探析数学建模在应用型人才培养中的作用论文

探析数学建模在应用型人才培养中的作用论文

　　培养应用型人才是我国高等教育从精英教育向大众教育发展的必然产物，也是知识经济飞速发展和市场对人才多元化需求的必然要求。随着科学技术的不断发展，各学科各领域对实际问题的研究日益精确化与定量化，数学在科学研究与工程技术中的作用不断增强，其应用的范围几乎覆盖了所有学科分支，渗透到社会生活中的各个领域。前苏联数学家亚历山大洛夫曾说过，“数学在其它科学中，在技术中，在全部生活实践中都有广泛的应用”。1993年，王梓坤院士发表的著名报告《今日数学及其应用》中也深刻指出:“现代世界国家间的竞争本质上是高技术的竞争，而高技术本质上是一种数学技术。”数学是一门技术已经成为人们的共识。数学技术离不开数学建模，数学建模是把数学作为工具，并应用它解决实际问题的一种活动，它是一个跨学科、跨专业、综合性和应用性都非常强的过程，是数学应用的必由之路，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。因此，数学建模的过程是一个全而培养学生综合素质、提高学生各种能力的过程，数学建模是培养生产一线应用型人才的一条重要途径。

　　一、对应用型人才的认识

　　应用型人才是将专业知识和专业技能应用于社会实践的专门人才是熟练掌握社会生产或社会活动一线的基础知识和基本技能，主要从事一线生产的技术或专门人才社会对应用型人才的基本要求是具有基础扎实，知识而宽，应用能力强，素质高，有较强的创新精神和团队合作精神。他们的突出特点是既具有宽广的知识而和深厚的基础理论，又能将所学知识应用于本行业相关技术领域，适应产业发展对应用型人才市场需求的不断变化，还有接受继续教育的基础条件和进一步获取新知识的基本能力和扩展与职业相关的学科知识能力。

　　随着高等教育的不断扩招，高等教育的大众化趋势已越来越明显，在这种背景下，传统的“研究型”、“学术型”人才培养模式受到了严峻的挑战，因此，一些发达国家率先提出了“发展应用型大学”，“培养应用型人才”的口号。德国早在20世纪70年代就成立了应用科技大学，其应用型人才的培养特色鲜明，深受欢迎。美国的工程教育，英国的技术学院，日本的短期大学都以培养应用型人才而著称。近年来，我国高等院校对应用型人才的培养取得了一定的进展，但仍然存在认识上的不足，培养方案和措施仍有许多不尽如人意的地方，应用型人才的培养模式还有待于进一步探索。通过多年的实践和探索，根据应用型人才的特点和社会日益数字化，对应用型人才的要求以及数学在各行各业中的广泛应用、数学建模在应用型人才培养中具有不可替代的重要作用。

　　二、数学建模在应用型人才培养中的作用

　　数学建模就是用数学语言、方法近似地刻画要解决的实际问题，对于已建立的模型采用推理、证明、数值计算等技术手段及相应的数学软件求解，并利用所得的结果拟合实际问题。数学建模在应用型人才培养中的作用主要体现在以下几个方面:

　　1.数学建模有利于培养学生的团队合作精神

　　由于实际问题的复杂性，在数学建模过程中要涉及到大量的数据收集和对数据的分析与处理，一个完整的建模过程一般要经历模型的假设、模型的建立与求解、算法的设计和计算机实现、对结果的分析与检验并将所得的结果模拟实际问题等几个阶段。这些过程只靠个人的力量在有限时间内是很难完成的，这就注定了数学建模是一个团队的集体行为，需要有师生之间、学生之间以及学生与社会之间的交流与合作。因此数学建模有利于提高学生的团队合作精神，而团队合作精神又是社会对应用型人才的基本要求。

　　2.数学建模有利于培养学生的创新能力

　　数学建模所面临的数据是杂乱无章的，这就要求学生对这些数据进行去粗取精，去伪存真，归纳、提炼、整理、加工和总结，还需要对一些已知条件进行符号化和量化，然后从中抽象出恰当的数学关系，从而组建一定的数学模型，再用所学的数学理论和方法去求解数学模型。在对实际问题中的数据进行加工和整理过程中，为使问题简化，有些因素是可以忽略的，但有些因素不能忽略，究竟哪些因素可以忽略、哪些因素不能忽略并没有一定的范式，这要根据建模者对实际问题的理解、研究问题的目的以及数学背景来完成这个过程，应该说这是一个创造性的过程。另外，数学模型是对实际问题的近似刻画，为了使建立的数学模型尽可能完美地表达实际问题，又使模型易于求解，需要对模型进行不断的改进和不断的完善，这就要求学生不断对问题进行深入的了解，深入到知识的更深层面，这样又会产生新的疑问，这个过程多次循环们复，学生的创新能力将不断得到加强。创新能力也是社会对应用型人才的基本要求。

