数学建模课程考核改革初探

封全喜　唐国强　艾武　陈华舟

摘 要 数学建模是衔接数学与应用问题的桥梁，该课程主要培养学生的综合素质要求。本文针对于数学建模的课程考核问题进行探讨，分析数学建模课程考核存在问题，改革思路，并提出多层次综合考核方式，应用于数学建模的课程考核，效果良好。

关键词 数学建模 课程考核 创新能力

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.037

Study on the Reform of the Assessment of Mathematical Modeling Course

FENG Jinxi， TANG Guoqiang， AI Wu， CHEN Huazhou

（Guilin University of Technology， Guilin， Guangxi 541004）

Abstract Mathematical modeling is a bridge that bridges the gap between mathematics and applications. This course focuses on cultivating students' overall quality requirements. This paper discusses the problem of course assessment in mathematical modeling， analyzes problems in the assessment of mathematics modeling courses， and proposes reforms. It also proposes a multi-level comprehensive assessment method that can be applied to the mathematical modeling curriculum assessment with good results.

Keywords mathematical modeling； course assessment； innovation ability

0 引言

数学建模是一门介绍数学知识应用于解决实际问题的方法课程，该课程主要讲授如何针对日常生活中的实际问题，做假设简化并进行抽象提取，然后用数学表达式或者数学公式等将该问题表达出来，并求解该问题，从而达到解决实际问题的目的。数学建模的教学内容包含常见数学模型的介绍、数学软件编程和处理实际问题的数学方法。即数学建模是一门衔接数学与实际问题的应用型课程，其教学、考核等都与其他数学课程不同。

中共中央国务院 《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确指出：“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神，普遍提高大学生的人文素养和科学素质。”特别对于当前处于经济结构调整期，“中国制造”向“中国创造”转型，国家需要大量的高素质创新型人才。而高校是培养高素质创新型人才的重要基地，需要改变原有的人才培养模式，提高学生的动手能力和综合素质，培养适合经济发展需要的高素质创新型人才。因此，本科教学中越来越重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力。

数学建模竞赛是利用数学知识解决实际问题的竞赛活动，要求参赛学生利用三天三夜的时间完成数学建模竞赛，整个竞赛过程中学生需要分析问题、查找资料、建立模型、编程求解、撰写建模论文等步骤。这些步骤要求参赛学生具有较强的信息收集、知识获取、分析、编程、论文撰写、团队协作等能力。因此，数学建模竞赛活动是培养学生各方面能力的竞赛，也是全国参与人数最多、受益面最广、举办时间最长的竞赛活动之一。数学建模是信息与计算科学和应用数学专业的专业必修课，参加数学建模竞赛的必须培训课程，数学建模的考核不仅仅是给出该课程的成绩，更重要的承担为数学建模竞赛选拔参赛人员的任务。本文针对数学建模的考核问题进行讨论。

1 数学建模考核存在问题

（1）考核手段和目的存在误区。传统的考核方法注重于理论知识的检验，忽略了对学生创新意识、实践能力的培养。同时，教育主管部门对于该课程的考核要求与其他课程类似，仅仅考核知识点的掌握，忽视了该课程的开设目地，从而使得部分学生的利用数学方法解决实际问题的能力未能提高，没有达到学习此课程的目的。

（2）考核重结果，轻过程。目前，数学建模是考查课程，该课程的考核存在两个极端：简单根据学生的数学建模论文给予成绩或试卷考试成绩。考核结果忽略了对学生的各方面能力的考察，导致开卷考试变成了学生的简单应付了事；而且部分考核只看最后的结果，而忽略了数学建模的整个训练过程。

（3）考核方式单一。数学建模课程牵涉数学方法、编程能力、论文的写作能力、及其综合动手能力等。单纯从试卷或最终数学建模论文不能体现学生的各种能力。导致学生的某一种能力掩盖了其他能力的展现，导致数学建模竞赛学生选拔过程中存在一种现象：通过各种方式选拔的“优秀”学生，真正参加数学建模竞赛时，根本无法动手。

