浅谈数学建模竞赛对部队院校学员综合素质的培养

丁小星 胡剑

【摘要】简介海警类院校参加数学建模竞赛的基本情况与培训模式，揭示其对提高学员综合素质以及提升教员教学水平的作用，并给出合理化建议。

【关键词】海警 数学建模 综合素质 教学水平

【基金项目】公安海警学院2017年度教学改革课题项目资助：探索高等数学竞赛对军校数学教学改革的促进作用（No.2017

YB009）。

【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）17-0140-02

1.引言

将实际生产生活中遇到的问题，抽象成数学模型，通过计算机进行优化验证得到最优解决方案并用于指导生活实践，这一过程称之为数学建模。为激发大学生学习数学的兴趣，推动教学改革，扩大国际交流，促进科学研究，我国自1992举办首届数学建模竞赛以来已有近三十年的历史，目前该竞赛已成为高校规模最大的基础性学科竞赛。

随着高校教改不断引向深入，研究数模竞赛与数学第二课堂教学，学生素质能力培养，教师教学水平提升之间关系的文献层出不穷，如2017年张力宁将数学建模融入翻转课堂教学并提出了一些可行性方案。同年，甘肃农业大学的张美玲等主张将建模思想渗透到日常教学和课外作业中，以培养大学生的创新意识。沈阳师大的李丽等则是通过具体例子阐述建模思想在高等代数课程教学中的应用。毛泽东同志指出没有文化的军队是愚蠢的军队，军校作为培养未来现役军官的重要场所，其学员综合素质的高低将直接影响军队战斗力的强弱。将数学建模竞赛引入部队文化第二课堂，既可丰富军营文化生活，亦可锻炼学员的逻辑思维能力，对此2009年，我院的王体标等同志已从数学建模锻炼学员能力的角度已做了一点尝试，取得不俗的成果[1]。去年，海军工程大学的宋鹏翔着重就数学建模对军校学员团队精神的影响作了论述。

本文首先介绍海警院校学员参赛的情况与培训模式，再剖析数学建模竞赛对培养军校学员综合素质所起的一些作用，最后提出了改进竞赛教学的一些建议，力求以数模竞赛为平台进一步提升学员的综合素质和教员的教学水平[2]。

2.我院参赛的情况与参赛学员的培训模式

公安海警学院作为一所2010年申本成功的新兴本科院校，始终将提升学员综合素质作为首要任务，自其前身海警高专时期即参加全国大学生數学建模竞赛，近20年来屡次获得国家级一，二，三等奖，且捧回“高教社”杯若干次，这在现役本科院校中也是较为突出的。与地方高校不尽相同，我院对参赛学员的培养采用的是选修课模式，这是结合第二课堂所开展的一项重要教学活动，可丰富学员课余生活，提升应用数学的能力。

开课前，采用教员，队干推荐结合自愿报名的方式确定参赛选手。

选修课分为三个阶段（三个月）：

第一阶段：全体参赛选手集中授课，强化大学数学基础知识，对部分尚未学习的知识提前预习掌握，进度快于正常教学，教员本着“授人以鱼不如授人以渔”的理念指导学员独立学习思考的方法。本阶段结束后进行一次数学综合知识测试，淘汰末20%。

第二阶段：根据前阶段的学习情况进行分组，确保每组至少有一名数学分析能力较强的学员，而后每组根据自身情况进行数学软件，编程语言的学习，力求竞赛时能熟练应用。同时，教员整合运筹学，大学物理，研究生数学中的PDE等模块，结合学员实际分组教学。

第三阶段：真题实训阶段，教员先利用往年竞赛的真题[3]，详细讲授数学建模竞赛的整个流程，如“破题”，数据分析预处理，计算机建模，模型优化，结论分析，论文撰写等。而后，让各团队进入建模实验室，以历年真题以及模拟题为依据，三天一个单位，进行模拟竞赛。每次模拟后，各团队组织经验交流，教员总结归纳较好的思路，进一步提升各参赛团队的解题能力。

选修课结束后，即按组委会要求报名参赛。

3.参赛对学员综合能力培养的启示

（1）参加数学建模竞赛有助于提升学员的学习成绩

数学建模所需的知识常常是跨学科的，涉及数学、物理、计算机以及文字组织等诸多方面，这要求学员具有宽广的知识面，逆向思维能力和抽象概括能力。学员以参赛为校、为个人争取荣誉为目标，可利用建模选修课为平台，夯实各学科的基础知识，查疑补漏，理解知识点的本质，梳理结构，对日常的学习有明显的促进作用。

