“三维驱动+个性指导”促进应用型人才培养的创新实践

胡煜寒 王 艳 屠良平 刘 昊 赵 健

(辽宁科技大学理学院， 辽宁 鞍山 114051)

一、引言

在当前“大众创新万众创业”的时代背景下，地方高校承担着培养大量的高级应用型人才，既服务国家需要，同时也要服务地方经济发展的双重重担，这是地方高校的时代责任和历史使命。研究探索关于人才培养的各种创新机制、体系和方法，受到了国内外同行的广泛关注。尤其是以数学建模竞赛活动为中心和基础，探讨人才培养的新机制新模式新方法，已经成为这一研究领域的一大热点，无论是从数学建模等学科竞赛对学生创新创业能力培养[1][2]，还是到基于数学建模竞赛的创新创业人才培养探索实践[3][4][5]，都广受关注。

笔者所在的辽宁科技大学作为国家“卓越工程师教育培养计划”试点学校和辽宁省转型发展试点学校，一直非常重视高级应用型专门人才培养工作。数学建模活动在人才培养方面也取得了一定的成绩。笔者所负责的数学建模创新团队，始终以培养学生创新能力为重点。在长期的数学建模培训、竞赛、实践等过程中，从学科交叉与跨界融合的视角出发[6][7]，在不断探索“双创”背景下地方高校人才培养的创新机制模式等方面也总结了相应的一些成果[8][9]。本文是对近几年笔者所负责的数学建模团队在人才培养方面所做工作的一个总结，主要分析探讨了三维驱动+个性指导对人才培养的创新实践效果。

二、“三维驱动+个性指导”人才培养模式

以培养学生创新能力为重点，以数学建模培训竞赛活动为中心，立足于地方高校培养应用型人才的目标，从构建富有特色的教学模式以激发学生创新意愿、构建实践平台以促进学生创新行为、组建跨学科团队以赛代练来提升学生的创新能力等三个方面，形成了一个“三维驱动+个性指导”促进应用型人才培养的创新模式。如图1所示：

图1 三维驱动培养人才创新模式

(一)推行“两基六段案例牵引”教学模式，激发创新意愿

通过推行“两基六段案例牵引”教学模式，激发学生的创新意愿，解决“不同学科相互交叉、跨界融合的有效方式和实现载体”的教学实际问题。

为了增强学生的创新意愿，解决学生进行创新活动所需的知识、实例，项目组在案例教学的基础上，进一步夯实基础知识和基本技能，以数学建模竞赛及活动实践为依托和主要载体，以案例教学作为牵引，建立基础、普及、选拔、激励、提高、拓展六个递进阶段，实现学生解决问题的能力，实现团队合作意识和创新能力阶段性、螺旋式上升，逐步形成了“两基六段案例牵引”教学模式并付诸实践。

“两基六段案例牵引”教学模式强调以学生为中心，尊重学生的个性特质，培养学生的自主学习能力、理论创新能力和社会实践能力，是以案例教学和实践教学为核心，再加上个性化指导，是对探究式教学法、启发式教学法、讨论式教学法、情景教学法等综合运用基础上的创新。

通过推广实施这一教学模式，极大地激发了学生的创新意愿，强化了学生的创新动机，为促进学生的创新行为、培养学生的创新能力、延长创新链条、巩固创新效果，奠定了良好的基础。

(二)构建数学建模多维实践平台，促进创新行为

为了适应新时期知识复合、学科交叉、技术集成的发展趋势对高素质复合型人才的迫切需要，提升学生创新实践能力，课题组在数学建模创新实践班长期实践基础上，由点带面，全面推行特殊培养模式，联合相关院系，选拔优秀学生，将不同专业的学生“混合”在一起，按照“加强基础，淡化专业”和“起点高，内容新，进度快，着重培养能力”的指导思想实行破格培养。课题组围绕实验、实习实训、课程设计、毕业设计、建模竞赛、社会实践等实践教学环节，整合实验、课程设计、生产实习和各类层次的建模竞赛多个实践环节，构建包含“一个中心、两条途径、三个层面、五大模块”(简称“1235”)的实践教学内容体系。即以培养创新能力为中心，以“专业知识+竞赛实训”为途径，在“知识、能力、素质”三个层面，利用“通识教育+专业教育+科研训练+写作训练+创新竞赛”五大模块，结合学生的特点，注重个性化指导，以此打造创新人才培养的全链条。通过打造“多规格、多通道、多模块”的应用型人才多维实践平台，为解决应用型人才培养过程中“学科交叉、跨界融合的途径与形式”问题提供了可供借鉴的方案。

