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数模竞赛

全国大学生数学建模竞赛是教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办、面向全国高校(包括高职高专院校)所有专业大学生的一项通讯竞赛,从1992年开始,每年一届,2010年的第19届竞赛有来自全国33个省(市、自治区,包括香港和澳门特区)及新加坡、澳大利亚的1197所院校17311队的51千多名同学参加(每队3名同学),是目前全国高校规模最大的基础性学科竞赛。竞赛2007年开始被列入教育部质量工程首批资助的学科竞赛之一。

   一、数学建模在科技、生产领域的重要性

人们在观察、分析和研究一个现实对象时经常使用模型,如展览馆里的飞机模型、水坝模型,实际上,照片、玩具、地图、电路图等都是模型,它们能概括地、集中地反映现实对象的某些特征,从而帮助人们迅速、有效地了解并掌握那个对象。数学模型不过是更抽象些的模型。

当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时,人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上,用数学的符号和语言,把它表述为数学式子(称为数学模型),然后用通过计算得到的模型结果来解释实际问题,并接受实际的检验。这个全过程就称为数学建模

近半个多世纪以来, 随着计算机技术的迅速发展,数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用, 而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透,所谓数学技术已经成为当代高新技术的重要组成部分。

不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并计算求解。人们常常把数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用比喻为如虎添翼。

    二、数学建模竞赛的出现和发展

教育特别是大学教育应该及时反映并满足社会发展的需要,科学工作者、工程技术人员和经济管理人员等的教育必须包括数学和计算科学的更多的内容,数学建模和与之相伴的计算正在成为众多领域中的关键工具。

数学建模是在20世纪6070年代进入一些西方国家大学的,我国的几所大学也在80年代初将数学建模引入课堂。经过20多年的发展现在绝大多数本科院校和许多专科学校都开设了各种形式的数学建模课程和讲座,为培养学生利用数学方法分析、解决实际问题的能力开辟了一条有效的途径。

大学生数学建模竞赛最早是1985年在美国出现的,1989年在几位从事数学建模教育的教师的组织和推动下,我国几所大学的学生开始参加美国的竞赛,经过两三年的参与,师生都认为这种竞赛有利于学生的全面发展,也是推动数学建模教学在高校迅速发展的好形式。1992年由中国工业与应用数学学会组织举办了我国10城市的大学生数学模型联赛,74所院校的314队参加。教育部领导及时发现、并扶植、培育了这一新生事物,决定从1994年起由教育部高教司和中国工业与应用数学学会共同主办全国大学生数学建模竞赛,每年一届。十几年来这项竞赛的规模以平均年增长20%以上的速度发展,请看图一。

 

竞赛不限专业(面向所有专业的大学生),参加竞赛的同学90%以上来自非数学专业,甚至每年都有人文和社会科学专业的部分大学生参赛。从1999年起,竞赛分本科组和专科组同时举行。

在全国大学生数学建模竞赛的影响和带动下,许多学校组织、举办相应的活动。一些同学在校内发起、组织数学建模协会,建立网站,起到了很好的宣传、普及作用;许多学校都举办校内的竞赛,使更多的同学得到锻炼。还有一些地区性、行业性的数学建模联赛(或邀请赛)也已经开始定期举行,而且规模正在不大断扩大。

作为开展数学建模活动的又一种形式,于2001年和2006年举办了两届全国大学生数学建模夏令营,100多人参加,为期5天。夏令营的建模题目提前两个月公布,同学们可以与任何人讨论,有充分的时间准备论文,在夏令营里大家相互切磋、热烈讨论,收获很大。

   三、数学建模竞赛提高了学生的综合素质

数学建模竞赛的题目由工程技术、经济管理、社会生活等领域中的实际问题简化加工而成,没有事先设定的标准答案,但留有充分余地供参赛者发挥其聪明才智和创造精神。从下面一些题目的标题可以看出其实用性和挑战性

2003年:SARS的传播;露天矿生产的车辆安排;抢渡长江;

2004年:奥运会临时超市网点设计;电力市场输电阻塞管理;饮酒驾车;公务员招聘;

2005年:长江水质的评价和预测;DVD在线租赁;雨量预报方法的评价;

2006年:出版社的资源配置;艾滋病疗法评价与疗效预测;易拉罐形状和尺寸的最优设计;煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制。

2007年:中国人口增长预测;乘公交,看奥运;手机套餐优惠几何;体能测试时间安排;

