工程教育下數學建模創新能力培養范文

本站小編為你精心準備了工程教育下數學建模創新能力培養參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：為實現工程教育創新能力培養目標，針對工科數學建模課程與實驗體系，強化課程案例問題的“工程性”與“專業性”，突出實驗教學內容的“設計性”和“創新性”，結合數學建模競賽等大學生科技實踐活動，我院構建形成了以“數學建模課程”為基礎，“數學建模實驗”為訓練手段，“數學建模競賽”為實踐平臺的三級數學建模創新能力培養體系，增強數學建模在工程教育創新能力培養體系中的作用。

關鍵詞：工程教育；數學建模；實驗教學；創新能力

一、引言

當前，工程教育在高校培養體系中的重要意義愈發凸顯，其目標是培養一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。為此，2010年教育部啟動“卓越工程師”計劃，中國石油大學作為首批試點高校，已有7個工科專業進行試點，其中大多專業開設了《數學建模》課程。《數學建模》作為一門運用數學方法解決實際問題的課程，對于培養學生解決工程問題的數學思維、增強工程創新能力有著獨特優勢。目前，經過多年探索和發展，《數學建模》課程與實驗在創新能力培養方面取得了較好的成效。然而，為了滿足工程教育對于創新能力的培養要求，現行課程與實驗體系仍存在需要改革和完善的方面：（1）課程“案例問題”基礎性強，而“工程性”與“專業性”不足，無法滿足工程教育的要求；（2）實驗內容中“操作性”和“驗證性”實驗過多，“設計性”和“探究性”實驗偏少，不利于工程創新能力的培養。

二、數學建模工程創新培養體系總體設計

1.具有工程教育支撐性的課程體系。針對現行數學建模案例“工程性”與“專業性”不足的問題，深入調研“石油工程”、“油氣儲運工程”、“勘查工程”及“安全工程”等工科專業對《數學建模》課程體系的培養需求，明確梳理《數學建模》課程體系對于工程教育核心課程的支撐作用與知識關系圖譜，如圖1。

2.數學建模工程創新培養模式的總體設計。圍繞工程教育創新能力培養目標，通過“工程性案例庫”和“創新性實驗題庫”的建設，優化課程案例體系，強化實驗內容的“設計性”和“探究性”，增強和發揮《數學建模》課程體系在工程教育創新能力培養中的獨特優勢，總體設計流程如圖2。

三、強化工程教育特色，優化課程與實驗體系

1.優化課程體系，建設“工程性教學案例庫”。調整優化現行教學案例體系，構建以“專業問題”為導向的案例體系。目前教材大多以“模型方法”為主線，基礎性、類型重復案例設置較多，且工程適用性欠缺，易造成工科學生學習倦怠。為此，對相應章節的“案例問題”進行刪減與調整合并，進而結合工科專業問題和工程性競賽題目，通過篩選、簡化和加工，設計增加了面向我校相關工科專業的案例問題。例如，針對我校油氣儲運專業，結合教材中“自來水輸送的最優規劃問題”，拓展引申到儲運專業所涉及的“輸氣管道優化問題”，從而緊密結合工科專業特色。具體的“工程案例問題”設置情況見表1。通過上述教學案例體系的調整和“工程性案例問題”的設計，建設完善了面向工程教育的數學建模教學資源。

2.完善實驗資源建設，發揮工程創新培養優勢。對于工程教育而言，數學建模實驗具有更強的實踐性和操作性，學生參與度更高，解決問題的方法靈活性更強，在工程創新能力培養中有其獨特的優勢。然而，現有數學建模實驗內容“操作性”和“驗證性”實驗過多，而“設計性”和“探究性”實驗內容偏少，無法充分發揮實驗教學在工程創新培養中的優勢。因此，在現有實驗內容的基礎上，適當減少基本操作和“驗證性”實驗訓練，增加“設計性”和“探究性”實驗題目，具體包括：（1）減少對于Matlab等數學軟件基本操作的單獨訓練，轉而在具體實驗題目中進行導向性訓練。（2）調整優化對于“微積分”和“線性代數”基本數學原理所進行的重復性“驗證實驗”訓練。（3）結合工程案例，增加“設計性”和“探究性”實驗題目。具體實驗題目的調整及設置情況見表2。

四、結論

我院構建了具有工程教育支撐性的《數學建模》課程與實驗體系，完善了課程與實驗的工程性教學資源建設，突出了案例問題的“工程性”與“專業性”，強化了實驗教學內容的“設計性”和“探究性”，并充分結合第二課堂的多種形式，促進了《數學建模》課程在工程教育創新能力培養體系中的作用。

參考文獻：

[1]姜啟源.數學模型[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]楊蕾,林紅,陳華,桑兆陽.面向工科專業的數學建模課程改革與實踐[J].教育教學論壇,2017,(19):147-148.

[3]楊蕾,陳華.工科專業數學選修課程的教學特點和方法[J].科技信息,2011,(5):7,416.

[4]謝治州,嚴忠權,羅曉賓.數學類專業的數學實驗教學研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,31(2):109-114.

作者：楊蕾 林紅 陳華 郭會 單位：中國石油大學