浅谈数学建模思维在统计教学改革中的渗透

摘要:近几年,数学建模竞赛影响力日益扩大,以此为契机,将建模思维积极引入到教学各环节中,通过以赛促学、灌输学生解决实际问题的创新思想来促进相关学科的教学改革。本文分析目前统计方法与技术教学的现状及数学建模竞赛对于高等教育教学和教学改革的推动作用,为培养综合型、应用型人才提供一定的思路。

关键词:数学建模;统计方法与技术;应用型人才

中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1672-9129(2017)15-0004-01

Abstract: in recent years, the influence of the mathematic modeling competition has been increasing, and this is an opportunity to introduce the thought of modeling into every link of teaching, and to promote the teaching reform of relevant disciplines by promoting learning and indoctrinating students with innovative ideas to solve practical problems. This paper analyzes the current situation of statistical methods and technical teaching and the role of mathematical modeling competition in promoting higher education teaching and teaching reform.

Key words: mathematical modeling; Statistical methods and techniques; Applied talents

近年来,数学建模在数学创新教学中起到重要作用,而在大数据背景下,统计教学更需要和数学建模思维结合[1,2]。本文主要分析高校统计教学和数学建模教学现状,然后浅谈建模思维在统计教学改革中的作用,为培养统计人才提供一定的思路。

1 高校统计方法与技术教学的现状分析

实践教学是应用型人才培养的重要途径。若能将实践教学贯穿于整个教学过程,人才培养方案的目标将能顺利完成。目前,各大高校的实践教学基本包括实验课、课程设计、课内实习、毕业实习这些环节。这些在培养方案上都设置的很完善,但是如何达到应用效果,也就是如何执行,又如何来评价效果,这是关键,也是高校教学改革需要进一步研究和解决的问题。目前高校推行的教学改革,重点在第一课堂实践改革的基础上,推动第二课堂建设,其中第二课堂又以素质教育实践为主。教学改革的目的是使学生对理论和实践知识进行实地运用,培养具有创新创业意识的应用型人才[3,4]。

统计方法及技术的相关课程已在高校大部分专业开设,但统计技术在教育过程中存在一系列突出的问题。教学内容繁杂,理论课时相对较少,教材相对陈旧,相关课程理论化严重,与社会脱节;教学方法有待改进,虽然相关课程的教学基本上已经脱离照本宣科的状态,但现行的老师教授学生的很多知识点仍不能恰当的运用在实践中。我校统计学专业以比赛为导向,以赛促学,若能将比赛训练融合在整个课程的各个实践环节中,课程教学改革的效果将大大提高。

2 大学生数学建模竞赛发展现状及问题

全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届。20 多年来,全国大学生数学建模竞赛得到了飞速发展,已经成为“推进素质教育、促进创新人才培养的重大品牌竞赛项目”[5]。2017年,来自全国34个省/市/区(包括香港、澳门和台湾)及新加坡和澳大利亚的1418所院校/校区、36375个队(本科33062队、专科3313队)、近11万名大学生报名参加本项竞赛。

我校自2007年参加数学建模至今,其獨特的方式与实际应用问题吸引了大批优秀学生。学生们得到系统的数学建模的训练后,不仅在当年的赛事中获得多个奖励(见表1 高校数学建模竞赛与创新思维培养探究),更是为今后更大的发展提供了坚实的基础。特别是,在参加了智慧的较量、毅力的较量、体力的较量的数学建模竞赛后,许多学生真正的理解到: 一次参赛,终身受益。

虽然全国大学生数学建模竞赛规模越来越大,然而数学建模在高校教学中,特别是在二本院校中,存在以下问题:

(1)学生数学建模基础差。目前大部分高校都开设了高等数学课程,而高等数学课程偏理论,涉及到实际应用的教案很少。而数学建模课程在大部分高校都是作为选修课开设,没有把数模课程作为专业的基础课程。由于数学建模没有引起重视,所以经常课程的开设时断时续,并且课时较少,达不到对学生有效的数学建模能力的培养目标。

