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高校数学建模竞赛成就的探析 ——从西高学院师生课外科技活动说起

日期:2017-01-03  浏览量:1449  作者:王志英    来源:宣传处     

2016年12月28曰,全国大学生数学建模竞赛陕西赛区2016颁奖仪式1483436568138045.jpg暨2017动员大会在西安交通大学举行,西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院(简称西高学院)本科组喜获3个省级二等奖和1 个全国二等奖,专科组5个代表队全部荣获省级一等奖。


西安理工大学高科学院2012--2016全国大学生数学建模获奖情况

年度

省级获奖

国家级奖

参赛队数

2012


1省二等



5支队

2013

1省一等

3省二等



7个队

2014

3省一等

1省二等



9个队

2015


4省二等


1国家二等

6支队

2016


3省二等


1国家二等

8支队

 

 西安高新科技职业学院2010--2016全国大学生数学建模竞赛获奖情况

年度

省级获奖

国家级奖

参赛队数

2010


1个省二等奖



3支队

2011

3个省一等奖

1个省二等奖



4支队

2012

2个省一等奖



1个国家二等奖

3支队

2013


3个省二等



7个队

2014


4个省二等



6个队

2015

2个省一等奖

2个省二等


2个国家二等奖

6支队

2016

5个省一等奖




5支队

全国大学生电子设计竞赛、数学建模竞赛、机械设计竞赛和结构设计竞赛,一起被称为全国高等学校的四大学科竞赛。全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,是世界上规模最大的数学建模竞赛。这项由国家教育部高等教育司、中国工业与应用数学学会主办的比赛,每年吸引了来自全国33个省/市/自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、美国的一千多所院校、两万多个团队、七万多名大学生参加。

这项活动之所以受到大学生的欢迎,不仅是因为竞赛内容充满挑战性,要求参赛者结合实际问题灵活运用数学、计算机技术及其他学科的知识,更能培养学生的创新意识和团队精神,为学生创新就业打下了良好的基础。以下是历年全国大学生数学建模比赛的部分内容,如公交车调度、彩票中的数学、中国人口增长预测、数码相机定位、眼科病床的合理安排、葡萄酒的评价、嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略等等。数学建模就是用数学的方法解决现实中的问题。

我对西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院的数学建模活动进行了五年的跟踪报道。在大众创业,万众创的形势下,总结两院在领导、教师、经验、教改、创新等方面的内容,探究两院数学建模活动多年来取得成功的奥秘,对于进一步推进学院的教育教学改革,对于高校培养适应社会需求的创新型实用型人才,具有十分重要的意义。

西安高新科技职业学院是1999年由十八位博士组建的,这是一所国家教育部批准的全日制普通专科院校。西安理工大学高科学是2006年与西安理工大学合作成立了独立院校,这是一所国家教育部批准的全日制普通本科院校。在不平凡的发展历程中,两院传承西安理工大学优势专业和万博亚洲,秉承西安理工大学教学理念和教学管理模式,依托西安理工大学师资与教学资源,探索出了一条复合型、应用型和创新型人才的培养方法,为社会培养了大批高素质实用型人才。

一、 数学建模与专家领导

4、

西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院数学建模活动只所以一年一个新台阶取得良好成效,关键在于两院都有一支专家型领导团队。专家教授型领导对数学建模工作的关心与支持至关重要。

西安理工大学高科学院主管教学的副院长郝华宁,早在多年前就是陕西省教学名师,是一位资深的数学教师。西安高新科技职业学院主抓数学建模工作的于萍副院长,也是一位资深的数学老师,有着丰富教学与管理经验的她,主管学院教学工作多年,对数学建模工作她给予了特别的关心与支持。两院都由主管教学的副院长负责数学建模工作,而两位都是数学教授级的专家型领导,她们是业务管理的行家高手。高度重视和大力支持各类竞赛特别是数学建模比赛活动的两位副院长,将此项工作交教务处具体组织实施,教务处出台活动培训

