大数据时代基于数学建模的应用型人才培养的调查研究

刘博瑞 韩天红

【摘要】本文论述了大数据时代开展数学建模的意义，根据对本校大学生对数学建模竞赛与培训的认识与评价的抽样调查，结合教育心理学理论，浅谈我校数学建模课程的教学研究。

【关键词】数学建模 抽样调查 教育心理学

【基金项目】塔里木大学重点课程220101405资助。

【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）32-0191-02

一、引言

随着网络信息技术的发展，短短几年内，积聚了大量的数据。2012年作为全球大数据时代的起点，人类已经步入了大数据时代。2015年，“大数据”一词于两会上首次写入政府工作报告；2015年9月，国务院发布《促进大数据发展行动纲要》，系统部署大数据发展工作。

面对各个领域如此巨大规模的数据，要实现其价值，就必须挖掘数据中潜在的信息，完成信息资源职能的蜕变与发展。实际应用的需求又促使数据挖掘领域很多方法的提出和发展，实践则是大数据的最终价值体现的唯一标准。

二、大数据时代开展数学建模的意义

数据挖掘需要一个建模的过程。大量的数据之中必然隐藏着规律性的东西，要想找到这种规律，就得经过数据挖掘过程并对数据进行建模，利用所建的模型将这种关联性、规律性从数据中找出来。

在解决一个建模问题时，要查询与搜集资料、信息，用已知的方法与计算机软件来处理问题和相关数据。该过程既提高了学生搜集信息、辨识有效信息的能力，也锻炼了学生的分析问题与解决问题的实践应用能力。

三、结合我校数学建模竞赛与培训情况根据抽样调查结果分析

为了今后更好地开展数学建模培训与竞赛相关工作，笔者通过腾讯问卷面向本校国赛培训群发放了有关数学建模学习的问卷，共回收85份问卷，问卷设计了20道题目，主要涉及如下几个方面的问题：学生对数学建模的认识与了解、学生的对大数据的认识与态度，学生对数学建模培训的认识与评价、数学建模培训和竞赛对学生有哪些方面能力的提升。下面根据调查对这四个方面作如下分析。

1.被调查学生对数学建模的非常了解的占7.3%，基本了解的占到了59.8%；对数学建模比较感兴趣的同学占到54.9%，一般感兴趣的占42.7%，充分表明大多数同学对数学建模或多或少有所了解，也有兴趣去了解。从心理学角度来说，情绪和动机状态影响问题解决的效果，在一定限度内，情绪和动机强度与问题解决的效率成正比。指导老师应根据学生的兴趣创设一个接纳学生意见和思想的氛围，鼓励学生积极地投身于问题解决的活动之中。

对学生“是否参赛及获奖情况”与“能否熟练运用图书馆与网络资源搜集资料”进行交叉分析，参赛同学搜集资料的能力远远超过了从未参加比赛的同学。充分说明通过数学建模竞赛可以提高学生的阅读与信息检索能力。对学生“是否参赛及获奖情况”与“学习中自我管理能力” 进行交叉分析，参赛同学与从未参赛同学自我管理能力相当，76.8%的学生认为自我管理能力还行，但仍有惰性，需要督促。因此，从心理学角度讲，指导老师需要因势利导，加强大学生的自我教育，通过多沟通、多鼓励的方式帮助学生提高自我调控能力。

2.根据调查学生对大数据的认识，超过半数的学生认为大数据已融入到我们生活的方方面面，并且获得大数据相关知识的主要渠道是网络，其次是电视广播媒体和杂志报刊。90%以上的学生认为大数据积极影响比较多，能够改善人们的生活质量，但也有少数学生也为“个人信息的泄露”而担心。在对待大数据的态度方面，73.2%的学生选择“利用它，让它服务于生产生活”，52.4%的学生认为“它只是一种参考，人们还应有自己的想法”，25.6%的学生选择“把它看作是一种商机”，7.3%的人选择排斥它与其他。根据调查，学生是以积极的心态拥抱大数据时代的到来。有了积极的心态，才有可能以包容心态接纳它，充分利用好它给人们的生活带来的便利，积极地制定对策将它带给人们生活的负面影响降到最低。

