浅谈数学建模对农业院校学生创新能力的培养
摘 要：智能农业和大数据农业的兴起给农业院校的人才培养提出了新的挑战，对学生的创新能力和创新意识提出了更新的要求，本文分析当前农业院校创新能力培养存在的不足以及数学建模在培养学生创新能力作用，提出了基于数学建模的培养学生创新能力的策略和长效机制。
创新指人在以原有知识、经验为基础创造新知识、新事物的一种活动，而创新能力是创造新知识、新事物活动过程中所表现出来的心理品质。创新的关键在于人才，高等学校是培养人才的摇篮，特别是大数据和人工智能的兴起，对大学生的创新意识和创新能力的培养提出了新的挑战，同样，智能农业和大数据农业的出现对农业院校人才培养产生了巨大的冲击，培养新时期农业院校学生的创新意识和创新能力，一直是农业院校教师的教学理念和教学目标。数学建模可以使学生对所学知识进行重新组织、整合，以达到解决新的问题的能力，实现创新。因而对学生开展数学建模课程和竞赛，是培养学生创新意识和创新能力的有效方法和途径。[1]
一、农业院校学生创新能力培养的现状。
1.对专业缺乏兴趣，阻碍了创新的主动性
目前，农业院校的很多优势学科如：种子、农学、草业等专业，由于学生对专业的认识存在一定的误区，很多专业招生数不能满足计划，部分学生还是从其他专业调剂过来的，因而学生所学专业缺乏兴趣，对专业知识的学习只是停留在表面，能及格就行，缺乏了解新事物，用所学知识解决新问题的主动性。[2]
2.所学知识与实际问题脱节妨碍创新能力的培养
农业院校很多专业开设的课程知识陈旧，旧的知识已经不能满足解决新的实际问题的要求，特别是大数据时代，很多专业都会进行大量的实验，产生大量的数据，而学生所学的数学课程如高等数学、线性代数、概率统计很少有专门处理数据的模型和方法，这就造成了学生对大量的实验数据无从下手，不能用所学知识解决实际问题、更不用说发现新知识和新事物。[3]
3.缺少对学生创新能力培养的长效机制
目前，大学的教育仍然以应试教育为主，评价学生学习的好坏、能力的高低，在很大程度上依然是看成绩的高低，虽然现在很多高校开始意识到创新能力培养的重要性，开展很多创新活动如：大学生数学建模竞赛，全国大学生机器人大赛，大学生电子设计竞赛等活动。但总的来说只是少部分人参加，不能覆盖大部分学生，也不能形成一种长效的培养机制。在这种环境下，学生也很少有创新的实践机会，严重打击了学生的创新意识，削弱了学生创新能力的培养。
二、利用数学建模培养农业院校学生的创新能力
大数据时代，面对浩如烟海的原始数据，如何从这些数据中提取有用的信息，模型的问题已经变得越来越重要，数学建模就是对实际问题进行简化和抽象，用数学表达式表示实际问题的本质特征和本质规律，建立起数学模型，用数学算法和计算机软件進行求解，然后用实际数据对模型进行检验，并把符合实际的模型应用到实际问题中去，从而产生经济和社会效益。数学建模需要学生整合所学的各种知识，如数学知识，物理知识，专业知识等产生新的知识以达到解决实际问题。因而数学建模在培养学生创新能力方面有着重要的作用，主要表现在：
1.数学建模可以提升学生的创新品质
首先，数学建模可以培养学生的团队协作和彼此之间协调能力，数学建模问题一般来源于农业，工业，工程，环境，社会，经济等实际问题，解决这些问题需要用到数学，计算机，以及实际问题所涉及到的专业知识，因而，要解决问题需要多个专业的学生团结协作，相互协调，发挥各自的长处。其次，数学建模可以培养学生的想象力和创造力，数学建模的问题来源于实际问题，大多数问题学生以前没有碰到过，解决这些问题除了需要所学的基本知识外，还需要丰富的想象力和创造力去揭示新问题内部的规律，并把它用数学公式描述出来。最后，数学建模可以培养学生学习能力和进取精神，数学建模问题需要很多的知识，很多知识需要重新进行学习，在较短的时间内学会相关的知识并解决问题可以锻炼学生的学习能力。同时建模过程也需要学生不断的摸索，反复验证，不达目的不罢休的进取精神。[4]
