背景链接:美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM),是世界范围内最具影响力的数学建模竞赛。2015年,共有来自美国、中国、加拿大、英国等国家和地区共9773支队伍参加比赛,其中包括来自哈佛大学、麻省理工学院、清华大学等国际知名高校的学生。我校共有100余支队伍、300余名学生参赛,并获得了历史上的最好成绩,包括杰出奖(特等奖)提名1项、一等奖4项、二等奖21项。
“假如你站在崖顶且身上带着一只具有跑表功能的计算器,你也许会出于好奇心,想用扔下一块石头听回声的方法来估计山崖的高度。假定你能准确地测定时间,你又怎样来推算山崖的高度呢?”——这是一个初等的数学建模题目。数学建模就是对于一个现实对象,为了一个特定目的,作出必要的简化假设,根据对象的内在规律,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构,以便于人们更简明更深刻地认识所研究的对象,可以培养学生的创新意识及运用数学方法和计算机技术解决实际问题的能力。
我校自1992年参加全国大学生数学建模竞赛,1994年参加美国国际大学生数学建模竞赛。经过20多年的推广与发展,数学建模竞赛受到我校学生的热烈响应,成为学生创新能力培养、创新精神养成的主要平台。通过数学建模,很多同学掌握了利用数学建模去认识世界、解决问题的本领,就像他们自己所说的,“世界那么大,用数学建模去看看”。
加入:仅为了加重成功的砝码吗?
“参加数学建模比赛,不仅可以为保研、留学增加成功的砝码,更能提高你的科研能力和综合素质。”很多新生在入学时,就会听学长说起这项在校园开展得如火如荼的比赛,那些喜欢数学、热爱创新的新生立刻就会被这项活动所吸引,于是便悉心通过各种渠道参与数学建模活动。
每年,都有百名左右的新生选择加入“数学林”。这是一个学生组织,举办数学建模活动的讲座和培训、推荐队员参加数学建模比赛是它的重要工作之一。而组织成员屡屡在数学建模竞赛中摘金夺银,或是顺利保研、留学,则成为了这个组织吸引新生加入的法宝。
“老师,请问参赛前的准备事宜,哪个是最关键的?”“老师,国赛和国际赛,我都想参加,您看我的专业知识对比赛有帮助吗?”经管学院2014级本科生宋轶璠和施进益在听完数学建模竞赛的讲座后,从讲座现场追到办公室,不停向理学院的朱磊老师询问关于比赛的相关事宜。像这样的赛前宣讲会,省赛、国赛、国际赛前都会举办好几次,200余人的教室,总是座无虚席。通过讲座,数学建模团队的老师会向大家介绍比赛的基本情况、规则、技巧等,同学们也会现场向老师表达强烈的参赛欲望,还有很多学生在讲座结束后,直接找到数学建模团队的老师自报家门、或者“不依不饶”地“刨根问底”。
终身师范主讲教师于涛,会在讲授微积分课的过程中,向学生宣传数学建模方面的知识,鼓励大家参加比赛。“我们希望学生可以通过数学建模活动增加认识世界、解决问题的能力,而能够在比赛中获得名次,只是‘添头’。”数学建模团队的老师们,大都有着通过数学建模活动获益匪浅的经历。他们深知这项活动能够给学生带来成绩之外的收获,于是衷心希望,能有更多的同学加入这场“头脑风暴”。
培训:一起“open mind”
“学校从11月份开始选拔美国大学生数学建模竞赛的参赛队员,进行为期3个月的高强度训练,其中包括80-120学时的理论课学习和10天左右的仿真实践,随后,还要进行2次模拟赛,熟悉全英语参赛环境”, 水声学院2012级学生陆雪松、信通学院2012级学生刘天娇、水声学院2011级学生张文博,在2015年美国大学生数学建模竞赛中获得了一等奖,“能够取得好成绩,很大程度上是因为我们认真参加了学校组织的培训。”
在理论培训过程中,学生要接受数模基础训练、学习常用工具和软件、熟悉论文和英语写作技巧、了解竞赛须知、吸取竞赛经验、解析模拟题目等,旨在全面熟悉科研过程中所需的知识。而通过仿真实践和模拟赛应用学到的知识、解决实际的问题、熟悉比赛的过程,则可以达到“open mind”的目的。
