數(shù)學(xué)建模課程考核改革探索
時(shí)間:2022-07-04 03:05:55
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摘要:數(shù)學(xué)建模是銜接數(shù)學(xué)與應(yīng)用問題的橋梁,該課程主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求。本文針對(duì)于數(shù)學(xué)建模的課程考核問題進(jìn)行探討,分析數(shù)學(xué)建模課程考核存在問題,改革思路,并提出多層次綜合考核方式,應(yīng)用于數(shù)學(xué)建模的課程考核,效果良好。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;課程考核;創(chuàng)新能力
數(shù)學(xué)建模是一門介紹數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題的方法課程,該課程主要講授如何針對(duì)日常生活中的實(shí)際問題,做假設(shè)簡(jiǎn)化并進(jìn)行抽象提取,然后用數(shù)學(xué)表達(dá)式或者數(shù)學(xué)公式等將該問題表達(dá)出來,并求解該問題,從而達(dá)到解決實(shí)際問題的目的。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)內(nèi)容包含常見數(shù)學(xué)模型的介紹、數(shù)學(xué)軟件編程和處理實(shí)際問題的數(shù)學(xué)方法。即數(shù)學(xué)建模是一門銜接數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的應(yīng)用型課程,其教學(xué)、考核等都與其他數(shù)學(xué)課程不同。中共中央國務(wù)院《關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》明確指出:“高等教育要重視培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神,普遍提高大學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)?!碧貏e對(duì)于當(dāng)前處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整期,“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型,國家需要大量的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。而高校是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要基地,需要改變?cè)械娜瞬排囵B(yǎng)模式,提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合素質(zhì),培養(yǎng)適合經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。因此,本科教學(xué)中越來越重視培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作和社會(huì)活動(dòng)的能力。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的競(jìng)賽活動(dòng),要求參賽學(xué)生利用三天三夜的時(shí)間完成數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,整個(gè)競(jìng)賽過程中學(xué)生需要分析問題、查找資料、建立模型、編程求解、撰寫建模論文等步驟。這些步驟要求參賽學(xué)生具有較強(qiáng)的信息收集、知識(shí)獲取、分析、編程、論文撰寫、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。因此,數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)是培養(yǎng)學(xué)生各方面能力的競(jìng)賽,也是全國參與人數(shù)最多、受益面最廣、舉辦時(shí)間最長的競(jìng)賽活動(dòng)之一。數(shù)學(xué)建模是信息與計(jì)算科學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的專業(yè)必修課,參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的必須培訓(xùn)課程,數(shù)學(xué)建模的考核不僅僅是給出該課程的成績,更重要的承擔(dān)為數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽選拔參賽人員的任務(wù)。本文針對(duì)數(shù)學(xué)建模的考核問題進(jìn)行討論。
1數(shù)學(xué)建??己舜嬖趩栴}
(1)考核手段和目的存在誤區(qū)。傳統(tǒng)的考核方法注重于理論知識(shí)的檢驗(yàn),忽略了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。同時(shí),教育主管部門對(duì)于該課程的考核要求與其他課程類似,僅僅考核知識(shí)點(diǎn)的掌握,忽視了該課程的開設(shè)目地,從而使得部分學(xué)生的利用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題的能力未能提高,沒有達(dá)到學(xué)習(xí)此課程的目的。(2)考核重結(jié)果,輕過程。目前,數(shù)學(xué)建模是考查課程,該課程的考核存在兩個(gè)極端:簡(jiǎn)單根據(jù)學(xué)生的數(shù)學(xué)建模論文給予成績或試卷考試成績??己私Y(jié)果忽略了對(duì)學(xué)生的各方面能力的考察,導(dǎo)致開卷考試變成了學(xué)生的簡(jiǎn)單應(yīng)付了事;而且部分考核只看最后的結(jié)果,而忽略了數(shù)學(xué)建模的整個(gè)訓(xùn)練過程。(3)考核方式單一。數(shù)學(xué)建模課程牽涉數(shù)學(xué)方法、編程能力、論文的寫作能力、及其綜合動(dòng)手能力等。單純從試卷或最終數(shù)學(xué)建模論文不能體現(xiàn)學(xué)生的各種能力。