數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽管理

1、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽管理    摘要：大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽具有傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育所欠缺而現(xiàn)代教育所必需的特點(diǎn)：開放性與主動(dòng)性，綜合性與應(yīng)用性，挑戰(zhàn)性與趣味性；大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是研究性學(xué)習(xí)在高校數(shù)學(xué)教學(xué)中的體現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是在社會(huì)建構(gòu)主義教育觀下學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)并形成能力的過程。關(guān)鍵詞：開放性主動(dòng)性綜合性應(yīng)用性挑戰(zhàn)性趣味性大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是以實(shí)際問題為主線，以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)的一項(xiàng)大學(xué)生課外科技活動(dòng)。全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽章程規(guī)定了競(jìng)賽的內(nèi)容、形式、規(guī)則和評(píng)獎(jiǎng)辦法等。通過分析歷年的競(jìng)賽題目、各高校組織實(shí)施競(jìng)賽和學(xué)生參與競(jìng)賽過程的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者試從以

2、下三個(gè)方面對(duì)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的特點(diǎn)加以概括。一、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽彌補(bǔ)了高校傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育的弊端大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽具有傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育所欠缺而現(xiàn)代教育所必需的特點(diǎn)，它具有彌補(bǔ)我國高校傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育弊端的顯著優(yōu)勢(shì)：1、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的開放性與主動(dòng)性傳統(tǒng)的“注入式”教學(xué)法，忽視發(fā)明者的心智創(chuàng)造過程，將眾多科學(xué)家經(jīng)過長期不斷努力所創(chuàng)造積累的知識(shí)高度濃縮地灌輸給學(xué)生，這樣的教學(xué)過程不利于大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽試題的解答過程、解答工具及結(jié)果都是開放的，它突破了以往以教室、教師、教材為中心的狀況，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)

3、新思維。同時(shí)，大學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)促進(jìn)了教學(xué)手段的改革，加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。在教學(xué)實(shí)踐中，大量運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和多媒體教學(xué)等各種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，重視學(xué)生利用計(jì)算機(jī)分析處理實(shí)際問題能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，如mathematica、Matlab、Lindo、SAS、Mathcai等應(yīng)用軟件的使用，大大縮短了教學(xué)理論與實(shí)際問題的距離。2、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的綜合性與應(yīng)用性大學(xué)生數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，同一堂課中，可能牽涉到微分方程、概率統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌學(xué)、組合數(shù)學(xué)等諸多數(shù)學(xué)分支，還可能涉及到政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)學(xué)、生物等諸多知識(shí)。這種綜合性知識(shí)的學(xué)習(xí)，有效整合了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，也進(jìn)一步促進(jìn)了他

4、們學(xué)習(xí)后繼課程的主動(dòng)性與積極性。大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的題目都來自于工程技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活，如2003年的“SARS的傳播”、“露天礦生產(chǎn)的車輛安排”；2004年的“奧運(yùn)會(huì)臨時(shí)超市網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)”、“電力市場(chǎng)的輸電阻塞管理” 2005年的“長江水質(zhì)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)”、“DVD在線租賃”每一道題都緊扣當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)，很有時(shí)代意義。數(shù)學(xué)建模從真正意義上體現(xiàn)了數(shù)學(xué)來源于實(shí)踐又應(yīng)用于實(shí)踐，達(dá)到了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，克服了以往大學(xué)數(shù)學(xué)教育的嚴(yán)重缺陷：學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不知道數(shù)學(xué)理論是怎樣來的，學(xué)完以后又不知道往哪用，怎樣用，以至于有的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)沒用。正如我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚曾指出的“人們對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生枯燥無味、神秘難懂得

