大學生科技創新活動實踐與思考

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一、建模教學對學生的科技創新能力的影響

1.學生分析問題時的洞察力可以通過建模教學提高。

數學建模，顧名思義就是對一個實際問題，通過假設進行簡化，通過問題本身的內在規律來找尋合適的數學方向，建立一個可以解釋以及解決該問題的數學模型，并通過數學軟件和實際數據來驗證所建模型的準確性的一門學科。由于所遇到的問題五花八門，千奇百怪，如果沒有一定的洞察力，無法透過現象看到問題的本質，學生很可能會一籌莫展，踏足不前，甚至南轅北轍。建模的實際問題來自于各行各業，雖然每個問題的專業背景可能不一樣，但是只要在合理的簡化假設的基礎下，這些問題的數學模型最終可能是一樣的或者是近似的。數學建模要求學生具有鷹一般的洞察力，能夠舉一反三，能從千差萬別的“面孔”下看穿其內在的相同的數學關系，接著運用已經掌握的理論知識、編程知識去建立數學模型。從實際問題中凝練出數學模型，洞察力是必不可少的。通過數學建模的培養，學生們能從看似以前完全沒有涉獵到的領域中找到與自己所學的數學知識之間的共同特征，并從中提煉出合適的數學模型，最終根據模型提出解決問題的思路，這種能力正是大學生科技創新活動所需要的。數學建模改變了學生們的思維習慣，讓學生們看問題不再感性更加理性。通過數學建模的培養，學生們的洞察力得到了鍛煉，為其參加石油類大學生科技創新項目打好了基礎。

2.學生的創新意識可以通過建模教學培養。

所謂創新意識，是指具有新穎性和獨創性的，由一個人的智力、知識、獨立性等優良品質復雜綜合而形成的，能無定向、無約束地由已知探索未知的一種綜合性本領。目前的教育學認為，創新意識是區分一流人才和二流人才的重要標準，對于人才的培養，創新意識才是最關鍵的。由于數學建模的解題方式非常的靈活，只有特定的解題方向，但是沒有標準的解題方法和統一的正確答案。學生們要做的，就是讀出題目要求你做的解題方向，是預測還是檢驗，是分類還是簡化，再根據具體的解題方向，自己去尋找合適的解題角度和數學方法，自己去尋找合適的數學軟件去實現模型的完成與檢驗。因此，學生在整個建模過程中不再像以前一樣由老師全程指導，而是通過自己的思考得出結論，這極大地增進了學生的創新意識。

3.學生的發散思維可以通過建模教學培養。

舉一反三、觸類旁通是學生參加大學生科技創新活動所應該具有的能力，也是解決許多科研問題的重要途徑。在數學建模中，一招鮮吃遍天是可能的，但前提是學生具有發散思維，能夠找到與問題本身相切合的點。數學建模對發散思維有較高的要求，大學生科技創新活動與科研項目也需要學生具有發散思維，學生創新能力的培養和提高更離不開發散思維的浸潤。發散思維可以強化學生們對于數學規律的發現、掌握和應用的能力，提高學生們對于所探究課題涉及到的知識進行延伸的素養，養成其在科技創新項目和科研中運用發散思維的習慣。由上可知，學生的發散思維可以通過數學建模教學進行培養，可以通過數學建模競賽進行強化，具有發散思維是學生們靈活應用所學的數學知識解決實際科研問題的重中之重。

4.學生的知識范圍可以通過建模教學擴展。

數學建模所涉及到的問題來源于各行各業，而解決一個問題所應用的知識也不僅僅只限于該問題本身。迫于精力所限，每個人無法掌握所有行業的所有知識，因此在數學建模過程中，不可避免的就要進行文獻的查找。而在數學建模競賽中，由于參賽時間的限制，學生們沒有充足的時間去細細地摳讀論文，所以這培養了學生能在短時間內抓住文獻里對自己有用的知識的能力。此外，任何模型的求解都繁雜異常，手工計算往往得不償失，因此需要學生利用計算機技術以及數學軟件來進行求解，最終的建模成果需要以科技論文的格式寫作出來，尤其是數學建模美賽，需要學生用英文寫作論文。正因如此，一場數學建模競賽，不僅僅訓練了學生應用數學的能力，能從抽象的問題中凝練出數學模型的能力，更是為學生將來在科研道路上的發展打好了基礎。

