探析數(shù)學(xué)建模在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用論文

　　培養(yǎng)應(yīng)用型人才是我國(guó)高等教育從精英教育向大眾教育發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是知識(shí)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)人才多元化需求的必然要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各學(xué)科各領(lǐng)域?qū)��?shí)際問(wèn)題的研究日益精確化與定量化，數(shù)學(xué)在科學(xué)研究與工程技術(shù)中的作用不斷增強(qiáng)，其應(yīng)用的范圍幾乎覆蓋了所有學(xué)科分支，滲透到社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域。前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家亞歷山大洛夫曾說(shuō)過(guò)，“數(shù)學(xué)在其它科學(xué)中，在技術(shù)中，在全部生活實(shí)踐中都有廣泛的應(yīng)用”。1993年，王梓坤院士發(fā)表的著名報(bào)告《今日數(shù)學(xué)及其應(yīng)用》中也深刻指出:“現(xiàn)代世界國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)上是高技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，而高技術(shù)本質(zhì)上是一種數(shù)學(xué)技術(shù)。”數(shù)學(xué)是一門技術(shù)已經(jīng)成為人們的共識(shí)。數(shù)學(xué)技術(shù)離不開(kāi)數(shù)學(xué)建模，數(shù)學(xué)建模是把數(shù)學(xué)作為工具，并應(yīng)用它解決實(shí)際問(wèn)題的一種活動(dòng)，它是一個(gè)跨學(xué)科、跨專業(yè)、綜合性和應(yīng)用性都非常強(qiáng)的過(guò)程，是數(shù)學(xué)應(yīng)用的必由之路，是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問(wèn)題的橋梁，是數(shù)學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的媒介。因此，數(shù)學(xué)建模的過(guò)程是一個(gè)全而培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)、提高學(xué)生各種能力的過(guò)程，數(shù)學(xué)建模是培養(yǎng)生產(chǎn)一線應(yīng)用型人才的一條重要途徑。

　　一、對(duì)應(yīng)用型人才的認(rèn)識(shí)

　　應(yīng)用型人才是將專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐的專門人才是熟練掌握社會(huì)生產(chǎn)或社會(huì)活動(dòng)一線的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，主要從事一線生產(chǎn)的技術(shù)或?qū)ｉT人才社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的基本要求是具有基礎(chǔ)扎實(shí)，知識(shí)而寬，應(yīng)用能力強(qiáng)，素質(zhì)高，有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作精神。他們的突出特點(diǎn)是既具有寬廣的知識(shí)而和深厚的基礎(chǔ)理論，又能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于本行業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才市場(chǎng)需求的不斷變化，還有接受繼續(xù)教育的基礎(chǔ)條件和進(jìn)一步獲取新知識(shí)的基本能力和擴(kuò)展與職業(yè)相關(guān)的學(xué)科知識(shí)能力。

　　隨著高等教育的不斷擴(kuò)招，高等教育的大眾化趨勢(shì)已越來(lái)越明顯，在這種背景下，傳統(tǒng)的“研究型”、“學(xué)術(shù)型”人才培養(yǎng)模式受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此，一些發(fā)達(dá)國(guó)家率先提出了“發(fā)展應(yīng)用型大學(xué)”，“培養(yǎng)應(yīng)用型人才”的口號(hào)。德國(guó)早在20世紀(jì)70年代就成立了應(yīng)用科技大學(xué)，其應(yīng)用型人才的培養(yǎng)特色鮮明，深受歡迎。美國(guó)的工程教育，英國(guó)的技術(shù)學(xué)院，日本的短期大學(xué)都以培養(yǎng)應(yīng)用型人才而著稱。近年來(lái)，我國(guó)高等院校對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)取得了一定的進(jìn)展，但仍然存在認(rèn)識(shí)上的不足，培養(yǎng)方案和措施仍有許多不盡如人意的地方，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式還有待于進(jìn)一步探索。通過(guò)多年的實(shí)踐和探索，根據(jù)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)和社會(huì)日益數(shù)字化，對(duì)應(yīng)用型人才的要求以及數(shù)學(xué)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中具有不可替代的重要作用。

　　二、數(shù)學(xué)建模在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用

　　數(shù)學(xué)建模就是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言、方法近似地刻畫要解決的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)于已建立的模型采用推理、證明、數(shù)值計(jì)算等技術(shù)手段及相應(yīng)的數(shù)學(xué)軟件求解，并利用所得的結(jié)果擬合實(shí)際問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