2008年:数码相机定位;高等教育学费标准探讨;地面搜索;NBA赛程的分析与评价;

2009年:制动器试验台的控制方法分析;眼科病床的合理安排;卫星和飞船的跟踪测控;会议筹备。

2010年:储油罐的变位识别与罐容表标定;2010年上海世博会影响力的定量评估;输油管的布置;对学生宿舍设计方案的评价。

竞赛以通讯形式进行,三名大学生组成一队,在三天时间内可以自由地收集资料、调查研究,使用计算机、软件和互联网,但不得与队外任何人(包括指导教师在内)以任何方式讨论赛题。竞赛要求每个队完成一篇用数学建模方法解决实际问题的科技论文。竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性以及文字表述的清晰程度为主要标准。可以看出,这项竞赛从内容到形式与传统的数学竞赛不同,是大学阶段除毕业设计外难得的一次 “真刀真枪”的训练,相当程度上模拟了学生毕业后工作时的情况,既丰富、活跃了广大同学的课外生活,也为优秀学生脱颖而出创造了条件。

竞赛让学生面对一个从未接触过的实际问题,运用数学方法和计算机技术加以分析、解决,他们必须开动脑筋、拓宽思路,充分发挥创造力和想象力,从而培养了学生的创新意识及主动学习、独立研究的能力。

     竞赛紧密结合社会热点问题,富有挑战性,吸引着学生关心、投身国家的各项建设事业,培养他们理论联系实际的学风。

竞赛需要学生在很短时间内获取与赛题有关的知识,锻炼了他们从互联网和图书馆查阅文献、收集资料的能力,也提高了他们的文字表达水平。

竞赛要三个同学共同完成,他们在竞赛中要分工合作、取长补短、求同存异,必然既有相互启发、相互学习,也有相互争论,培养了学生们同舟共济的团队精神和进行协调的组织能力。

竞赛是开放型的,三天中没有或者很少有外部的强制约束,同学们要自觉地遵守竞赛纪律,公平地开展竞争。诚信意识和自律精神是建设和谐社会的基本要素之一,同学们能在竞赛中得到这种品格锻炼对他们的一生是非常有益的。

竞赛给参加过的同学留下了深刻的回忆,很多人用“一次参赛,终生受益”来描述他们的感受,许多取得优异成绩学生的科研能力明显提高,毕业时受到用人单位欢迎,不少人被免试推荐读研究生。有些学校的校长、老师评价说,数学建模竞赛活动改变了学校的学习风气,让同学形成了主动学习的习惯。

   四、数学建模竞赛推动了高校的教育改革

竞赛虽然发展迅速,但是参加者毕竟还是很少一部分学生,要使它具有强大的生命力,必须与日常的教学活动和教育改革相结合。十几年来在竞赛的推动下许多高校相继开设了数学建模课程以及与此密切相关的数学实验课程,出版了两百多本相关的教材,一些教师正在进行将数学建模的思想和方法融入数学主干课程的研究和试验,最近出版的几乎每本高等数学教材都有数学建模的内容。

数学教育本质上是一种素质教育。要体现素质教育的要求,数学的教学不能完全和外部世界隔离开来,关起门来在数学的概念、方法和理论中打圈子,处于自我封闭状态,以致学生在学了许多据说是非常重要、十分有用的数学知识以后,却不怎么会应用或无法应用。开设数学建模和数学实验课程,举办数学建模竞赛,为数学与外部世界的联系打开了一个通道,提高了学生学习数学的积极性和主动性,是对数学教学体系和内容改革的一个成功的尝试

    数学建模教学和竞赛活动中经常用到计算机和数学软件,普遍采取案例教学和课堂讨论,丰富了数学教学的形式和方法。据不完全统计,全国200多所高校已经建立了数学建模实验室,为相关教学和同学课外科技活动提供保障。

    十几年来,全国数以千计的数学教师(主要是年轻教师)在从事数学建模教学和赛前培训的过程中,知识面拓宽了,知识结构改善了,利用数学工具和计算机技术解决实际问题的意识和能力提高了,一些教师利用赛题提供的材料,在学生成果的基础上写出了质量较高的论文,发表在SCI 杂志上。竞赛指导工作也培养了他们热爱学生、不计名利、献身祖国教育事业的精神,这对一支新型的数学教师队伍的全面成长起着越来越大的作用。