二、建立更合理的數學建模教學體系

為了使我校學生更加符合石油類大學生科技創新實踐項目的要求，筆者認為應該在原有的數學建模教學體系上，融入具體的石油類科技創新實踐案例，形成大學生科技創新與數學建模教學雙頭并進、互相補充、互相提高的新的數學建模教學體系。

1.補充建模教學內容，完善原有課程體系。

以培養學生創新意識和發散思維為目標，結合往屆建模教學的具體情況，對數學建模課程內容進行修改和完善，在原有的優秀建模競賽題目的基礎上增加一些難度適中的石油類大學生科技創新實踐案例，豐富教學內容。除此之外，還應該補充一些具有石油學科背景的開放性題目，引導大一大二的學生積極參與到大學生科技創新活動當中。并且同時，還應該開設一些數學軟件應用課程，讓學生初步了解Matlab、Spss、Lingo等數學運算軟件，加強學生競賽論文寫作和英語論文寫作的能力。通過以上工作來補充和完善原有的數學建模課程體系，以此來提高學生的科研能力。

2.加強數學軟件編程教學。

數學建模課程的新穎之處在于，它不僅讓學生學會把數學理論知識應用到實際科研應用當中，而且教會學生如何利用計算機更加快捷簡便地解決數學問題。筆者認為學校應該通過三個層次來強化學生數學建模軟件編程的能力。第一層次，通過數學上機課來增加學生的數學軟件應用的能力。第二層次，通過數學建模課程初步培養學生解決一般問題的能力，主要內容為基礎訓練題目的解決，該過程除了強調編程能力外，還強調問題解決的完整性。第三層次，通過競賽培訓、競賽以及科技創新活動加強實踐能力培養，該層次培養學生通過應用實踐來發現問題、解決問題的能力。

3.通過大學生科技創新實踐項目強化學生的創新能力。

筆者認為，應該通過石油類大學生科技創新實踐項目的引入，將我校數學建模二級培訓體系———選修課、建模競賽培訓，拓展為選修課、建模競賽培訓、科技創新實踐項目的三級培訓體系。所謂融合石油類大學生科技創新項目的建模培訓，就是針對本校大學生科技創新活動的需求，通過融入石油專業知識，結合石油背景來設計數學建模培訓題目，依靠學校每年的科技創新項目、教師的科研項目等，以創新的形式進行建模培訓。我校每年的科技創新項目大部分都偏重于石油化工領域，因此要融合大學生科技創新活動和數學建模教學，關鍵點就是在設計建模培訓題目時能結合石油背景和石油行業知識，引導學生們在思考本專業的科研問題時，能用數學建模的思想和方法。這不僅僅幫助學生更深入地掌握專業知識，更提高了他們的科研能力。項目的難度過低或過高，都對學生的科研能力的提升幫助不大。而且，在項目的設計上，需要考慮項目的可行性、數學建模思想與方法在專業領域中的體現等問題。

三、結語

石油類大學生科技創新項目所涉及到的知識面廣，難度大，對學生的科研能力有很高的要求。而數學建模溝通了數學理論教學與實際科研應用，課程內容涵蓋了大學生科技創新項目的整個過程，對于學生科研能力的培養是全面的。將石油類大學生科技創新項目和數學建模課程有機的融合是培養具有全面科研素養的石油學子的有效方法。

作者：朱益 顧岳 李磊 王克雄 單位：中國石油大學石油工程學院