数学建模课程中项目化教学的优化途径分析

摘 要：数学建模是非常重要的一门课程，其具有很强的实践性特点，对提高学生的学习积极性，培养学习兴趣有着重要的作用，随着社会的不断发展与进步，数学建模课程及相关专业知识被广泛应用于各行各业当中，如，信息系统管理、软件设计与制作、金融证券以及企业管理等诸多方面，其重要性不言而喻。随着互联网信息技术的不断完善，教育模式也在逐渐发生改变，面对现代化教学手段和趋势，怎样针对数学建模课程的自身特点，将专业知识与实践技能充分融合在一起是当前的重点研究方向，因此，要对数学建模课程中项目化教学进行优化和改进，从而不断激发学生的自主学习能力，不断提高课堂教学效果，文章通过对数学建模课程及项目化教学进行了阐述，并进一步探讨了数学建模课程中项目化教学的具体优化途径，希望可以为相关从业人员提供些许借鉴。

关键词：数学建模课程;项目化教学;优化途径

随着素质教育改革的不断深入推进，校企合作、工学结合的教育模式逐渐受到了社会各界的广泛关注，随着工业化与信息化的高速发展，数学建模及其相关应用数学专业逐渐变得炙手可热，在这样的大环境下，采取科学合理的方法与措施，进一步提高教学效率和质量是当前的重点研究课题。面对多元化的社会经济发展趋势与教育教学现状，积极采取多样化的教学模式，充分结合学生的学习状况开展教学工作，才能够及时解决存在的问题。就目前现状来看，在我国比较偏远的地区，教师和学生的综合素质与东部和南部地区存在较大的差距，项目化教学具体实践过程中，大多都是生搬硬套，只有结合学生的实际情况以及教学特点，融会贯通，进行有针对性的设计与教学，积极采用先进的教学方法和手段，才能够不断提高整体教学质量以及学生的学习积极性。

1 数学建模课程的重要性与发展现状

社会经济在快速发展的同时，生产力水平也有了大幅度提升，科学技术更新与发展的速度不断加快，计算机技术与数学专业被广泛应用于各行各业当中，尤其是在工程技术等相关领域当中发挥着重要的作用，随着工业生产逐渐精细化，在实践过程中，也面临着诸多的问题和挑战，且问题越来越复杂化，面对这样的现状，数学模型的建立能够有效解决存在的时间问题，而数学模型也将数学工具与实际问题融合在一起。并且在系统化管理以及提高生产力等方面的作用越来越突出。数学源于现实，并且被用于现实，数学建模主要指的是通过建立数学模型，并对其进行分析和加以利用，从而更好的解决存在的实际问题，对实际问题进行简化，通过规律中的参数和变量，最终求解数学模型，并进行验证，得到结论，让人们更加深入全面的理解实际问题的内涵。

早在上世纪70年代，西方国家便已经开设了数学建模相关课程，我国紧随其后，在80年代也陆续开展了数学建模相关课程与专业。多年以来，全国大学生数学建模竞赛一直在举办，这项赛事也是全国参与学生人数最多，影响力最大的大学生课外科技活动项目，越来越多的院校都参与其中，也使得数学建模課程及其相关专业为科研、生产以及管理等相关工作的稳步开展提供了基础保障。数学建模竞赛的开展，使得学生通过实践和学习，不断加深和巩固对数学知识的理解和掌握，也能够有效改善传统教学模式存在的弊端，逐渐帮助学生摆脱学习枯燥乏味的情绪，激发学生的学习兴趣，学生通过实践也能够锻炼解决实际问题的能力，不断提高学生的创新能力和动手能力，加强学生的计算机与数学应用操作能力。因此，数学建模课程与数学建模竞赛在某种程度，是理论基础知识与实际之间的一座桥梁，且对我国高校教育改革工作的稳步推进奠定了良好的基础，对推进大学生综合素质教育，提升专业知识技能都起到了重要的作用。

2 项目化教学简述

项目化教学主要指的是在教学活动中，师生之间共同努力去进行一个完整的项目从而开展的教学活动，围绕着工作任务，以学生为主体，所开展的教、学一体化新型教育模式，在实施项目化教学过程中，教师要充分发挥答疑、点评以及指导的作用，学生需要去进行项目的选择、收集信息、完成设计方案以及得出答案等不同环节。项目化教学为学生创造良好的教学氛围和环境，使得学生能够身临其境，置身其中，能够直观全面的了解教学内容，并通过实践去巩固所学的理论知识，逐渐改善传统教学模式中学生被动化接受知识的现状，不断提高学生的学习主观能动性，培养学生分析问题以及解决问题的能力。

