发布时间：2023-03-29 09:22:30
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关键词 数学建模课程教学 数模竞赛 创新能力培养 改革举措
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.05.015
Exploration and Practice of Mathematical Modeling Activities
in the Innovation Educational Background
WANG Wenfa[1]， WU Zhongyuan[2]， XU Chun[1]
（[1] College of Mathematics and Computer Science， Yan'an University， Yan'an， Shaanxi 716000;
[2] Office of Academic Affairs， Yan'an University， Yan'an， Shaanxi 716000）
Abstract Under the innovative education based on university personnel training requirements and problems of traditional mathematics education， the importance of mathematical modeling of students' innovative ability to Yan'an University， for example， according to "sub-level， sub-module" model of teaching and organization contest guidance， teaching and assessment in accordance with academic competitions， math majors and computer majors， two contests with a thesis project and Daiso， boutique website and digital-analog Association and second class "four convergence" approach to student innovation and innovative ability， and made remarkable achievements in personnel training， curriculum development， team building， professional building.
Key words mathematical modeling teaching; mathematical modeling contest; innovative ability training; reform measures
高等学校的大学生是国家科技发展的主力军，大学生的创新能力决定着国家未来的科技创新能力。数学建模课程教学与竞赛的广泛开展对高等学校大学生的创新能力培养具有十分重要的作用。如何在数学建模课程教学与实践中，既能增强大学生的数学应用意识，又能提高大学生运用数学知识和计算机技术分析和解决问题的能力，从而达到提高大学生综合素质和创新能力的目的，这个问题是近年来众多高校关注的问题。延安大学作为一所地方高校，在近几年数学建模课程教学与实践过程中，进行了一系列卓有成效的探索和改革，学生的创新意识和创新能力得到大幅度提升。
1 更新教育理念，充分认识数学建模对学生综合素质和创新能力培养的重要性
数学作为一门基础学科，它涉及的领域相当广泛，如经济、计算机及软件、管理、国防等，虽然数学在高校教育教学中的地位不断提高，人们对其认识也不断加深。但是，人们对数学类课程、数学学科在创新型人才培养中的重要性仍认识不够深入，在教学内容、教学方法、教学手段、评价措施等诸多方面，仍然沿用传统数学类课程的教学模式和思维方式，导致高校人才培养与创新教育背景下的人才培养需求完全脱节。正如著名的数学家王梓坤院士所说“今天的数学科学兼有科学和技术两种品质，数学科学是授人以能力的技术。”面向21世纪，高等教育在高度信息化的时代培养具有创新能力的高科技技术人才，数学作为一门技术，现已成为一门普遍实施的技术，也是未来高素质人才必须具备的一门技术。因此，在数学建模课程教学与实践过程中，必须转变传统数学类课程的教育教学理念，不能将其简单地当作工具和方法，而要将其当作是一门技术，而且是一门普遍适用的高新技术，在保证打牢基础的同时，力求培养学生的应用意识与应用能力、创新意识与创新能力，真正实现培养高素质创新人才的目的。
