邱仰聰

（順德職業(yè)技術學院 人文學院，廣東 佛山 528333）

近年來，以新技術、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟不斷蓬勃發(fā)展，我國高等工程教育面臨著改革和構建工科人才培養(yǎng)新體系的迫切任務。2017 年，教育部組織了多場研討會深入探討了“新工科”的內涵和今后的發(fā)展路向，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”等新工科建設路線［1］。新工科與當今的新產(chǎn)業(yè)緊密相關，一方面包括了諸如人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、機器人等新興產(chǎn)業(yè)，另一方面也包括了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在新形勢下的升級改造。新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要大量的高素質創(chuàng)新型技術技能人才，這就決定了新工科建設不只是本科院校應盡的責任，還應該是高職院校必須肩負的使命。與本科院校不同，高職院校偏重于社會職業(yè)的導向，注重以生產(chǎn)實踐推動技術發(fā)展，通過產(chǎn)教融合，為產(chǎn)業(yè)的轉型升級提供人才和技術上的服務［2］。在新工科背景下，高職院校必須主動適應智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化時代發(fā)展的人才需求，逐步形成開放、跨學科、以通識教育為基礎的專業(yè)教育人才培養(yǎng)模式［3］。

眾所周知，數(shù)學是所有理工科知識的基礎和“最大公約數(shù)”，而數(shù)學建模則是目前高校學生掌握高等數(shù)學知識和技能、提高數(shù)學素養(yǎng)最普遍和最有效的方式。在過去二十多年間，數(shù)學建?；顒釉谌珖咝Ｄ酥寥鐣玫脚畈l(fā)展，每年參加各類數(shù)學建模競賽的人數(shù)不斷提高，社會影響力也不斷加深。不少專家學者、高校教師和學生都認為，數(shù)學建模能夠讓學生充分運用在課堂上學習到的數(shù)學知識，通過建立合適的數(shù)學模型，利用數(shù)學軟件進行運算，并且對結論進行分析和檢驗，進而解決生產(chǎn)生活中的實際問題。在新工科背景下，數(shù)學建模教育具備提高高職院校學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的基礎性作用，也完全符合黨的十九大報告有關“建設知識型、技能型、創(chuàng)新型勞動者大軍”的人才發(fā)展理念和要求。

1 高職院校數(shù)學建模的發(fā)展現(xiàn)狀和困境

我國高校的數(shù)學建模歷程可以追溯到上世紀80年代初。1992 年，首屆全國大學生數(shù)學建模競賽成功舉辦，往后每年一屆。1999 年，該競賽首次針對高職院校命題，全國共416 支高職院校隊伍參加了比賽。2018 年，高職院校參加全國大學生數(shù)學建模競賽踏入了第20 年，參賽隊伍共3 555 支，人數(shù)超過1 萬人，為歷史之最（見表1）［4］。

表1 2013—2018 年全國大學生數(shù)學建模競賽參賽隊數(shù)

從表1 可以看出，近5 年來本科院校參加全國大學生數(shù)學建模競賽的隊伍數(shù)量每年均保持著超過10%的增長速度，高職院校的參賽隊伍數(shù)量卻出現(xiàn)了一定程度上的波動。這固然存在著部分優(yōu)質高職院校升本的因素，但總體來說，近年來高職院校數(shù)學建模教育的實施和推廣出現(xiàn)了瓶頸狀況，其原因是多方面的：

1）高職院校的專業(yè)課程設計需要以社會職業(yè)和產(chǎn)教融合為導向，卻往往導致數(shù)學教育“靠邊站”。面對目前知識經(jīng)濟和新一輪科技革命的大趨勢，學校和企業(yè)還未能深刻意識到數(shù)學在科學技術和經(jīng)濟社會發(fā)展上的基礎性甚至是決定性作用。高職數(shù)學課程普遍被壓縮課時甚至被完全取消，數(shù)學建?；顒釉诟呗氃盒５钠占懊婧陀绊懥乐厥芟蕖嶋H上，高職院校要培養(yǎng)大量高素質創(chuàng)新型技術人才，必須讓學生具備扎實的基礎知識和技能，因此對學生進行必要的高職數(shù)學教育和技能培訓自然不可或缺。忽視學生的數(shù)學基礎知識積累而盲目推行空中樓閣式的新興產(chǎn)業(yè)技術教育，新工科建設將會是緣木求魚、事倍功半。