以大学物理学科为例，大学物理是一门逻辑思维能力非常强的基础性学科，实验环节是非常重要的部分，能够帮助学生获取知识，在实验过程中，学生科学严谨的态度也能够得到培养。就目前教学现状来看，传统教学模式依然存在，教师仍然是教学中的主导，导致学生只是被动化的接受知识，导致学生的学习兴趣不高，自然也不重视，通过项目化教学模式，对大学物理进行改革，能够有效改善大学物理教学过程中存在的相关问题。数学专业是一门基础性专业学科，和物理学科之间有着密切的联系，将物理与数学相融合，设计项目化教学，使得两者之间相辅相成，对推进社会经济的发展，提高社会生产力有着重要的作用。将数学专业与物理专业相融合，开展项目化教学设计，能够充分发挥两者自身存在的优势，从而不断提高学生的学习兴趣，强化课堂教学效果，提高整体教学质量[1]。

3 数学建模项目化教学设计

3.1 确定培养目标

1）知识目标：首先要充分理解和掌握数学基础模型、概率模型等，其次，还应当全面理解非线性规划模型、多目标规划模型等，软件应用应当掌握Matlab和Lingo等比较常用软件以及函数操作，可以通过软件进行作图与编程。

2）能力目标：可以结合项目的内容状况，收集相关信息数据，并且将实际问题能够及时转化为相应的数学问题，并通过建立数学模型，并采用相应的软件进行模型求解，完善图像，并解决实际问题。

3）素质目标：教师要加强学生的建模意识和能力培养，使得学生能够通过数学模型的方式去有效解决实际问题，不断提高学生的软件应用能力和计算能力，不断强化学生的洞察力以及严谨的学习、工作态度，从而为今后的学习和发展奠定良好的基础。

3.2 内容设计

项目化教学的内容设计一定要与实际生活贴近，和企业之间也应当实现无缝衔接，让学生真正感受到企业的发展实际情况，可以从以下方面入手：

1）实践性：项目的核心主题一定要与实际生活密切相关，项目的内容要保障学生有规划的进行学习，内容要具备实用性。

2）广泛性：项目的内容通常涉及的知识是比较广泛的，可通过多种方式进行解答，学生可以结合自己的实际情况，选择适合的数学软件进行计算和解答，这样也能够不断提高学生的动手能力和创造能力，促进学生的综合全面发展。

3）循序性：结合学生的学习基础状况和对知识的接受程度，项目应当是从简到难逐渐递增的，不能过难，这样会导致学生的学习兴趣不高。项目的内容一定要和课程教学中的内容衔接，有助于知识的拓展，其次，还应当综合考虑项目的阶段性目标和长期性目标。

3.3 项目实施步骤

项目在具体实施过程中应当严格按照企业的运营环境和工作流程去进行，具体操作实施步骤应当从以下方面入手：

情景设置：可结合实验室的环境状况，模拟工作车间，并将学生置于工作场景当中，这样也有助于提高学生的参与意识和学习积极性。

分组：教师要针对学生的实际情况，如学习能力、创新能力和团队协作能力等分成多个小组进行，并选择小组的组长，在具体实施过程中，要进行协调、沟通，充分发挥组长的责任。

明确任务：要为每个小组规划和分配相应的人物，为了提高教学效果，可对不同的小组分配不同的任务，小组成员之间要积极讨论，并制定相应的工作计划，教师还应当指导和审查工作计划。每个小组要在组长的带领和指导下进行学习，包括数据分析、资料搜寻、合作讨论等，严格按照相关要求去完成工作任务。最后，各组之间对结果进行总结，教师要分析和考察学生的完成状况、数学建模能力、创新能力以及团队协作意识等。

