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“一群人齐心协力才能走得更远”

本报记者 何文鑫        2022-02-24
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“一群人齐心协力才能走得更远”

——专访四川师范大学全国大学生数学建模大赛全国一等奖指导教师团队

本报记者 何文鑫(图片由学校提供)

去年11月,2021年高教社杯全国大学生数学建模竞赛获奖名单揭晓,四川师范大学学生共获得全国一等奖6项、全国二等奖5项,四川省一等奖29项、四川省二等奖28项、四川省三等奖35项,总计获奖103项。其中,四川师大获得的全国一等奖数量与中山大学并列全国第一。

全国大学生数学建模竞赛创办于1992年,每年一届,是首批列入高校学科竞赛排行榜的19项竞赛之一。目前,该赛事已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的学科竞赛。

一所西部地区的省属师范院校为何能在参赛的众多知名高校中脱颖而出?四川师大在数学教育上有哪些可资借鉴的教学经验?近日,本报记者采访了四川师大数学建模指导教师团队,并与之深入交流了当前基础教育中的数学教育问题。

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四川师大数学建模教师团队合影,从左至右依次为:陈东、王开端、赵凌、吕王勇、周贤林、张永乐。

参赛过程:考题新颖、竞争激烈,考验学生综合应用能力

全国大学生数学建模竞赛一般在每年9月的第二周放出题目,本科组有3道题目供选择。

2021年的竞赛,9月9日18:00放题,9月12日20:00结束比赛。这意味着参赛团队需要在74个小时内完成数学建模、编程和论文撰写。然后经历赛区评选和答辩,拿到名额后才能进入国赛评审。

本届数学建模竞赛共吸引了来自国内和国外(包含美国、马来西亚等)的1566所院校49529队,14余万人报名参赛。四川师大发动和组织了多个学院1000余名学生参加建模培训,最终选拔组建了203支队伍参赛。

然而,正式竞赛之前,拉锯战早就开始了。从2020年11月开始做竞赛准备,直到2021年9月份参加国赛比赛前,四川师大师生一直在利用周末与寒暑假开展培训。

“数学建模就是用数学来解决实际生活、生产中的难题。”四川师大数学科学学院数学建模指导教师团队负责人吕王勇介绍,建模大赛的题目越来越贴近当下热点问题,比如本次大赛A题就是“中国天眼——500 米口径球面射电望远镜主动反射面的形状调节”。

根据比赛规则,一支参赛队最多只能有3名大学生。数学科学学院大四学生张志杰入学后即加入了竞赛团队,去年开赛第一天,他还能睡着,第二天又焦虑又兴奋,以致失眠,他干脆和团队成员呆在计算机室查资料、整理思路。“饿了就吃泡面。”他说,每一分钟都不敢掉以轻心。

根据实际问题建立数学模型,再用编程的方式来解决模型问题,最后是用论文呈现,张志杰介绍,每一步对团队3人都是考验,既要发挥各自的专长,又要密切配合,在规定时间内求一个最优解。

在吕王勇看来,数学建模考验的是学生综合运用知识的能力,平时开设的专业课上由于时间限制,更多是讲解理论,而参赛就是检验学生的时候。“参赛的过程就是学生站在巨人肩上思考,学生用数学解决现实问题的能力得到快速提升。”她说。

张志杰目前已被保研到中科院大学计算机研究所,很多参赛队员也被保送到国内知名高校。

成绩背后:学校重视、团队齐心,教学方法不断改进

全国大学生数学建模竞赛创办伊始,四川师大便参赛,2021年取得的战果是学校历史最好成绩。

分析原因,指导教师团队成员王开端认为,这离不开学校近年来对学科发展的重视与投入,相关激励和保障措施落实到位。“学校以学科竞赛为抓手,培育高质量人才,相关部门大力支持和帮助。”王开端说,四川师大多年坚持组织建模大赛,一直没有中断。

