成了一個隨時間變化的常微分非線性方程組，從解析計算和數(shù)值模擬兩個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)建模競賽，建立培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的轉(zhuǎn)化機制，大力推進知識向能力的轉(zhuǎn)化，不斷提高創(chuàng)新型人才的實踐能力．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)作機制，增強團隊意識
高校學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)過程中，絕大多數(shù)情況下，基本上都是獨自學(xué)習(xí)，與他人合作研究和解決問題機會很少．而在各種層次級別的數(shù)學(xué)建模競賽中，參賽學(xué)生要 3 人一組，以團隊而不是個人身份參賽．在正式比賽之前，要按照學(xué)科、特長等因素尋找隊友，組成隊伍．在比賽期間，由于隊友經(jīng)常是來自不同專業(yè)，知識能力水平各有所長，脾氣秉性各有特點，需要在比賽時認(rèn)真溝通，相互協(xié)調(diào)，合理分工，團結(jié)協(xié)作共同完成整個比賽．為了比賽，在發(fā)生矛盾時，要學(xué)會忍耐和妥協(xié)，而不能意氣用事．在整個比賽期間，求同存異，取長補短，優(yōu)勢互補，最終合作完成任務(wù)．這個過程，無形中就培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識和團隊精神，使學(xué)生親身感受到現(xiàn)代社會與人合作是大多數(shù)人成功的必要選擇．依托數(shù)學(xué)建模競賽，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的團隊協(xié)作意識，建立培養(yǎng)人才的合作交流機制，這是適應(yīng)社會和時代需要的人才培養(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的學(xué)科競賽，在數(shù)學(xué)建模競賽中，參賽隊員需要用自己的語言對賽題進行描述，在假設(shè)、建模、分析、求解、計算、結(jié)果分析及優(yōu)缺點論述等環(huán)節(jié)都需要進行學(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．在這個過程中，參賽隊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，對科研工作也有了初步的比較完整的了解．在現(xiàn)代社會，良好的語言及文字表達(dá)能力，對人際交往、經(jīng)營業(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)建模競賽，建立溝通表達(dá)機制，有效地提高學(xué)生的表達(dá)能力，適應(yīng)社會對創(chuàng)新型人才的要求．
2.5、建立問題導(dǎo)向機制，培養(yǎng)學(xué)生主動式學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)能力
歷年來的數(shù)學(xué)建模競賽試題，無一不是來源于工程技術(shù)和管理科學(xué)中的實際問題，內(nèi)容涉及經(jīng)濟、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，具有很強的實際應(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，有時候甚至是一無所知．所以學(xué)生必須在短時間內(nèi)主動去收集資料、查閱大批文獻以了解研究課題的實際背景及研究現(xiàn)狀，然后創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型、求解、檢驗和結(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)新知識及大量的相關(guān)學(xué)科的新知識，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)建模競賽活動，建立問題導(dǎo)向機制，變傳統(tǒng)的“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，實現(xiàn)主動式學(xué)習(xí)而非被動式學(xué)習(xí)，就會使創(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)五大機制的實施效果
3.1、促進了學(xué)生全面發(fā)展
參加過數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，潛移默化地接受了按照五大機制運作的培養(yǎng)方法，提高了學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)習(xí)動力．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賽，主動參與教師的科研課題項目等，所表現(xiàn)出的積極進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
通過五大機制，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、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)競爭力．參加過數(shù)學(xué)建模競賽的學(xué)生，考研和就業(yè)表現(xiàn)均優(yōu)于一般學(xué)生，很多學(xué)生在國外就業(yè)或進入世界 500 強企業(yè)工作，且大多都受到用人單位的好評，普遍認(rèn)為這些學(xué)生基礎(chǔ)扎實，理工融合，能夠勝任不同工作崗位的需求．
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