数学建模竞赛的独特魅力

三、数学建模竞赛的独特魅力

数学建模竞赛最早出现在美国。1985年在美国出现了一年一度的学生数学模型竞赛(其缩写为MCM),其产生的原因是这样的。在1985年以前,美国只有一种大学生数学竞赛——普特南数学竞赛。这是一个历史悠久、影响很大的全美大学生数学竞赛。该项竞赛主要考核的是基础知识和训练逻辑推理及证明的能力、思维敏捷、计算能力等,它在吸引青年人热爱数学从而走上数学研究道路,鼓励各数学系在更好地培养人才方面起了很大作用。然而,该赛事存在着自身的弱点:它的试题中很少有应用题,而相当多的学生对数学的实际应用有兴趣,因此对普特南竞赛缺乏积极性;该竞赛也完全不能用计算机,闭卷考试的形式限制了学生的思维,等等。随着时代的发展,人们对数学的认识也发生了改变。有人认为应用数学、计算数学、统计数学和纯粹数学一样是数学研究和数学课程教学的重要部分,它们是一个有机的整体。因而自1983年以来就有人产生了应该有一个普特南应用数学竞赛的想法。经过论证、讨论、争取资助的过程,终于在1985年开始了第一届数学模型竞赛,其宗旨是鼓励大学师生对范围不固定的各种实际问题予以阐明、分析并提出解法,通过这样一种结构鼓励师生积极参与并强调实现完整的模型构造的过程。

由于美国大学生数学建模竞赛的成功开展,COMAP(The Consortium forMathematics and its Application)借鉴大学生建模竞赛的模式,结合中学生的特点于1999年开始组织美国中学数学建模竞赛(缩写为HiMCM)。这是一项美国全国性的活动。竞赛得到了美国国家科学基金会(NSF)、运筹和管理科学研究所(INFORMS)、美国数学协会(MAA)和美国全国数学教师委员会(NTCM)的资助。该项竞赛最初是在每年的年初举行,从2001年起改为在每年的11月举行,因此2001年举行了两次,到2004年已举行了七次。参赛队一般在300个左右,除了美国以外,加拿大、中国和中国香港等国家与地区都参加了这项竞赛。2002年,我国上海市向明中学的一个参赛队获得地区杰出奖。我国香港从2001年起多次参加并有多队获得全国与地区杰出奖。

在我国,没有全国性的中学生数学建模竞赛。1991年10月首先在上海创办了一年一度的中学生数学知识应用竞赛(习惯称为高中数学建模竞赛)。从1995年开始,该竞赛增加了数学建模小论文竞赛。在2001年7月首次举办了上海市中学生应用数学夏令营活动。在夏令营活动中,要求营员们组成三人小组,用两天的时间解决一个实际问题,完成一篇论文,让中学生亲身体会用计算机作为工具、应用数学知识解决实际问题的全过程。

北京市于1993—1994年也成功举办了中学生数学知识应用竞赛。但是由于种种原因,这个竞赛没有继续办下去。直到1997年,重新开始举办北京中学生数学知识应用竞赛。

1995年,向万隆教授在华盛顿举行的国际工业与应用数学大会上介绍了上海市中学生数学知识应用竞赛的情况,引起了与会者的浓厚兴趣和巨大反响。1996年第八届ICME大会上,叶其孝教授再一次介绍了我国首创的中国数学知识应用竞赛的情况,得到了国际中学数学教育界的赞誉和称道。他认为高中数学建模竞赛是一种不打乱现行正常教学秩序的、规模相当大的中学数学教育改革的试验,值得推广。李大潜在2002年5月18日数学建模骨干教师培训班上指出:“数学建模竞赛是实施素质教育的有效途径;按素质教育的要求搞好数学建模竞赛。”

因此,在中学开展数学建模活动是可行的,也是必要的。数学建模竞赛是一项很好的数学建模活动,也是一项较大规模的数学教育改革试验,它具有传统数学教育所缺乏的特点。

不确定性:数学建模竞赛突破了传统数学竞赛的框架,竞赛试题的解题方法的不唯一性,竞赛本身的模式与竞赛结果的评价方式的开放性,使得学生有了更大的发挥空间,极大地调动了学生的积极性,并且从多方位提高了学生的素质。

应用性:每一道数学建模竞赛试题都来自生活,学生的小论文也从生活问题中产生,学生通过查资料,逐渐认识到这些问题重要的社会价值,这样丰富了学生对数学应用性的感性认识。同时,在建模过程中,有些学生由于不能很灵活地运用知识解决实际问题,因此,他们对怎样学习知识、应用知识有了新的认识,反过来促进了学生对知识的理解与掌握,从而提高了学生的应用能力。

挑战性:参加数学建模竞赛是对学生数学知识、计算机知识、发现及解答问题能力、信息收集能力、文字表达能力及合作能力等各方面因素的考查,对学生来说是一种很大的挑战。竞赛的激烈迫使学生尽全力去寻求最恰当的解决方法。在这个过程中,成功与失败都将成为学生的宝贵财富。

可参与性:数学建模竞赛是一个具有很强综合性与不确定性的竞赛,具有很强的参与性,对于参赛者没有任何要求。我国高中数学建模竞赛的初赛采用开卷形式,面向全体高中学生,只要学生有兴趣,即可参赛。