　　1.數(shù)學(xué)建模有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神

　　由于實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性，在數(shù)學(xué)建模過(guò)程中要涉及到大量的數(shù)據(jù)收集和對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理，一個(gè)完整的建模過(guò)程一般要經(jīng)歷模型的假設(shè)、模型的建立與求解、算法的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)、對(duì)結(jié)果的分析與檢驗(yàn)并將所得的結(jié)果模擬實(shí)際問(wèn)題等幾個(gè)階段。這些過(guò)程只靠個(gè)人的力量在有限時(shí)間內(nèi)是很難完成的，這就注定了數(shù)學(xué)建模是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的集體行為，需要有師生之間、學(xué)生之間以及學(xué)生與社會(huì)之間的交流與合作。因此數(shù)學(xué)建模有利于提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，而團(tuán)隊(duì)合作精神又是社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的基本要求。

　　2.數(shù)學(xué)建模有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

　　數(shù)學(xué)建模所面臨的數(shù)據(jù)是雜亂無(wú)章的，這就要求學(xué)生對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行去粗取精，去偽存真，歸納、提煉、整理、加工和總結(jié)，還需要對(duì)一些已知條件進(jìn)行符號(hào)化和量化，然后從中抽象出恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)關(guān)系，從而組建一定的數(shù)學(xué)模型，再用所學(xué)的數(shù)學(xué)理論和方法去求解數(shù)學(xué)模型。在對(duì)實(shí)際問(wèn)題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和整理過(guò)程中，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，有些因素是可以忽略的，但有些因素不能忽略，究竟哪些因素可以忽略、哪些因素不能忽略并沒(méi)有一定的范式，這要根據(jù)建模者對(duì)實(shí)際問(wèn)題的理解、研究問(wèn)題的目的以及數(shù)學(xué)背景來(lái)完成這個(gè)過(guò)程，應(yīng)該說(shuō)這是一個(gè)創(chuàng)造性的過(guò)程。另外，數(shù)學(xué)模型是對(duì)實(shí)際問(wèn)題的近似刻畫，為了使建立的數(shù)學(xué)模型盡可能完美地表達(dá)實(shí)際問(wèn)題，又使模型易于求解，需要對(duì)模型進(jìn)行不斷的改進(jìn)和不斷的完善，這就要求學(xué)生不斷對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入的了解，深入到知識(shí)的更深層面，這樣又會(huì)產(chǎn)生新的疑問(wèn)，這個(gè)過(guò)程多次循環(huán)們復(fù)，學(xué)生的創(chuàng)新能力將不斷得到加強(qiáng)。創(chuàng)新能力也是社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的基本要求。

　　3.數(shù)學(xué)建模有利于全方位提供學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力

　　一個(gè)完整的數(shù)學(xué)建模過(guò)程是綜合運(yùn)用知識(shí)和能力，解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。這不僅需要學(xué)生有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和嚴(yán)密的邏輯推理能力，還要求學(xué)生對(duì)問(wèn)題的實(shí)際背景有一定的了解，要求學(xué)生有廣博的知識(shí)和深厚的專業(yè)基礎(chǔ)，并能對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通。數(shù)學(xué)建模面臨的數(shù)據(jù)}I-.}I是龐大而復(fù)雜的，對(duì)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程是一個(gè)分析與綜合，抽象與概括，比較與類比，系統(tǒng)化與具體化的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的應(yīng)變能力和多角度分析，多方位思考能力不斷得到提高，綜合素質(zhì)不斷得到加強(qiáng)。綜合素質(zhì)和能力是應(yīng)用型人才的基本特征和社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的起碼要求。

　　4.數(shù)學(xué)建模有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和實(shí)踐能力

　　從實(shí)際問(wèn)題中抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)模型一般很復(fù)雜，因此模型的求解一般很困難，甚至無(wú)法求出模型的解析解，即使能求出模型的解析解，由于其復(fù)雜性而無(wú)多大的應(yīng)用價(jià)值。所以數(shù)學(xué)模型的求解通常需要編寫算法，運(yùn)用某些數(shù)學(xué)軟件利用計(jì)算機(jī)求其數(shù)值解，這就要求學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)軟件應(yīng)用能力和對(duì)計(jì)算機(jī)的實(shí)際操作能力。在操作的過(guò)程中，學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力自然而然得到提高。另外在數(shù)學(xué)建模中，需要進(jìn)行調(diào)查研究，需要對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行廣泛的采集和補(bǔ)充，這就是應(yīng)用型人才培養(yǎng)中所強(qiáng)調(diào)的實(shí)踐性。

