




3月29日这一天,对于理学院数学应用系主任董晓波教授而言,是个彻夜难眠的日子,他收到来自美国大学生数学建模竞赛组委会的邮件,我校杨念晨、武凯、徐玢花,韩萏、贺宁、张茹玉同学组成的两个团队分别在2012年美国大学生数学建模竞赛中获得一等奖和三等奖。收到成绩通知邮件已是晚饭时间,董晓波马上拿起手机把这个好消息挨个儿告诉了参赛的学生,他们在网上久久热烈地讨论、回忆着比赛时的场景,董教授还把这个好消息通过学校办公系统发送给全校老师,与大家分享喜悦。等他关上电脑,时钟已经指向3月30日凌晨3:18。
美国大学生数学建模竞赛(MCM),是当前国际公认的顶级大学生数学赛事,是世界大学生科技实力和竞技能力角逐的重要平台,自1985年以来,已经成功举办28届,大赛每年吸引了包括哈佛大学、麻省理工学院、北京大学等著名高校的优秀学生参与角逐。今年的竞赛吸引了来自全球各高校的一万多支参赛队。“获得国际性大奖,这是我校大学生数学建模竞赛史上的一个历史性的突破。”董教授自豪之情溢于言表。
学生通力合作比赛紧张富有挑战
繁多的公式和定理丝毫不能混淆,漫长的演算和推理过程容不得半点马虎,概念的抽象性、逻辑的严密性让很多人觉得数学是一门非常枯燥的学问,但在杨念晨眼里,“参加数学建模大赛是一个痛苦而又幸福的过程。”她和她的搭档武凯、徐玢花获得此次竞赛的一等奖。
“比赛是在2月10日至14日举行,赛前准备工作从2011年底就开始了”。她的搭档武凯来自电子工程学院通信专业,而徐玢花来自化学工程学院环境工程专业,此前素未谋面的几个同学平时借助QQ和电子邮件交流,直到赛前一天才正式见面。
连续四天96个小时的比赛,同学们遇到的第一个也是最重大的决定就是选题,题目选定决定了他们未来4天的研究方向。整理资料,权衡利弊后他们选择了A组题,建立一个数学模型来对树叶进行描述和分类。为什么叶子具有各种形状,树叶的分布以及树干和树杈的体积是否影响叶子的形状,如何估计一棵树的叶子质量。
在4天时间内,他们要就这个问题完成从建立模型、求解、验证到全英文论文撰写的全部工作。三人根据各自专业特长进行明确分工,数学专业的杨念晨英文基础比较扎实,负责英语论文写作,徐玢花负责数学建模和资料查阅,武凯负责算法和编程。
他们广泛查阅国内外文献资料,各自独立思考,彼此交流认识和体会,智慧的火花在讨论中迸发出来。在比赛的第二天、第三天,他们在探索中定下了由易到难建立3个数学模型、层层推进解决问 题 的 方案。
就在竞赛进入最后一 天 的 时候,思想活跃、善于钻研的武凯意外发现某个解题步骤可推导出一个新的 定 理 。这个新发现让三人兴奋不已,立即查阅资料,重新修改这部分论文内容。竞赛结束前 15分钟,他们终于将20多页的答辩论文顺利提交美国竞赛组委会。武凯发现的这个定理,也使他们这个一等奖显得分量十足。
“重要的不是结果,而在于参与的过程。获得一等奖,感觉挺意外的”,谈起这次获奖,杨念晨说,“比赛的前两天,我们还像平时一样,晚上正常休息,第三天只睡了6个小时,第四天一整天都没合眼。当竞赛完成时,我们三个人都感觉如释重负。”
教师辛勤付出指导悉心保障有力
骄人的成绩离不开学生的通力合作,更离不开老师们的辛勤付出。在这个获奖团队的背后,有一支有实力、讲奉献的指导教师和后勤服务队伍,默默地帮助、支持和鼓励着学生。
早在一月初,为了让学生尽早熟悉竞赛和数学建模技巧,理学院院长曹伟平教授亲自带队,杜董生、陈怡南、郭海兵、许志刚、谭飞、蒋智凯等有多年全国数学建模竞赛指导经验的教师轮流面授,用了半个月的时间为参赛学生双语讲授了 《Maths2English数学英语》、《System2engi-neering系统工程》、《The2modeling2of2stochastic2process随机过程模型》、《Engineering2mathematics工程数学》等课程。寒假期间,辅导老师董晓波、於遒、徐志平还为同学们制定了全真训练计划,并远程辅导学生选读优秀论文,完成竞赛论文英文模板,为竞赛热身。“我们的学生不比名校的学生差,关键看你怎么打开学生的思维,培养学生独立思考、解决实际问题的能力。”董晓波说。