（4）教学改革需要。随着大数据、人工智能、深度学习等领域的兴起，数学知识是解决此类实际问题的必须工具，解决该类问题的过程其实就是数学建模的过程。随着“新工科”培养计划的兴起，数学、编程、写作能力成为衡量人才的重要指标。数学建模是衔接数学和实际问题的桥梁，设置合理的考核方式，体现学生多方面能力是数学建模课程考核改革的动力。

2 考核改革理念

（1）轉变教育观念，树立科学考核。数学建模是一门利用数学方法、计算机编程、论文写作等方面知识解决实际问题的课程。该课程主要培养学生利用数学建模方法解决实际问题的能力。因此，任课教师改变课程考核等同于考试的观念，将考核过程贯穿学生的学习阶段，学习阶段融入整个考核过程。从而避免教、考脱节的现象，形成教考相互融合，提高学生的积极性。

（2）实施多元化考核，提高学生的动手能力。数学建模课程是综合利用各种能力解决实际问题的方法论型课程，该课程的最终目的是培养学生的各种能力及其解决实际问题的综合能力。包含多个知识点的试卷测试是应试教育的体现，不足以反映学生的动手能力。多元化的考核方式能促进教学过程逐步向以训练学生的解决实际问题能力为导向，激发学生的创新意识、锻炼学生的实践能力。

（3）实施多元化考核，促进学生学风。多元化考核将教学和考核的过程相互融合，学生的学习和考核交替进行，能够促使学生、自我反省，发现自己学习的不足，及时改进。同时，教考融合能够促使学生自发学习，调到学生的学习积极性，避免出现“平时送、考前紧、考后忘”的现象。

3 考核方案

鉴于数学建模是利用计算机、数学解决实际问题的方法论文课程。该课程的教学过程包含介绍数学建模所用知识点和综合利用各个知识点解决实际问题两个阶段。该课程考核改革主要训练学生综合利用知识解决实际问题的能力，过程的训练是教学的重点。考试改革需贯穿于该课程的具体教学过程，因此将考核分为阶段考核、综合考核、结课考核、参赛考核四种方式。

（1）阶段考核。数学建模的教学内容包括编程语言介绍、数学建模方法介绍和数学论文写作介绍几个主要的方面。相应地，编程能力、应用数学建模能力和论文写作能力的训练是数学建模的根本目的。因此，本项目拟根据数学建模的教学大纲安排，对每种能力进行单独考核，结合每种能力的特点，设置不同的题目，考核每种能力的得分。根据教学进度发布测试题目，初步拟定每种能力的测试成绩各占总成绩的10%，共占总成绩的30%。

（2）综合考核。数学建模是综合运用各种能力的解决实际问题。在各种能力训练的基础上，强化训练学生的综合运用各种知识的能力。在此阶段，从历年数学建模题目和日常生活中挑出2～3个题目，进行适当简化处理，促使学生利用3～5天的时间完成一篇论文，进行点评评分，挑选部分典型论文进行讲解；然后要求学生继续完善论文，再次点评评分，如此循环多次。每个题目的成绩约占总成绩的10%，该阶段共占总成绩的30%。

（3）結课考核。针对数学建模授课期间的知识点训练和综合训练，最后仿照数学建模的参赛组织形式，从实际生活中挑选2个侧重点不同的题目；同时，建议选课学生自由组合，3人一组，共同完成数学建模论文。该阶段对前期训练的检测，同时考核学生的团队精神，最终论文的成绩占总成绩的40% 。

（4）参赛考核。数学建模课程可作为数学建模竞赛的前期培训，从选课选手中选取部分成绩优秀的学生，组织他们参加全国大学生数学建模竞赛，竞赛获国家级奖，最终成绩直接评为优秀；广西区级奖最终成绩可直接评为良好。

4 实施效果

该考核方案在信息与计算科学专业的数学建模课程试用。教学中将考核过程融入教学过程，教学过程穿插考核，这样能够防止“考核型学习现象”，促使学生逐步向“学习型考核”转变。同时，数学建模是应用型课程，多元化考试能够训练学生的应用数学、计算机编程和论文书写能力，单一考核不再适应，多元化考核能够发现学生的优点，促进教学过程转变为“以能力为导向”，符合当前的教育改革理念。