2）高職院校要推廣數(shù)學建?；顒?，關鍵在于教師。與本科院校相比，高職院校學生的數(shù)學水平、科學素養(yǎng)和學習積極性均存在明顯差距，而且高職數(shù)學課程的學習課時少、教學內容多，數(shù)學建模指導教師需要花費更多的時間和精力給學生“補課”。這不但要求教師具備扎實的高職數(shù)學基礎知識，而且要掌握分析和解決實際問題的數(shù)學建模思維方法，以及熟練應用數(shù)學軟件的能力。假如高職院校沒有足夠的引導和激勵機制，教師的教學積極性勢必受到影響，進而影響數(shù)學建?；顒釉诟呗氃盒５耐茝V。

3）高職院校學生參加數(shù)學建?；顒拥姆e極性有待提高。全國大學生數(shù)學競賽是中國高等教育學會列為所有學科中19 個含金量最高的大學生學科競賽之一。參加該競賽若獲得大獎，不少重點本科院校學生可以得到豐厚的獎學金甚至是免試攻讀碩士研究生資格，在擇業(yè)時也會受到用人單位的青睞。與本科院校不同，不少高職學生需要參加包括全國職業(yè)院校技能大賽在內的各級別專業(yè)技能競賽。無論是從學生的專業(yè)發(fā)展還是競賽的影響力等方面考慮，數(shù)學建模競賽在高職院校都略為遜色。

回顧數(shù)學建?；顒釉诟呗氃盒５陌l(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)僅僅注重和宣傳數(shù)學建模的技術育人功能還不足以充分推廣數(shù)學建模活動，也難以增強數(shù)學建模在校園和社會的影響力，以及推動高職院校數(shù)學建模普及化。在目前新工科建設的背景下，高職院校應該站在文化建設的新高度上，重視數(shù)學建模的文化育人功能，把數(shù)學建模活動納入校園文化素質和思想政治教育的重要發(fā)展領域，發(fā)揮校園全面實施素質教育的最大效益。

2 數(shù)學建模文化

習近平總書記在全國教育大會上指出，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環(huán)節(jié)，貫穿基礎教育、職業(yè)教育、高等教育各領域［5］。因此，進入新時代，新工科建設的引領方向是立德樹人，而文化育人是一切教育活動的核心，也是高校立德樹人和全面實施素質教育的根本途徑［6］。目前，雖然近年來數(shù)學建模的技術育人作用逐步為社會大眾所肯定和重視，但其文化育人作用卻甚少被提及和探討。在新工科的內涵研究和制度建設的過程中，數(shù)學建模教育的文化育人作用普遍被忽視，這一現(xiàn)象在高職院校尤為突出。高職院校在進行校園文化建設的過程中，其關注點幾乎只落在傳統(tǒng)文化、文藝體育、科技發(fā)明和創(chuàng)業(yè)活動等方面，卻鮮有數(shù)學文化等方面的內容。實際上，比起第一、二次工業(yè)革命，現(xiàn)代科學技術之所以取得了更加巨大的發(fā)展，主要是得益于現(xiàn)代數(shù)學的發(fā)展，尤其是數(shù)學在自然科學和社會科學領域的縱橫和滲透。著名計算機科學家胡世華教授認為：“數(shù)學文化是人類文化中最基本的文化。數(shù)學文化的進步是信息加工時代科學技術發(fā)展的基礎?！保?］298數(shù)學不但賦予了科學知識以邏輯的嚴密性和結論的可靠性，而且具有運用抽象思維去把握實在的能力，而數(shù)學應用于實際問題的分析和解決，成敗的關鍵就在于是否能建立一個良好的數(shù)學模型。愛因斯坦曾經(jīng)指出：“有理由相信，自然界是可以想象到的最簡單的數(shù)學觀念的實際體現(xiàn)?！保?］203