数学建模竞赛就像一场“马拉松”比赛,准备周期很长,老师们放弃了与家人共享天伦的美好时光,把大量的精力投入到比赛的指导工作中。竞赛期间,於遒老师的孩子突患肾结石,他却没时间回去照顾;郭海兵老师本来脱产在中国人民大学读书,寒假期间从北京赶回来,连家都没回,与学生吃住在一起,妻子和幼小的孩子只有在吃饭的时候才能在食堂见他一眼。刘志平老师家在山东,为了组织训练学生,对学生进行集中辅导,照顾同学们生 活 起居 ,他连 家也没回。在比赛过程中,教师不允许参与建模过程,但老师们却一点没闲着,煮咖啡、买夜宵,在四天的比赛期间,他们只睡几个小时,成为学生们的坚强后盾。
由于第一次参加这种国际赛事,老师们对参赛流程不熟悉,遇到了不少麻烦。比赛的报名费需要用美元支付,英文不太好的董晓波来回跑了好几次中国银行,才顺利交完报名费。比赛刚开始,一万多参赛学生都在指定网站下载试题,网络“拥挤”,网站界面打不开,这可急坏了学生。老师们急中生智,请美国的朋友帮忙下载试题,然后再电邮过来,大家这才松了一口气。
比赛结束后,论文电子稿需要刻印成光盘,必须在2月22日邮寄到美国,邮件2月14日发出,2月18日邮件状态人显示“未投妥”。董教授急忙把电话打到美国,一问才知道,美国的邮局周一休息。2月21日,当看到邮件“投递并签收”时,老师们悬着的心才放下来。
“比赛的过程中,我们也得到了学校相关部门的大力支持”。董教授说,“教务处解决了学生的报名费,信息中心派专人加班为学生安装宽带上网设备。”比赛在2月10日至14日,当时正在寒假期间,食堂宿舍没有开放。为了解决参赛学生的食宿问题,饮食服务公司为队员们提供了专门的学习和住宿场地,并请回了厨师,为学生精心准备一日三餐。有时候,老师和学生为解出一个问题,延误饭点是常有的事,厨房的师傅们把饭菜热了好几遍。
建立长效机制培养学生应用能力
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、管理、金融、生物、医学、环境、地质、人口、交通等新的领域渗透。
“数学建模,简单地说,就是灵活巧妙地利用各种数学知识。针对实际问题抽象、提炼出数学模型的过程,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供优化策略。”於遒博士解释道。如何培养学生应用数学的意识和能力已经成为数学教学的一个重要方面,也是理学院老师们深入思考与实践的重要工作。
自2001年起,理学院开设了数学建模及数学实验选修课。2003年6月成立了大学数学互动教学研究小组,2004年成立了学生数学建模学会,又将数学建模选修课进行了分级划分,在原有的专业课加公选课的基础上,形成了数学建模初级班、中级班、高级班多个层次相结合的教学模式。初级班以数学知识讲座为主,中级班以小型的数学训练为主,高级班以大型的算法研讨为主。高级班的学生,经过挑选和培训,可以代表学校参加全国大学生数学建模竞赛。这项措施吸引了众多学生参与到数学建模的学习行列中来。
此外,学院还在应用数学系和信息与计算科学系的学生中进行教学改革试点,将数学建模与实验与数学软件的案例式教学相融合,数学实验穿插其中,学生上机实践操作,并进行建模训练,完成数学建模的论文,培养了学生的构造模型和实际动手解决问题的能力。
“传统的注入式教学模式常常让学生觉得单调、枯燥、乏味,对数学学习过于依赖教师示范举例,久而久之思维模式单一,缺乏创造性。”谭飞老师说道。为了提高教学效果,老师们提出了以“学生自我塑造”为主、导学结合的教改思路,并设计了“启发式”、“导学式”、“学导式”三段式教学过程,改变过去讲得过细、过透、过死的教学方法,通过多形式互动交流,引导学生主动去思考、去探索、去发现。在提高班和竞赛培训班的教学中,学生自由发言,提出质疑,自由争论,经过“备课”之后站在讲台上向大家报告优秀论文,并发表自己的见解。教师扮演质疑角色,促使学生进一步思考。
从数学建模课程教材的选择,到数学建模资料库、电子教案、讲义的开发建设工作,从数学建模精品课程的建设工作,到各级各类数学建模竞赛的指导工作,都凝聚了理学院教师们一点一滴的心血。
经过长期不断的探索和完善,应用数学教学长效机制逐步形成。也为培养和提高学生的洞察能力、综合应用分析的能力,锻炼学生数学语言的翻译能力,以及各种当代科技最新成果的应用能力,提供了强有力的保障。
在他们的努力下,多年来,我校有近200人参加了全国大学生数学建模竞赛,获省以上奖励的学生有百余人次,其中获全国一等奖3项,全国二等奖2项,江苏赛区一等奖8项、二等奖8项、三等奖13项。(筱 妍 力 维)(文中照片皆由指导教师董晓波教授提供)