導(dǎo)致學(xué)生的某一種能力掩蓋了其他能力的展現(xiàn),導(dǎo)致數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽學(xué)生選拔過程中存在一種現(xiàn)象:通過各種方式選拔的“優(yōu)秀”學(xué)生,真正參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽時(shí),根本無法動(dòng)手。(4)教學(xué)改革需要。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的興起,數(shù)學(xué)知識(shí)是解決此類實(shí)際問題的必須工具,解決該類問題的過程其實(shí)就是數(shù)學(xué)建模的過程。隨著“新工科”培養(yǎng)計(jì)劃的興起,數(shù)學(xué)、編程、寫作能力成為衡量人才的重要指標(biāo)。數(shù)學(xué)建模是銜接數(shù)學(xué)和實(shí)際問題的橋梁,設(shè)置合理的考核方式,體現(xiàn)學(xué)生多方面能力是數(shù)學(xué)建模課程考核改革的動(dòng)力。
2考核改革理念
(1)轉(zhuǎn)變教育觀念,樹立科學(xué)考核。數(shù)學(xué)建模是一門利用數(shù)學(xué)方法、計(jì)算機(jī)編程、論文寫作等方面知識(shí)解決實(shí)際問題的課程。該課程主要培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)建模方法解決實(shí)際問題的能力。因此,任課教師改變課程考核等同于考試的觀念,將考核過程貫穿學(xué)生的學(xué)習(xí)階段,學(xué)習(xí)階段融入整個(gè)考核過程。從而避免教、考脫節(jié)的現(xiàn)象,形成教考相互融合,提高學(xué)生的積極性。(2)實(shí)施多元化考核,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。數(shù)學(xué)建模課程是綜合利用各種能力解決實(shí)際問題的方法論型課程,該課程的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的各種能力及其解決實(shí)際問題的綜合能力。包含多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的試卷測(cè)試是應(yīng)試教育的體現(xiàn),不足以反映學(xué)生的動(dòng)手能力。多元化的考核方式能促進(jìn)教學(xué)過程逐步向以訓(xùn)練學(xué)生的解決實(shí)際問題能力為導(dǎo)向,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。(3)實(shí)施多元化考核,促進(jìn)學(xué)生學(xué)風(fēng)。多元化考核將教學(xué)和考核的過程相互融合,學(xué)生的學(xué)習(xí)和考核交替進(jìn)行,能夠促使學(xué)生、自我反省,發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的不足,及時(shí)改進(jìn)。同時(shí),教考融合能夠促使學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí),調(diào)到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,避免出現(xiàn)“平時(shí)送、考前緊、考后忘”的現(xiàn)象。
3考核方案
鑒于數(shù)學(xué)建模是利用計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題的方法論文課程。該課程的教學(xué)過程包含介紹數(shù)學(xué)建模所用知識(shí)點(diǎn)和綜合利用各個(gè)知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問題兩個(gè)階段。該課程考核改革主要訓(xùn)練學(xué)生綜合利用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,過程的訓(xùn)練是教學(xué)的重點(diǎn)??荚嚫母镄柝灤┯谠撜n程的具體教學(xué)過程,因此將考核分為階段考核、綜合考核、結(jié)課考核、參賽考核四種方式。(1)階段考核。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)內(nèi)容包括編程語言介紹、數(shù)學(xué)建模方法介紹和數(shù)學(xué)論文寫作介紹幾個(gè)主要的方面。相應(yīng)地,編程能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)建模能力和論文寫作能力的訓(xùn)練是數(shù)學(xué)建模的根本目的。因此,本項(xiàng)目擬根據(jù)數(shù)學(xué)建模的教學(xué)大綱安排,對(duì)每種能力進(jìn)行單獨(dú)考核,結(jié)合每種能力的特點(diǎn),設(shè)置不同的題目,考核每種能力的得分。根據(jù)教學(xué)進(jìn)度測(cè)試題目,初步擬定每種能力的測(cè)試成績各占總成績的10%,共占總成績的30%。(2)綜合考核。數(shù)學(xué)建模是綜合運(yùn)用各種能力的解決實(shí)際問題。在各種能力訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生的綜合運(yùn)用各種知識(shí)的能力。在此階段,從歷年數(shù)學(xué)建模題目和日常生活中挑出2~3個(gè)題目,進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化處理,促使學(xué)生利用3~5天的時(shí)間完成一篇論文,進(jìn)行點(diǎn)評(píng)評(píng)分,挑選部分典型論文進(jìn)行講解;然后要求學(xué)生繼續(xù)完善論文,再次點(diǎn)評(píng)評(píng)分,如此循環(huán)多次。每個(gè)題目的成績約占總成績的10%,該階段共占總成績的30%。(3)結(jié)課考核。針對(duì)數(shù)學(xué)建模授課期間的知識(shí)點(diǎn)訓(xùn)練和綜合訓(xùn)練,最后仿照數(shù)學(xué)建模的參賽組織形式,從實(shí)際生活中挑選2個(gè)側(cè)重點(diǎn)不同的題目;同時(shí),建議選課學(xué)生自由組合,3人一組,共同完成數(shù)學(xué)建模論文。該階段對(duì)前期訓(xùn)練的檢測(cè),同時(shí)考核學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,最終論文的成績占總成績的40%。(4)參賽考核。數(shù)學(xué)建模課程可作為數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的前期培訓(xùn),從選課選手中選取部分成績優(yōu)秀的學(xué)生,組織他們參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,競(jìng)賽獲國家級(jí)獎(jiǎng),最終成績直接評(píng)為優(yōu)秀;廣西區(qū)級(jí)獎(jiǎng)最終成績可直接評(píng)為良好。
