1 现状分析

1 现状分析

学生数学建模竞赛通过多年的发展,从参赛人数、论文提交数量及影响力等多个方面而言,它已经成为大学学习中最重要的一项竞赛活动[1]。这项赛事的成功充分体现了数学建模竞赛的无穷魅力。数学建模竞赛激励了大学生学习的积极性,提高了他们解决实际问题和计算编程的能力,培养了学生的创造力和团队合作的精神。已有研究表明,参加过竞赛的学生在进一步深造、实际工作中解决问题的能力均要强于一般学生[1]。为了取得优异的竞赛成绩,各大高校和大学生均非常重视这项赛事,高校通过开设与数学建模相关的必修课和选修课、开展高强度集训、组建建模协会等方式进行赛前准备,赛后又通过各种类型的评价、复盘等总结竞赛的得失。可以看到,数学建模竞赛已经不是一项简单的赛事,而是作为一个平台,让学校教师和学生乃至培训机构等借此实现各自的目的。作为高校教师,更应该思考的是如何利用好这个平台,将数学建模的思想和方法运用到实际教学中,促进教学改革,达到提高学生能力的目的。

基于数学建模竞赛的课程改革研究已经受到了广泛关注。例如,卢军等探讨了基于数学建模的数学主干课程教学改革[2];盛光进研究了将数学建模思想融入“高等数学”教材[3];李志林等探讨了将信息技术与数学建模相融合的方法[4]。这些教学研究极大地丰富了课程的教学内容和教学手段,真正提高了课程的质量和学生的能力,值得每一位从事相关教学的教师学习和思考。与此同时,针对某些具体的课程,尤其是和数学建模密切相关的课程,继续积极开展这些课程的教学实践和改革也具有重要的意义。

“数值分析”又称为“科学计算” “计算方法”等,“数值分析”课程的内容主要是介绍求解数学问题的一般理论和方法,包括求解代数方程组和微分方程、函数逼近和数值积分等内容[5]。这门课中介绍的各种算法可以直接使用计算机编程实现,进而解决应用问题,因而它是理工科专业的一门重要专业课。目前大部分高校的教学中,“数值分析”课程还是以课堂讲授理论为主,以开展实验课程为辅,理论课时一般在36~54学时之间,实验课时在20课时左右。理论课教学主要是引出定义、证明定理、推导算法等;实验课主要是实际算法编程、求解一两个数值、验证算法等,以此最终完成教学任务,这是典型的“重推理,轻实践”教学模式。不可否认,这种教学方法在过去课时较多、统一集中授课的情形下不失为一种很好的方式。但是,随着多媒体技术的广泛应用、计算机的大量普及、数值软件日臻成熟、慕课线上课程资源日益丰富,如此的教学模式就略显陈旧,已经跟不上时代的发展。在实际教学过程中,学生普遍认为这门课程抽象、枯燥,难懂难学,无用或学了也不知道何处可用,长此以往,学习积极性较低,厌学情绪严重。为此,教学内容、教学方式等的改革课程就显得尤为迫切。

在数学建模竞赛中经常运用到“数值分析”课程中的相关算法。为了准备竞赛,学生需要在短时间内快速了解这门课程的相关内容,寻求模型的最佳求解方案,并不关注课程的完整内容和推理过程,这是典型的“重实践,轻理论”教学模式,数学建模竞赛的需求和目前的数值分析教学方式之间存在错位。当然,数值分析课程并不是专门为数学建模竞赛而设置,并且在大学教育缩短课时,提倡通识教育的背景下,增加课时为数学建模竞赛开展赛前培训,尤其是针对“数值分析”课程的课时,是不现实的。但是,充分挖掘现有课程资源,在保证教学质量的前提下,以数学建模竞赛为契机,有机融合课程教学和建模竞赛,促进课程的教学改革,需要我们深入研究。