(三)组建跨学科竞赛团队，以赛代练，提升学生创新能力

团队积极组织学生参加东北三省数学建模大赛、全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛、亚太大学生数学建模竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、机器人大赛，大学生创新创业项目等活动。为了支持学生创新实践活动中的个性化思维，团队实施个性指导的策略，鼓励学生和教师按照创新中的实际问题组建跨学科的竞赛团队，通过知识、组织跨界、提升和整合，实现了课程、平台、师资的交叉融合、协同发展，实现了从知识本位向能力本位的跨界，形成了“两跨界三融合”的个性培养模式。借助跨学科的平台和团队优势，积极实施以赛代练战略，通过积极参与各级各类创新创业竞赛，从而实现切实提高学生创新能力的目的。跨学科团队有利于对学生实践能力的集成培养，能够为解决应用型人才培养过程中“创新行为可持续”问题提供一个有效的方案。

三、“三维驱动+个性指导”相关措施与方法

(一)理论与实践相结合，设计实例进行案例教学

针对不同专业的学生，在数学建模创新实践班以及数学建模竞赛培训中采用不同的案例，这些案例涉及到专业上的一些实际问题，与学生所学专业有一定的联系，可增强学生的学习兴趣。相对于以讲授为主的传统教学法，案例教学法是一种创新的教学理念，有利于调动教师与学生教和学的积极性，实现师生之间、学生与学生之间的多方面互动，能够促进理论与实践有效地结合，激发学生的创造性思维和分析处理实际问题的能力。

(二)构建“多规格、多通道、多模块”创新人才的培养体系

数学建模创新实践班全面推行特殊培养模式，将不同专业的学生“混合”在一起，按照“加强基础，淡化专业”和“起点高，内容新，进度快，着重培养能力”的指导思想实行破格培养。以产学结合、注重实践为特色，突破传统的教学方法，采用案例教学等多种教学方法，使学生在继续学习主修专业的同时，强化创新与实践教育。通过跨界、提升和整合，实现学科交叉融合、协同发展。构建起“多规格、多通道、多模块”的创新人才培养体系。

(三)学生参与教师的科研项目，促进教学相长

教师需要围绕教学开展相关科研，学生参与教师科研，教师也从学生的研究中得到启示，促进教学相长；同时激发了学生对学科的兴趣，培养了学生科学探究的思维，很好地促进了科研反哺教学。教师承担了以统计方法为主要解决手段的横向项目，指导学生发表科技论文4篇，团队教师共发表教学和科研论文8篇，其中被SSCI检索论文1篇。

(四)建立多学科交叉融合的学术交流平台

围绕交叉融合学科的前沿学术选题，突破单一学科学术问题交流的定势，通过学术沙龙、学术研讨会、学术讲座及学术论坛等形式，定期举办跨领域的学术交流活动，学习借鉴国内外多学科交叉融合理念、措施和方法，为开展高水平的多学科交叉融合营造良好的学术氛围。

(五)积极组织学生参加各级各类数学建模竞赛、创新大赛等

积极组织学生参加东北三省数学建模大赛、全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛、亚太大学生数学建模竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、机器人大赛，大学生创新创业项目等活动。

四、实施效果

(一)激发了创新动力，促进了人才培养质量的显著提升

通过邀请国内知名专家，举办数学建模等与创新活动密切相关的学术讲座，激发了学生参与数学建模类创新竞赛的兴趣。为有效点燃学生的创新热情，开展了集中培训和个性指导相结合的培训方式。周末及寒暑假集中培训，竞赛前夕指导老师一对一个性化指导。项目实施以来，全校每年有上千名学生受益于项目成果，学生动手能力和应用专业知识解决实际问题的能力明显提高，学生在全国性重大赛事中取得一系列良好的成绩：自2014年以来，在全国大学生数学建模竞赛中共获得国家奖3项，辽宁赛区奖36项；在“东北三省”数学建模联赛中，获得一、二、三等奖共39队；在国际大学生数学建模竞赛中，共获得国际一等奖4队、国际二等奖13队、国际三等奖42队；在2015年辽宁省第十二届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖2队、三等奖2队；在2017年辽宁省第十三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中，获一等奖1队；二等奖1队；在全国大学生机器人大赛中，获得北部赛区三等奖2队；在辽宁省第七届普通高等学校本科大学生机器人竞赛中，获得三等奖4队。

