数学建模在应用型人才培养中的作用分析

谭 莉

(武汉商学院，湖北 武汉 430056)

随着社会经济的飞速发展，数学在各种领域中所发挥的作用也越来越显著，“高技术实质即数学技术”这一观点广受肯定，有关数学的应用性也备受社会各界关注和重视。为了反映社会及经济发展的需要，我国教育在培养学生时，除了要求其掌握理论知识以外，还要求其能够利用数学思想及方法，及时发现和解决实际中所遇到的各类问题，最终成为同社会及经济发展相适应的应用型人才。而这种利用数学思想分析实际问题，找到数学关系及规律，并将该问题转变为数学问题，构建相应的数学模型，从而解决问题的过程即数学建模。为此，各高校在培养应用型人才时，必须注重加强学生数学建模能力的提升。

一、对高校应用型人才培养的认识

所谓的“应用型人才”，指的是能够利用所学知识及专业技能在社会及经济活动中予以正确实践的专业化人才，也是具备生产一线基础知识及技能，专门从事一线生产的人才。社会对于应用型人才提出了如下要求:不仅具备扎实的基础，宽泛的知识面，较强的应用能力，还具有较高的素质，拥有创新及团队合作意识。其突出特点即知识面宽广、理论基础深厚，可以讲所学知识正确地应用于相关行业领域，同时，能够适应市场经济发展对于人才需求的逐步变化，还具有进一步接受教育与汲取新知识的能力，能够逐步扩展同职业相关的学科能力。

随着我国各大高校扩招力度逐步加大，高等教育正在逐步朝着大众化趋势发展，传统学术型或研究型人才培养模式面临着越来越严峻的挑战，为此，不少发达国家纷纷提出了“培养应用型人才，发展应用型高校”等战略方针。其中，德国早在上个世纪70年代就已经成立了首座应用型科技大学，专门培养和发展应用型人才，并受到了普遍的欢迎，此外，美、英、日也纷纷建立了应用型高校。近些年来，我国各大院在培养应用型人才方面也取得了显著的成果，但由于认识方面存在不足，因此，应用型培养方案及实施过程仍存在诸多问题，培养模式有待进一步完善。经多年探索，结合数学在各个领域中的广泛应用及培养应用型人才的相关要求，借助于数学建模加快高校应用型人才的培养具有十分重要的作用。

二、数学建模对我国高校应用型人才培养的现实作用分析

数学建模需要利用数学知识、语言及方法，对实际问题进行刻画，对于已建立的模型通过推理、证明、计算等，并通过数学软件来求解，对求出的结果同实际问题相拟合。具体而言，数学建模对我国高校应用型人才培养的作用表现在如下方面:

(一)有助于团队合作意识的培养

鉴于实际问题往往相对复杂，因此，数学建模时需要搜集大量的数据及信息，并对这些数据进行筛选、分析和处理，建模时通常需要对模型进行假设、建立、求解，并对模型的计算进行设计，利用计算机软件对结果进行分析和检验，将结果同实际问题进行拟合，此过程在短暂的时间内，仅仅依靠一个人的力量是很难完成的，因此，数学建模过程往往需要组建一个团队，要求学生相互之间、师生间以及与社会间进行有效地沟通与合作［1］。因此，数学建模有助于培养学生的团队合作意识，这方面恰恰是社会对于应用型人才培养的最基本要求之一。

(二)有助于创新能力的培养

由于数学建模过程中所涉及的数据多数杂乱无章，因此，要求学生能够有效地进行筛选，去粗取精，经过一系列归纳、整理、加工、提炼与总结，对已知条件进行量化，并对数学关系进行恰当描述，最终组建出相应的数学模型，再通过所学理论及方法对该模型进行求解。为了简化实际问题，必须针对各种因素进行分析，对其中可忽略不计的因素进行判断，这要求学生必须对实际问题具有深刻地理解，明确研究目标及数学背景，以完成这一创造性的过程。此外，数学模型必须对实际问题进行真实、近似地刻画，以求所构建模型能够近乎完美、全面地表达这一实际问题，同时，还要求该模型容易求解，为此，必须对该模型进行不断改善，要求学生可以进入更深的知识层面中，反复产生更多新问题，往复循环，从而实现学生创新能力地逐步提高，满足应用型人才的相关要求［2］。

(三)有助于学生综合素质及能力的培养

数学建模实质上就是综合运用数学知识及方法解决社会实践问题的过程，要求学生除了具备扎实的数学基础及逻辑思维能力以外，还对实际问题的背景具有一定的了解，能够对所具备的各类知识进行融会贯通。数学建模数据庞大而又复杂，因此，处理数据不仅需要分析和综合，还需要抽象、概括、比较、类比等多个过程，经过如此种种的培养，学生应变能力、全面分析及综合思考能力均得到了有效地提高，逐步加强了个人的综合素质及能力培养，这也是成为应用型人才的基本要求。

(四)有助于学生实践操作能力的培养

通常而言，以实际问题为依据所抽象和建立起的数学模型往往十分复杂，因此，数学模型求解过程也很困难，甚至难以求出解析解，即使可以求得也因过于复杂而缺乏足够的应用价值。因此，求解数学模型时需对计算方法进行设计和编写，利用数学软件对该数值解进行计算，要求学生必须具备数学软件及计算机操作及运用能力，经这些过程的锻炼，学生实践动手能力也势必得到了大幅度地提高。此外，数学建模需进行调研，对数据进行广泛搜集和补充，此即培养应用型人才中所格外关注的“实践性”［3］。