由表1得知，两个专业的参赛学员，通过竞赛培训，其月考平均成绩有了显著的提升，这是参加此竞赛对学员学习最直接的促进作用。

（2）参加数学建模竞赛有利于培养学员分析问题、解决问题的能力

数学建模竞赛对学员不仅在应试层面有直接的促进作用，更主要能培养学员独立思考的能力。竞赛的问题往往是源于生活，如最优路线搜索，人流量预测，低保问题等，这要求学员首先要对数据进行挖掘、收集、分析、预处理。之后，抽象出数学模型，模型未必是唯一的，则又“驱使”学员寻求最优解决方案。与传统的数学学习不同，在求索最优解的过程中仅凭笔纸是远远不够的，要解决上述问题，学员需掌握至少一种数值计算软件如MATLAB，lingo和至少一门编程语言如VC++。

学员在经历了竞赛中遇到的上述情况后，不仅在学习上的畏难情绪将得到克服，面对今后军旅生涯中的不少工作问题亦能从实际出发获得合理的解决办法。

（3）参加数学建模竞赛可以培养学员的团队精神

与一般的数学竞赛（如微积分竞赛）不同，数学建模涵盖资料收集整理，计算机编程建模调试，论文撰写与修改等诸多环节，并且要在三天内完成，这样浩大的工作量对个人和团队都是不小的考验，这就要求让团队精神发挥到极致。

部队是个大熔炉，本身就充满了集体主义，团队精神，然学员在日常文化课学习中仍是“沉默的羔羊”缺乏交流，气氛较为沉闷。而数学建模竞赛则为其搭建了合作的平台，在参赛中每人分工不同，却需紧密协作，共同讨论得出最优方案，而这本就是一个科学管理的数学模型。学员通过参赛培养了团队精神，也提升了个人自我管理的能力。

（4）指导学员参赛可以提升教员的教学水平与能力

要成为数学建模的教练员，除对所任教的数学课程精通了解外，还要具备讲授数学、统计软件（matlab，SPSS）、运筹学、大学物理等课程的能力，故需丰富教学经验，扎实理论功底，为提升教员的教学水平，采取具体措施如下：

①在开设这门选修课前的一个学年，先让教员去相关专业听课进修，补充建模所需的其他学科知识；

②对计算机软件如VC++，SPSS，maple等进行专门的研究力求熟练掌握达到讲授水平；

③开课前主讲教员进行课程试讲，并就某年的建模真题模拟带训，经教学督导组验收合格后方能取得教練员证书；

④在主讲建模课的过程中，教员需紧跟每年题型变换，积累素材，采用多种教学形式提升学员学习兴趣。

经这一系列的教学训练，教员的教学水平与能力将得到显著提升。

4.军校参赛的合理化建议

第二节简要介绍了我院培训参赛学员的基本模式，第三节分析了数模竞赛对提升学员综合素质与教员教学水平的作用。本节就参赛给出一些合理化建议：

首先，从选修课教学方面，打破之前封闭式办学“闭门造车”的局面，可采用“教员走出去，名师请进来”的开放式办学方针。每年派遣教练员参加相关数模研讨会，积极向数模竞赛开展较好的院校汲取经验。同时，聘请名师作为客座教授、校外教练员为参赛学员授课指导，传授教学经验，进一步提升军校数模竞赛的培训水平。

其次，从参赛学员角度，秉持“考题源于生活”这一原则，参赛学员在选修课之外应“走出”建模实验室，利用寒暑假下基层锻炼的有利条件，进行“大走访”调研，采集数据如口岸出入境人流量，外来务工人员户籍分布，重点人预测等，尝试建立模型进行分析。这样既可锻炼逻辑思维能力，为竞赛储备模型素材，亦能应用数学解决工作中遇到的一些实际问题，为部队基层服务，更利于其综合素质的提高。

5.小结

本文以数学建模竞赛为切入点，从竞赛培训的角度分析了其对学员综合素质的提高有着重要的作用，针对之前的不足提出合理化建议，既锻炼学员的逻辑思维能力，分析问题解决问题的能力，同时亦可提升教员的教学水平与理论功底，达到教学相长的目的。当然，数学建模竞赛具有一定的局限性，不能完全依赖其培养学员的综合能力，但作为丰富第二课堂的一项重要内容，其辅助部队院校素质教育的作用仍值得深入发掘。

参考文献：

[1]王体标，胡剑.数学建模对军校学员能力的培养[J].中国教育技术装备，2009，171（18）：70.

[2]宋鹏翔.论数学建模竞赛对培养军校学员团队精神和创新意识的作用[J].呼伦贝尔学院学报，2016，24（2）：111—113.

[3]姜启源.数学模型（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011：101-120.

作者简介：

丁小星（1985-），男，福建福州人，硕士，讲师，主要从事高等数学教学，数学建模的研究。