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基于数学建模竞赛的数学模型课程改革研究

［摘要］?首先，从理工科院校数学模型课程的教学现状和对策入手，明确数学模型课程在信息与计算科学专业中核心课程地位，筑牢新工科、新文科建设的理学基础，搭建数学工具与综合解决实际问题之间的桥梁。其次，设立数学模型公选课，提高数学模型课程的普及程度，实现教赛相长，并建立新疆理工学院数学建模大赛制度，助力学风建设。最后，弥补和强化实践环节教学内容，使数学模型课程更加符合应用型办学定位，综合专业课和公选课的特点，设置相匹配的实践环节，培养学生的创新能力和综合解决问题的能力。

［关键词］?数学模型；数学建模平台；课程改革；教学

一、引言

数学模型不仅是信息与计算科学专业的核心课程，还是工学和经、管专业的公选课。随着高等教育的不断深化改革，越来越多数学学者投入数学模型课程的教学研究中。数学模型课程的学习可为学生将来利用现代信息技术完成对复杂问题的模拟和预测打下良好的基础[1]。通过建立数学模型，并且使用软件求解，可以提升模型求解的准确效率和多维展示模型结果。数学模型课程教学中渗透Matlab软件具有重要的教学意义，可在教学内容的选取和教学设计两个方面渗透Matlab软件教学[2]。通过教学案例展示研究性教学在数学模型课程教学中的应用，并具体阐述了教学实施过程[3]。提高学生对数学模型课程的学习兴趣，有助于教学活动的开展，采用“综合与实践”式和基于数学软件的教学方法激发了学生的学习兴趣，并通过拓展学生的创新意识，不断提高学生数学建模竞赛成绩[4]。数学模型课程经过教学改革和实践，目前已经面向全校工科、经管专业学生开放，学生学习以后参加各类数学建模竞赛，获得丰硕成果。

二、数学模型课程重要性分析

数学模型作为数学类专业的一门核心课程，不仅可以培养学生的创新思维，还可以锻炼学生解决实际问题的能力，真正能够将所学知识学以致用。

（一）数学模型课程是沟通实际问题与数学工具的一座必不可少的桥梁

随着科学技术的迅速发展，在现代化的工业生产中，做出适当假设而后建立数学模型以期解决实际问题并达到需求者满意的效果，是数学模型课程近年来备受推崇的主要原因。

（二）数学模型课程教学与竞赛的开展推动数学教学体系、内容和方法的改革

数学作为一门基础工具学科，如何在实际问题中体现出其重要作用，一直是数学教学致力解决的问题。全国大学生数学建模竞赛作为一项重要的学科竞赛，是培养学生实践创新能力和综合解决实际问题能力的重要途径。

（三）基于数学建模大赛的数学模型课程改革，是培养学生创新思维的重要途径

高校是培养创新型人才的摇篮，但是高校在常规的教学活动中可以培训学生创新思维的途径非常少，基于数学建模大赛的数学模型课程改革可以将教学与竞赛链接起来，以赛促学，将时事热点等科技问题嵌入教学过程中，使学生学习完课程之后，通过参加大赛展现学习成果并发现不足。

（四）搭建数学建模大赛平台有助于学生教学成果体现和提升学校声誉

经过近几年的发展，理学院数学建模指导组通过组织培训学生参加比赛，获得了各类国家级、省部级奖项50余项。新疆理工学院数学建模大赛平台的搭建需要进一步优化，学生进入数学建模大赛平台开展培训并参赛，能够将知识学以致用，并且在不断参赛中提升学校的社会声誉。

三、教学存在的问题和改革的内容

对于数学类专业而言，数学模型课程目前是在第四学期为学校信息与计算科学专业学生开设，在数学模型课程授课之前，学生普遍感觉专业的数学课程与实际生活连接不够紧密，难以做到学以致用，导致学习热情不高，数学学习兴趣低下，甚至该专业有的学生对数学的重要性产生怀疑。对于其他专业而言，学校工科与经管类专业学生具备一定专业领域知识，但是在其相关专业领域具体数学模型的建立和分析过程中普遍存在短板，缺乏建立数学模型方法的训练[1]。

数学模型课程通过本次教学改革旨在完成专业核心课和公选课程两个层次的教学大纲、教学案例、教学实践，按照“明晰理论，构建资源，讲究方法，算法实现，强化应用”的原则，使学校学生在各类数学建模竞争中获得更高的荣誉，丰富学校学科竞赛，为学校内涵式建设和良好学风的形成打下基础。

（一）强化信息与计算科学专业知识的应用，提高数学学习兴趣

信息与计算科学专业学生经过数学模型课程系统学习以后，在数学建模大赛的参赛中会大幅提升获奖概率，有了学科竞赛获奖的荣誉之后自然会提升该专业在学生心目中的地位，逐步增强学生的专业自信，并且提前磨炼专业技能，为以后就业打下基础。

（二）解决学校数学模型课程内容的教学案例和信息技术相对陈旧的问题

学校数学模型的案例相对陈旧，目前数学模型课程内容所选的教学案例都是2020年以前的案例，随着科学技术的不断进步和经济社会的日新月异，数学模型的案例也应随着每年的建模竞赛不断更新，所选用的建模理论和信息软件也要不断升级。传统的数学软件Ma