大数据背景下，关于培训教师应该重点加强哪一模块的知识讲解：从未参加比赛的同学认为“常用数学软件的使用”与“数据分析的常规模型”更为重要，其次是历年建模竞赛获奖论文的讲评和建模论文的写作方法与技巧；而参加比赛的同学则认为软件知识、数据分析模型与论文的讲解几乎同等重要。究其原因主要是从未参加比赛的学生基本是大一新生，不管是否参加过培训，他们对数学建模的了解不够充分，希望从基础知识方面入手；而参加过比赛的同学，基础知识有了一定的积淀，希望通过获奖论文的讲解整体把握数学建模的思想方法、过程和论文的写作方式。这就要求指导教师根据学生的层次需要和专业需求和对学生进行不同类别的建模培训。

3.关于怎么提高建模能力，通过交叉分析得到“从未参加比赛”的学生则认为“培训与竞赛经历二者都很重要”更多一些，而“有比赛经历”的学生选择“参加比赛的经历”多于“二者都很重要”，說明我校开展的以赛促训的方式得到了学生的认可。对数学建模培训内容和培训方式的调查结果显示非常满意的占18.3%，一般的占57.3%，不太满意的占20.7%。这说明，我校数学建模，在培训内容和培训方式还有待很大提升的空间，需要做进一步的改革与调整：指导老师在充分了解学生的需求以后，合理确立教学目标，科学精选教学材料，合理编排教学内容，有效设计教学程序，教授学生学会学习。

对近两年做的培训方面的改革，“数学建模培训中要求每个参赛组都研读并讲评一篇获奖论文”、“让曾获得国家级奖项的参赛组讲解获奖作品的参赛经历和经验”、“国赛过程中邀请计算机、通信、物联网、网络工程等工科专业的教师参加数学建模竞赛的指导”等创新活动得到了60%-70%学生的认可，尤其是参加过比赛学生的广泛认可。建模培训改革虽然取得一些成效，但是改革的步伐不能停止，要因地制宜，努力朝着适合我校的培训方向前进。

4.在通过数学建模增加知识和提升技能方面，利用交叉分析剔除未参赛学生和因子分析以后得出：参加比赛的学生对其培训和参赛以后对其能熟练掌握的知识评价，“建模的过程了解”、“论文结构、写作特点和要求的了解”、“常用数学软件的使用知识”排在前三位；参加比赛的学生对其培训和参赛以后对其能提高能力的评价：“分析能力和逻辑推理能力”、“信息检索能力”、“团队协作能力和沟通能力”、“阅读理解能力”排在前四位。从心里学角度讲，数学建模的培训与竞赛经历在学生的认知策略与心智技能的形成过程中起到了很大作用。依照心理学中能力的迁移理论，学数学建模过程中获得的这些知识与技能，对学生毕业论文的写作、创新创业项目的主持与参与、其他学科竞赛的参加、今后工作和研究生阶段的学习等实践活动都有一定的指导作用。

四、结语

数学建模培训和竞赛的开展，为问题情景的创设搭建了一个平台，在此平台之上我们全面推广以应用能力培养为目标的特色数学建模课程的教学工作，紧紧抓住大数据时代带来的机遇，促进学生主动思考，培养学生利用数学理论知识和计算方法设计与软件编程，对物联网和互联网环境下的数据分析与挖掘，解决大数据实际问题等方面的综合能力，并发挥其特长，为社会创造价值。

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作者简介：

刘博瑞，女，讲师，河南民权人，硕士研究生，研究方向：数学教育，动力系统与人工神经网络。

韩天红，男，讲师，湖北襄阳人，硕士，研究方向：数学教育，概率论与数理统计。