   五、数学建模竞赛引起教育界和社会的关注与支持

大学生数学建模竞赛是我国高等教育改革的一次成功的实践,为高等学校应该培养什么人、怎样培养人,做出了重要的探索,为提高学生综合素质提供了一个范例。

许多参加过竞赛的学生自主学习和科研能力显著提高,在专业课学习、毕业设计、研究生阶段的学习以及进入社会后的发展中表现出明显的优势,得到用人单位和研究生导师的普遍认可。

在高校教学评估中已经把学生积极参加包括数学建模竞赛在内的各项课外科技活动、开展素质教育列为重要评估指标之一。

多位中国科学院和中国工程院院士以及教育界的专家参加过为数学建模竞赛举办的活动,对这项竞赛给予热情关心和很高的评价。

赛题的实用性也引起一些有关部门的关注,如2004年的“饮酒驾车”是让学生分析、估计司机饮用少量酒后多长时间驾车才符合交通规则,赛后一所学校的师生与当地的交警大队建立了联系,由交警大队安排司机做试验,学校师生进行分析,根据司机肇事时的血液酒精浓度推测他饮用了多少酒。2006年的“出版社的资源配置”由高教社提供的素材形成,赛后高教社特别批准了与这个题目相关的研究项目,成立了课题组,准备吸取竞赛优秀论文的创意,并吸收一些大学生参加,进行实用性的研究。

国内外一些著名企业如创维集团、网易公司、美国迈斯沃克软件公司等也对这项竞赛表示了关心、支持和赞助。特别是从2002年起得到高等教育出版社连续10年的独家冠名赞助,并命名为“高教社杯”

   六、数学建模竞赛的国际效应

2010年竞赛的英文名称正式确定为“当代大学生数学建模竞赛(CUMCM)”,首次吸引到两所外国大学的学生(分别来自新加坡、澳大利亚)参加,标志着这项竞赛国际化的良好开端。

此外,从1989年起我国同学参加美国大学生数学建模竞赛的积极性越来越高,近几年参赛校数、队数占到相当大的比例,请看图二。复旦大学、中国科技大学、华东理工大学、清华大学、浙江大学、国防科技大学、北京大学、东南大学、东华大学、电子科技大学、上海交通大学、浙江工业大学等相继获得最高奖。可以说,数学建模竞赛是在美国诞生、在中国开花、结果的。

                                

1983年开始,国际上有一个“数学建模教学和应用”的系列会议,每两年一次。从1997年起我国几乎每届会议都有代表参加,并且在北京成功地举办了第10届会议,在这些会议上多次介绍我国数学建模教学和竞赛的发展情况,怎样把数学建模的思想和方法融入到大学的主干数学课程中去的进展,得到国际同行们的关注和好评。我们已将过去的竞赛题目译成英文,近几年竞赛时中英文题目同时公布。有些国家的专家正在研究我国的大学生数学建模竞赛及其对教学改革的推动。

   七、数学建模竞赛长期得到新闻界的关注与支持

我国的大学生数学建模竞赛长期以来得到新闻界的关注,每年竞赛开始和颁奖会都有大量主流媒体及时采访和追踪报道。早在1992年第一届竞赛期间,中央人民广播电台午间半小时节目就播出了长达8分钟的“话说大学生数学建模竞赛”。近年来关于大学生数学建模竞赛的长篇报道也日益增多,如2006年初光明日报发表了“数学建模竞赛实现了什么”的专稿,中国教育报发表了“大学生数学建模竞赛魅力何在”的长篇报道,2007年初科技日报发表了“数学建模竞赛缘何受大学生青睐”的深度报道。这些报道扩大了大学生数学建模竞赛在社会上的影响,也让更多的普通大众认知和认可了这项竞赛。

全国大学生数学建模竞赛是在先进教学改革理念指导下的全国性教改实践探索,它适应了我国教育教学改革的潮流,得到迅速、健康的发展并树立起了自己的品牌。这项竞赛时间跨度大、受益面宽、效果突出,不仅是中国高校规模最大的大学生学科竞赛,而且也是世界上规模最大的数学建模竞赛,形成了一整套科学、完善的组织运行机制,创造了一种学习与实践相结合的创新人才培养和素质教育新模式,为高等教育改革提供了一个成功的范例,赢得了广泛的社会声誉,产生了重大的国际影响,并将对深化高等教育改革产生深远的影响

 

 

                                                    全国大学生数学建模竞赛组委会供稿


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