數學建模實驗室建設探索與實踐
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在功能方面，數學建模實驗室為《經濟應用數學》、《概率與數理統計》、《數學建模》等課程提供輔助教學，學生通過計算機及其仿真軟件加深對理論的理解，并培養實踐動手能力。為數學建模競賽、課外科技競賽、程序設計競賽等競賽提供競賽保障，并培養競賽人才。建設數學建模與計算機仿真實驗室的目的就是吸取借鑒其他經驗，改善相關課程的教學環境，盡量與建模競賽接軌，所以建立與之相匹配的實驗室以適應新世紀人才培養需要。人才培養方面，實驗室是學生實踐活動以及社會能力培養的重要場所，作為高校來說實驗室建設規模和各類管理的能力的高低，往往成為其人才培養水平的重要指標。學生通過實驗自己實踐可以提高自身的動手能力，通過模仿、觀察、反復實驗等過程漸漸構建自己對于數學模型的認知。教師能力提高方面，各類學科都以數學為基礎，數學建模是將數學理論應用于實踐的溝通橋梁，很多學科的教師都可以通過對數學建模能力的培養來提高教學科研水平。讓數學建模實驗室為教師拓展能力服務，讓他們也提高動手能力，把數學理論應用演化成為科研手段，通過軟硬件的結合，讓數學更好服務于教學和科研，也是當下教師能力提高的需求。
二、數學建模實驗室的要求以及軟硬件建設
1、數學建模實驗室建設要求
為了滿足日常教學和建模等競賽的需求，數學建模實驗室的規模應該較大，有充足的教學設備和充足的實驗空間。一般規模應有100臺以上的計算機120平米以上的面積，才能夠滿足實驗課程及培訓競賽的需求。尤其是針對建模競賽集中培訓效果會更好更優，所以實驗室的規模尤為重要，也是保證實驗教學的第一要素。
2、數學建模實驗室硬件建設
數學建模實驗室最重要的實驗設備就是計算機，在進行數學建模時要進行大量的數學計算以及大規模的計算仿真，先進的計算機硬件環境是必不可少的。最好是選用當下性能較高的計算機配置，并且能夠做到兩至三年就更換更先進的設備。在承擔競賽時尤其需要高配置計算機，否則會影響競賽成績。實驗室還需要配備投影儀，有條件的還可以配備實物投影儀方便數學老師手寫授課，各種投影設備可以方便教師與學生互動，不僅有利于教師授課也讓學生在課堂上更加主動起來。從這些年我們學院參加數學建模的實際情況來看，高性能的設備和先進的投影儀配套實物投影儀在緊張的72小時比賽中起到了很好的作用，為競賽取得好成績提供了有力的保障。如果現有的條件達不到設備性能高等要求，還可以在原有實驗室的基礎上增加一部分高配置計算機，也可預留網絡接口讓參賽隊員在競賽培訓期間和競賽期間自帶計算機，通過局域網實現資源共享。這樣性能高的計算機來承擔數值計算仿真計算等大數據處理，性能低的計算機承擔數據打印和資料查詢等工作。這樣既能解決部分學校經費不足，也能在現有資源基礎上快速的搭建好數學建模實驗室，不造成資源浪費。
3、數學建模實驗室軟件建設
數學建模實驗室的硬件條件具備后，就要配置先進的軟件系統。除了系統常用軟件辦公軟件的等一些專業軟件是必不可少的。例如美國TheMathWorks公司出品的商業數學軟件MATLAB（矩陣實驗室），就是一種用于算法開發、數據可視化、數據分析、數值計算的高級計算語言，目前的最高版本是MATLAB7.0。還有WarerlooMaple公司開發的Maple，它系統內置高級技術解決建模和仿真中的數學問題，包括世界上最強大的符號計算、無限精度數值計算等。Spss公司推出的SPSS軟件是一款統計產品與服務解決方案軟件，目前已升級至Spss19.0。關于線性規劃的軟件有LINGO，用于求解非線性規劃和線性和非線性方程組的求解等。有了這些專業的數學軟件就可以實現大量的數學計算以及大規模的計算仿真，軟硬件結合，才能滿足數學建模課程和建模競賽的需求。當然大量的與建模相關的電子資料也是必不可少的，對于學生課外學習和拓展知識面很有幫助。
三、基于數學建模實驗室的教學改革及實踐創新活動
1、優化數學課程教學過程
推進實踐課程體系改革可以在高等數學中滲透數學建模的方法和中心思想，高校學生本身具備運用所學知識解決實際問題的能力，數學建模知識的滲透可以與現實生活結合起來，激發學生學習興趣，把實際問題數學模型化，可以提高學生的理論知識水平和實踐能力。增加數學建模軟件的教學課程，讓計算機計算與仿真融入課程教學使之成為學生學習數學的有力武器。在一些數學專業課上加入數學建模競賽的內容，可以讓學生接觸到競賽的試題和一些獲獎論文，這樣更有利于學生對建模競賽產生興趣，便于今后更快的融入競賽。
2、構建以學生為中心的實驗教學模式
建設開放型實驗室數學建模主要是激發學生的創造力，所以以學生為主體的實驗教學模式才是最有效的。通常我們采用“分析問題—利用軟件分析—引入數學概念—建立數學模型—解決實際問題”這種模式教學，從實際問題到抽象模型，讓學生主導實驗，主動解決問題，從而體會到數學思想的精髓，主動地把數學思想應用的實際生活中。我們的數學建模實驗室應課后對學生開放，鼓勵學生積極主動地學習，不管是競賽時還是競賽后都歡迎學生利用實驗室進行學習，一些參加過競賽的老生還能利用這里與新同學交流經驗。開放性的實驗室在不斷地建設和完善中將更好地為高校教學、科學研究服務，也進一步提高資源的利用率。
3、組建完善的建模競賽體系
提高學生的創新實踐能力在建設好數學建模實驗室的基礎上，組織學生參加每年的全國大學生數學建模競賽，利用好這個實戰檢測平臺。還可以成立數學建模興趣社團，在平時就可以為競賽選拔有興趣有成績好的學生參加競賽，也便于有相同興趣的學生交流學習。這不僅為學生之間提供了提高交流的平臺，同時也為師生搭建了課后溝通渠道。培養一支優秀的教師隊伍帶領學生，這只教師隊伍不僅科研教學能力要強，還要經驗豐富，解決實際問題的能力強。這些教師可以在競賽前組織培訓，讓一些有基礎的學生更有針對性的強化訓練，爭取好得成績。
4、培養社會型創新實踐人才
建立畢業設計實踐基地數學建模實驗室可以為數學建模、運籌學、算法設計、計算方法、計算機圖形、數學軟件等課程服務，它不僅要提供課堂教學還要為課程設計與畢業設計提供實踐場所。利用數學建模實驗室學生可以以實際問題作為選題，通過文獻檢索和資料查詢去分析問題，再利用數學軟件研究實驗，這樣為畢業生提供了良好的環境，也成為了課程研究和開發設計的主要場所。在創新實踐活動中，科學設計類項目更能充分發揮學生的邏輯思維和理論知識應用，從而提高學生運用數學知識解決問題的能力。
作者：張惠玲 李東 單位：陜西學前師范學院