2 数学建模课程教学的改革与实践
2.1 分层次、分模块实施数学建模课程教学和竞赛指导
一是在数学建模专业课、专业选修课、公共选修课教学中按照知识点及教师研究方向，将课程内容分为两个层次九个模块。第一层次包括数学软件、初等模型、优化模型、数学规划模型、微分方程模型等五个模块;第二层次包括离散模型、概率模型、统计回归模型、数值计算与算法设计等四个模块。第一层次针对公共选修课教学，第一层次+第二层次针对专业课和专业选修课教学。具体措施是：由数学建模课程教学团队集体制定课程教学大纲和实施计划，每位教师按照课程教学大纲和实施计划主讲自己所从事的方向模块，在保证课程教学内容完整性和系统性的同时，根据学生知识层次，充分发挥每位教师专业优势，有效地提升了课程教学质量;二是在大学数学课程教学中，按知识点将数学建模思想融入其中，在激发学生学习数学兴趣的同时，强化学生的数学应用能力培养;三是在校内数学建模竞赛中，按照“建模知识+专题讲座+模拟+竞赛”的模式组织校内建模竞赛，主要以数学建模的基本思路、基本方法、基本技能为内容，使学生对数学建模有更加深入的感知和认识，在激发学生学习数学兴趣和积极性的同时，培养学生的科研意识和创新意识;四是在全国数学建模竞赛中，按照“集训+软件应用+旧题新做+模拟选拔+强化训练”的模式组织全国建模竞赛，主要以培养学生的洞察力、联想力、创新能力、团队协作精神和吃苦精神为内容，使学生的创新意识、团队协作精神得到良好培养。 2.2 建立数学建模精品课程网站，为数学建模爱好者搭建学习交流平台
网站将数学建模课程教学与数模竞赛有机地融合，为学生全方位了解、学习和掌握数学建模的相关知识、相关技能开辟第二条通道。网站包括：课程介绍【课程描述、教学内容、教学大纲、建设规划】、教学团队【整体情况、课程负责人、主讲教师】、教学资源【教学安排、多媒体课件、授课录像、电子教案、课程作业、课程习题、模拟试卷、参考资源】、实验教学【实验任务、实验大纲、实验指导、课程设计、实验作品、实验报告】、教学研究【教学方法、教学改革、教学课题、教学论文、学生评教】、教学成果【教学成果奖、获教学奖项、人才培养成果、教材建设】、在线学习【在线交流、在线自测】、成绩考核【平时成绩、作业成绩、实验成绩】、下载专区【教学软件、常用工具】、数模协会【协会简介、协会章程、通知公告、新闻动态、竞赛获奖、优秀论文、往届赛题、模拟赛题、校内竞赛、新手入门】等，这些内容几乎囊括了数学建模教育教学活动的所有内容，学生可以通过网络资料学习就可以全面了解数学建模的相关知识与技能。
2.3 专业相互融合，取长补短，充分发挥学生各自专业优势
数学与计算机科学学院现有数学与应用数学、信息与计算科学、计算机科学与技术、软件工程四个专业，其中两个为数学类专业、两个为计算机类专业。在课程教学中针对两专业的长处和不足，按照专业结队子、学生结队子的模式组织教学和小组讨论，强化计算机类专业学生的数学应用能力培养，强化数学类专业学生的计算机软件应用能力培养;在竞赛组队中，每队均配备至少1名计算机类专业学生和1名数学类专业学生。充分发挥各自的优势，取长补短，使学生的综合能力得到提升。
2.4 延伸数学建模竞赛效能，不断提高学生的创新能力
每年全国大学生数学建模竞赛和校内数学建模竞赛试题都是从实际生活中提取出的实际问题。因此，指导教师在指导学生毕业论文（设计）和大学生创新训练项目时，从往届赛题或模拟试题中选择一些题目，将其进行适当的延伸作为学生毕业论文（设计）和大学生创新训练项目选题。通过这一方式，进一步培养学生的创新思维和创新意识，为学生今后从事科学研究奠定了坚实的基础。
3 数学建模课程教学改革取得的成效
3.1 我校全国大学生数学建模竞赛成绩居全省同类院校前列
我校参加全国大学生数学建模竞赛共获得国家一等奖4项、国家二等奖6项、陕西省一等奖33项、二等奖71项，4次被评为优秀组织奖，1名指导教师获陕西省数学建模竞赛陕西赛区优秀指导教师，600多名学生参与大创项目，公开发表科研论文30余篇，学生的就业率和就业质量得到明显提高。该赛事因此也成为了延安大学学科竞赛品牌和亮点。