5、的印象，原因之一就是脫離實(shí)際”，這句話不僅指出了數(shù)學(xué)教育脫離實(shí)際的危害性，也指出了數(shù)學(xué)教育改革的方向密切聯(lián)系實(shí)際。3、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的挑戰(zhàn)性與趣味性解答數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題是對(duì)大學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)及解決問題能力、信息收集能力、文字表達(dá)能力及合作能力等各方面因素的綜合考察，對(duì)喜歡競(jìng)爭的當(dāng)代大學(xué)生來講具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。同時(shí)，從競(jìng)賽的形式和規(guī)則來看：競(jìng)賽以通訊的形式進(jìn)行，三名學(xué)生組成一隊(duì)，在三天時(shí)間內(nèi)可以自由地收集資料、調(diào)查研究，使用計(jì)算機(jī)、軟件和互聯(lián)網(wǎng)，但不得與隊(duì)外任何人包括指導(dǎo)教師討論；每個(gè)隊(duì)要完成一篇包括模型的假設(shè)、建立和求解，計(jì)算方法的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果的分析和檢驗(yàn)，模型的改進(jìn)

6、等方面的論文；競(jìng)賽評(píng)獎(jiǎng)以假設(shè)的合理性、建模的創(chuàng)造性、結(jié)果的正確性和文字表述的清晰程度為主要標(biāo)準(zhǔn)；參賽結(jié)果不排名不打分，所以競(jìng)賽具有很強(qiáng)的可參與性，能使學(xué)生在活動(dòng)中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中產(chǎn)生愉悅感和自豪感，從而使數(shù)學(xué)的枯燥感得到很好的抑止。二、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)是研究性學(xué)習(xí)在高校數(shù)學(xué)教學(xué)中的體現(xiàn)目前，研究性學(xué)習(xí)正成為教育理論界與實(shí)踐界共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題，國外某些專家對(duì)于數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)已經(jīng)有了較為成熟的理解，即“數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)或任務(wù)驅(qū)動(dòng)的，數(shù)學(xué)知識(shí)的習(xí)得、理解與應(yīng)用都是鑲嵌在一種真實(shí)的、或近乎真實(shí)的項(xiàng)目活動(dòng)與任務(wù)活動(dòng)之中的，它真正關(guān)注學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的興趣，關(guān)注學(xué)生已有的知識(shí)背景、

7、生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)于學(xué)習(xí)的影響，促進(jìn)學(xué)生在研究中獲得對(duì)于數(shù)學(xué)的個(gè)人化的真實(shí)理解，并把學(xué)生各方面素質(zhì)的發(fā)展與培養(yǎng)作為首要目標(biāo)?！庇纱丝磥?，大學(xué)生數(shù)學(xué)建模活動(dòng)正是具備了高校數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)：1、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽在實(shí)際問題與數(shù)學(xué)知識(shí)間搭建起一座橋梁數(shù)學(xué)研究的對(duì)象是抽象化的思想材料，這直接反映了數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)與其它學(xué)科研究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)差異。數(shù)學(xué)的這種抽象本質(zhì)促使我們必須認(rèn)真思考，如何搭建抽象的數(shù)學(xué)與真實(shí)的世界之間聯(lián)系的橋梁，以支撐數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)。抽象的數(shù)學(xué)與生動(dòng)的現(xiàn)實(shí)是具有緊密的血脈聯(lián)系的，很多數(shù)學(xué)概念、方法、思想均可巧妙而自然地在現(xiàn)實(shí)中表現(xiàn)出它的本質(zhì)和話語內(nèi)涵，而構(gòu)建模型的合理化、自然化應(yīng)當(dāng)是把握這種

8、聯(lián)系的關(guān)鍵。數(shù)學(xué)建模就是在實(shí)際問題與數(shù)學(xué)知識(shí)間搭建起一座橋梁，數(shù)學(xué)建模是各種應(yīng)用問題嚴(yán)密化、精確化、科學(xué)化的途徑，是發(fā)現(xiàn)問題，解決問題和探索真理的工具。2、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)體現(xiàn)了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的開放性與發(fā)展性數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的立足點(diǎn)應(yīng)是數(shù)學(xué)與研究性學(xué)習(xí)兩者共有的活動(dòng)性特征。數(shù)學(xué)是人類的一種活動(dòng)，這種活動(dòng)性首先決定了數(shù)學(xué)知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)性與擬經(jīng)驗(yàn)性，對(duì)數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的理解絕不能固化，而應(yīng)在考慮到數(shù)學(xué)作為一種文化與現(xiàn)實(shí)世界的緊密聯(lián)系的同時(shí)，把數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的活動(dòng)性、建構(gòu)性、開放性、過程性滲透到研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐中去，而數(shù)學(xué)建模活動(dòng)正是具備了以上特點(diǎn)。3、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)體現(xiàn)了數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)知識(shí)目標(biāo)數(shù)學(xué)研