4實(shí)施效果
該考核方案在信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)建模課程試用。教學(xué)中將考核過程融入教學(xué)過程,教學(xué)過程穿插考核,這樣能夠防止“考核型學(xué)習(xí)現(xiàn)象”,促使學(xué)生逐步向“學(xué)習(xí)型考核”轉(zhuǎn)變。同時(shí),數(shù)學(xué)建模是應(yīng)用型課程,多元化考試能夠訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)編程和論文書寫能力,單一考核不再適應(yīng),多元化考核能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn),促進(jìn)教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙阅芰閷?dǎo)向”,符合當(dāng)前的教育改革理念。數(shù)學(xué)建模講授的內(nèi)容有:線性規(guī)劃模型、非線性規(guī)劃模型、圖論模型(最短路模型、生成樹模型、網(wǎng)絡(luò)圖模型)、微分方程模型、差分方程模型、插值模型、擬合模型、回歸分析模型、因子分析模型、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)?zāi)P?、綜合評(píng)價(jià)模型、模擬仿真模型等模型及其相關(guān)算法的軟件編程。在教學(xué)安排中,對(duì)于數(shù)學(xué)模型部分盡可能講解數(shù)學(xué)建模中常見模型的建模方法、模型特點(diǎn)及其適應(yīng)范圍、該模型的求解算法等。對(duì)于涉及模型求解算法的理論及其具體的求解步驟略講或者不講解,對(duì)于調(diào)用軟件的算法集成命令及其調(diào)用方法等詳細(xì)介紹。對(duì)于數(shù)學(xué)建模論文寫作方面,通過閱讀優(yōu)秀論文,特別是我校2012年的“MATLAB創(chuàng)新獎(jiǎng)”論文。同時(shí),選取部分簡(jiǎn)單例題,根據(jù)完整數(shù)學(xué)建模論文的章節(jié)要求布置任務(wù),要求完成相應(yīng)論文。然后根據(jù)學(xué)生的完成情況,進(jìn)行詳細(xì)點(diǎn)評(píng),特別數(shù)學(xué)建模論文的寫作及其注意事項(xiàng)。學(xué)生主動(dòng)完成平時(shí)練習(xí)的積極性高,80%的同學(xué)能夠按時(shí)完成布置的任務(wù)。剩下部分同學(xué)再經(jīng)過多次提醒之后也補(bǔ)交了布置的任務(wù)。從提交的作業(yè)發(fā)現(xiàn),大部分同學(xué)的作業(yè)都是自己認(rèn)真完成,少數(shù)同學(xué)是在參考他人的基礎(chǔ)之上完成。在課程結(jié)束后,參照數(shù)學(xué)建模的形式,要求同學(xué)們可以自由組隊(duì),隊(duì)員人數(shù)為1~3人,根據(jù)人數(shù)的多少,設(shè)置不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,本人給出幾道歷年真題或類真題,這些題目是根據(jù)當(dāng)前的熱點(diǎn)新聞等經(jīng)過加工而提出。從學(xué)生提交的結(jié)課論文來看,已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期效果,大部分同學(xué)具備了數(shù)學(xué)建模的基本素質(zhì),掌握了數(shù)學(xué)建模技巧,能夠完成數(shù)學(xué)建模論文。通過兩年的試用,信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的人數(shù)比往年增加20%,而獲得?。▍^(qū))級(jí)獎(jiǎng)以上的獎(jiǎng)項(xiàng)比往年增加40%。因此,說明數(shù)學(xué)建??己朔桨笇?duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)具備一定的準(zhǔn)確性。
5問卷調(diào)查情況
為配合考核方案的實(shí)施,特?cái)M定考核改革調(diào)查問卷,本人共做了兩次問卷調(diào)查,共收到近八十分問卷。問卷包括數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣、參加數(shù)學(xué)建模的積極性、考核嚴(yán)厲與否、考核方案認(rèn)同度等內(nèi)容。統(tǒng)計(jì)調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣明顯提高,參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的積極性也大幅度提高。并且大部分學(xué)生認(rèn)同考核方案,也贊成將考核過程與教學(xué)過程相結(jié)合。從調(diào)查問卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看:有近70%的學(xué)生認(rèn)為該課程應(yīng)該嚴(yán)格考核;76%的學(xué)生認(rèn)同該考核方案。由此可見,數(shù)學(xué)建??己朔绞礁母锞哂幸欢ǖ耐茝V和實(shí)施價(jià)值(見圖1)。
6總結(jié)
根據(jù)實(shí)施《數(shù)學(xué)建?!房己烁母锓桨傅膶W(xué)生反饋情況,總的來看,學(xué)生對(duì)考核方案比較認(rèn)同,也同意嚴(yán)格考核。從學(xué)生的參賽人數(shù)和獲獎(jiǎng)比例也說明了該考核方案能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的各方面能力。
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作者:封全喜 唐國強(qiáng) 艾 武 陳華舟 單位:桂林理工大學(xué)