3.2 我校数学建模教育获得多项教学成果奖、质量工程项目及教改项目
教学成果奖：“理工类大学生数学素质与创新能力培养的研究与实践”荣获2009年陕西省教学成果二等奖;“地方性院校开展数学建模教学的实践与探索” 荣获2003年延安大学教学成果一等奖;“计算机专业高素质应用型人才培养模式的改革与实践” 荣获2012年延安大学教学成果一等奖;“厚基础、重实践、强化工程素质和创新的人才培养模式的研究与实践”荣获2011年延安大学教学成果二等奖;“数学建模课程改革及数学建模竞赛的研究与实践”荣获2007年延安大学教学成果二等奖。
质量工程项目：“数学与应用数学专业”为2010年省级特色专业;“数学建模教学团队”为2011年省级教学团队;“数学建模精品课程”为2012年校级精品课程;2014年“数学建模”课程获批为省级精品资源共享课程;2014年“数学与应用数学”专业获批为省级专业综合试点项目。
教改项目：“大学生数学应用能力创新能力培养的改革与实践”为2009年省级重点教改项目;“地方高校青年教师教学能力提升途径的研究与实践”为2013年省级重点;“青年教师教学能力提升的研究与实践”为2011年校级重点;“计算机相关专业校企合作人才培养模式改革的研究与实践”为2013年校级重点。
3.3 依托数学建模教育平台，推动指导教师教学科研能力和综合素质提升
数学建模教育不仅提高了学生的创新能力，同时也为指导教师的教学、科研及综合素质的提升起到了推动作用。数学建模课程是一门面向全校理、工、经、管、教各学科专业大学生开设的理论与实践相结合的基础课程，主要以学生的洞察能力、创新能力、数学语言翻译能力、抽象能力、文字表达能力、综合分析能力、思辨能力、使用当代科技最新成果的能力、计算机编程能力、数学软件应用能力、团队协作精神和组织协调能力等综合素质培养为目标，以数学建模课程教学、数学建模竞赛、第二课堂、毕业论文（设计）、大学生创新训练项目等为手段，通过“分层次、分模块、四融合”的教学模式的有效实施，在提高我校学生解决在理、工、经、管、教等学科专业领域遇到的数学建模问题的能力的同时，为我校高素质、应用型人才培养做出贡献。
基金项目：2013 “地方高校青年教师教学能力提升途径的研究与实践”（项目编号：13BZ37）;2014年陕西本科高等学校“精品资源共享课程建设”项目“数学建模”课程建设阶段性成果
参考文献
高级“双师型”教师，首先，具有系统化、坚实的旅游理论和专业知识，相当丰富的旅游教学经验、实践经验。获得了大学本科以上学历、高校教师资格证书、副教授以上职称，具备了系统化的教学两门以上专业或基础课教学的能力。其次，可及时吸收到最新的旅游知识成果并应用在教学实践当中，曾参与过教学改革、教学研究、教学论文的研究或出版过关于旅游学且水准较高的著作。最后，获得高级导游证书和国家职业资格一级或以上技术职称，有两年以上在企业一线旅游专业的工作经验，曾参与过教育部门组织的旅游实践技能训练并获得了合格证书。具有高校指导、组织旅游实践教学、提高学生旅游技能的能力，在实践的过程中可进行实践创新，指导或编写过旅游学教材，通过教学实践验证教学效果显著。
二、高职院校旅游管理专业“双师型”教师的培养途径
(一)建立“双师型”教师队伍的必要途径
构建“双师型”旅游管理教师队伍的第一步就是转变教师的观念，旅游学科有别于其他学科，它具有很强的实践性、更新速度快，需要教师及时关注业界走向。因此需要强化教师的教学思想，使他们了解到职业技能、实践培训、实践教学对提高学生专业能力的作用。经过审核获得“双师型”教师称号的教师也应实施系统化的管理，并制定相关的训练措施保障“双师型”教师质量的进一步提高。保障获得“双师型”教师称号的人员都是具备了真正的教学能力，而非滥竽充数。部分教师获得了专业技术职称但不是教师类专业出身的教师，必须规定他们在从事过一定时间的相关专业工作方可授予“双师型”教师称号。当然获得“双师型”教师称号后还需要在每年参与教育部门组织的旅游实践实训活动。另外，高校可规定获得了导游证的“双师型”教师每年应进入旅行社从事一段时间的导游工作等等。通过这些方式提高“双师型”教师队伍的质量，保障高校“双师型”教师队伍为“货真价实”的高水平教师队伍。
(二)构建“双师型”教师队伍的培训制度