貫徹落實全國教育大會精神，教育要在堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、增長知識見識、增強綜合素質上下功夫，數(shù)學建模也不例外。在新工科背景下，數(shù)學建模教育應該緊貼新時代的發(fā)展形勢，讓學生一方面了解到現(xiàn)代科學研究方法，親身體會科研的樂趣和挑戰(zhàn)，另一方面正確認識到我國目前在基礎研究領域上與西方先進國家之間的差距，在堅定“四個自信”的同時立志肩負起民族復興的歷史重任。因此，數(shù)學建模教育不但可以培養(yǎng)學生掌握現(xiàn)代數(shù)學應用技術，同時還兼具傳播科學精神和思想價值引導的獨特功能。也就是說，數(shù)學建模不但是一門課程或技術，它更加是一種文化，即“數(shù)學建模文化”。探討數(shù)學建模的文化育人功能，有助于理解數(shù)學建模在以文化人、以文育人上的實質作用，充分發(fā)揮數(shù)學建模在高職院校的教學和育人效果。

3 數(shù)學建模的文化育人功能

3.1 科學文化素質教育

對高職工科學生來說，經(jīng)驗和技術固然可以來源于專業(yè)學習和實訓當中，但是在新工科背景下，新興產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級轉型都亟需學生具備良好的科學文化素養(yǎng)，譬如了解科學知識、科學的研究過程和方法，以及科學技術對社會和個人所產(chǎn)生的影響等。數(shù)學建模本質上就是科學研究的實踐過程，并且對于理工和經(jīng)管類不同專業(yè)背景的學生，數(shù)學建模在培養(yǎng)科學精神，提高科學素養(yǎng)上都具有廣泛的普適性，具體體現(xiàn)為以下三點：

1）啟發(fā)學生質疑批判，崇尚科學。質疑和批判精神是科學技術取得創(chuàng)新和進步的先決條件，盲目迷信“權威意見”和片面追求“標準答案”無法孕育科學創(chuàng)新精神，這也是新工科建設最大的忌諱。在過去的數(shù)學課堂上，大多數(shù)學生都會滿足于教師提供的解題方法和結果，并且奉為圭臬。久而久之，面對復雜多變的實際問題，學生根本不懂得科學的思維方式，更加不會主動尋求創(chuàng)新和變革。針對生產(chǎn)生活中的某一特定問題，數(shù)學建模從不需要學生提供“絕對正確”的答案和結論，而是引導學生在基于一定的假設條件下，對當前已存在的解題方法和技巧不斷提出科學合理的改進甚至是顛覆性的改造。學生對老方法的質疑批判和新方法的探索創(chuàng)新，不是天馬行空的胡思亂想，而是必須做到實事求是，能夠經(jīng)得起科學和實踐的檢驗。

2）鼓勵學生大膽創(chuàng)新，追求卓越。新工科建設著眼于培養(yǎng)能應對未來多元化發(fā)展的創(chuàng)新型卓越工程人才，但經(jīng)歷了多年應試教育思維影響的學生，在解決實際問題時往往會顯得畏首畏尾，不知所措。數(shù)學建模問題不存在所謂的“標準答案”，為學生解決問題提供了廣闊的思維空間。新工科強調“繼承與創(chuàng)新”，通過高職數(shù)學的常規(guī)教學過程，學生首先做到夯實數(shù)學知識和技術基礎，然后在數(shù)學建模課程上基于實際問題的科學分析和探討、創(chuàng)新解決問題的方法和技巧，在不斷探索、試錯、修正、改進的基礎上完善數(shù)學模型，致力追求更加理想的結果。同時，數(shù)學建模的實踐過程也潛移默化地讓學生領悟到精益求精、崇尚極致的工匠精神。