团队的力量也不容忽视。指导团队教师陈东认为,“火车头”的作用很关键,团队带头人吕王勇每次都在思考,每年都在总结,给大家打气加油。

2014年,吕王勇接棒带建模团队,面对大赛越来越高的要求和学校育才的新方向,开始求变。

吕王勇注重教学团队梯队与厚度结合原则,在成员组成方面,重新组建了一个老中青相结合,数学、统计、金融和计算机多学科交叉的教师团队;在教学内容方面,采用新的差异学情和内容板块设计的方式,构建数学建模“521”课程体系,着力于学生资料与数据的收集整理能力、计算机编程能力、创新思维应变能力、写作能力四项全能提升。

“团队相互包容,优势互补。”吕王勇说,每一位老师都各有专攻,始终坚持团队利益至上,很少考虑个人得失。例如,王开端编程厉害,他在课外建了QQ群,学生一有问题,在群内呼叫,他就会及时回复和指导。

此外,团队结合教师的各类科研课题,紧跟科技前沿,构建数学建模案例库,鼓励学生充分利用网络资源延拓案例,使学生对数学建模的兴趣和能力得到了有效提高。

随着不同专业参赛学生人数的激增,指导教师团队大力推行分层分类教学,开设特种兵班和普通班等类型班级。比如,张志杰这类参加过比赛的熟手,就进入特种兵班,狠补短板。其他初次参赛的,进入普通班,夯实基础,稳扎稳打。

本次比赛,备赛期间所有学生集中在一栋楼参加培训,6名指导老师楼上楼下来回跑。时间被切分成不同的阶段,发现不足马上改进。吕王勇回忆道,刚开始实行线上教学,但效果不好,到了6月,便尽量将培训调整到线下。

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四川师范大学学生线下实践探究

教师建议:在中学开设相关课程和指导学生参赛  提高学生数学素养

能取得这么好的成绩,指导教师团队既觉得实至名归,同时也保持一份清醒。

“一群人齐心协力才能走得更远。”陈东认为,这是一条重要经验。“拿不同专业学生的基础知识、时间安排、不同院系的课程设置来讲,没有团队成员劲儿往一处使,就是不可想象的。”

同时,在他看来,学科竞赛有很多,学校能在数学建模比赛中取得好成绩,并不等于综合实力就能赶超省内知名高校,遑论全国顶尖大学。“只是这些高校师生的精力分散或集中到其他领域了。”陈东说,要找准自己的差距,不懈追赶。

而无论是学校还是学院,再到具体参赛的师生,都付出了很多,比如节假日休息。吕王勇觉得,那股认真的劲儿也是会相互感染的。“但比赛就有风险和运气成分,有可能花了很多精力,最终颗粒无收。”她说,但不努力、不拼搏一定没有好结果。

全国大学生数学建模竞赛的办赛主旨,就是培养大学生用数学方法解决实际问题的创新意识和能力,再现科学研究的过程,是训练学生科学研究能力的重要途径。现在,数学建模已经写入《普通高中数学课程标准》。

王开端建议,基础教育和家长都应该转变观念,高度重视数学建模。在他看来,奥数等竞赛更偏重于选拔尖端数学人才,而数学建模与大家的日常生活息息相关,更能提高学生学习数学的兴趣。

“在中学开设相关课程和指导学生参赛,有助于培养大部分学生的数学素养。”王开端说,经常有种批评说数学愈往上愈离开大众生活,建模恰恰让师生都认识到数学从未远离我们的生活。

“不学数学你都可以买菜,但学好了数学,能决定你在哪里买到便宜又好的蔬菜。”王开端用这一形象的例子来批评那种流俗见解。

当前,外卖、快递普及,AI主播也在兴起,指导教师团队成员周贤林认为,这些都离不开数学的“算法”。所以,数学建模也有利于广大学生提高素养,为未来的职场和科研奠基。

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