项目负责人所指导的学生先后获得辽宁省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖2队、三等奖2队，项目负责人两次被评为辽宁省“挑战杯”优秀指导教师。在刚结束不久的2019年国际数学建模竞赛中，由项目负责人指导的学生荣获国际一等奖。在亚太数学建模竞赛中，项目负责人指导的学生获得亚太二等奖1队、三等奖3队。自2015年以来，项目负责人发表教研论文8篇，其中在国际知名教育期刊《Eurasia Journal of Mathematics Science & Technology Education》发表的教研论文被SSCI收录，得到了国际同行的认可，影响广泛。

(二)教学科研相互促进，取得了良好的教学成果

项目组成员积极组织学生参加东北三省数学建模大赛、全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛、亚太大学生数学建模竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、机器人大赛，大学生创新创业项目等活动。项目组成员需要围绕教学开展相关科研，引导学生参与教师科研，教师也从学生的研究中得到启示，促进教学相长；同时激发了学生对学科的兴趣，培养了学生科学探究的思维，很好地促进了科研反哺教学。通过指导学生参与创新竞赛等实践活动，起到了促进科研教学的目的。项目实施以来，项目组成员承担了以统计方法为主要解决手段的横向项目1项，指导学生发表科技论文4篇，团队成员教师共发表教学和科研论文8篇，其中被SSCI检索论文1篇。

近五年来，项目组获得多项教学奖励，其中“应用型大学《概率论与数理统计》‘六位一体’教学模式改革与实践”获省级教学成果三等奖，“在数学教学中培养学生创新能力的研究与实践”获得校级教学成果二等奖，“基于学科交叉与跨界融合的研究生创新培养机制研究”获得校第二届研究生教育成果奖三等奖；主持省级教改项目2项；发表教学论文8篇，其中被SSCI检索1篇；出版教材教辅3部；获得创新创业教学大赛一等奖1人(次)；获得校级教学质量优秀奖4人(次)；获得校青年教学明星称号1人(次)；获得学生最喜爱的教师2人(次)；获评校十大杰出青年1人(次)；获得鞍山市优秀教师1人(次)；获得校青年拔尖人才1人(次)；获得“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛优秀指导教师2人(次)。

(三)创新实践活动得到社会好评，产生了积极的示范和辐射作用

近几年来，笔者本人一直在从事有关创新驱动方面的相关研究，先后主持了辽宁省教育厅项目1项、鞍山市社会科学课题3项(已结题)，对创新驱动问题做出了一定的研究成果，受到了鞍山电视台、鞍山日报、千华网等鞍山主流媒体的采访和报道。同时，在教研方面，近几年来也一直重点关注“创新型人才培养”这一时代赋予高校的人才培养主题，从“学科交叉、跨界融合”的视角，深入研究，认真思考分析创新型人才培养的意义、重要性、途径、机制、模式等相关主题，集中撰写了7篇紧扣主题的教研论文，归纳总结了成果的理论意义，起到了一定的示范与辐射作用。

近年来，数学建模创新实践团队积极邀请大连理工大学、东北大学等知名高校的数学建模专家来笔者所在学校做学术交流，介绍先进经验和成功做法，追赶国内数学建模前沿进展，不断促进辽宁科技大学理学院数学建模工作的深入开展和稳步提升，促进辽宁科技大学创新型人才培养工作的质量提升。笔者本人参加了第十六届全国数学建模教学和应用会议并受邀做了分组报告；同时受邀参加了2018年东北三省数学建模竞赛与教学研讨会、第二届数学建模教学和培训研讨会暨第七届亚太地区大学生数学建模竞赛颁奖典礼等活动，学习兄弟院校的成功经验，进行广泛的成果交流等。数学建模相关的项目建设成果受到了国内同类院校西安科技大学理学院同行的关注与认可，给予了高度评价，认为项目成果在促进创新人才方面具有良好的促进作用。