2.数学建模可以增强学生的创新意识
首先，数学建模所研究的问题很多都是开放性的，没有固定的模型和方法，也没有固定的答案，这需要学生发挥主观能动性，不停的摸索，不停的实践，在摸索和实践中不断发现新的问题，解决新问题。在解决问题的过程中形成自己的思维方法，积累解决问题的经验，增强创新意识。其次，通过数学建模可以培养学生大胆假设小心求证的科学探索精神，有助于学生了解科学研究的过程，培养学生创新的意识。
3.数学建模为高校培养学生创新能力提供了一种有效途径
当前数学建模已被越来越多的高校所重视，基本上每个学校都会开设相关的课程，有相关的协会、团体，全国大数学建模竞赛也是高校学科竞赛涉及范围最广、人数最多的竞赛，如2018年，共有12万多名大学生参加竞赛，涉及33个省市区、香港、澳门、台湾、美国、新加坡的1449所院校。数学建模在高校已深入人心，有广泛的群众基础，为高校顺利开展数学建模培养学生创新能力的实践并形成一种长效的培养机制提供坚实的基础。[5]
三、数学建模培养农业院校学生的创新能力的策略
虽然现在很多农业院校越来越重视数学建模，但大多数侧重于参与数学建模竞赛，其所涉及的专业也不是很广，主要集中在数学、计算机、部分工科类专业，很少涉及农学等方面的专业，远没有把数学建模作为培养学生创新能力的一种手段并形成一种长效机制。因而数学建模在农业院校还有很长的路要走，具体措施如下：
1.继续扩大数学建模的影响
一方面，加大宣传力度，通过建模协会开展丰富多彩的数学建模实践活动。另一方面，在平常的数学公共课教学中，融入数学建模的思想，使数学课堂更具趣味性，学生不再害怕数学，也扩大了数学建模影响，让更多的人喜欢上数学建模。
2.将数学建模融入专业课的学习中
收集农业院校专业课教学中和实验中所碰到的与数学建模相关的问题，并制作成教学案例，以问题驱动的形式进行相关的数学建模培训，如农药残留问题，土壤重金属污染问题，节水灌溉问题，鱼群放养等问题 这些问题既可以让学生对专业知识的产生兴趣，又可以培养学生探索问题本质的精神，激发创新的欲望。
3.构建基于数学建模的培养学生实践创新的长效机制
首先，建立完善的数学建模平台，包括数学建模实验室建设、指导老师培养、数学建模协会的发展、与各专业相关的案例库的建设以及数学建模课程网站的建设，使各专业的学生都能找到与专业相关的实践创新的机会。其次，在各专业选拔优秀学生组建数学建模创新实验班作为重点培养，调动这些学生主观能动性，发挥传帮带的作用，实现以旧带新的良性循环。最后，搭建学生的科研创新平台，让学生积极参与各类竞赛，熟悉科研过程，提升论文写作能力，增强科研创新能力。接着为学生牵线搭桥寻找可以参与的课题，包括各专业老师的课题，学生的创新实验项目，科技创新等项目，让学生在参与科研过程中提升创新能力。
结语
大数据農业和智能农业的出现给农业院校培养学生创新能力提出了新的要求，数学建模为农业院校学生的创新能力的培养提供一种可行有效的途径，因而优化数学建模平台，构建基于数学建模培养学生创新能力的长效机制可以促进学生全面发展，提高学生的创新能力和创新意识。
参考文献
[1]李启建.基于创新能力培养的数学建模策略研究[J].江苏科技信息，2018，35（28）：61-64.
[2]高瑾，林园.基于数学建模的大学生创新能力和综合素质培养[J].教育教学论坛，2017（40）：214-215.
[3]孙威.数学建模在学生创新能力培养中的作用研究[J].佳木斯大学社会科学学报，2018，36（2）：170-172.
[4]许先云，杨永清.突出数学建模思想培养学生创新能力[J].大学数学，2007，23（4）：137-140.
[5]付军，朱宏，王宪昌.在数学建模教学中培养学生创新能力的实践与思考[J].数学教育学报，2007，16（4）：93-95.
作者简介
王明春（1979—）男，汉，湖南农业大学信息科学技术学院信科与统计系讲师，主要从事系统优化与大数据建模方面的研究。