(五)全面体现了理论知识的实践应用性

数学建模中存在许多较为典型的案例，例如，“最优化捕鱼策略”，“投资收入及风险”等等，这些都凸显了数学知识强大的应用性。因此，数学建模已经成为数学应用的必经之路，也是将数学和社会实践联系起来的枢纽和桥梁。数学建模需借助于数学知识及方法，对所需解决的问题进行刻画，同时，数学建模还必须对所计算的结果同实际问题相拟合，其全面体现了数学理论知识的实践应用性，这方面同社会对于应用型人才培养的要求是相互契合的。

(六)有助于学生自主学习及表达能力的培养

数学建模要求学生自主分析、探索和解决问题，无论是数据收集、补充、完善，还是构建模型，都需要学生主动参与其中，独立解决求解等过程，此外，建模需要全面运用各个专业学科知识，掌握不同的背景资料，科学判断和取舍相关数据，同时，要求自主查询实际问题所涉及到的知识及资料，所有这些都为培养学生的自主学习能力提供了良好的条件。数学建模过程要求采用学生自己的语言对实际问题进行描述和解决，需要深度地沟通和交流，也需要对论文进行写作，因此，这些也提高了他们的语言组织及表达能力。在培养应用型人才时，一个显著特点即要求其具备继续教育及汲取新知识的能力，能够拓展同职业相关的理论专业知识及技能，而数学建模培养了学生的自主学习及语言表达能力，为他们进一步汲取新知识、提高新技能打下了坚实的基础［4］。

可以这样说，经过数学建模的系统化训练，学生收获了探索实际问题的真实体验，提高了信息收集、筛选、分析及运用能力，明白了分享与合作的重要性，锻炼了洞察力、意志力、自主学习、语言表达、专业知识综合运用、分析及解决问题的能力等等，所有这些都满足应用型人才培养目标，同应用型人才培养模式的要求保持一致。因此，数学建模在高校应用型人才培养过程中发挥着巨大的作用。

三、提高大学生数学建模能力的若干建议

(一)设立专门的数学建模课程

高校应设立专门的数学建模课程，要求数学教师必须具备足够的数学建模知识及能力，一方面，能够在课堂教学过程中渗透数学建模思想及应用的重要性;另一方面，可以将数学建模和学科知识理论相结合，游刃有余地引导学生学习和应用数学知识及方法。利用实践问题及典型案例，灵活穿插于课程教学之中，使学生逐步提高数学建模能力，并对数学建模产生浓厚的兴趣。

(二)将应用型人才培养目标与数学建模相结合

要明确学生的主体地位，无论教学还是数学建模竞赛辅导，都必须将课堂主体这一地位让出来，让学生自主进行案例阅读、信息搜集及处理、模型建立及讨论，将大家从被动接受转变为主动探索与思考，提高其学习兴趣，同时，充分发挥其潜力，提高其独立思考及解决问题的能力，逐步提高自身的综合素质，不断朝着应用型人才方向发展。应用型人才培养要体现专业优势，它与数学建模是紧密联系的。在实际培养过程中，要以数学科目为基础，运用数学软件等工具，为数学建模提供必要的支持，并为日后在社会实践中的应用打下良好的基础。

(三)抓好建模教学两大阶段

一是在全校范围内开设建模课程，便于有兴趣的学生学习基础性的建模知识，接触简单的问题及模型，了解数学建模课程的基本方法和内容;二是暑期强化培训阶段，为了更好地应对数学建模竞赛，必须对学生的数学建模能力进行强化锻炼，提高其数学应用能力。在这两个阶段内，教师的作用至关重要，暑期培训主要针对的是有一定专业基础、自主动手能力较强、建模积极性较高的学生［5］。因此，在这个阶段，应选择历届数学建模竞赛题向学生进行讲解，由拥有丰富经验的教师进行专题报告，同时，组织大学生对竞赛进行模拟，由往届学生传授竞赛经验，使学生自主寻找解决问题的方法，提高创新能力。

(四)设立数学建模小组及建模协会

在教学培养中设立数学建模竞争小组，依据现有师资力量，对不同资质、兴趣、特长和专业的教师进行分组。不同类型小组负责指定工作内容，要保证培训、学习和竞赛目标的高效完成。此外，还可设立相应的建模协会，组建对外开放的数学建模实验室，建模协会每年定期在校园内举报建模竞赛，请教师或历届获奖学生进行建模知识讲座，对数学建模进行宣传，培养大学生的学习兴趣，为优秀参赛人员的选拔奠定基础，这样不仅丰富了学生业余文化生活，还提高了其科研水平。

［1］魏连秋，张义红，李倩.数学建模竞赛对大学生综合素质的影响［J］.河北师范大学学报(教育科学版)，2009，(8).

［2］付军，朱宏，王宪昌.在数学建模教学中培养学生创新能力的实践与思考［J］.数学教育学报，2007，(4).

［3］王茂芝，徐文皙，郭科.数学建模培训课程体系设计探讨［J］.数学教育学报，2005，(1).

［4］魏玉成.论数学建模对培养高技能应用型人才的作用［J］.大家，2010，(2).

［5］邹大伟，莫海平，韩超.数学建模与创新应用型人才培养［J］.价值工程，2011，(32).