数学建模竞赛对地球物理本科人才培养的引领作用探索_赵鹏飞.pdf
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1、 2023 NO.8 科 教 资 讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION数学建模竞赛对地球物理本科人才培养的引领作用探索 赵鹏飞 1 邢蕾 2*(1.吉林大学地球探测科学与技术学院;2.长春工业大学 数学与统计学院 吉林长春 130000)摘要:地球物理是与能源勘探和资源合理利用密切相关的一门地质类基础学科,其本科专业培养方案要求学生掌握地质学、物理学、数学和计算机科学等多方面的知识和技能。针对目前地球物理专业本科生培养中数学和计算机编程课程对专业课程学习的不良后效应影响,该文提出数学建模竞赛在
2、多个方面都有益于地球物理专业本科生的培养。首先数学建模竞赛可以促进学生应用数学和计算机解决实际问题的热情,其次能在分析问题、论文写作、科研可视化等多个方面培养学生的能力。此外,在竞赛中取得好成绩还有利于学生学业成果显示,并拓宽学生的就业口径。结合15年的竞赛培训和人才培养经验,该文分别从赛前、赛中和赛后3个层面论述了数学建模竞赛对地球物理专业本科人才培养的引领作用。关键词:地球物理 本科人才培养 数学建模竞赛 引领作用 中图分类号:G64文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)08-0142-04Exploration of the Leading Role of the Ma
3、thematical Contest in Modeling in the Cultivation of Geophysical Undergraduate TalentsZHAO Pengfei1 XING Lei2*(1.College of Geo-exploration Science and Technology,Jilin University;2.School of Mathematics and Statistics,Changchun University of Technology,Changchun,Jilin Province,130000 China)Abstract
4、:Geophysics is a fundamental geological discipline closely related to energy exploration and the rational utilization of resources,and its undergraduate professional training program requires students to master a wide range of knowledge and skills in geology,physics,mathematics and computer science.
5、In view of the current adverse aftereffect influence of mathematics and computer programming courses on the learning of professional courses in the cultivation of geophysics undergraduates,this paper proposes that the Mathematical Congest in Modeling is beneficial to the cultivation of geophysics un
6、dergraduates in several ways.Firstly,the Mathematical Congest in Modeling can promote students enthusiasm in applying mathematics and computer science to solve practical problems,and then can develop students ability in many aspects such as problem analysis,essay writing and scientific visualization
7、.DOI:10.16661/ki.1672-3791.2203-5042-4334基金项目:吉林大学教学改革研究项目“基于 数学建模 竞赛培训的地球物理类本科生科研训练模式研究与实践”;国家自然科学基金青年基金项目(项目编号:11901055)。作者简介:赵鹏飞(1981),男,博士,副教授,研究方向为计算地球物理。通信作者:邢蕾(1981),女,博士,副教授,研究方向为金融数学,E-mail:。142科 教 资 讯 2023 NO.8 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯In addition
8、,achieving good results in the contest also helps students to demonstrate their academic achievements and broaden their employment scopes.Combined with 15 years of experience in contest training and talent training,this paper discusses the leading role of the Mathematical Contest in Modeling in the
9、cultivation of geophysical undergraduate talents from three levels of pre-contest,in-contest and post-contest.Key Words:Geophysics;Undergraduate talent cultivation;Mathematical Contest in Modeling;Leading role国际和国内形势的日益复杂,对高等教育提出了更高的要求。由于新冠肺炎疫情肆虐等原因,国际整体经济形势放缓,政治极化加速,全球产业链、供应链尚待修复,倒逼各国都更加关注科技发展与技术进步
10、。我国科技发展正面临着空前严峻的挑战和机遇。为增强产业链韧性,降低国际动荡的影响,教育部对高校提出了强化自主创新、提升基础学科人才培养水平等明确要求1-2。地球物理是与能源勘探和资源合理利用密切相关的一门地质类基础学科3。其本科专业培养方案要求学生掌握基本的地质学与物理学原理,同时兼具较全面的数学算法运用与计算机编程实现能力4。此外,为培养一名合格的地球物理专业本科生,高校还需要在创新能力和创新意识上投入大量的教学资源。1 地球物理本科生培养存在的问题针对地球物理专业学生的学习效果,笔者认为地质学与物理学原理并不是该专业培养学生的难点。首先,大多数开设地球物理专业的高校都具备比较完备的基础地质
11、学科及学科建设经验,具备培养优秀地质工作者的能力;其次,地球物理专业除开设大学物理课程外,还会开设弹性波场论和电磁场论等衔接专业课的基础课程,有利于学生学习专业课前扫清原理障碍5。然而,数学和计算机编程的课程却往往成为学生学好专业课程的拦路虎。在数学方面,学生在大一、大二会学习56门数学课,但除了部分数学实验课程外,学生几乎没有途径获得应用数学知识解决实际问题的机会6。在计算机编程方面,大多数学校只开设C/C+等语言课程,重语法而轻实践,不足以培养学生的编程实践能力和热情。因此,学生在积累了大量的数学和计算机编程知识后,却没有参与实践的机会,不利于学生科研能力的提高,也严重影响了学生后续专业课
12、学习的信心和积极性。以上“痛点”问题亟待解决7。2 数学建模竞赛的介绍数学建模竞赛始于20世纪80年代的美国,简称“美赛”。我国于1992年由工业与应用数学学会第一次举办了全国规模的大学生数学建模竞赛,简称“国赛”。目前,美赛或国赛是规模最大、最受国内高校关注的两项赛事,参加人数屡创新高。2021年国赛吸引国内外1 566所院校45 075队参赛;同年美赛吸引全球26 112队参赛。大学生数学建模竞赛要求学生组成3人以内的团队,在约34天内完成一篇针对竞赛题目的论文。竞赛题目大多涉及经济、环境、政治、体育、工业等多种背景,都是通过一定假设和简化后的实际问题。通过15年来培训学生参加建模竞赛以及
13、赛后跟踪走访,笔者团队认为数学建模竞赛可以从多个方面提高学生的综合能力。首先,数学建模竞赛可以促进学生应用数学和计算机解决实际问题的热情。数学建模将实际问题抽象为数学表示或算法流程,再利用计算机编程来运算结果。在数学知识的应用方面,本科阶段的所有数学课程都将被涉及;在计算机编程方面,要求学生熟练掌握Matlab或Python等语言,还涉及SPSS或R等统计软件。这在一定程度上改变了学生单一学习数学和编程知识的现状,使学生能够学有所用。其次,数学建模竞赛还涉及到分析问题、论文写作、科研可视化、数学原理的灵活应用、算法技巧和编程技巧等多方面能力的培养。建模的第一步是把实际问题落实到一个可靠的数学模
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