9、究性學(xué)習(xí)是使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)理解達(dá)到一個(gè)更高的層次，而不僅僅是研究探索能力和精神的培養(yǎng)與發(fā)展。這里的數(shù)學(xué)知識(shí)的理解的更高層次應(yīng)當(dāng)說包含兩個(gè)層面的含義：一是數(shù)學(xué)內(nèi)部的各個(gè)概念、法則等知識(shí)之間達(dá)到更完善的和諧與聯(lián)系；二是各數(shù)學(xué)概念、法則等知識(shí)以“條件化”的方式被個(gè)體習(xí)得與掌握。其實(shí)，這兩個(gè)方面也正反映了專家專業(yè)知識(shí)的兩個(gè)特征，即知識(shí)的高度組織化結(jié)構(gòu)化以及知識(shí)表征的條件化，這正是研究性學(xué)習(xí)所應(yīng)達(dá)到的最本質(zhì)的知識(shí)目標(biāo)。而開展數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)的最高目標(biāo)就是使學(xué)生在實(shí)踐的基礎(chǔ)上達(dá)到對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的高度組織化和結(jié)構(gòu)化，從而能夠更好地利用其去解決現(xiàn)實(shí)問題。三、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)是在社會(huì)建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下的有效學(xué)習(xí)形

10、式大學(xué)生數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)，其實(shí)質(zhì)是在社會(huì)建構(gòu)主義教育觀下學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)并形成能力的過程。社會(huì)建構(gòu)主義教育觀認(rèn)為：認(rèn)識(shí)并非主體對(duì)于客觀實(shí)在的、簡單的、被動(dòng)的反映，而是一個(gè)主動(dòng)的建構(gòu)過程。也就是說，所有的知識(shí)都是建構(gòu)出來的；在建構(gòu)的過程中主體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)揮了特別重要的作用；學(xué)習(xí)必定是在一定的社會(huì)環(huán)境中進(jìn)行，主要是一種文化繼承行為。知識(shí)不能傳遞，教師傳遞的只是信息，該信息只有經(jīng)過學(xué)生的主動(dòng)建構(gòu)才能獲得。而研究性學(xué)習(xí)正好為社會(huì)建構(gòu)主義理論提供了可以具體實(shí)現(xiàn)的形式。從認(rèn)知角度看，由于每一個(gè)人對(duì)同一知識(shí)建構(gòu)都不盡相同，被動(dòng)傳輸式的教學(xué)，其效果有時(shí)就有相當(dāng)大的局限性。所以，學(xué)生自主學(xué)習(xí)就成為必然。正如人本主義心理學(xué)家羅杰斯說的，絕大多數(shù)有意義學(xué)習(xí)是從“做” 中“學(xué)”的，只有讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)過程中，讓他們自己發(fā)起學(xué)習(xí)，自己進(jìn)行學(xué)習(xí)，才是最深刻、最持久的學(xué)習(xí)。也只有通過自主學(xué)習(xí)，每個(gè)學(xué)生把自己獨(dú)特的建構(gòu)結(jié)果通過與他人交流分享，實(shí)現(xiàn)共同提高，才可能使學(xué)生的能力獲得意想不到的發(fā)展。從情感角度看，當(dāng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并自我評(píng)價(jià)時(shí)，外部（學(xué)習(xí)環(huán)境）對(duì)他的威脅是最小的，他更容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣與欲望，此時(shí)學(xué)生的創(chuàng)造性更容易被激發(fā)。由此可見，學(xué)生的創(chuàng)新能力產(chǎn)生于學(xué)習(xí)過程之中，而不是學(xué)習(xí)的結(jié)果。學(xué)生認(rèn)知與能力的習(xí)