方案,成立建模培训组织机构,制定《数学建模》选修课教学目标、教学内容及教学计划。学院组织教师参加省数学建模竞赛指导教师培训班和参加省数学建模教育研讨会,让数学老师成为学生数学建模协会指导老师。两位副院长亲临数学建模培训班,常常召见数学建模竞赛指导组,指导竞赛方案的落实,解决实际困难。而学院则对取得成绩的数学建模指导教师与参加比赛获奖的学生进行表彰奖励,或组织老师参加党代会等活动,在学院形成了浓厚的数学建模氛围。经过多年的实践,两院都已形成了数学建模管理工作的规范化,即教学副院长主管、数学学科带头人做顾问、教务处牵头、数学教研室负责、社联数学建模协会协办。数学建模工作的规范化管理,使指导老师们把满腔的豪情化作前进的动力,形成群英云集,争相竞技的良好氛围。用数学教研室主任张华的话说,没有专家教授型领导的关心支持,也就没有今天我们的成功。多年来,数学专家领导给予了我们业务上、管理上、生活上特别的关爱。正是因为领导给了我们这个平台,我们才能大胆的放手去做。正因为唱好了领导、教师、学生管理的三部曲,我们才能取得今天的成绩。

二、数学建模与人才培养

唯才是用,培养青年教师,提携年轻教师,把有才华、有抱负的年轻人尽早推向教研第一线,是两院的一贯用人原则。用院领导的话说,有作为,有位置,长江后浪推前浪,年轻人可以创造出更加辉煌的未来。

西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院的数学建模指导教师都是80后年轻人。张华、李青、闫海霞、郭妮妮、杜蕊、樊海霞、金颖、赵小琴等这批年轻的研究生、讲师、党员团队,或以严肃的工作态度,严谨的治学精神,或以亲切自然、因材施教的教学方法以;或用思路清晰,组织严密的教学手段;或以富有激情、言简易懂、深入浅出、启1483437291113173.jpg式教学的方法传道授业,深得学生的一致好评。两个学院将优秀的数学教师推向数学建模指导老师的平台,把年轻的数学老师放在全国大学生数学建模比赛的平台上进行锻炼,即开阔了年轻教师的眼界,也提升了年轻教师的教学水平,特别是发挥了年轻人敢于创新教学方法,大胆进行教学实践的能力。数学教研室主任张华说:“数学建模指导工作虽然特别辛苦、特别不易、特别有压力,但我们乐此不疲。因为学校的发展需要已变成了教师们的共同需要和共同利益,变成了我们自己的自觉追求。”用李青老师的话说:“我们特别想参加这样的指导学生工作,当我们的个人愿望与学校的目标达成一致,我们就会用自己的实力尽展才华,让青春的美丽在学院这片沃土上竞相绽放。”

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西安理工大学高科学院数学学科带头人、西安高新科技职业学院教学委员会委员都是由西安理工大学教授王逸讯担任的。常年为学生上高等数学课的王逸讯教授,以他丰富的教学经验,深厚的专业功底深得师生的喜爱。用数学老师李妮的话说,两院数学基础课有着良好的教风,是一代传一代,学生对高数特别有兴趣。每年大一新生上高等数学课都是座无虚席。同学们或抢座位,或提前来占座位。学生们学得认真,老师们教得更认真。我们为学生做数模辅导多是在晚上,常常晚上9点多才能打车回家。但我不觉得苦,因为我们一向以学生和工作为中心,大家都愿意组织学生参加比赛,都想通过这样一个平台提升自己,看到学生的成绩心里特别欣慰。”

三、数学建模与经验总结

全国大学生数学建模竞赛是全国高校规模最大的课外科技活动之一。西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院在实践中,探索出了取得数模竞赛成功的三大法宝和五大经验。

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三大法宝即用好能人、用好方法和作好指导总结。在选拔参赛学生上:首先选拔那些对数学建模活动有浓厚兴趣的;其次选拔那些有创造力、勤于思考、数学功底较好的;第三是注重参赛队员合作意识和团结协作能力。在科学系统的竞赛培训方法上——学院分三个阶段:第一阶段为基础知识培训阶段,包括:(1)补充学生欠缺的数学知识(如运筹学、概率论统计与数理等);(2)计算机基础知识、数学软件(Matlab软件和优化软件Lindo及Lingo)及文字处理软件的使用;(3)简单数学模型的建立及求解。第二阶段是暑假期

