工科大学生应用型人才培养模式探究

李冬梅，陈东彦，孙 伟

（哈尔滨理工大学，黑龙江 哈尔滨 150080）

摘 要：文章从应用型人才培养的内涵出发，分析了工科常规培养模式现状与不足，构建了工科大学生应用型人才培养模式，并提出了实施应用型人才培养模式的策略。

关键词：大学生；应用型人才；培养模式

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）07-0072-02

收稿日期：2014-10-13

作者简介：李冬梅（1962—），女，吉林浑江人，哈尔滨理工大学应用科学学院教授，主要从事数学建模、生物数学研究。

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目“以数学建模为平台建设理工科拔尖人才培养创新实验区”（JG2012254）；哈尔滨理工大学教育教学项目“搭建数学建模平台促进学生创新能力培养”（20140027）

培养高质量的应用型人才已经成为高校实现大众化教育后的最为重要的目标[1]。工科院校培养应用型人才应是未来的工程师，工程素质是工程师必备的重要素质之一，主要包含了创新意识、动手的实践能力以及诸多方面的知识储备。人才培养要侧重于工程素质形成，善于发现工程中的问题，会用合理的方法给予解决[2-3]。数学的科学研究方法、创造性思维，有助于大学生工程素质的培养。通过培养数学素质来提高工科学生的工程素质，已成为高校教学改革研究一个方向。数学是大学的基础课程，伴随学生成长时间长，数学教育是培养人才的核心教育，根据人才的需要，围绕着数学课程教学开展的系列教学活动，不仅能培养学生运用数学知识解决工程问题的能力，同时能提高数学素质和工程素质，从而培养出具有较强数学理念和较好实践能力的应用型人才[4-5]。

一、应用型人才培养的内涵

应用型人才要突出创新能力的培养，创新能力主要是由创新意识、创新思维、创新实践能力等要素相互作用而形成的综合能力。创新型教学理念、教育体系和教学方法有助于工程素质的培养。数学在培养创新能力方面突显出其重要作用：一是数学基础培养了学生逻辑思维能力。二是加强数学与工科的融合，了解到数学在工程中的各种应用，拓宽学生的思维方式。三是数学建模系列活动，强化了用数学知识解决实际问题的意识。创新型教学体系能够让学生建立起用理论知识指导实践活动创新思维方式，在日后工程应用中常常想到运用数学知识、运用数学思想方法来解决实际问题。

二、常规培养模式现状

（一）学生创新意识不强

传统工科数学课程自成体系，学生思维方式单一，惯于套公式。数学课程与专业缺乏联系，对应用问题往往不能深入思考，虽有创新热情，很难产生灵感，不利于培养学生综合运用数学知识的能力。

（二）学生思维发展受阻

传统教学是以传承方式组织教学，学生处于被动地位，缺少应有的数学应用训练，体会不到数学思维模式乐趣，使学生创新式思维得不到应有的发展。

（三）学生实践能力受限

传统教学是以传授书本知识为主，缺少从具体问题出发，再用数学思想寻找解决问题能力的训练。学生学了许多数学知识以后，却不会应用甚至还会觉得毫无用处。

三、应用型人才培养模式的构建

随着社会经济发展，用人单位对人才的需求逐步多元化。走向“大众化”的今天，如何发掘学生的潜能，把他们培养成社会需要的应用型人才，是高等院校面临的一个迫切需要解决的问题。数学的科学研究方法影响着大学生创造性思维，数学建模教学及课外科技活动可培养出具有较强的数学理念、较系统的建模方法和较好的专业实践能力的应用型人才。

（一）转变教学理念

在教学中要从以传授知识为目标的教育思想转变到以培养创新能力为主要目标的新教育理念，倡导教师与学生主体作用相结合的探究式教育理念，学会运用新型的教学手段，改变数学从应试教育转变为素质教育的应有作用。工科类数学教学不仅要突出知识获取有效性，还必须针对专业特征注重学生数学应用能力的培养，使得在后继课程学习及实际问题应用中获得必要的能力。例如，在自动控制原理学习中，应用数学方法从多种设计方案快速选择最优解。在信号处理中，用微分方程方法设计信号的传输效果，简化了实验，从而对设计方案有了全方位深层次的了解。

（二）调整工科类数学教学内容

根据理工类各专业及学生的实际情况，遵循“按需施教”“够用为度”原则优化理论教学，进行模块式教学，可采取必修课模块（基础篇，如高数，工数等）及选修课模块（应用篇，如数学建模，数学实验，竞赛培训等）方式选择教学内容。必修模块的内容不仅让学生深入体会数学的严密逻辑体系及高度抽象的思维方法，还要加强数学知识的应用意识，会用数学基本方法来解决生活中的一些简单问题。如，高数教学中“零点存在定理”解释为什么椅子能放稳。选修模块内容要根据学生掌握程度的差异、知识的不足和目前科技发展需要，及时调整教学内容。对“数学建模”课程内容采取讲授的基本知识不变，但建模应用案例采用不断更新的动态教学模式，使该课程既有基本理论方法的系统讲解，又有最新建模知识及时的介绍，增强了课程的时代性，有目的地培养学生关注自然科学前沿最新动态的意识。

（三）改革教学方法和考核方法

必修课教学中除了要保留传统的教学方法还要加强案例式教学，让学生了解所学内容和实际问题的联系，减少学习数学的盲目性，明白数学作为专业基础的作用。在某些教学内容可适当应用讨论式教学方法，发挥教师主导作用，增强学生学习的自觉性，提高学生分析问题和解决问题的能力。

