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宝剑锋从磨砺出 梅花香自苦寒来———理学院数学建模工作纪实


  2000年以来,理学院带领我校学生在全国大学生数学建模竞赛中取得了一个个优异成绩。迄今为止,我校共获国家级一等奖2项、二等奖9项,获省级一等奖5项、二等奖8项。一个年轻学院为何能够带领学生在全国性的竞赛中取得如此骄人的成绩?他们是如何开展数学建模工作的?他们的工作又有哪些值得我们借鉴的经验?带着这些疑问,笔者到理学院进行了采访。严把关,精心遴选优秀师生“我校首次参赛是在2000年,当时还未成立理学院,仍是数理系,而当年就取得了国家一等奖1项的好成绩”,一直负责数学建模竞赛领导工作的时任数理系主任、现任理学院党委书记陈一鸣告诉笔者。与传统的数学竞赛相比,数学建模竞赛的特别之处在于它与现实紧密相连,它所研究的问题来自于现实生活,比如世界杯期间的博彩问题,是将实际问题抽象化,运用所学的数学语言、数学方法等知识,采用抽象、简化等方式,将其构建成为数学模型,进而编写计算机程序加以解决。这对于培养大学生的创新意识和提高大学生运用数学方法、计算机技术来解决实际问题的能力都大有裨益。
  自2000年开始参赛至今(期间,2008年因为奥运安保问题而未参赛),我校的数学建模竞赛任务都是由理学院来承担的。为充分做好竞赛的筹备工作,理学院每年都会组织资深教师在赛前举办两次专场讲座,邀请各院系本科生参加,向他们介绍什么是数学建模,详细讲解数学建模理论和相关软件的操作等知识,激发他们对数学建模竞赛的兴趣和参赛的积极性,并组织具有数学或计算机方面爱好、特长的学生报名。之后,理学院再对报名的学生进行两轮严格选拔,一是笔试,二是写模拟赛论文。如此,不仅从基础知识方面考察了学生的素质,也从理论与实践相结合的角度深入考察了学生的实际操作能力,为确保选取功底扎实、具有创新意识的学生严把了质量关。另外,在选拔学生时,理学院注意梯队建设,所遴选的学生以大二的为主,兼有大一和大三的学生,这样不但可以保证本年度参赛学生的质量,而且能够为下一年度的比赛储备有经验的学生,从而使数学建模工作实现可持续发展,为我校不断取得并保持优异的成绩提供保障。
  除了严把参赛学生质量关外,理学院对挑选指导老师的工作也毫不懈怠。他们采取教师自愿报名和学院组织安排相结合的方式,经过反复协商,最终确定有意愿指导并且具有多年教学及数学建模竞赛经验的教师为指导老师,然后通过学生自主选择确定各自的指导老师,将指导任务进行明确分工,责任细化到每一组、每个人。在2009年之前,学校对于数学建模指导工作并没有相关奖励措施,指导老师基本上都是无私奉献。他们不计个人得失,在每年的暑假培训期间,挤出休息和写论文的时间,认真备课、讲课和辅导参赛学生,而支持他们做下去的动力便是为校争光的责任心和对数学建模的热爱。2009年,学校开始给予指导老师一定的物质奖励,并考虑将指导竞赛作为教学评估和职称评定体系中的一项参考指标,这不仅极大地调动了指导老师的工作热情,也吸引了更多教师加入到指导数学建模工作中来,为指导教师组质量的优化起到了积极的促进作用。重培训,提高学生综合能力选拔出了功底扎实的参赛学生只是为我校取得优异成绩提供了一个好的基础,但并不代表一定能够取得好成绩,因为数学建模竞赛比的是学生的创新实践能力,高等数学、概率论、统计学等数学基础课程因与创新实践有一定的差距而在比赛中的作用被大大地削弱了,所以,赛前的培训工作就尤为重要。