1483437313531012.jpg间集中培训:数学建模中常用的方法和范例讲评,包括网络模型、运筹与优化模型、种群生态学模型、微分方程模型、随机模型、层次分析法、数据拟合、计算机仿真。第三阶段:历年建模试题评析、讨论,建模论文的撰写。通过三个阶段的培训,学生初步具备参赛能力,最终通过测试选拔出参赛队员。在重视参赛过程的指导和赛后总结工作上——首先要做好参赛学生心理方面的指导;其次要作好论文细节方面的指导。

五大经验:即团队精神、有影响力的组长、合理的时间安排、正确的论文格式和论文的写作。团队精神是数学建模是否取得好成绩的第一要素。一队三个人要相互支持,相互鼓励。只靠一个人的力量,

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要在三天之内写出一篇高水平的文章几乎是不可能的。每队有一个有影响力的组长这是第二要素。组长的作用就相当于计算机中的CPU,是全队的核心,如果一个队的组长不得力,往往影响一个队的正常发挥,比如选题,有人想做A 题,有人想做B 题,如果争论一天都未确定方案,就没有足够时间完成一篇论文,这时就需要组长出面确定选题并一起坚持做完。特别是在第三天,人已心力交瘁,当队中有人心动摇,队员之间出现争吵的问题时,组长这只领头羊,一定要让整个队伍重整信心,否则将导致队伍的前功尽弃。合理的时间安排是第三个关键。做任何事情,合理的时间安排都非常重要,建模也一样,事先要做好一个规划,建模一共分十个板块。每天做完哪几个板块要事先定好,这样才会游刃有余。四是正确的论文格式。论文属于科学性的文章,它有严格的书写格式规范,因此一篇好的论文一定要有正确的格式,五是论文的写作。一篇好的论文首先读上去使人感到逻辑清晰,有条例性,能打动评委;其次,论文在语言上的表述也很重要,要注意用词的准确性;另外,一篇好的论文应有闪光点,有自己的特色,有自己的想法和思考在里面。

四、数学建模与教学改革

数模是数学实践教学的重要组成部分,在培养学生中起着学以致用的作用。多年来,西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院通过组织师生参加全国大学生数学建模竞赛活动,极大地推动了两院高等数学课程改革力度,使数学基础教学走上了“注重应用,重视创新,提高素质”的道路。

在课程设置的改革上,两院对传统的数学教学内容和考核方法作了取舍、改革、重组和优化。新课程的设置以培养应用能力为目的,以专业体系为依据,根据专业需要确定必要的基础知识,有利于学生掌握数学实用技能。在课程设置改革具体实施上,学院根据不同专业设置不同的教学模块。根据因材施教原则,在数学教学过程中采取多层次“模块化”的教学模式,在有限的时间内有效地将专业学习所需的数学知识传授给学生。如把数学课程内容分为:“一元微积分”、“多元微积分”、“无穷级数”、“微分方程 ”、“数学建模”等。其中,“一元微积分”是公共基础模块,面对全院各专业,它的内容是保证各专业对数学的基本要求。它也是高等数学中一些最基本的内容,教师在教学过程中精讲、细讲,力争所有学生对该部分知识都掌握。

在考核方法的改革上,考虑到学生个体在知识基础、智慧类型、学习速度、个性特征等方面的差异,两院将学生的综合考评分为常规、测试和应用三大模块。  常规模块(占20%)包括上课出勤、质疑问答、作业完成等,主要考核学生的学习态度。测试模块(占50%)包括期中考试(占10%)和期末考试(占40%),主要考核学生对数学基本知识和基本技能的掌握情况,按传统的笔试方式进行。考试内容主要是平时学习中常见的基础题、能力题和应用题,难度中等。应用模块(占30%)是改革后的创新形式,以数学建模、讨论研究的方式进行。这部分主要考核学生应用数学知识解决实际问题的能力,考核学生的数学思维和创新能力。