(2)为参加“全国大学生数学建模竞赛”而开设“数学建模”培训。诚然,参赛学生通过参加建模竞赛提升了数学建模能力,也确实取得了不俗的竞赛成绩,但却使得开设“数学建模”课程教学中只对极少数参赛学生的强化训练和对绝大多数学生的忽视与应付,达不到大面积拔尖人才的培养。

(3)目前数学建模偏向竞赛,强调数学理论的推导,教学手段单一,以讲授为主,并且传统的数学建模课程案例陈旧,不利于综合应用型人才的培养,必须对该课程与数模课程的内容设置、教学过程以解决实际问题为主,强调培养学生的数学意识和应用意识,重视数模实践教学,围绕数学建模过程与计算机求解分析相结合的理念设计新型的教学案例,从而改变传统的“粉笔+黑板”的教学模式。

3 以赛促学,促进统计方法与技术教学改革

近年来,统计数据分析广泛应用于社会统计生产,统计方法与技术可以为社会生产提供参考和决策的方法,特别是不确定环境下管理决策理论与方法、海量高维数据管理与分析技术、高维复杂统计数据分析模型与方法、宏观复杂统计系统分析与管理决策、中国工业统计运行监测预测与预警等。

3.1渗透建模思想,更新教学内容

(1)丰富应用案例,提升综合能力。结合专业发展要求及培养计划目标,教学内容上更注重将理论应用于实践。课堂上将模型与数学建模比赛相结合,增加了丰富的习题,通过真实科学的模型方案和数据使学生掌握预测与决策方法。特别是在决策部分的教学过程中,可引入历年数学建模比赛的真题作为对知识点的理解疏通及应用练习。

(2)扩宽统计技术应用领域。随着预测与决策涉及的领域日益广泛,本门课程的任课教师应在课程中增加很多不同领域的预测或决策案例,包括但不限于医学统计预测、产品市场预测决策、农业预测与决策等,让学生通过对不同行业预测与决策案例模型,加深理论理解和模型应用能力。无论哪行哪业的实际案例,具体解决过程中都应结合建模思维来处理。

3.2结合建模思想,调整教学方法

(1)强制预习效果良好。由于理论课时限制,课程内容较多等多个因素,特别是近年来越来越多的学生对所学知识知其然而不知其所以然,学过的知识忘记的很多,因此,总结以往学生学习效果得出经验,此课程在具体教学中增加提前布置作业的教学方法的比例,因此,自觉学习的学生对本门课程的掌握较理想。

(2)因材施教,针对性强化训练。针对上机操作过程中,学生对软件输出的结果分析不清楚这一问题,在实验上尽量多让学生解释某一编程语句对应输出结果中的哪一部分,以期更好的理解理论方法,促进对软件结果能有更完善的分析。

4 结语

目前,数学建模的教学主要用于竞赛为主,而日常普及较少。我们认为数学建模的思想在大部分专业的专业课中的运用重要过比赛自身。因此,我们以统计专业为研究背景,研究如何将数学建模的思想渗透在各专业课教学过程中,如何促进专业课程的教学改革,具有现实意义。

参考文献:

[1]吴晟, 吴兴蛟, 李英娜,等. 面向大數据时代的数学建模课程思考[J]. 计算机教育, 2017(12):119-121.

[2]孙泽锐, 李国祥. 合理利用数学建模比赛促进计算机教学改革[J]. 信息记录材料, 2017, 18(11):116-117.

[3]谢妙. 地方应用型本科高校创新课堂教学模式探索——以玉林师范学院《Java程序设计》课程为例[J]. 教育现代化, 2017(41).

[4]佚名. 教育部高等教育司司长张大良同志的讲话[J]. 数学建模及其应用, 2012, 1(2).

[5]贾秀利. 大学数学教学中建模思想渗透策略[J]. 职业技术教育, 2014(35):53-54.

作者简介:杨志伟(1982-),男,广东广州人,仲恺农业工程学院计算科学学院,讲师。杨姣(1984-),女,广东广州人,仲恺农业工程学院计算科学学院,讲师。

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