许多高校在构建“双师型”教师队伍采用校企合作的形式，通过强化高校与企业的合作来提高“双师型”教师队伍的整体质量。其中包括聘请企业优秀员工、技术专家来高校讲学或在校兼职教学，定期组织教师前往企业进行参观考察、挂职训练、带领学生在企业中实习等方式来强化“双师型”教师质量。遴选一部分教师进入企业参与挂职训练，教师可通过自己所从事的产业情况、运作流程预测未来的发展趋势，将自身在实际工作中了解到的知识、经验、观点等投入到教学中并在作为实际训练的补充说明，帮助学生更好地理解知识点。高校可组织一些教学、实践经验的旅游学骨干教师定期对学校的中青年旅游专业教师进行指导，引导青年教师尽快成长，从而为学校快速组建出一支素质水平较高的实践教学队伍。
(三)鼓励专业课教师参与实践性研究
部分专业教师通过多年的专业实践训练奠定了扎实的专业理论基础，进而形成了一定的学科科研开发能力。鼓励专业课教师走出学校，参与实践性课题，承担科研项目，锻炼他们的实际操作能力，丰富实践经验。通过参与实践性课题了解并掌握最新的研究技术，及时将最新技术应用在教学中，提高他们的技术能力和科研能力，引导他们从专业课教师向“双师型”教师发展，同时也可以将最新技术反哺给企业。通过这一形式不但提高了高职院校的科研能力，而且高校的知名度也得到了提高，促进校企合作的可持续的良性发展。教师直面企业，发现企业运作中存在的问题、管理中存在的漏洞等等，使之成为教学中的重心为学生解答，有助于学生将课堂中掌握到的知识与企业的实际情况结合起来，可以企业的发展需要为导向，开展教学工作。高校可通过实践性研究把握旅游行业所需，提高本校旅游人才的市场竞争力。
(四)完善“双师型”教师队伍的相关制度
关键词：机械制造工艺；精品资源共享课；课程内容；课程资源
精品资源共享课是以高校教师和学生为服务的主体，同时面向社会学习者的基础课和专业课等各类网络共享课程[1,2]。它不仅起到课程的示范作用，更重要的是发挥其辐射作用[3]。精品资源共享课建设的目标和任务主要是促进教育教学观念转变，引领教学内容和教学方法改革，推动优质课程教学资源通过现代信息技术手段共建共享，提高人才培养质量，服务学习型社会[4]。因此，建设精品资源共享课具有重要意义。机械制造工艺学是我校机械类专业的主要核心专业课程，是广东省精品资源共享课。结合广东省经济发展对机械人才的需求实际，本精品资源共享课的建设目标是：以培养工程技术应用型人才为目的，建成教学与学科发展、教学手段发展同步的动态发展平台，集课堂教学、实践教学、互动教学、网络教学于一体的立体化课程教学体系，建设与生产实践、行业发展、社会需要相结合的具有较高水平的精品资源共享课。为实现此目标，课程团队通过以下四方面对该精品资源共享课进行建设。
1课程教学内容
机械制造工艺学是机械类专业主要核心专业课程，该课程包括理论教学和课程实习、课程设计等实践教学环节，是一门理论性和实践性都较强的课程[5]。通过本课程的学习，使学生掌握机械制造工艺基本知识，机械制造过程的经济分析，合理地选择工艺最优方案，并具有设计工艺装备的能力。1.1理论课教学机械制造工艺学。理论课教学目的与要求是：系统地掌握传统机械加工工艺理论和获得精度的加工方法；比较系统地掌握机床夹具设计的基本原理和专用机床夹具设计方法，了解现代机床夹具的发展方向；在掌握机械加工工艺理论的基础上，分析获得精度的哪些方法最能保证加工质量，并且是成本最低的，从而选出最优的工艺方案；了解先进制造技术，探索我国超精密加工应采用哪些方法，以及精密加工与超精密加工在我国应用的前景。1.2实验教学表1实验教学内容及课时本实验课程配合机械制造工艺学的理论讲授，力图使学生在完成相应的理论学习后，通过实验操作，掌握机械制造工艺基本知识，合理地选择工艺最优方案，掌握获得精度的加工方法、影响加工精度和表面质量的工艺因素。教学和训练的重点是：工艺的分析与制定、获得精度的方法和加工质量的保证。实验教学内容及课时见表1。1.3课程实习教学表1实验教学内容及课时机械制造工艺学实习是机械类专业一门必修的实践课程，是使学生接触工农、了解工厂、获得生产技术和管理知识进行工程师基本训练、提高思想、扩大知识、增强智能、提高人才培养质量不可少的一个重要的实践性教学环节。通过2周的工厂工艺实习，对机械产品的制造过程及其所使用的技术文件有一个感性的、直观的认识，对有关工具、夹具、辅具和专用设备的结构、工作特点以及生产过程中的质量检查等方面有进一步的了解，同时对工厂、车间的生产组织和技术管理，有关生产安全的防护措施有所了解。1.4课程设计教学。机床夹具设计原理课程设计安排3周时间，要求学生运用课程中的基本理论以及在实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具。此环节要求学生通过设计能获得综合运用所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为后续的毕业设计进行一次综合训练和准备。
