农林院校数学学科竞赛组织模式改革与实践

    吴养会　郑立飞　解小莉

    

    

    摘? ? 要：大学数学学科竞赛是培养学生基础数学素养、综合应用能力、团队能力与创新实践能力的重要途径、也是促进本科数学教学改革的重要途径。文章以西北农林科技大学为例，剖析数学学科竞赛组织模式中存在的问题，提出优化数学学科竞赛组织模式的策略：构建数学竞赛基层教学组织、加强竞赛团队建设、开展竞赛课程与教材建设等。通过综合实践，西北农林科技大学在组织学生参与数学学科竞赛理论培训、课程建设、参赛规模及学生培养质量等方面取得了显著成效。

    关键词：数学竞赛;组织模式;农林院校

    中图分类号：G640? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1002-4107（2020）03-0072-03

    随着我国高校“双一流”建设的持续推进及本科教育“以本为本，四个回归”等国家高等教育战略的提出，各高校将推动本科教学质量及大学生创新实践能力提升作为人才培养的重要任务[1]。数学作为重要基础课对培养学生科学素养及后续课程的学习起着举足轻重的支撑作用。近些年来，作为对数学课程培养质量和综合应用能力检验的数学学科竞赛越来越受到学校和学生的重视[2]。数学类竞赛无疑对提高数学公共基础课程的教学质量和本科创新型人才的培养有着重要的促进作用[3-4]。

    西北农林科技大学作为一所地处西部的农林类高校，长期以来，受生源、认知、师资等多因素影响，数学类竞赛的组织和开展在师生参与度、培训模式、参赛成绩等方面较国内其他高校存在着一定的差距。2016年以来，为进一步加强学生数学基础素养培养、提高学生综合应用能力及创新能力，展现学校教育教学改革成果，学校教务处制定“进一步深化创新创业教育改革”方案，理学院通过成立数学建模指导中心、构建竞赛团队、开展课程建设等一系列有针对性的改革和实践，使西北农林科技大学学生在参加陕西省高等数学竞赛、全国大学生数学竞赛、美国及全国大学生数学建模竞赛等4项主要竞赛的参赛规模和成绩方面取得了显著地提高，为不断推进西北农林科技大学数学基础课程教学质量提升、教学改革与实践的深度融合起到积极的促进作用。

    文章以西北农林科技大学理学院组织学生参加数学类学科竞赛为例，剖析在开展数学竞赛过程中存在的问题及原因，介绍围绕做好数学类竞赛所采取的一系列综合策略、措施、实践经验及取得的成绩，并对下一步工作提出展望。

    一、西北农林科技大学数学学科竞赛组织与实施存在的问题

    西北农林科技大学对各类学科竞赛采取教务处统一领导，各相关学院负责实施的形式进行管理。理学院是前述四类数学学科竞赛的组织和实施主体。2016年以前，数学学科竞赛的组织在实施过程中存在明显的不足，主要表现在以下几方面。

    （一）学生参赛积极性和参与度低，竞赛成绩差

    数学类竞赛所具有的问题复杂性、时间持久性及获得成绩的困难性等综合因素决定了学生参与该类竞赛的积极性较低。如，数学建模竞赛对参赛学生的要求除需要一定的数学基础理论、交叉领域知识外，还需要学生具有较好的团队协作能力和3—4天的持续参赛耐力;高数竞赛及大学数学竞赛更需要学生花费较长的时间和精力进行赛前培训和模拟训练，学生往往因此放弃参与此类竞赛，而去选择一些时间短，较易获得成绩的比赛。2013—2016年间，西北农林科技大学学生参加各类数学竞赛的人数年均往往不到100人，并且学生来源单一，仅限于数学、信息及工程等几个专业。年获得国家级奖励不超过2项，这样的参赛规模和成绩与本科在校生2万余人的数量比较起来极不相符。

    （二）理学院开展数学类竞赛的组织机构与平台缺失

    数学类竞赛不仅是对参赛学生数学能力的检验，更是对一所学校在数学教学与应用、创新能力培养、组织协调、模拟训练、竞赛技能等方面的综合检验。作为一所西部农业类院校，数学师资短缺一直是制约学院数学教学工作的重要因素。由于理学院要承担学校近30%的公共基础课，基层教研室的工作重点是保证公共数学课程的正常运转和课堂教学质量的提高。原有的“院—系—教研室”基层教学组织结构没有为教师提供服务于学生创新培养的平台和空间，在每年竞赛的组织过程中， 学院只能临时性的从数学学科中抽调有指导意愿的教师组成教练组，待竞赛结束，机构随即解散。这种松散的临时性组织对学生参赛能力的培养缺少系统性、连续性与科学性，在对竞赛研究、教师指导能力培养与学生创新能力的培养和提高方面存在着明显的不足[5]。