3）引導學生實踐篤行，服務社會。先秦時期的思想家、科學家墨子指出一個命題的正確性應該由實踐活動來給予證明：“瞽不知自墨者，非以其名也，以其取也?！保ā顿F義》）他還提出事物的可用性是判斷其善與惡的重要標準：“用而不可，雖我亦將非之。且焉有善而不可用者？”（《兼愛下》）高職教育與社會生產(chǎn)實踐緊密聯(lián)系，要求直接服務于現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展。在數(shù)學建模課程中，學生通過科學實踐分析具體的問題，并且需要對所建模型的計算結果與實際情況進行反復的對比分析和論證，一直達到令人滿意的結論為止。因此，數(shù)學建模教育不但承擔著提升高職學生數(shù)學技能水平和科學素養(yǎng)的任務，而且在教學過程中注重引導學生摒棄數(shù)學“枯燥無用”的錯誤思想，有效培養(yǎng)學生積極參與生產(chǎn)實踐和服務社會的意識。

3.2 思想政治素質教育

國務院公布的《國家職業(yè)教育改革實施方案》明確指出：“推進職業(yè)教育領域'三全育人'綜合改革試點工作，使各類課程與思想政治理論課同向同行，努力實現(xiàn)職業(yè)技能和職業(yè)精神培養(yǎng)高度融合?！保?］在新工科背景下，高職數(shù)學建模需要把思想政治工作貫穿到教育教學的全過程，形成全程育人、全方位育人新格局，培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀、價值觀，以文化育人的方式切實做到立德樹人。

1）推進高職數(shù)學建模的“課程思政”建設。通過數(shù)學建模課程的學習實踐活動，學生可以初步接觸和體會到數(shù)學科學的探索和研究過程，同時也從中了解到中國在數(shù)學領域上取得的輝煌成就，以及目前與西方發(fā)達國家之間所存在的差距。高職數(shù)學建?！罢n程思政”建設的關鍵在于，要讓學生深刻意識到個人的成長和幸福與社會的進步、民族的復興是高度統(tǒng)一的整體，引導學生把愛國主義情感轉化為學習的動力，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢而不懈奮斗。同時，數(shù)學建模的實踐體驗讓學生充分認識到，科學研究的道路從來就不會一帆風順，而只會是荊棘滿途，中國夢也絕對不是靠振臂一呼、空喊口號就可以實現(xiàn)的，只有實干才可以興邦。因此，數(shù)學建模教育讓學生懂得人生既要有遠大抱負，也要腳踏實地，只有兩者緊密結合起來，才能把知識和本領化作社會發(fā)展和民族復興的堅實基礎和堅強力量。

2）培養(yǎng)學生高尚的人文精神和人格品質。這是數(shù)學建模文化育人的靈魂。數(shù)學建模的文化育人功能并不只是體現(xiàn)在科學文化素養(yǎng)的培育上，相反，高職院校今后應該更加重視數(shù)學建模教育在培養(yǎng)和提高學生人文素質方面的獨特作用。在現(xiàn)代社會，科學技術的發(fā)展雖然一日千里，可一旦離開了法律和道德的約束，人們普遍只關心冰冷的科學推理、數(shù)據(jù)和結論，盲目追求“優(yōu)質”的生活方式和刺激的感官享受，漠視人文思想和社會道德，缺乏必要的人道主義關懷，科學就有如脫軌的火車，隨時造成經(jīng)濟發(fā)展和社會倫理的巨大災難。墨子早在兩千多年以前就提出了“道技合一”的思想，即思想道德應該與科學技術的發(fā)展相統(tǒng)一。另外，墨子還認為科學技術實踐都必須服從“為天下興利除害”的最高宗旨，從而實現(xiàn)“義利同體”的社會理想［9］。數(shù)學建模課程要求學生在針對實際問題提出解決方案后，還要繼續(xù)思考這些方案在經(jīng)濟性、適用性、可行性等方面的優(yōu)點和不足之處，引導學生全面分析問題，尤其是要從人文思想和社會道德等方面進行多角度考慮，努力尋找更加優(yōu)質高效的解決方案。數(shù)學建模教育讓學生深刻意識到，科學技術實踐歸根結底是為了人類社會的發(fā)展和進步，離不開正確價值觀和人文精神的指引。數(shù)學建模教育同時兼顧了學生在科學技術和人文精神兩方面的平衡和充分發(fā)展，這也是高職院校在新工科背景下培育學生科學素養(yǎng)的根本方向。