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在具体的执行过程中,教师首先做好充分的准备,事先设计了数学实践和应用的课题,规定完成的最后期限;由学生自由组合(3人/组),接受课题任务。学生在课外时间,充分利用学校能够提供的各种方便条件(图书馆、网络、计算机等)、运用已学过的数学知识或是找参考书、翻阅资料、学习新的知识来寻求解决问题的方法,通过小组成员集体的努力,在规定的时间内认真完成课题任务。最后,按照课题的具体要求,把解决问题的思路、方法、数学模型、分析解题的详细过程、结论、联想、拓展等汇总成一篇数学应用文章完成考核。

新的考核方式----特别是数学实践和应用课题这个教学环节,受到了学生的普遍欢迎。首先,新的考核方法降低了测试模块所占成绩百分比,突出了学习态度和数学知识的应用。其次,在应用模块的考核过程中,为了完成数学小论文,学生分工合作,发挥所长,每个人都为最后成果的收获贡献了自己的力量。这样的经历让大家切身感受到了数学的实用价值,让大家感受到了完成任务的过程中团结合作的重要性,磨练了学生不惧困难,分析问题、解决问题的能力。

五、数学建模与创新创业

数学建模的奇妙之处在于它将数学与其它学科有机地联系在一起。如数学与计算机科技的联系,数学与信息科学的联系等等。这就要求老师要多学科交叉,学生要多解度思考,要学会用数学的方法创新地去解决现实中的各种问题。

创新非常重要。这些年来,西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院参加全国大学生数学建模竞赛的学生,多是从学院各个专业、各个系、部选拔上来的优秀学生。他们或是数学基础功底好,或是计算机操作水平高,或是论文写作水平好,或是组织协调能力强。2016年获得全国大学生数学建模竞赛陕西省一等奖的许鹏飞同学,计算机操作水平好,平时上课想法多、话也多,虽然数学基础不是特别好,但他思维活跃,想问题能从各个角度来考虑,所以老师注重这样学生的选拔培养。许鹏飞同学说:“我是第一次参加全国大学生数学建模比赛。拿到比赛题后,我越做越有兴趣,晚上都睡不着。我平时喜欢看各种书,然后就有许多想法。因此比赛时我心里的想法就特别多,就想和大家一起分享。” 获奖学生高海军说:“我认为结果不怎么重要,过程才是最重要的,只有在创新方法解决问题的过程中,我们才能深刻的认识到数学的重要性。比如遇到一个问题,我们可以从很多方面考虑,这个问题有很多种方法来把它解决。”陈朝阳说:“我是数学建模协会的副会长,第一年参加比赛获省二等奖,第二年获得国家二等奖。第一次接触这个协会的时候感觉很陌生,很多人一听到这个协会的名字,肯定会觉得我数学不好,其实没有关系的,这个对数学的要求不是特别高,只要你有兴趣,比较团结。如果你来参加比赛一定是一次特别难忘的经历。”

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创业成绩斐然。数学教师李妮说:“参加数模比赛的2012年电气专业学生池龙刚毕业后就在一家电气公司工作,第二年他回到学校对我说,‘在学校学的知识太重要了,我刚进的公司时,身边都是一本、二本生,只有我一个三本生,当时组长拿来一张电路图让大家认,只有我一个人能认识,于是组长对我特别的照顾’”。李妮老师说:“听了毕业学生池龙刚的话后我好高兴。这些年来,许多参加过数模比赛的学生毕业后都考上了研究生,我为学生们骄傲,为学院感到自豪。”

有领导集体的高度重视和专家教授的关心支持;有唯才是用大胆任用年轻人的良好平台和德才兼备青年才俊集体的辛勤努力;有师生用心血换来的三大法宝和五大秘笈的支撑;有重应用、重创新和提素质的教学改革举措的落实到位;有众多创新实用型人才的诞生,西安理工大学高科学院和西安高新科技职业学院数学建模获得良好成绩自然是水到渠成。 (作者:王志英)











  编辑:倪江凯
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