    （三）课堂教学与竞赛、创新实践脱节，数学类竞赛课程设置缺失

    本科阶段各数学课程教学计划与教学大纲的制定紧紧围绕培养学生数学基础知識这一目标，但数学建模不是对某一门数学课程内容的简单应用，是对高等数学、概率统计等多门数学基础知识和某一领域专业知识相结合的综合检验。教师中普遍缺少对数学竞赛内容的研究，缺少将竞赛与课堂教学融合的技巧，更没有做到竞赛促进教学，促进教学内容改革，从本质上失去了数学类竞赛所应有的对教学进行提升的实质和本意。另一方面，原有的竞赛培训采取短期集训方式，每年在建模竞赛前开设旨在快速提高学生在算法工具、写作技巧、团队协作等方面能力的短期培训班。这种模式缺少数学与应用的系统融合，未能将竞赛融入课堂教学中，没有形成系统性的从基础理论到案例，再到实践的课程体系。

    二、优化数学学科竞赛组织模式策略

    2016年底，围绕建设一流本科教学、培养高素质创新型人才，理学院成立数学建模指导中心，开展竞赛团队建设，加强课程建设、师资队伍建设及参赛学生培训等方面的工作，形成符合西北农林科技大学实际的数学学科竞赛组织综合举措。

    （一）成立数学建模指导中心，为师生提供学科竞赛平台

    针对教师开展数学竞赛缺少平台的不足，学院设立“数学建模指导中心”专门机构负责全校学生参加各类数学竞赛的宣传、报名、培训、参赛及考评等具体事务[6]。该平台成员由隶属于大学数学教学中心和应用数学系的部分教师组成。成员的日常行政管理和教学工作归属原有机构负责，建模指导中心负责其作为竞赛指导教师的课程培训、模拟训练及考核等工作。中心为师生提供沟通与交流的平台，通过开展课程建设、举办竞赛研讨、邀请专家报告等方式，形成长期稳定且连续的竞赛教学与训练体系。 各竞赛指导教师对自己的身份有了归属感，有利于将竞赛指导与教学、科研工作协同处理。

    （二）以竞赛团队为核心，提升竞赛组织与培训能力

    数学建模指导中心以团队建设为核心，分别成立数学建模竞赛、大学数学竞赛、高等数学竞赛等3个固定形式团队[7]。根据竞赛特点和属性不同，各团队的人员组成及职责也存在差异。如，由于各类数学建模竞赛为3—4天的网络在线比赛形式，参赛学生需要较强的数学、信息基础，需要较好的综合能力和应用能力，因而数学建模团队人数较多，团队成员除数学学科教师之外，还包括工科、经济、信息等专业教师，团队负责人根据教师学科背景组织指导教师进行不同模块的理论辅导、计算机实习、写作训练及团队协作训练等工作。大学数学竞赛和高等数学竞赛由于采取传统的笔试形式，所涉及的竞赛内容相对具体，学生对此类竞赛模式比较熟悉，所以这两个团队教师人数较少，仅由3—5个人组成，团队成员的任务主要为常规授课方式进行赛前理论培训、赛题讲解等工作。

    （三）以课程建设为突破，促进教学与竞赛融合

    课程建设是教学与竞赛融合、以竞赛促教学、提高学生创新能力培养的重要一环。结合不同竞赛属性和特征，我们采取差异化的课程建设模式，如，针对各类建模竞赛，采取“必修课+公选课+培训课”、基础理论与应用提高相结合、长期课程与短期课程相结合的模块化方式，以适应不同专业背景学生。具体为针对理科、工科专业开设数学建模必修课以培养学生坚实的数学应用能力和基础知识，同时面对全校学生开设公共数学建模选修课，以推广建模，普及建模，扩大数学建模在学生中的覆盖面，另外针对全国赛、美赛在赛前分别开设短期强化培训课程，有针对性地提升学生参赛技能。针对大学数学和高等数学竞赛主要采取以公共选修课进行集中授课的方式，由于学生在正常教学环节已经具备数学基础知识，选修课以提高学生参赛技能为主，讲授有一定难度和技巧的课程内容。

    （四）多措并举，扩大参赛规模

    1.数学公共基础课程教学中融入建模思想。一年级学生对于数学建模竞赛的认识是空白的，对数学与其他学科相结合及应用几乎一无所知。我们在课堂教学中融入数学建模元素与思想，如采取案例式教学、精选数学在生物、工程中的建模应用，开设数学实验课、增加统计软件应用等内容，培养学生建模思想和兴趣，增强学生的数学综合应用能力。

    2.发挥学生建模协会的作用。充分发挥学生建模协会这一学生社团作用，在校内以宣传板、微信推送、QQ群等方式使更多的学生认识建模、了解建模、喜欢建模，以形成良好的竞赛氛围，扩大竞赛在校内的影响力，提高学生的竞赛参与度。

    3.邀请国内专家开展建模专题报告。 报告通常会分为针对学生的学术报告和面对指导教师的交流两种形式进行。前者主要从赛题入手，对赛题分析、方法应用等进行详细讲解;后者主要从指导技巧、能力建设等方面进行小范围报告，以开阔师生视野，把握国内外建模竞赛发展新动向，学习赛题分析和解决技能。

    4.争取学校政策支持。随着学校在经费支持、学生竞赛成绩认定、综合评价、免试推荐研究生等方面的不断改革，在很大程度上提高了学生的参赛积极性，培训人数及参赛规模取得了明显的提升。