2课程教学团队建设
机械制造工艺学课程团队由具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识以及一定生产实践经验毕业于不同学校的教师构成。团队共有教师11名，其中教授1名，副教授7名，高级实验师1名，讲师2名。教师中具有博士学位的8人，具有硕士学位的3人。其中硕士生导师5人，具有出国学习经历的教师5人。课程团队注重教学改革和实践，注重师资队伍建设，注重培养学科带头人和青年教师，注重团队协作，具有良好的合作精神，是一个注重教学与科研一体化的集体。
3课程资源建设
3.1立体化的多媒体教学资源库。根据课程特点，构建多媒体教学资源库，包含生产实例视频及图片资料、三维动态模型和三维人机交互模型等立体化的教学资源。为使课程的教学内容与时俱进，生产实例视频资料应包含先进的制造方法与工艺。资源库的素材不但可用于课程教学，丰富教学内容，同时可充实到机械制造工艺学精品资源共享课网站，提供网络互动学习环境，调动学生主动参与学习进程，使其成为学习的主体，从而达到良好的学习效果[6,7]。3.2CAI的互动教学课件。针对学生对夹具工作原理和零件结构缺乏感性认识，制作《夹具课程设计CAI教学》课件，在课件中插入图表、Flas、视频、仿真动画、三维互动模型等多种素材，将平面的设计资料转化为立体化，在课程设计中引入教学，实现CAI的互动教学，有效地提高课程设计质量。3.3多媒体教学网络课件。将多媒体课件全部改为网络课件，根据学科以及教学的发展，及时更新教学内容，便于学生上网学习，同时将更多的辅助教学材料电子化、网络化，使学生能充分自主学习，获取更多的知识。3.4全系列课程教学视频录像。录制机械制造工艺学全程授课录像，真实记录整个教学内容。同时按知识点编辑教学视频，方便学生有选择地观看学习。3.5教材及实践教学资源。理论教学选用经典的国家级规划教材，王先逵主编的《机械制造工艺学》(机械工业出版社)；课程设计选用赵家齐主编的《机械制造工艺学课程设计指导书》(机械工业出版社)，保证教学质量。同时对目前使用的实习指导书进一步修订完善，为课程实习提供良好的参考资料和载体。校外实习基地的建设是保证实习质量的关键。进一步拓展校外实践教学渠道，新增校外实习基地，探索实习的新机制，提高实习质量。3.6精品共享课程网站。建立机械制造工艺学精品共享课程网站，将课程的基本资源和拓展资源全部在网站上。基本资源包括：完整的基本教学资源、多媒体教学资源库、《夹具课程设计CAI教学》课件、国家级实习基地资料。拓展资源包括：立体化的多媒体教学资源库、CAI的互动教学课件、多媒体教学网络课件、专题讲座库、学科专业知识检索系统、学生考试题库及知识题库、课程教学和学习和交流工具、机械制造方法库等。
4课程推广
本课程的建设成果先在机械设计制造及其自动化专业教学中应用，然后进一步推广应用于我校车辆工程、汽车运用和机化等专业教学中。此外，本课程还通过与国内的兄弟院校和企业的教学交流和合作关系，通过网络平台、多媒体教学资源共享、发表教学论文等方式，推广课程建设的成果和经验。
5结束语
通过机械制造工艺学精品资源共享课建设，使我校形成一支教学水平高、教学效果好的教师队伍；同时形成立体化教学环境，使教学质量得到提高，教学条件得到改善；并使学生的机械制造与创新设计水平得到提高，参加机械专业竞赛获奖率提高。
作者:陈燕 邹湘军 李嘉威 王佳盛 刘威威 单位:华南农业大学工程学院
参考文献
[1]张思淼.省级精品资源共享课的建设与探索[D].大连:辽宁师范大学,2015.
[2]胡来林.精品资源共享课建设策略研究[J].远程教育杂志,2012(6):80-85.
[3]李建春.精品课程转型升级为精品资源共享课的探索与实践[J].高教论坛,2013(8):58-60.
[4]熊永红.对国家级精品资源共享课建设中几个问题的认识[J].中国大学教学,2014(1):16-18.
[5]杨光春,党玉春.基于应用型人才培养的《机制工艺学》课程教学设计[J].教育教学论坛,2016(9):185-186.
