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一、高校數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

在功能方面，數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室為《經(jīng)濟(jì)應(yīng)用數(shù)學(xué)》、《概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《數(shù)學(xué)建?！返日n程提供輔助教學(xué)，學(xué)生通過計(jì)算機(jī)及其仿真軟件加深對(duì)理論的理解，并培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力。為數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、課外科技競(jìng)賽、程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽等競(jìng)賽提供競(jìng)賽保障，并培養(yǎng)競(jìng)賽人才。建設(shè)數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室的目的就是吸取借鑒其他經(jīng)驗(yàn)，改善相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)境，盡量與建模競(jìng)賽接軌，所以建立與之相匹配的實(shí)驗(yàn)室以適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)需要。人才培養(yǎng)方面，實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)以及社會(huì)能力培養(yǎng)的重要場(chǎng)所，作為高校來說實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模和各類管理的能力的高低，往往成為其人才培養(yǎng)水平的重要指標(biāo)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)自己實(shí)踐可以提高自身的動(dòng)手能力，通過模仿、觀察、反復(fù)實(shí)驗(yàn)等過程漸漸構(gòu)建自己對(duì)于數(shù)學(xué)模型的認(rèn)知。教師能力提高方面，各類學(xué)科都以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)建模是將數(shù)學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)踐的溝通橋梁，很多學(xué)科的教師都可以通過對(duì)數(shù)學(xué)建模能力的培養(yǎng)來提高教學(xué)科研水平。讓數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室為教師拓展能力服務(wù)，讓他們也提高動(dòng)手能力，把數(shù)學(xué)理論應(yīng)用演化成為科研手段，通過軟硬件的結(jié)合，讓數(shù)學(xué)更好服務(wù)于教學(xué)和科研，也是當(dāng)下教師能力提高的需求。

二、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的要求以及軟硬件建設(shè)

1、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要求

為了滿足日常教學(xué)和建模等競(jìng)賽的需求，數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模應(yīng)該較大，有充足的教學(xué)設(shè)備和充足的實(shí)驗(yàn)空間。一般規(guī)模應(yīng)有100臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)120平米以上的面積，才能夠滿足實(shí)驗(yàn)課程及培訓(xùn)競(jìng)賽的需求。尤其是針對(duì)建模競(jìng)賽集中培訓(xùn)效果會(huì)更好更優(yōu)，所以實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模尤為重要，也是保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一要素。

2、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)

數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室最重要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備就是計(jì)算機(jī)，在進(jìn)行數(shù)學(xué)建模時(shí)要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算以及大規(guī)模的計(jì)算仿真，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境是必不可少的。最好是選用當(dāng)下性能較高的計(jì)算機(jī)配置，并且能夠做到兩至三年就更換更先進(jìn)的設(shè)備。在承擔(dān)競(jìng)賽時(shí)尤其需要高配置計(jì)算機(jī)，否則會(huì)影響競(jìng)賽成績(jī)。實(shí)驗(yàn)室還需要配備投影儀，有條件的還可以配備實(shí)物投影儀方便數(shù)學(xué)老師手寫授課，各種投影設(shè)備可以方便教師與學(xué)生互動(dòng)，不僅有利于教師授課也讓學(xué)生在課堂上更加主動(dòng)起來。從這些年我們學(xué)院參加數(shù)學(xué)建模的實(shí)際情況來看，高性能的設(shè)備和先進(jìn)的投影儀配套實(shí)物投影儀在緊張的72小時(shí)比賽中起到了很好的作用，為競(jìng)賽取得好成績(jī)提供了有力的保障。如果現(xiàn)有的條件達(dá)不到設(shè)備性能高等要求，還可以在原有實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上增加一部分高配置計(jì)算機(jī)，也可預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口讓參賽隊(duì)員在競(jìng)賽培訓(xùn)期間和競(jìng)賽期間自帶計(jì)算機(jī)，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享。這樣性能高的計(jì)算機(jī)來承擔(dān)數(shù)值計(jì)算仿真計(jì)算等大數(shù)據(jù)處理，性能低的計(jì)算機(jī)承擔(dān)數(shù)據(jù)打印和資料查詢等工作。這樣既能解決部分學(xué)校經(jīng)費(fèi)不足，也能在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上快速的搭建好數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室，不造成資源浪費(fèi)。

3、數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)

