论述高等学校开展数学建模的重要性和具体措施

1、论述高等学校开展数学建模的重要性和具体措施            近几年来,越来越多的新建本科院校将自己的发展目标定位于开展应用型本科教育、 培养应用型本科人才,我们称这类普通高校为应用型本科院校。在我国高教法中对本科教育的学业标准有明确的规定:“应当使学生比较系统地掌握本专业必需的基础理论、基础知识,掌握本专业必需的基本技能、方法及相关知识,具有从事本专业实际工作和研究工作的初步能力。”从这一规定看,我国工科专业培养的其实都是应用型人才,但从培养目标的内涵上说,可

2、分为三类:  一为工程研究型人才。主要由研究型和教学研究型高校培养,其培养目标是:培养能够将发现的一般自然规律转换为应用成果的桥梁性人才。  二为技术应用型人才。主要由教学型地方本科院校培养,其培养目标是:能在生产第一线解决实际问题、保证产品质量和性能,属于使研究开发的成果转化为产品的人才。定位为技术工程师。  三为技能应用型人才。主要由高职类院校培养。其特点为:突出应用性、实践性,有较强的操作技能和解决实际问题的能力。  上海电机学院是2004年9月经上海市人民政府批准, 在原上海电机技术高等专科学校的基础上建立的以实施本科教育为主的全日制普

3、通高等院校。其定位在培养技术应用型本科人才的教学型院校。技术应用型本科人才学习数学的目的在于应用数学。这就要求他们在学习数学的同时,不断提高应用数学的意识、兴趣和能力。数学建模是数学知识和应用能力共同提高的最佳结合点;是启迪创新意识和创新思维、锻炼创新能力、培养技术应用型本科人才的一条重要途径。    1 数学建模的发展历程  近几十年来,数学迅速向自然科学和社会科学的各个领域渗透,在工程技术、经济建设及金融管理等各方面发挥着越来越重要的作用,并在很多情况下起着举足轻重,甚至决定性的影响。数学与计算机技术相结合,已经形成了一种普遍的,可以实现的关键技术数

4、学技术,并已成为当代高新技术的一个重要组成部分。用数学方法解决各类问题或实施数学技术,首先要求将所考虑的问题数学化,即通过对复杂的实际问题进行分析,发现其中可以用数学语言来描述的关系或规律,将之构建成一个数学问题,再利用计算机进行解决,这就是数学建模。数学建模日益显示其关键的作用,并已成为现代应用数学的一个重要领域。  为培养大学生的数学建模能力,国外较早地经常举办大学生数学建模竞赛。1989年我国大学生开始参加美国大学生数学建模竞赛(MCM),从1992年开始,教育部高教司和中国工业与应用数学学会每年主办一次全国大学生数学建模竞赛,至今已经举办了16届,参赛队伍每年都不断增长,在竞

5、赛过程中,大学生的聪明才智和创造得到了充分的发挥,提交了不少出色的答卷,涌现了一批优秀的参赛队伍,同时,有力地促进了高等院校的数学教学改革,充分显示了数学建模竞赛活动的强大生命力。举办大学数模竞赛,已造成一种氛围,推动了培养大学生数学建模能力的工作。    2 数学建模在创新技术应用型本科人才培养中的意义  数学建模是对人的数学知识,实际知识的拥有量和灵活运用程度,逻辑推理能力,直觉、想象和洞察能力,计算机使用能力等的全面检验,最能反映出创新精神。“科学技术是第一生产力”。每年的工科大学毕业生是科技战线的生力军,他们要出科技成果,并且“千方百计促进科技成

6、果在生产实践中得到广泛应用”,“加速科技成果转化”,数学建模能力对他们是必不可少的。  数学建模是对传统教育的一个挑战,它强调怎样利用先进的计算机工具来解决数学问题。学生参加数学模型的研究,参加全国大学生建模竞赛,是将以前的“做练习”改为现在的“做问题”,将生活变成数学,将问题实际解决。数学建模是对学生创新精神的培养,是学生时代的第一次科研训练,是一个向实际负责的任务书,是对学生适应社会、服务于社会的锻炼与挑战。基于以上的重要性,许多高校对学生的数学建模能力越来越重视,我校也不例外。 3 提高我校学生数学建模能力的具体措施  为了提高我校学生的数学建模能力,我们可