    三、实施成效

    （一）基层竞赛组织发挥作用明显，形成稳定的竞赛团队与成熟的竞赛组织模式

    数学建模指导中心已经成为西北农林科技大学学生参与各类数学学科竞赛的唯一组织机构，目前中心成员26人，其中，教授4人，副教授8人，中心人员组成除数学教师之外，还吸收学校工科、理科专业教师7人。已建成稳定的建模团队、大学数学竞赛辅导团队及高等数学竞赛辅导团队3个。已形成竞赛宣传、报名、培训、模拟训练到竞赛的一套有效的组织体系。如，针对数学建模竞赛，形成“以校赛为基础，以国赛为核心，以美赛为提升”的组织和训练模式。2017—2018年连续两次获得全国大学生数学竞赛优秀组织奖，2018年获得全国大学生数学建模竞赛优秀组织奖。5人先后获得省级优秀指导教师称号。

    （二）面向竞赛的课程改革取得一定成效

    形成必修课、公选课和专题培训相结合的课程改革和建设模式，在校内信息、工程等专业开设“数学建模”必修课1门，面向全校开设“数学建模实践”和“大学数学”公共选修课2门，连续三年开设校内建模专题培训周末班，累计参与培训学生人数超过2600人，已形成成熟的教学讲义和实验方案，并正在编辑出版中。已出版“大学数学竞赛辅导”教材1部。教师以数学竞赛为依托，开展教学科研活动，承担针对教学竞赛研究獲校级立项5项。

    （三）学生数学基础得到加强，参赛积极性提高，参赛规模扩大，成绩显著提升

    每年邀请国内高校国家名师、国内数学建模指导专家为学生进行专题报告6次以上，学生参赛积极性和规模大幅度增加。 2017年首次举办校内数学建模竞赛，参赛人数800余人;2018年报名参加数学建模竞赛培训人数达到1059人。参赛学生来源多元化，除理工科学生外，学校经济管理、农科、人文等专业学生参加数学竞赛的人数也明显增加，如图1所示，学生中来自于非理工科的学生占到总人数的35%，表明竞赛在学生中的普及率和覆盖面明显增加。

    从表1可以看出，近年来参加数学学科竞赛培训的人数逐年明显增加，2018年参加各类竞赛培训学生总数超过3000人，参加竞赛人数达到2014年的20余倍，取得的国家级以上奖励数量也增加显著。以竞赛促教学、学校本科数学不及格率明显下降，由最高时期的10%下降到2018年的7.0%左右。学生对竞赛的参与热情与成绩有力地支撑了基础数学课程本科教学，对学生发展和学校“双一流”建设起到积极的支撑作用。

    四、展望

    以数学建模为主的数学学科竞赛是高校培养综合创新型人才的重要途径，是促进高校数学教学质量提升的有效手段，是贯彻落实本科教育“以本为本”的重要基础和保障。西北农林科技大学理学院针对数学学科竞赛发展过程中存在的问题，提出一系列综合改革措施，通过三年多的实践取得了一定的成效，但仍然存在着不足和需要改进的地方。例如，作为一所农业院校，学校的参赛规模及取得的成绩与国内其他综合类高校相比，还存在着明显的差距。在学生参与度逐渐提高的同时，如何有效地开展有针对性的培训，如何进一步提升指导教师的业务能力和技能，如何将数学竞赛与课程教学更加有效地结合，促进学生综合素质的提升，这些都是我们下一步应该努力的方向。

    参考文献：

    [1]国务院关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知[EB/OL].（2015-11-05）[2018-11-05].

    http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm.

    [2]卫春燕.基于数学建模的高等应用数学教学改革研究[J].河北农业大学学报：农林教育版，2018，（5）.

    [3]张成堂，毕守东，王凯.基于数学建模活动的双创型人才多维度培养体系[J].河北农业大学学报：农林教育版，2018，（5）.

    [4]孙浩，李辉.工科大学生数学创新实践能力培养模式的探索与实践[J].中国大学教学，2015，（4）.

    [5][6]吴养会，解迎革，解小莉，等.“双一流”背景下高等农林院校数理学科基层教学组织建设的探索——以西北农林科技大学为例[J].中国林业教育，2019，（3）.

    [7]吴养会，解迎革，解小莉，等.农林院校数理学科教学团队组建模式创新与实践[J].中国农业教育，2019，（1）.

    收稿日期：2019-06-04

    作者简介：吴养会（1971—），男，陕西乾县人，西北农林科技大学理学院副院长，副教授，博士，主要从事基础学科教学与研究。

    基金项目：陕西高等教育教学改革项目“创新以教学团队为核心的基层教学组织体系，提升大学基础课教学质量”（17BY013）;西北农林科技大学校级教学改革研究重点项目“创新以教学团队为核心的基层教学组织建设提升数理基础学科教学

    质量”（JY1701008）;西北农林科技大学教学改革重点项目“高校教学资源与教学运行匹配度模型应用研究”（JY1902013）