选修课教学中采用问题驱动法逐步展开教学内容，应用启发式教学法有效地吸引学生，充分调动学生听课的积极性。在结合专题内容引入研讨式教学方法，充分体现教学过程中学生的主体地位和教师的主导作用。在此过程中教师要把握大方向引导学生展开讨论，培养锻炼学生的表达能力，激发学生学习热情。

课程考核是引导学生学习取向的重要手段。考核要改变重课本知识、轻实践能力，重结果、轻学习过程。构建科学合理的考核方式方法的评价体系，在考核形式上，应点面结合，除期末考试外，增加阶段考核，以督促学生平时学习，并全程监控学生的学习过程和效果。

（四）搭建实践能力培养平台

第一，根据各种需求开设数学建模课及数学建模提高讲座，培养学生应用数学知识解决实际问题的基本意识，培养学生逐步地将数学建模方法应用于自身的日常生活和专业学习，应用数学知识和专业知识解决实际问题。

第二，通过数学建模竞赛培训中的模拟训练及竞赛的全过程，体验数学建模解决实际问题的真谛。同时，开展“赛后讨论制”延续竞赛后续研讨，深入挖掘问题根源，使学生认识到实际问题的解决需要层层深入、不断完善，步步地逼近问题的本质。

第三，实施“导师制”模式培养学生的科研素质。指导对数学建模感兴趣的优秀学生在自己的专业中寻找问题，积极参加大学生创新项目，或是参与到所在专业教师的相关科研活动中，数学建模教师定期布置给数学建模协会的会员们一些实际问题，指导完成数学建模问题。也可将一些数学建模问题发布在数学建模网站，鼓励学生积极参与数学建模实践活动。

第四，开展数学建模教师与专业教师的联合培养模式。通过数学建模创新平台，加强数学建模教师、数学教师与其他专业教师之间的学科交叉、知识互补，促进专业领域的创新型专业人才的培养。

（五）加强教师队伍建设

教师不仅能传承知识，更重要的是培养学生的数学应用能力。可以用科研成果丰富教学内容，能够更准确地把握所授课程在本学科领域中的作用和课程内部知识的逻辑联系。如，数学建模很多教学案例都来源于科研成果。学科建设是师资队伍建设的重要支撑，通过建立“数学建模及应用”研究方向，将数学建模的思想方法融入到各个应用领域，培养具有创新思维的应用型人才。以定期参加数学建模教师培训班学习，与专业教师交流等方式提高教师的业务水平。

四、应用型人才培养模式的实施策略

（一）完善现有数学教学体系

要了解理工科专业对数学知识的需要情况，设置数学课程内容，将课程分解成必修和限定选修内容。结合学生对知识掌握情况能力不同，可以采取分类分层教学模式，优化设计每个知识点的教学内容，灵活运用不同教学方法和教学手段，如直观教学原则介绍抽象的数学概念，对比法介绍数学性质及运算，案例式问题驱动数学知识的运用，逐步地将数学融入到应用中，鼓励引导对数学应用感兴趣学生参加数学建模竞赛和其他科技竞赛活动，多方面培养应用型人才。

（二）设计多种形式的数学实践过程

数学建模竞赛是应用数学解决实际问题最有效的数学实践途径。让学生组队自己动手，体会用数学思维方式分析建立数学模型，用数学软件实现模型求解和仿真验证，完成解决实际问题的全过程。这不仅培养了学生团队协作精神和创新能力，还增强了学生应用数学信心。

采用科研模式训练法，组织学生积极参与大学生创新创业实验计划和开放性实验研究，引导学生自主选题，指导学生创新研究过程，将数学建模教学延伸到学生的课外科技活动之中，提高数学建模的影响力。例如，学生通过观察生活，研究雾霾天气、足球彩票等一系列数学建模问题。

参加科技竞赛活动，例如，电子设计竞赛，国际企管理论挑战杯大赛。学生体会到数学知识的发展性、开放性与实用性，也体会到应用数学思维方式寻找问题切入点，是解决问题的最有效途径。课外科技活动检验了学生的数学应用能力，增强了学生自主学习的动力，改善了学习方法，学生的数学素养有了明显提高。

（三）加强联合培养模式

运用数学与专业教师联合培养学生方式，共同将数学建模思想方法应用于课程设计、专业实验以及毕业设计等教学环节，有意识地培养学生在专业学习和研究中学会用数学建模思想考虑问题，提高其专业创新能力。例如，联合培养的毕业设计“牛奶细菌的检测模型”，理论与试验的结果基本吻合，得到了预期效果。

参考文献：

[1]马晓峰，毕渔民.卓越工程师教育培养计划视阈下的大学数学教学模式构建[J].黑龙江高教研究，2012，（10）.

[2]吴建成，石澄贤.浅论应用型人才培养数学课程教学内容与工程的融合[J].中国大学教学，2009，（12）.

[3]赵韩强，赵树凯，王小娟.研究教学型大学创新型人才培养体系的探索与实践[J].中国电子教育，2009，（2）.

[4]韦程东，李巧玲.以数学建模活动为平台提高大学生的创新能力[J].教育与职业，2009，（27）.

[5]王文发，郝继升，马燕.在数学建模竞赛活动中提高大学生的创新能力和综合素质[J].延安大学学报：自然科学版，2010，（1）.