在暑假期间,理学院会组织那些具有多年教学及数学建模竞赛经验的资深教师集中对参赛学生进行强化培训,教授他们最优化、数理统计、图论、微分方程、神经网络、层次分析法、模糊数学、数学软件包的使用等数学建模所需的相关课程和工具,并与实验室协调,给他们安排充裕的上机练习时间,好让他们将理论知识与实际操作相结合,以培养其综合能力。与此同时,理学院还积极和图书馆协商,增加参赛学生的借书量,方便他们及时、充分地查阅所需资料。此外,在培训期间,指导老师还为各组分别布置了数学建模题目,让他们轮流走上讲台,向其他同学讲解自己的解题思路和过程,使他们在具体的实践过程中深化对数学建模的认识,提高对知识的运用能力。
  比赛规定,每个参赛队伍需有三名学生。我校对组队一事并没有采取硬性规定,而是给他们自由选择的机会,让他们通过培训期间的互相了解来自由组队,因为和意气相投的搭档在一起更能发挥他们的合作精神和综合能力。但这样组队并不是完全凭个人好恶,为达到队伍整体实力的最优化,大家基本上都会遵循指导老师所提出的混合组队的建议,即在三人中,一个要长于数学思想的应用,以便将实际问题抽象、简化为数学模型;一个要深谙电脑操作技术,对编程和数学软件包的应用烂熟于胸,以便对数学模型进行求解;一个要善于写论文,使解题思想和过程落实为文字,并对内容和格式都有严格的把握。如此,在队伍的组合方式上就为我校取得并保持优异的成绩打下了良好的基础。
  “养兵千日,用兵一时。”经过整个暑假的强化培训,大约在每年秋季学期开学不久,参赛学生便带着丰富的理论知识和较强的实践能力迎来了全国大学生数学建模竞赛。比赛为期三天,从第一天的早八点开始,到第四天的早八点结束,期间,他们要一直留在实验室,困了、累了就趴在电脑桌前休息。此时,理学院所做的就是为参赛学生做好后勤服务工作,组织专门人员为他们送上可口的饭菜,努力为他们的比赛提供一个好的环境,指导老师也会轮流值班,及时为他们打印论文,或提供咨询和指导服务等等。高定位,竞赛引导教学改革我校参赛学生都是通过严格选拔产生的,他们的理论知识基础十分扎实,创新实践能力也比较高,再加上整个暑假的强化培训和练习,要在比赛中取得好的成绩自然不是太困难的事。但是,如果数学建模竞赛仅仅局限于各校角逐奖项,那么学生受益则少之又少,不仅无法普及,它也会因此而失去其本身的意义,背离其发起的初衷。
  我国的传统教学体系注重的是理论知识的学习,而这一体系的弊端日益明显,那就是学生们的实践能力不能与他们的理论知识保持同步。数学建模这一类的竞赛则恰恰相反,它们注重的是培养学生的创新实践能力。虽然传统教学体系一时难以改变,但有目共睹的是,在各高校,针对传统教学体系的教学改革正在如火如荼地进行。
  理学院也充分认识到了这类竞赛的本质和积极意义,参加它们不单是为了获奖为校争光,或者是培养参赛学生的创新实践能力,从更深远的意义上说,它更是我校推进教学改革的一个契机,一个重要导向。所以,无论是在开展数学建模培训和指导工作的过程中,还是在平时的教学工作中,他们都将这种理论与实践相辅相成的思想渗透到每一个环节,以实际行动响应教学改革的倡导,并切实推动教学改革的开展,,进而培养出更多社会需要的人才。因而,从中受益的将不仅仅是那些参加比赛的学生,而是每一个在校大学生、我们的学校和整个社会。
  “河冰结合,非一日之寒;积土成山,非斯须之作。”理学院承担的数学建模竞赛任务取得如此优异的成绩并非一夕的成果,而是他们在千百个日日夜夜里始终坚持以竞赛引导教学改革的定位和切实加强每一个环节的教导换来的。相信在他们的坚持下,我校的数学建模乃至整个教学成果都会有新的发展和突破。