　　3.数学建模有利于全方位提供学生的综合素质和能力

　　一个完整的数学建模过程是综合运用知识和能力，解决实际问题的过程。这不仅需要学生有较好的数学基础和严密的逻辑推理能力，还要求学生对问题的实际背景有一定的了解，要求学生有广博的知识和深厚的专业基础，并能对这些知识进行融会贯通。数学建模面临的数据}I-.}I是庞大而复杂的，对数据的处理过程是一个分析与综合，抽象与概括，比较与类比，系统化与具体化的过程。在这个过程中，学生的应变能力和多角度分析，多方位思考能力不断得到提高，综合素质不断得到加强。综合素质和能力是应用型人才的基本特征和社会对应用型人才的起码要求。

　　4.数学建模有利于培养学生的动手操作能力和实践能力

　　从实际问题中抽象出来的数学模型一般很复杂，因此模型的求解一般很困难，甚至无法求出模型的解析解，即使能求出模型的解析解，由于其复杂性而无多大的应用价值。所以数学模型的求解通常需要编写算法，运用某些数学软件利用计算机求其数值解，这就要求学生有较强的数学软件应用能力和对计算机的实际操作能力。在操作的过程中，学生的动手能力和实践能力自然而然得到提高。另外在数学建模中，需要进行调查研究，需要对有关的数据进行广泛的采集和补充，这就是应用型人才培养中所强调的实践性。

　　5.数学建模体现了知识的应用性

　　数学建模本身就是综合运用知识，解决实际问题的过程。数学建模中的很多典型案例，如“最优捕鱼策略”，“投资的收入和风险”，“车灯线光源的优化设计”等就较好地突现了知识的应用性。数学建模是数学应用的必由之路，是联系数学与实际问题的桥梁。一方面数学建模需要用数学语言、方法近似地刻画要解决的实际问题，另一方面数学建模需要利用所得的结果拟合实际问题，所有这些都与应用型人才的突出特点和社会对应用型人才的要求是一致的。

　　6.数学建模有利于培养学生的自学能力和语言表达能力

　　数学建模需要学生亲自参与问题的研究与探索，数据的收集和补充需要学生的积极参与，数据的处理和模型的建立需要学生的主动参与，模型的求解需要学生独立完成。数学建模一般需要综合运用多方面的知识，需要了解相关问题的背景材料，需要对相关的数据进行合理的取舍和有效的筛选，有些知识和相关的资料需要学生自己去查询，所有这些都为学生的自主学习提供了一个良好的“下台。另外，数学建模需要用自己的语言描述问题的解决过程，需要广泛的交流与合作，还需要进行论文的写作等等，这些都对学生语言表达能力的提高具有重要的作用。应用型人才的一个突出特点就是具有接受继续教育的基础条件和进一步获取新知识的基本能力和扩展与职业相关的学科知识能力，而自学能力和语言表达能力为进一步获取新知识等能力提供了良好的基础。

　　应该说，数学建模的作用是多方面的，通过数学建模的训练，学生获得了参与研究探索的体验，培养了收集、分析和利用信息的能力，学会了分享与合作，锻炼了学生的意志力、洞察力、想象力、自学能力、语言的翻译和表达能力以及综合应用专业知识解决实际问题的能力与分析问题、解决问题的能力，所有这一切都是应用型人才培养所要达到的目标，也是与应用型人才培养模式的四个基本点是一致的。因此数学建模能将应用型人才的突出特征和社会对应用型人才的要求体现得淋漓尽致，它在应用型人才的培养中具有不可替代的重要作用。

　　三、关于数学建模的几点建议与思考

　　1.马克思有一句名言，“一门科学只有成功地应用了数学时，才算真正达到了完善的地步”。不论是自然科学还是社会科学都需要数学，都蕴含数学。一门科学要成功地应用数学，必须对这门学科中的问题建立数学模型。因此，建议高等院校的各个专业都要不同程度地开设数学建模课程，并根据专业的不同要求选择合适的数学建模内容，真正做到“人人学有用的数学，人人做有用的数学，人人用有用的数学”。

　　2.数学建模课程应增加实训内容，数学建模的学习应以实训内容为主。教师应根据学生的具体情况，女排布置具有综合性、开放性、灵活性和趣味性的实训题目，让学生自己进行调查研究，自己收集数据、分析数据和处理数据，模型的建立和求解要以学生为主体，并以论文的形式提交给教师，教师提供实时指导和帮助，对建模的结果进行有的放矢的点评，并将实训内容作为学生期末考评的主要内容和重要依据。

　　3.举办多种形式的数学建模竞赛，丰富数学建模的教学内容和教学方式，引进案例教学和专题讲座，通过对典型案例的深入剖析，激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生的数学建模思想和坚忍不拔的毅力，聘请专家对一些典型问题进行专题讲座。

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