基于数学建模探索应用型本科高校学生创新能力培养

王晓峰 李庆玉 付 靖 任泽民

（重庆科技学院 重庆 401331）

应用型本科教育改革是教育部为加快发展应用技术教育,建设现代应用教育体系,探索“产学研一体、教学做合一”的应用型人才培养模式[1]。

重庆科技学院于2013年6月28日，成立重庆科技学院应用技术大学（学院）联盟，并担任联盟的副理事长单位。学校自合校升本以来，一直坚持“三性一型”的办学定位：即行业性、地方性、开放性和应用型，着力培养“德优品正、业精致用、拓新笃行”的高级应用型专门人才。

2015年3月5日在第十二届全国人民代表大会第三次会议上，李克强总理在政府工作报告中将“推动大众创业、万众创新”作为培育和催生经济社会发展新动力的有效途径。2015年6月4日，国务院常务会议审议通过了《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》。《意见》指出：“推进大众创业、万众创新，是发展动力之源，也是富民之道、公平之计、强国之策，对于推动经济结构调整、打造发展新引擎、增强发展新动力、走创新驱动发展道路具有十分重要的意义。”[2]因此,培养学生的创新能力是高等教育院校的重中之重，培养大学生的应用、实践与创新能力是高等学校的义不容辞的责任。

数学不仅仅是本科后续专业课程的基础与难点，也是学生参与工程实践和创新创业中的理论必备知识与应用工具，也是本科科研探索及创新的难点和瓶颈之一[3]。数学教学中培养学生的创造思维，发展创新和创造力是时代对我们数学教育提出的新要求。数学建模既是应用数学理论和方法解决实际、实践应用问题的过程，也是一个培养大学生应用、实践与创新能力的综合过程[4]。在大学生的毕业设计（论文）、课程设计、创新项目、挑战杯等实践环节具有重要的意义[5]。

1 目前现状

然而，目前基于数学的创新方面的教学存在以下问题：

（1）现有的数学课程的教学模式已经使用多年，没有考虑本校的应用型实际情况，也没有和当前全国对学生创新性要求的结合，更没有和学校的发展战略相结合。

（2）我们现有的数学课程教学模式手段单一，虽然略有改革，也是在原有框架内小幅修改，目前缺乏一套完整的从数学应用能力培养的创新能力培养的模式，所以在改革中要注意创新能力的提高和学生实际水平的提高。

（3）目前数学教学手段单一，需要一种多层次、立体化应用型数学能力培养模式，所以要注意多个项目统筹联建，相互支持，使得综合效益最大化。

2 具体实施

2.1 建立多层次数学建模数学创新能力实践培养模式

转变传统教育思想观念，以数学创新教学内容优化改革为核心，构建数学建模数学创新能力实践培养模式体系，共分三个层次：

第一层次：面向全校师生广泛宣传数学创新及创新人才的重要，并着重培养学生的理性思维和运用数学解决实际问题的意识、兴趣和能力。（1）以《高等数学》《概率论与数理统计》《线性代数》等量大面广的基础课的教学改革为平台，以在线课程、混合课程、课内实验、课后实践等为抓手,不断探索优化、融合数学实验和数学建模的实践环节，培养全校学生基于数学的创新实践能力；（2）开发数学建模协会的作用,积极面向全校所有专业的学生进行宣传，通过报告、培训、选拔赛、数学建模竞赛等广泛地培养建模创新人才。

第二层次：面向数学积极分子,重点培养基础创新知识，提高学生的实践能力与应用创新能力，进而提升学生的建模积极性及实践能力。（1）增加全国大学生数学建模和美国大学生数学建模竞赛中创新能力培训，进一步夯实学生积极分子的数学建模知识，提高学生实践编程能力，提高学生团队配合能力；（2）改进《数学实验》和《数学建模》公共选修课，增加上机、编程等实践环节；（3）结合机设、能动、大数据、应用统计学等专业的《数学建模》《数学模型》课程的开设，增加创新内容、课程思政的内容，推广数学建模在各专业中的应用。

第三层次：面向优秀人才，其重点是结合实践培养其创新能力，通过重庆市、校级创新人才项目、“互联网+”创新创业项目，对选拔人才进行重点培养，基于数学建模知识，以课题、项目形式解决工程及实际问题，培育高层次创新人才。

2.2 建立立体化数学建模创新基础数学能力实践培养模式

依据应用型大学的教学需求与特色，立体化数学建模创新基础数学能力实践培养模式：（1）深化传统教学模式创新改革。以全国大学生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛、赛课计划、教材建设、案例库、在线课程等传统、培训教学内容创新内容改革为载体，通过项目的实施，培养和提高学生的综合运用所学数学知识解决实际问题的能力；（2）加强网络教学模式创新改革。通过在线课程、精品课程、慕课等，以网络和多媒体为代表的现代信息技术为载体，提供学生课外数学实践能力的新平台；（3）提高互动教学模式。以QQ、微信等交互式新教学模式，增加学生互动，提高创新能力。

2.3 建设适合应用型人才培养的创新资源平台

多层次立体化实践创新培养模式，需要配套相关数学创新资源平台，保障顺利开展。建立创新资源平台：（1）打造数学创新模式教学平台。编写了适合《数学建模》公选课的新教材，教材侧重案例和实践教学；完善创新型《数学实验》和《数学建模》公共课，课程有别于传统教学模式，采用案例化、项目式教学，建设了应用型授课模式、教学大纲、案例库等；（2）建设网络教学平台。基于数学建模课程，建设了面向学生的相关网站平台，内容包括了授课计划、教学大纲、常用建模知识、程序库、案例库等。（3）创建案例库平台。整理已有建模案例，精选适合本校学生创新能力培养的案例库。

2.4 探索多元化应用型创新人才数学教学模式

以启发式为主，结合讨论、自学、探究等，引导学生自己提出已学过的问题，从而激发学生的学习兴趣。采用三种培养模式“反转课堂—案例引导—团队配合”：采用反转课堂教学模式，积极提高学生数学积极性；采用案例引导教学模式，是数学知识应用化；采用建模创新团队配合模式，培养创新型人才团队配合能力。这些启发式、探究式和实践性的做法都是我们在教学上力度较大且收效明显的改革措施。改进全国数学竞赛培训模式，基于应用型及案例化的数学建模培训新模式。

3 总结

通过项目的实施，取得了较好的结果：（1）制定一套适合应用技术型的基于数学建模多层次立体化创新能力培养的可推广模式，使学生数学实践能力和实践素质得到全面提升；（2）形成了特色的数学专业实践教学模式，包括改变目前的教学实验方法，激励学生学习积极性和主动性等，结果表现在学生的工程实践能力明显增强；（3）带动学校数学建模水平提高，近年来获得全国数学建模竞赛及美国数学建模竞赛国际及全国奖200多项，提高数学实践能力，提高了学校学生的数学实践能力；（4）探索了适合应用型大学、适合本校学生的案例库；编写了满足不同院系、专业、层次的公共数学实验、工程案例库。