4 数学建模课程中项目化教学的具体优化途径

4.1 分层次教学

数学建模课程中项目化教学在具体实施过程中，一定要结合学生的实际情况及专业特点，在课时安排等方面应当不同，针对不同学习基础的学生开展分层教学是非常重要的，从而达到优化教学内容，提高教学质量的目的。为了使得基础理论与实践有效结合，要以教材内容为核心，不断优化和改进教学设计原则，明确教学目的，对教材内容进行科学合理的筛选。近年来，在大学课堂教学过程中，很多情况下只是对建模课程的基础内容进行讲解，学生也只能有一个大致的了解，并通过基础理论去解决一些实际问题。其中包括：数学规划模型、统计回归模型、数学软件以及建模实验等相关内容。深层次的课时内容是在基础内容之上，增加的后续课程，如代数方程和差分方程模型等。而竞赛也能够让学生真正意识和了解数学的真正作用，并且学会怎样将数学知识转化为有效的工具，有效解决现实中存在的问题，做到学以致用。更长课时的课程内容，会增加一些随机模型，教师在课堂教学过程中，应当不断加强对数学知识的综合应用，结合课堂教学实际情况，向学生详细的介绍在日常生活中比较常用的数学模型，可以营造良好的课堂氛围[2]。

4.2 完善詳细的教学计划

首先，要重视备课环节，教师应当具备专业的数学知识理论以及数学应用基础，所以，教师一定要有充足的时间去准备相关理论知识和课堂教学内容，综合把握教材内容，制定教学计划，合理安排上课进度，要明确每一节课的知识难点，保障教学方法的科学合理性。加强理论性和实践性的结合，不断增加实践教学内容，如针对现实问题的数学模型研究，从而不断提高学生的学习积极性。

在教学过程中，可以适当引用数学模型相关例子，通过讲解、展示，引发学生进行深入的思考，从而不断提高学生的数学建模运用能力。再者，还应当加强对多媒体教学的应用，传统教学模式当中，教师很难将所有的知识内容装进大脑当中，因此，也不能保障每堂课的整体教学效果。多媒体教学能够有效展示相关信息内容，也是重要的信息内容载体。如果条件许可，还可以适当增加一些图片和视频，这样也有助于学生充分的理解，使得教学内容更加的立体化。教师还应当多加关注学生的实际情况，并及时进行调整。学生大多数情况下，都比较喜欢生动形象的讲课方式，因此，教师可以尽可能使得教学变得生动形象，这样也能够有效提高教学效果。

4.3 创新考核方法

传统的考核方式只是通过书面考试的方式进行考察，这样实际上对建模课程项目化教学是不公平的，因此，要积极创新和改进考核的方法，可从以下方面入手：

首先，上机实验成绩，每个星期应当合理规划实验课时，学生通过实验要掌握相关软件的使用方法，从而对相关数学模型数值进行计算，因此，可将实验成绩作为实际成绩考核的20%，不能只是注重期末考试，应该不断的创新和改进，从而提高学生动手操作能力[3]。

数学建模项目化竞赛成绩：学生通过建模比赛，能够有效提高对相关知识理论的应用能力和理解，也能够有效锻炼学生之间的团队协作意识与创新精神，可以将竞赛成绩纳入课程考核结果中，从而提高学生的参赛积极性。

综合评定：其中可以包含两个方面：期末考核成绩，可以查看学生对数学建模课程的实际掌握程度。其次是综合性作业成绩：如日常学习中的小组讨论、社会实践等，也能够充分反映学生的理解与思考能力，不断提高学生的动手能力与创新能力。

5 结束语

数学建模课程中项目化教学是极为重要的环节，对培养学生的实践能力有着重要的影响，在教学过程中，要结合学生的特点开展教学任务，当学生在实际开展过程中存在问题时，应当给予相应的帮助和指导，及时解答，从而不断提高学生的科研水平和创新能力，要设计出与学生实际情况相符合的项目内容，为提高教学效果奠定良好的基础。

参考文献

[1]王孝民，蔡允高.数学建模课程中的项目化教学改革研究[J].保山学院学报，2019，11（4）.11-12

[2]葛志利.项目化教学方法在高职数学建模教学中实践与探索[J].佳木斯教育学院学报，2017，11（02）：226+245.

[3]孙玺菁，孙兆亮，刘孝磊.院校创新型教育中数学建模课程的优化[J].亚太教育，2017，11（10）：158-159.

作者简介

廖玉梅（1980-），女，汉族，贵州省贵阳市，研究生，副教授，研究方向：数学建模。