4 新工科背景下高職院校實施數(shù)學建模教育的積極意義

在新工科背景下，數(shù)學建模作為文化素質教育的重要組成部分，為高職院校構建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，培育適應新時代發(fā)展所需的創(chuàng)新型、復合型、應用型人才起到了積極的促進作用。

1）為新工科背景下高職數(shù)學課程的改革和發(fā)展提供思路和方向。過去十多年來，不少專家學者先后探討了高職數(shù)學課程的改革方向和發(fā)展路徑，并且取得了豐碩的理論研究和實踐教學成果。當前，在新工科建設的新形勢和新要求下，高職數(shù)學課程的發(fā)展面臨著更大的挑戰(zhàn)，創(chuàng)新型數(shù)學人才的培育力度和效果仍然存在較大的進步空間。數(shù)學建模是高職數(shù)學課程改革和發(fā)展不可回避和分割的一部分，也是高職院校文化素質教育和文化建設的重要組成部分。高職數(shù)學教師需要把數(shù)學建模置于高職數(shù)學課程改革的支柱地位，一方面提升自身的數(shù)學建模教學能力和技術水平，提高教學質量和效果，另一方面積極挖掘數(shù)學建模的文化內涵，以新的高度推廣數(shù)學建模文化，努力增強數(shù)學在校園內外的文化影響力。

2）實現(xiàn)通專結合，培育適應新時代發(fā)展所需的高素質技術型人才。新工科建設要求高職院校必須基于時代和未來卓越工程人才核心素養(yǎng)和能力，更加注重實踐創(chuàng)新性課程和工程教育通識課程體系建設。因此，高職院校必須打破原有的高度專業(yè)化人才培養(yǎng)模式，把數(shù)學建模教育的推廣和普及放在公共基礎課程以及各理工經(jīng)管專業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要位置，從而實現(xiàn)不同專業(yè)間的彼此互相滲透，以及跨學科之間的研究教學。這種基于數(shù)學建模文化基礎上的專業(yè)教育，讓學生既獲得精深的專業(yè)知識和技能，同時又掌握運用科學方法理解和探究自然界和社會知識的能力，從而確保人才培養(yǎng)的深度和廣度。

3）引導學生堅定理想信念，弘揚社會主義核心價值觀。從四大文明古國、古希臘和古羅馬，以及近現(xiàn)代的英國、法國、德國、俄羅斯和美國等國家的發(fā)展歷史來看，數(shù)學的成就與綜合國力的體現(xiàn)幾乎是完全吻合的。數(shù)學家齊民友先生曾經(jīng)深刻指出：“沒有現(xiàn)代的數(shù)學就不會有現(xiàn)代的文化，沒有現(xiàn)代數(shù)學的文化是注定要衰落的?！保?］211高校是文化傳承和發(fā)展的重要陣地，數(shù)學建模將科學文化素質和思想政治素質的培育完美地結合起來，一方面讓學生掌握數(shù)學科學的知識和技能，另一方面培養(yǎng)學生成為具有家國情懷、肩負民族復興重任的時代新人。在新工科建設的大趨勢下，數(shù)學建模教育為高職院校全面貫徹黨的教育方針，堅持立德樹人，構建全面培養(yǎng)高素質人才的教育體系提供了重要的發(fā)展思路。今后，高職院校應該充分認識和利用數(shù)學建模的文化育人功能，進一步推廣和普及數(shù)學建模教育，把學生培養(yǎng)成為德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。