7、在高等数学的教学中溶入数学建模,并开设创新系列课程:数学建模系列课程。系列课程中除设置了数学建模理论课外,还设置数学建模实验课、数学建模集训和数学建模竞赛等任选课。 1 2 下一页         (1)在高等数学教学中,融入数学建模:高等数学是工科大学本科学生的一门必修课程,也是学习其它技术基础课和专业课的必要基础课程,无论学生和教师都非常重视这门课程的教学。从工科应用型本科人才培养的各专业教学序列上讲,高等数学处于龙头地位,它不但对后续课程产生影响,更对学生的思维习惯和学习方法产生

8、深刻、持久的影响,因此,有着其它课程所不可替代的作用。但是现在的高等数学教材,多数只注重理论和计算,对应用性不够重视,即使有个别的应用也是限于较少的物理方面的简单应用。很多高年级大学生和已毕业的大学生都有这样的认识:高等数学很重要,但很枯燥,学了半天除了知道能在物理上应用外,不知道还能有什么用,但又不得不学。学生学习高等数学的目的不明确、缺少自觉学习的动力。归于一点,就是学生不知道学了高等数学有什么用。在今后的学习和工作中高等数学到底有什么作用呢？学生很茫然,但高等数学又是非常重要的课程。因此,很多学生都是怀着不得不学的态度来学习高等数学的,缺乏自觉学习的动力。这就要求我们数学教师进行课程内容

9、和教学方法的大胆改革,让学生明白高等数学除了在物理上应用以外,还有很多用处,可以说我们的生活中、工作中无时无刻充满着数学,只是你没有认识它,不知道该怎样用它。由于数学建模中的例子来源于社会和生活中的实际问题,会使学生感到数学无处不在,数学思想无所不能。让学生切实领悟到高等数学课程与实际问题以及专业课学习的紧密联系。在额定课时内,在保证完成教学大纲内容讲授前提下,教师根据各专业的特点和需要,有目的的挑选、设计和重点细致的讲解与所学专业相关的数学模型,如电气专业的学生,对引力、流量、环流量、通量与散度、梯度场应是重点,机械类专业应偏重在变力沿直线作功、转动惯量、付里叶级数上。这样就会使学生既获得了

10、数学建模的基本训练,又调动学生应用数学知识解决实际问题的热情,激发学生学习高等数学的兴趣。 (2)在全校开设数学建模公选课:继本科生高等数学、工程数学之后,为了进一步提高学生运用数学知识解决实际问题,培育和训练综合能力在全校开设数学建模公选课。通过具体实例引入使学生掌握数学建模基本思想、基本方法、基本类型。学会进行科学研究的一般过程,并能进入一个实际操作的状态。通过数学模型有关的概念、特征的学习和数学模型应用实例的介绍,培养学生双向翻译能力,数学推导计算和简化分析能力,熟练运用计算机能力;培养学生联想、洞察能力、综合分析能力;培养学生应用数学解决实际问题的能力。  (3)在

11、全校开设数学建模实验公选课,加强数学建模实验课教学,提高学生的建模能力和科学计算能力:数学建模实验是将数学方法和计算机知识结合起来,用于解决实际生活中存在问题的一门方法实验课;是继本科生在掌握了高等数学、工程数学、数学建模理论部分等基本数学理论和基本建模方法后,使用主流数学软件,通过较其它流行语言更为方便的计算机编程求解众多领域数学建模问题的计算机实践课。通过数学建模实验课的学习,可使学生将所学的数学知识和其它专业知识很好地应用到解决实际问题中去,强调利用计算机及各种资料解决实际问题动手能力的培养,增加受益面。为学生所学专业服务,给课程设计、毕业论文提供强有力的方法论指导,提高学生的综合素质。  (4)开设数学建模集训课:在数学建模理论、数学实验课结束后,开设数学建模集训课。针对数学建模竞赛从数学模型理论到计算机能力都有不同程度提高的要求,根据学生掌握的知识层次、深度,补充相关知识。通过数学模型有关知识、方法的学习和数学模型应用实例的介绍,培养学生应用数学解决实际问题的综合能力,参加一年一次的全国大学生数学建模竞赛。  近年来的研究表明提高大学生的数学建模能力是一个需要长期努力、集体参与的系统工程。作为高等学校的数学教育工作者,我们需要针对当前大学生数学建模能力的培养存在的问题进行认真研究、深入探析。随着上海电