數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的硬件條件具備后，就要配置先進(jìn)的軟件系統(tǒng)。除了系統(tǒng)常用軟件辦公軟件的等一些專業(yè)軟件是必不可少的。例如美國TheMathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室），就是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計(jì)算的高級(jí)計(jì)算語言，目前的最高版本是MATLAB7.0。還有WarerlooMaple公司開發(fā)的Maple，它系統(tǒng)內(nèi)置高級(jí)技術(shù)解決建模和仿真中的數(shù)學(xué)問題，包括世界上最強(qiáng)大的符號(hào)計(jì)算、無限精度數(shù)值計(jì)算等。Spss公司推出的SPSS軟件是一款統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案軟件，目前已升級(jí)至Spss19.0。關(guān)于線性規(guī)劃的軟件有LINGO，用于求解非線性規(guī)劃和線性和非線性方程組的求解等。有了這些專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件就可以實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)學(xué)計(jì)算以及大規(guī)模的計(jì)算仿真，軟硬件結(jié)合，才能滿足數(shù)學(xué)建模課程和建模競(jìng)賽的需求。當(dāng)然大量的與建模相關(guān)的電子資料也是必不可少的，對(duì)于學(xué)生課外學(xué)習(xí)和拓展知識(shí)面很有幫助。

三、基于數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)改革及實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)

1、優(yōu)化數(shù)學(xué)課程教學(xué)過程

推進(jìn)實(shí)踐課程體系改革可以在高等數(shù)學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的方法和中心思想，高校學(xué)生本身具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，數(shù)學(xué)建模知識(shí)的滲透可以與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把實(shí)際問題數(shù)學(xué)模型化，可以提高學(xué)生的理論知識(shí)水平和實(shí)踐能力。增加數(shù)學(xué)建模軟件的教學(xué)課程，讓計(jì)算機(jī)計(jì)算與仿真融入課程教學(xué)使之成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的有力武器。在一些數(shù)學(xué)專業(yè)課上加入數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的內(nèi)容，可以讓學(xué)生接觸到競(jìng)賽的試題和一些獲獎(jiǎng)?wù)撐?，這樣更有利于學(xué)生對(duì)建模競(jìng)賽產(chǎn)生興趣，便于今后更快的融入競(jìng)賽。

2、構(gòu)建以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

建設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)室數(shù)學(xué)建模主要是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，所以以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shù)學(xué)概念—建立數(shù)學(xué)模型—解決實(shí)際問題”這種模式教學(xué)，從實(shí)際問題到抽象模型，讓學(xué)生主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)解決問題，從而體會(huì)到數(shù)學(xué)思想的精髓，主動(dòng)地把數(shù)學(xué)思想應(yīng)用的實(shí)際生活中。我們的數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室應(yīng)課后對(duì)學(xué)生開放，鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，不管是競(jìng)賽時(shí)還是競(jìng)賽后都?xì)g迎學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，一些參加過競(jìng)賽的老生還能利用這里與新同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)。開放性的實(shí)驗(yàn)室在不斷地建設(shè)和完善中將更好地為高校教學(xué)、科學(xué)研究服務(wù)，也進(jìn)一步提高資源的利用率。

3、組建完善的建模競(jìng)賽體系

提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力在建設(shè)好數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生參加每年的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，利用好這個(gè)實(shí)戰(zhàn)檢測(cè)平臺(tái)。還可以成立數(shù)學(xué)建模興趣社團(tuán)，在平時(shí)就可以為競(jìng)賽選拔有興趣有成績(jī)好的學(xué)生參加競(jìng)賽，也便于有相同興趣的學(xué)生交流學(xué)習(xí)。這不僅為學(xué)生之間提供了提高交流的平臺(tái)，同時(shí)也為師生搭建了課后溝通渠道。培養(yǎng)一支優(yōu)秀的教師隊(duì)伍帶領(lǐng)學(xué)生，這只教師隊(duì)伍不僅科研教學(xué)能力要強(qiáng)，還要經(jīng)驗(yàn)豐富，解決實(shí)際問題的能力強(qiáng)。這些教師可以在競(jìng)賽前組織培訓(xùn)，讓一些有基礎(chǔ)的學(xué)生更有針對(duì)性的強(qiáng)化訓(xùn)練，爭(zhēng)取好得成績(jī)。

4、培養(yǎng)社會(huì)型創(chuàng)新實(shí)踐人才

建立畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐基地?cái)?shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室可以為數(shù)學(xué)建模、運(yùn)籌學(xué)、算法設(shè)計(jì)、計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)圖形、數(shù)學(xué)軟件等課程服務(wù)，它不僅要提供課堂教學(xué)還要為課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)提供實(shí)踐場(chǎng)所。利用數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室學(xué)生可以以實(shí)際問題作為選題，通過文獻(xiàn)檢索和資料查詢?nèi)シ治鰡栴}，再利用數(shù)學(xué)軟件研究實(shí)驗(yàn)，這樣為畢業(yè)生提供了良好的環(huán)境，也成為了課程研究和開發(fā)設(shè)計(jì)的主要場(chǎng)所。在創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中，科學(xué)設(shè)計(jì)類項(xiàng)目更能充分發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維和理論知識(shí)應(yīng)用，從而提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力。

作者：張惠玲 李東 單位：陜西學(xué)前師范學(xué)院