数学建模讲授的内容有：线性规划模型、非线性规划模型、图论模型（最短路模型、生成树模型、网络图模型）、微分方程模型、差分方程模型、插值模型、拟合模型、回归分析模型、因子分析模型、统计检验模型、综合评价模型、模拟仿真模型等模型及其相关算法的软件编程。

在教学安排中，对于数学模型部分尽可能讲解数学建模中常见模型的建模方法、模型特点及其适应范围、该模型的求解算法等。对于涉及模型求解算法的理论及其具体的求解步骤略讲或者不讲解，对于调用软件的算法集成命令及其调用方法等详细介绍。对于数学建模论文写作方面，通过阅读优秀论文，特别是我校2012年的“MATLAB创新奖”论文。同时，选取部分简单例题，根据完整数学建模论文的章节要求布置任务，要求完成相应论文。然后根据学生的完成情况，进行详细点评，特别数学建模论文的写作及其注意事项。

学生主动完成平时练习的积极性高，80%的同学能够按时完成布置的任务。剩下部分同学再经过多次提醒之后也补交了布置的任务。从提交的作业发现，大部分同学的作业都是自己认真完成，少数同学是在参考他人的基础之上完成。

在课程结束后，参照数学建模的形式，要求同学们可以自由组队，队员人数为1～3人，根据人数的多少，设置不同的评价标准。为考查学生的学习情况，本人给出几道历年真题或类真题，这些题目是根据当前的热点新闻等经过加工而提出。从学生提交的结课论文来看，已经达到了预期效果，大部分同学具备了数学建模的基本素质，掌握了数学建模技巧，能够完成数学建模论文。

通过两年的试用，信息与计算科学专业参加数学建模竞赛的人数比往年增加20%，而获得省（区）级奖以上的奖项比往年增加40%。因此，说明数学建模考核方案对学生的评价具备一定的准确性。

5 问卷调查情况

为配合考核方案的实施，特拟定考核改革调查问卷，本人共做了两次问卷调查，共收到近八十分问卷。问卷包括数学学习兴趣、参加数学建模的积极性、考核严厉与否、考核方案认同度等内容。统计调查问卷发现，学生对数学知识的学习兴趣明显提高，参加数学建模竞赛的积极性也大幅度提高。并且大部分学生认同考核方案，也赞成将考核过程与教学过程相结合。从调查问卷的统计结果看：有近70%的学生认为该课程应该严格考核；76%的学生认同该考核方案。由此可见，数学建模考核方式改革具有一定的推广和实施价值（见图1）。

6 总结

根据实施《数学建模》考核改革方案的学生反馈情况，总的来看，学生对考核方案比较认同，也同意严格考核。从学生的参赛人数和获奖比例也说明了该考核方案能有效提升学生的学习兴趣，提高学生的各方面能力。

基金项目：2015年广西区高等教育本科教学改革项目“本科职业教育背景下的信息与计算科学专业主干课程教学改革研究与实践”（2015GJB252）；2016年广西区高等教育本科教学改革重点项目“《高等数学》课程组混合教学模式的研究与实践”（2016JGZ128）；2015年防城港科技攻关项目[防财教[2014] 42号]“基于鲁棒进化算法的不确定库存管理”

参考文献

[1] 任喜峰.创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究，2006（7）：79-80.

[2] 谢发忠，杨彩霞，马修水.创新人才培养与高校课程考试改革[J].合肥工业大学学报，2010.24（2）：21-4.

[3] 李红枝，毛建文，古宏标，黄榕波，邢德刚.创新意识和创新能力培养中高校考试改革的探索[J].山西医科大学学报，2011.13（4）：397-400.

[4] 刘建国.创新型人才培养与高校考试改革[J].现代大学教育，2006.2：107-10.

[5] 蒲俊，张朝伦，李顺初，付晓舰.地方综合性大学理工科学生数学建模创新培养改革的探讨[J].中国大学教学，2014.7：56-8.

[6] 丁兰，吕浩雪.改革高等学校考试形式的探讨[J].高等教育研究，1999.1：52-55.