　　5.數(shù)學(xué)建模體現(xiàn)了知識(shí)的應(yīng)用性

　　數(shù)學(xué)建模本身就是綜合運(yùn)用知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。數(shù)學(xué)建模中的很多典型案例，如“最優(yōu)捕魚策略”，“投資的收入和風(fēng)險(xiǎn)”，“車燈線光源的優(yōu)化設(shè)計(jì)”等就較好地突現(xiàn)了知識(shí)的應(yīng)用性。數(shù)學(xué)建模是數(shù)學(xué)應(yīng)用的必由之路，是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問(wèn)題的橋梁。一方面數(shù)學(xué)建模需要用數(shù)學(xué)語(yǔ)言、方法近似地刻畫要解決的實(shí)際問(wèn)題，另一方面數(shù)學(xué)建模需要利用所得的結(jié)果擬合實(shí)際問(wèn)題，所有這些都與應(yīng)用型人才的突出特點(diǎn)和社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的要求是一致的。

　　6.數(shù)學(xué)建模有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力

　　數(shù)學(xué)建模需要學(xué)生親自參與問(wèn)題的研究與探索，數(shù)據(jù)的收集和補(bǔ)充需要學(xué)生的積極參與，數(shù)據(jù)的處理和模型的建立需要學(xué)生的主動(dòng)參與，模型的求解需要學(xué)生獨(dú)立完成。數(shù)學(xué)建模一般需要綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)，需要了解相關(guān)問(wèn)題的背景材料，需要對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的取舍和有效的篩選，有些知識(shí)和相關(guān)的資料需要學(xué)生自己去查詢，所有這些都為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了一個(gè)良好的“下臺(tái)。另外，數(shù)學(xué)建模需要用自己的語(yǔ)言描述問(wèn)題的解決過(guò)程，需要廣泛的交流與合作，還需要進(jìn)行論文的寫作等等，這些都對(duì)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力的提高具有重要的作用。應(yīng)用型人才的一個(gè)突出特點(diǎn)就是具有接受繼續(xù)教育的基礎(chǔ)條件和進(jìn)一步獲取新知識(shí)的基本能力和擴(kuò)展與職業(yè)相關(guān)的學(xué)科知識(shí)能力，而自學(xué)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力為進(jìn)一步獲取新知識(shí)等能力提供了良好的基礎(chǔ)。

　　應(yīng)該說(shuō)，數(shù)學(xué)建模的作用是多方面的，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的訓(xùn)練，學(xué)生獲得了參與研究探索的體驗(yàn)，培養(yǎng)了收集、分析和利用信息的能力，學(xué)會(huì)了分享與合作，鍛煉了學(xué)生的意志力、洞察力、想象力、自學(xué)能力、語(yǔ)言的翻譯和表達(dá)能力以及綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，所有這一切都是應(yīng)用型人才培養(yǎng)所要達(dá)到的目標(biāo)，也是與應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的四個(gè)基本點(diǎn)是一致的。因此數(shù)學(xué)建模能將應(yīng)用型人才的突出特征和社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的要求體現(xiàn)得淋漓盡致，它在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)中具有不可替代的重要作用。

　　三、關(guān)于數(shù)學(xué)建模的幾點(diǎn)建議與思考

　　1.馬克思有一句名言，“一門科學(xué)只有成功地應(yīng)用了數(shù)學(xué)時(shí)，才算真正達(dá)到了完善的地步”。不論是自然科學(xué)還是社會(huì)科學(xué)都需要數(shù)學(xué)，都蘊(yùn)含數(shù)學(xué)。一門科學(xué)要成功地應(yīng)用數(shù)學(xué)，必須對(duì)這門學(xué)科中的問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型。因此，建議高等院校的各個(gè)專業(yè)都要不同程度地開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)建模課程，并根據(jù)專業(yè)的不同要求選擇合適的數(shù)學(xué)建模內(nèi)容，真正做到“人人學(xué)有用的數(shù)學(xué)，人人做有用的數(shù)學(xué)，人人用有用的數(shù)學(xué)”。

　　2.數(shù)學(xué)建模課程應(yīng)增加實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，數(shù)學(xué)建模的學(xué)習(xí)應(yīng)以實(shí)訓(xùn)內(nèi)容為主。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的具體情況，女排布置具有綜合性、開(kāi)放性、靈活性和趣味性的實(shí)訓(xùn)題目，讓學(xué)生自己進(jìn)行調(diào)查研究，自己收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，模型的建立和求解要以學(xué)生為主體，并以論文的形式提交給教師，教師提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)和幫助，對(duì)建模的結(jié)果進(jìn)行有的放矢的點(diǎn)評(píng)，并將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容作為學(xué)生期末考評(píng)的主要內(nèi)容和重要依據(jù)。

　　3.舉辦多種形式的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，豐富數(shù)學(xué)建模的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，引進(jìn)案例教學(xué)和專題講座，通過(guò)對(duì)典型案例的深入剖析，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模思想和堅(jiān)忍不拔的毅力，聘請(qǐng)專家對(duì)一些典型問(wèn)題進(jìn)行專題講座。

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