工科研究生数学建模教育与创新能力培养

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1、工科研究生数学建模教育与创新能力的培养-中学数学论文工科研究生数学建模教育与创新能力的培养周生田，陈华，李维国，高平发（中国石油大学（华东），山东青岛266580）摘要：阐述了数学建模课程的特点以及数学建模教育与研究生创新能力培养之间的关系。通过分析石油主干专业工科研究生学习现状及存在的问题，阐明在研究生培养中融入数学建模思想的重要性和研究生阶段开展数学建模教育与数学实验的必要性。多年的实践表明，工科研究生数学建模教育提高了研究生综合创新能力，对他们科研实力的提高有了较大的促进作用。关键词：数学

2、建模；创新能力；数学实验；建模竞赛中图分类号：G643文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）32-0135-02创新能力是国家竞争力的核心，科技创新人才的培养直接影响国家未来的整体创新水平和国家的创新竞争力。高等学校和科研院所培养的研究生是科技创新人才的后备军，应当以培养研究生创新能力为根本目标，将科技创新能力的培养渗透到研究生教育的整个过程。教育部于2003年公布的“研究生教育创新计划”指出，为全面建设小康社会，国家对高层次创新人才的需求不断扩大，研究生教育必须加快改革步伐，不

3、仅要培养大批人才，更要把工作重心转移到提高培养质量，特别是提高研究生的创新意识和创新能力方面上来，积极主动适应国家对创新型人才的需要，实现从研究生教育大国向研究生教育强国的转变。一、数学建模教育与创新能力培养之间的关系7/7创新能力就是利用已有的知识和技能，根据客观情况的变化而认识问题、解决问题，获得创新成果的能力，主要表现为敏锐的观察力、聚精会神的注意力、良好的记忆力、较强的操作力、丰富的想象力、有创造的思维力和思维方式、灵感和顿悟以及信息检索能力，能够得出有独出心裁的见解和方法。严谨的逻辑思

4、维和定量思维是衡量一个人文化素质是否全面发展的一个重要标志。德国著名数学家Grassmann曾说过：“数学除了锻炼敏锐的理解力、发现真理以外，还有另一个功能，就是训练全面考虑科学系统的头脑的开发”。James指出：“数学的思考方式具有根本的重要性，数学为组织和构造知识提供了方法，以至于当用于技术时就能使科学家和工程师们生产出系统的、能复制的，并且是可以传播的知识。分析、设计、建模、模拟（仿真）及其具体实施就可能变成高效加结构良好的活动”。伽利略曾说过：“自然界最伟大的书是用数学语言书写的”。数学

5、是推动科技创新的主要力量，深厚的数学理论基础、用数学处理实际问题的能力是衡量研究者能否进行科技创新的关键因素。数学建模就是建立数学模型的过程，对于一个实际问题，用数学的语言、公式、符号、图表等进行刻画和描述，然后经过数学的处理即计算、迭代等得到定量的结果，利用得到的结果再返回到实际问题，用于人们的分析、预报、决策和控制。面对各种各样的实际问题，如何抓住主要矛盾，进行合理的假设，逐步引入数学的思想，利用数学的理论和方法得到数学上的求解，最后翻译到实际问题，这实际上是科技工作者综合创新能力的体现。二

6、、工科研究生学习现状分析7/7中国石油大学（华东）工科研究生在三年的研究生学习阶段，只有一年的课程理论学习，取得相应的学位课学分后，从第二年就转入导师布置的论文阶段，至此课程学习全部结束。笔者讲授研究生“数值分析”课程数十年，面授对象大都是石油主干专业的硕士研究生，这些学生经过了大学阶段的学习后，学习能力和知识有了很大的提高。数值分析、应用统计方法、矩阵理论及计算是我校工科研究生大面积选修的学位课程，在有限的课时学完这些课程后，研究生学到了必要的数学理论及知识，但在以后的科研阶段碰到实际问题后，

7、如何去应用数学、如何转化为数学问题，还会碰到很多的困难。有些石油学科中的主干课程，像流体力学、渗流力学、固体力学、传热学等，在大学阶段就开始学习这些相关的课程，到了研究生阶段，还要继续学习这些课程。数学模型的来龙去脉、实际问题的简化、数学模型的建立推导以及求解方法、如何反映实际问题，这些更重要的知识并没有真正掌握，以至于在后续的科研阶段，碰到新的问题无从下手，究其原因，还是在学习的过程中，缺乏深厚的数学理论和专业知识基础，缺乏数学建模的能力，导致研究成果缺乏创新性。由于实际问题复杂和多样性，建立

8、真实反映实际问题的数学模型也越来越复杂，精确求解数学问题变得不可能，只能借助于计算机近似求解。现在人们普遍把科学实验、理论研究、科学计算并列为科学研究的三种基本方法。随着计算机、数值计算方法和应用软件的发展，科学计算作为科学研究方法之一显得尤为重要。近年来，计算流体力学、油藏数值模拟、计算传热学等学科发展很快，通过大量的科学计算，可以发现传统理论研究和科学实验发现不到的一些规律和现象。近年来，我校越来越重视工科类研究生创新能力的培养，但很多研究生往往把数学看成服务性的课程，仅学习一些肤浅的数学知