一根本 四举措 二目标——数模竞赛组织模式的探索与实践
发布时间:2023-04-28
一、实施背景
中国共产党第二十次全国代表大会提出在教育科技人才上,要坚持教育优先发展,人才引领驱动加快实施创新驱动发展战略,深入实施人才强国战略。高职院校定位为培养具有一定水平的逻辑能力和创新应用能力的应用型人才。数学建模就是培养学生应用和创新使用所学知识的重要过程,提高学生的数学应用能力,培养学生的创新意识和创新精神,提高团队合作、计算机操作和解决实际问题等综合能力。
我们以“全国大学生数学建模竞赛”为抓手,推动大学生综合能力的培养。全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届,是首批列入“高校学科竞赛排行榜”的19项竞赛之一,已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。重在考察在校大学生的数学应用和创新能力,其影响力很大,已成为衡量学校办学水平的一个标准。竞赛宗旨:创新意识,团队精神,重在参与,公平竞争。指导原则:扩大受益面,保证公平性,推动教学改革,提高竞赛质量,扩大国际交流,促进科学研究。
我院从2005年起组队参赛,通过多年组织参加竞赛,探索出“一根本、四举措、二目标”的科学竞赛组织模式。“一个根本”,指以“立德树人”为根本,团队教师系统进行思政设计,竞赛组织全过程贯穿思政教育,特别是将党的二十大精神有机融入,润物细无声。实施“讲”--课程讲授、“训”--暑期培训、“赛”--现场竞赛、“建”--团队建设“四项举措”的竞赛组织,实现“提高各种素养”(包括数学建模能力、团队协作能力、论文写作能力等)和“取得良好的竞赛成绩”的“二个目标”。
图1 “一根本、四举措、二目标”的科学竞赛组织模式
二、实施举措
(一)“讲”--把脉赛题方向,优化教学内容
在最近几年的竞赛中,题目越来越精简,附件数据量越来越大,更考验学生获取信息和处理数据的能力。
新的课程设计在传统模型基础上,重点突出大数据处理方面的知识,并结合高职学生的知识特点和学习特点,设计相关内容。为了保障学习效果,根据不同内容,设计多种教学手段,主要有创设情境、问题导入、联系实际、注重应用、任务驱动、分组合作等。
课程类别 | 教学内容 | 教学手段 |
传统模型 | 大数据概念简介、初等模型 | 创设情境、问题导入 |
导数模型、微分模型、概率模型 | ||
数据分析 模型 | 层次分析法 | 联系实际、注重应用 |
主成分分析 | 翻转课堂、先学后讲 实例讲解、分组合作 | |
线性规划 | ||
多元回归分析(新) | ||
聚类分析(新) | 参考赛题、实例讲解 | |
实验内容 | Matlab软件使用 | 任务驱动、分组合作 先学后讲、小组PK |
Lingo软件使用(新) | ||
Excel统计功能(新) |
表1 课程内容与教学手段
(二)“训”--构建“532”体系,实施阶段培训
根据多年参赛经验,构建了“532”暑期培训体系:即最值问题、数学规划、概率统计、图论模型、数据处理等5大“真题”板块,计算机编程、资料搜集与整理、论文写作等3大“技能”板块,以及团队组建和模拟竞赛2大“实战”板块。
图2 “532”阶段培训体系
学生按三人一队进行分组,完成“两个阶段”的培训。第一阶段:由指导教师依照上面5大板块,对历年经典赛题进行重点讲解。同时对学生依照3大技能板块进行培训。第二阶段:实施上机操作,进行先后两次“模拟竞赛”,让各组成员得到“磨枪的机会”,充分进行磨合,实际体会竞赛中时间如何分配、三人如何分工、论文如何写作等情况。
(三)“赛”--践行“一帮一”模式,组织线上参赛
比赛中指导教师采用“一帮一”模式。每位指导教师对本组队员全面负责,除了关注学生身体健康,还要与学生进行良性沟通、缓解学生的焦虑等。
今年因为疫情,学生有的在学校,有的在家,甚至一组学生在3个不同地方进行比赛。面对今年异常复杂的情况,指导教师依照多年参赛经验和2022年“全国大学生数学建模竞赛报名和参赛须知”制定了详细的竞赛计划并设计了竞赛流程图,通过视频与学生沟通,严控进度,比线下竞赛要付出更多的耐性和精力。
图3 竞赛流程图
(四)“建”--坚持内学外研,强化团队建设
首先组建由6名教师组成的“数学建模教学团队”,近年来团队成员不断扩充为9名教师。一个优秀的指导教师团队是竞赛可以顺利进行的根本保障,依据竞赛题目和学生学情的变化趋势,通过“内学外研”——“内部集中学习”和“外出交流研讨”两种方式加强指导教师团队建设,全面提高师资团队的教学和指导能力。
