大学生科技创新活动实践与思考

一、建模教学对学生的科技创新能力的影响

1.学生分析问题时的洞察力可以通过建模教学提高。

数学建模，顾名思义就是对一个实际问题，通过假设进行简化，通过问题本身的内在规律来找寻合适的数学方向，建立一个可以解释以及解决该问题的数学模型，并通过数学软件和实际数据来验证所建模型的准确性的一门学科。由于所遇到的问题五花八门，千奇百怪，如果没有一定的洞察力，无法透过现象看到问题的本质，学生很可能会一筹莫展，踏足不前，甚至南辕北辙。建模的实际问题来自于各行各业，虽然每个问题的专业背景可能不一样，但是只要在合理的简化假设的基础下，这些问题的数学模型最终可能是一样的或者是近似的。数学建模要求学生具有鹰一般的洞察力，能够举一反三，能从千差万别的“面孔”下看穿其内在的相同的数学关系，接着运用已经掌握的理论知识、编程知识去建立数学模型。从实际问题中凝练出数学模型，洞察力是必不可少的。通过数学建模的培养，学生们能从看似以前完全没有涉猎到的领域中找到与自己所学的数学知识之间的共同特征，并从中提炼出合适的数学模型，最终根据模型提出解决问题的思路，这种能力正是大学生科技创新活动所需要的。数学建模改变了学生们的思维习惯，让学生们看问题不再感性更加理性。通过数学建模的培养，学生们的洞察力得到了锻炼，为其参加石油类大学生科技创新项目打好了基础。

2.学生的创新意识可以通过建模教学培养。

所谓创新意识，是指具有新颖性和独创性的，由一个人的智力、知识、独立性等优良品质复杂综合而形成的，能无定向、无约束地由已知探索未知的一种综合性本领。目前的教育学认为，创新意识是区分一流人才和二流人才的重要标准，对于人才的培养，创新意识才是最关键的。由于数学建模的解题方式非常的灵活，只有特定的解题方向，但是没有标准的解题方法和统一的正确答案。学生们要做的，就是读出题目要求你做的解题方向，是预测还是检验，是分类还是简化，再根据具体的解题方向，自己去寻找合适的解题角度和数学方法，自己去寻找合适的数学软件去实现模型的完成与检验。因此，学生在整个建模过程中不再像以前一样由老师全程指导，而是通过自己的思考得出结论，这极大地增进了学生的创新意识。

3.学生的发散思维可以通过建模教学培养。

举一反三、触类旁通是学生参加大学生科技创新活动所应该具有的能力，也是解决许多科研问题的重要途径。在数学建模中，一招鲜吃遍天是可能的，但前提是学生具有发散思维，能够找到与问题本身相切合的点。数学建模对发散思维有较高的要求，大学生科技创新活动与科研项目也需要学生具有发散思维，学生创新能力的培养和提高更离不开发散思维的浸润。发散思维可以强化学生们对于数学规律的发现、掌握和应用的能力，提高学生们对于所探究课题涉及到的知识进行延伸的素养，养成其在科技创新项目和科研中运用发散思维的习惯。由上可知，学生的发散思维可以通过数学建模教学进行培养，可以通过数学建模竞赛进行强化，具有发散思维是学生们灵活应用所学的数学知识解决实际科研问题的重中之重。

4.学生的知识范围可以通过建模教学扩展。

数学建模所涉及到的问题来源于各行各业，而解决一个问题所应用的知识也不仅仅只限于该问题本身。迫于精力所限，每个人无法掌握所有行业的所有知识，因此在数学建模过程中，不可避免的就要进行文献的查找。而在数学建模竞赛中，由于参赛时间的限制，学生们没有充足的时间去细细地抠读论文，所以这培养了学生能在短时间内抓住文献里对自己有用的知识的能力。此外，任何模型的求解都繁杂异常，手工计算往往得不偿失，因此需要学生利用计算机技术以及数学软件来进行求解，最终的建模成果需要以科技论文的格式写作出来，尤其是数学建模美赛，需要学生用英文写作论文。正因如此，一场数学建模竞赛，不仅仅训练了学生应用数学的能力，能从抽象的问题中凝练出数学模型的能力，更是为学生将来在科研道路上的发展打好了基础。

二、建立更合理的数学建模教学体系

为了使我校学生更加符合石油类大学生科技创新实践项目的要求，笔者认为应该在原有的数学建模教学体系上，融入具体的石油类科技创新实践案例，形成大学生科技创新与数学建模教学双头并进、互相补充、互相提高的新的数学建模教学体系。

1.补充建模教学内容，完善原有课程体系。

以培养学生创新意识和发散思维为目标，结合往届建模教学的具体情况，对数学建模课程内容进行修改和完善，在原有的优秀建模竞赛题目的基础上增加一些难度适中的石油类大学生科技创新实践案例，丰富教学内容。除此之外，还应该补充一些具有石油学科背景的开放性题目，引导大一大二的学生积极参与到大学生科技创新活动当中。并且同时，还应该开设一些数学软件应用课程，让学生初步了解Matlab、Spss、Lingo等数学运算软件，加强学生竞赛论文写作和英语论文写作的能力。通过以上工作来补充和完善原有的数学建模课程体系，以此来提高学生的科研能力。

2.加强数学软件编程教学。

数学建模课程的新颖之处在于，它不仅让学生学会把数学理论知识应用到实际科研应用当中，而且教会学生如何利用计算机更加快捷简便地解决数学问题。笔者认为学校应该通过三个层次来强化学生数学建模软件编程的能力。第一层次，通过数学上机课来增加学生的数学软件应用的能力。第二层次，通过数学建模课程初步培养学生解决一般问题的能力，主要内容为基础训练题目的解决，该过程除了强调编程能力外，还强调问题解决的完整性。第三层次，通过竞赛培训、竞赛以及科技创新活动加强实践能力培养，该层次培养学生通过应用实践来发现问题、解决问题的能力。

3.通过大学生科技创新实践项目强化学生的创新能力。

笔者认为，应该通过石油类大学生科技创新实践项目的引入，将我校数学建模二级培训体系———选修课、建模竞赛培训，拓展为选修课、建模竞赛培训、科技创新实践项目的三级培训体系。所谓融合石油类大学生科技创新项目的建模培训，就是针对本校大学生科技创新活动的需求，通过融入石油专业知识，结合石油背景来设计数学建模培训题目，依靠学校每年的科技创新项目、教师的科研项目等，以创新的形式进行建模培训。我校每年的科技创新项目大部分都偏重于石油化工领域，因此要融合大学生科技创新活动和数学建模教学，关键点就是在设计建模培训题目时能结合石油背景和石油行业知识，引导学生们在思考本专业的科研问题时，能用数学建模的思想和方法。这不仅仅帮助学生更深入地掌握专业知识，更提高了他们的科研能力。项目的难度过低或过高，都对学生的科研能力的提升帮助不大。而且，在项目的设计上，需要考虑项目的可行性、数学建模思想与方法在专业领域中的体现等问题。

三、结语

石油类大学生科技创新项目所涉及到的知识面广，难度大，对学生的科研能力有很高的要求。而数学建模沟通了数学理论教学与实际科研应用，课程内容涵盖了大学生科技创新项目的整个过程，对于学生科研能力的培养是全面的。将石油类大学生科技创新项目和数学建模课程有机的融合是培养具有全面科研素养的石油学子的有效方法。

作者：朱益 顾岳 李磊 王克雄 单位：中国石油大学石油工程学院