沈继红老师曾在模拟赛中出过这样一个题目:建立一个数学模型,解析为什么香蕉是弯的。同学们通过对植物的向阳性、生长激素、重力因素的解析,利用数学知识解决了这一生物方面的问题。此外,诸如“怎样才能让校园清雪省时省力”、“怎样提高雪雕大赛的造雪效果”等贴近校园生活的培训题目,都出自数学建模团队老师之手。他们试图将数学建模的乐趣传递给学生,让学生用一种“数学建模”的眼光去看真实的世界。
竞赛:不把目标锁定outstanding
“三天来,我们忘记了白天与黑夜,忘记了休息与睡眠。一个细小的问题,让我们冥思苦想,毫无食欲;一个小小的进步,让我们欢呼雀跃,激动不已。三天中,大家互相勉励,互相关心,手挽手,肩并肩,攻克一个又一个堡垒。”
“第二天是最难熬的,会出现一个生理极点,有时甚至连键盘都搞不清了。这整整72个小时,不仅仅是一场智力的比拼,更是一场意志力的较量。如果没有兴趣作支撑,那么比赛连续奋战的72小时简直是一场nightmare。”
“始终保持一份平和的心态也是至关重要的,不把目标锁定outstanding,而是把这个过程看作是一种能力的锻炼、一种个人价值和潜能的激发。”
“参加数模竞赛,也给了我们一次简单的科学研究工作的体验。科学工作所需要的严谨态度和创新思维,都在比赛中有着完整的体现。”
在2015年的美国大学生数学建模竞赛中获得“杰出提名奖”,让李芙茗、王博颖、周彦觉得埋头奋战的寒假,农历新年期间不眠不休的96个小时的参赛过程,都由苦变成了甜。他们感谢自己的坚持和努力,感谢陪他们一起走过这段“光辉岁月”、和他们甘苦与共的老师们。
美国竞赛正值农历新年,学校会为寒假不回家的同学们准备年夜饭,每年,这顿年夜饭的饭桌上,都有很多数学建模竞赛的参赛队员,而有些数学建模团队的指导教师已经十多年没有过好年了。
在这样一项举全校之力参与的赛事中,我校屡屡获得佳绩。1994年,我校参加美国国际大学生数学建模竞赛,并有一个队获得了大赛一等奖,该奖项也是黑龙江省高校在国际数学建模中取得的第一个大奖。随着参赛队伍逐年增多,每年以各种形式参与数学建模活动的学生人次达到1000人次,累计共有585个团队参加了561个竞赛。2014年,我校参加全国大学生数学建模竞赛的队伍达到了创记录的140支。截至今年5月,学校共指导学生共获得国际数学建模竞赛一等奖33项、二等奖146项。
后效应:用数学建模看世界
数学模型竞赛与通常的数学竞赛的不同之处,在于它来自实际问题或有明确的实际背景,要求学生具有广阔的知识面、较强的自学能力、喜欢接受新鲜事物和挑战、能吃苦、喜爱思考并在数学、计算机和文字表达方面能力突出。比赛要求3名队员组队,在3天时间内,完成一篇包括问题的阐述分析,模型的假设和建立,计算结果及讨论的论文。比赛过程是开放的,同学们可以到图书馆查资料,可以找个教室头脑风暴,还可以像朱磊老师所说,“大家坐在大操场上,看着星星讨论,也是一样的”。
通过训练和比赛,提高了学生的创新意识、团队精神、综合素质。参加过数学建模活动的学生,参加科技创新活动和科研工作更加踊跃,并能取得优异成绩。很多学生参赛后,还会把自己的成果进一步深化,形成论文。多年来,数学建模团队已指导学生发表数学建模论文10多篇,其中EI检索5篇、ISTP检索1篇。参加各类数学建模竞赛获奖的学生中,保研率达到80%以上,推荐外校读研的学生,也广泛受到好评……
除了有益于参加创新活动、论文写作、保研和留学,数学建模最大的作用,是成功引导学生把自己观察各种现象得到的结果提炼成数学建模问题,并建立数学模型将问题解决,将创新意识和创新思维融入到学习、科研和工作中。
理学院2010级本科生唐江在工作后,经常给老师们打电话“取经”,和老师一起探讨“如何利用数学建模知识,解决降低道路挖坑、铺设管道的成本”“怎样用规划的眼光设计一套物流体系”……除了唐江,很多参加过数学建模活动的毕业生纷纷反馈,他们在数学建模活动中培养的数学思维能力和分析问题的能力,在实际工作中给予了他们很大的帮助,让他们在压力和竞争中“独辟蹊径”、事半功倍。