内部集中学习:促进指导教师之间的交流,定期组织观看讲解历年赛题的视频和评阅要点,共同研讨历年竞赛的优秀获奖论文。
图4 教师内部集中学习
外出交流研讨:选派团队骨干教师参加河北省组织的数模竞赛经验交流会、培训班,并作主题报告等。
三、实施成效
(一)诚实守信,按时按质提交论文
自2005年以来,近150组400多名学生参赛。大部分学生在竞赛前并没有接触过科学论文的写作,但是不管竞赛条件多么艰难,竞赛题目多么刁钻,同学们都按时按质的完成竞赛并上传论文,并且无一组论文因相似度受到违纪通报,真正做到了诚信比赛。尤其今年学生都在线上参加竞赛,也无一人违规,更加难能可贵。
(二)竞赛获奖,出色完成参赛任务
2022年,指导学生参加“全国大学生数学建模竞赛”,获河北省一等奖1项,河北省二等奖2项。今年,河北赛区作答D题的所有参赛队共获7个省级及以上奖项,我院获得其中3项,占比接近50%,取得较好成绩。
(三)赛教一体,提升教师综合能力
指导教师在教学、数模竞赛培训和指导的过程中,自身的综合素养和数学应用能力也有了全面提升,也获得了组委会的认可。教师团队获得河北赛区“优秀组织工作者”“优秀指导教师”各1人次。全体指导教师获得河北赛区组委会颁发的“银”质奖章。
图5 指导教师获奖证书
四、方案创新
(一)全程贯穿思政,融入党的二十大精神
数模竞赛组织全过程包括“讲”→“训”→“赛”三个阶段,思政教育全程贯穿,特别是结合时政,课程组教师深挖关于“十二大”精神的思政元素,在实施中遵循潜移默化和言传胜于身教的原则,实现了思政与建模竞赛组织的有机结合。
踔厉奋发、勇毅前行——勇于克服学习、培训中遇到的困难,不怕苦不怕累,知难而进、迎难而上,下功夫解决问题,敢于挑战自己,积极前行,全力战胜各种困难。
守正创新、诚信竞赛——数学建模需要学生敢想敢做,深入思考,不墨守成规,创新已有研究成果,突破难题,完成培训或竞赛任务。比赛秉持公开、公正的原则,不能外队交流,做到诚信比赛。
小我融入大我——数模竞赛以小组参赛,是集体比赛。履行团队责任,个人超越“小我”,将“小我”融入“大我”,同策同力,才能取得好的成绩。
(二)综合考量“生-师-成绩”,完善选拔制度
数模竞赛除要求学生具备足够的数学知识,比赛中也需要组员之间交流合作,所以要求学生语言表达清楚,善于与人交流。从上课到竞赛,近半年时间,学生能坚持下来学习态度很重要,所以必须掌握学生平时的上课状况。为了选拔出更合适的学生,进行多维度考量,综合学生自荐、教师推荐和数学成绩等多因素进行选拔,并设置合理权重评分。
评价要素 | 学生自荐 | 教师推荐 | 数学成绩 |
所占比例 | 20% | 30% | 50% |
表2 选拔学生参加数模选修课的主要评价要素
(三)进行科学分组,确保精准评价
科学分组。培训中分组原则满足几个特点:一是小组中学生所学专业不同,三名学生中两名是同一专业,另一名学生来自同系其他专业;二是小组中学生擅长知识点各异,即在数学知识、论文写作、软件编程方面各有所长;三是小组中保证所选男女生比例1:2或2:1。
每组学生知识全面且各有所长,有利于学生实现学习目标,更深刻的理解知识要点,完成学习任务。小组成员通过在学生过程中的互相帮助、互相监督,实现共同进步、共同提高,也有利于学生养成遇到问题相互商量的习惯。
精准评价。每个小组写出问题分析报告并制作相应的PPT进行答辩。一是小组互评。由其他所有小组给出评价。二是教师评分。由指导教师组给出评分。以上两个评价主要依据模型合理性、数据处理方法、论文写作水平、结果正确性、答辩流畅度等几个标准。三是小组组员之间互评,主要根据学生在培训中以及解题过程中的表现由同组组员进行打分。以上评分方式更加多元化,更加适应于新的学习制度,尤其是引入小组互评既锻炼了学生的协作精神,又提高了竞争意识。
评价方式 | 小组之间的打分 | 教师指导组评分 | 小组组员之间互评 |
所占比例 | 30% | 50% | 20% |
表3 小组为单位的评分方案
(四)应对突发疫情,制定线上竞赛计划
今年因为疫情的原因,竞赛只能线上进行,学生在竞赛中也比线下更容易懈怠,指导教师团队结合多年参赛的经验,建立了更加详细的竞赛计划,以流程图的形式展现出来,对学生参赛的时间分配给出合理规划,学生只需按照流程图的时间要求完成相应任务即可。这个流程图顺利指导学生科学参赛。
(石家庄邮电职业技术学院 单东明 贾慧羡 张凌 张静)