数学建模竞赛及其意义.ppt

1、全国大学生数学建模竞赛及其意义,报告人：清 华 大 学 数 学 科 学 系 谢金星 办公室：清华大学理科楼1202# 电话E-mail: http: /,2009年10月，黄山,http:/,提纲,1. 竞赛的起源与发展,2. 培养学生综合素质,3. 推动数学教学改革,4. 竞赛的广泛影响,5. 未来发展与建议,大趋势：科学和工程领域的数学化,美国科学基金会把数学科学列为2002-2006该基金会五大创新项目之首(另四个为: 环境中的生物复杂性, 信息技术研究, 纳米科学和工程, 21世纪的劳动力) 该基金会数学部主任Eisenstein评述说: “该重大创新项目背

2、后的推动力就是一切科学和工程领域的数学化(Mathematization).” The driving force behind the initiative is the mathematization of all areas of science and engineering. NSF Launches Major Initiative in Mathematics, Allyn Jackson, Notices of AMS, v. 48(2001), no. 2, 190 - 192,数学：既是科学，也是技术,进一步繁荣美国数学的报告 ”(1990): 高科技的出现把我们的社会推进

3、到数学工程技术的新时代,E. E. David Jr.: (曾任尼克松总统的科学顾问 ) 现今被如此称颂的“高技术”本质上是数学技术。 Notices of AMS, v31, n2, 1984, P142,广泛渗透的数学技术,数学建模和与之相伴的科学计算正在成为众多领域中的关键工具,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、交通甚至政治、社会等新的领域渗透,数学技术数学建模科学计算,数学建模：数学与实际问题的桥梁,应用数学知识解决实际问题的第一步 通常有本质性的困难，需要原始性的创新(关键一

4、步,现实对象的信息,数学模型,现实对象的解答,数学模型的解答,归纳,演绎,数学建模教学活动的起源,教育特别是大学教育应该及时反映并满足科技和社会发展的需要,一些西方国家的大学在二十世纪六、七十年代开始开设数学模型或数学建模课程,我国在八十年代初将数学建模引入课堂,大学数学课程是学生掌握数学工具的主要课程、培养理性思维的重要载体和接受美感熏陶的一条途径,数学教育本质上是一种素质教育，大学数学教育的质量直接关系到一个国家大学人才培养的素质和能力,美国大学生）数学建模竞赛(MCM,1985年开始举办，每年一次(2月)；“国际竞赛,我国(清华等校) 1989年开始每年参加，英文答卷,MCM-2009有

5、约14国(地区)1675队参赛，其中我国占77%; ICM-2009有374队参赛，其中我国占91,每年赛题和优秀答卷刊登于同年 UMAP杂志,1999年起又同时推出交叉学科竞赛（Interdisciplinary Contest in Modeling ICM,网址：http:/,MCM - Mathematical Contest in Modeling,美国MCM+ICM竞赛规模,中国大学生数学建模竞赛（CUMCM,1992年中国工业与应用数学学会(CSIAM)开始组织,1994年起教育部高教司和CSIAM共同举办(每年9月,2009年33省/市/区(含港澳)的1137所学校15042队

6、参加,赛题和优秀答卷刊登于次年“数学的实践与认识”（2001年起刊登于当年“工程数学学报”,网址：http:/,奖励：证书 （“一次参赛，终生受益”,等级：全国一等2%、二等 6%；赛区奖1/3,非数学专业学生约90%（其中约10%来自非理工类专业,我国CUMCM竞赛规模,教育部质量工程首批资助（2007,竞赛受益面,1992年74所院校314队，2009年1130多所院校15000多队,1999年起竞赛分为本科组(甲组)、专科组(乙组,目前参赛同学90%左右来自非数学专业，其中10%左右来自人文社会科学类专业,17年来直接参加全国赛的学生约20万人；至少有200万名学生在竞赛的各个层面上得到

7、培养锻炼,高校普遍开设数学建模系列课程，举办校内竞赛,地区性、行业性的数学建模联赛（或邀请赛,组织数学建模协会，约1/3被评为校优秀学生社团,两次全国性的大学生数学建模夏令营（2001; 2006,竞赛受益面,金石教授,卢强院士,示范作用,这项竞赛是国内高校中历史最悠久、举办届数最多的学科竞赛, 在组织模式上创造了许多经验，被其他学科竞赛借鉴，带动其他大学生学科竞赛的健康发展,竞赛宗旨: 创新意识、团队精神、重在参与、公平竞争,设立成功参赛证书、评选优秀组织工作奖制度,本科与高职高专分组制度,评奖回避及异议期制度,一次竞赛两级评奖制度,提纲,1. 竞赛的起源与发展,2. 培养学生综合素质,3.

8、 推动数学教学改革,4. 竞赛的广泛影响,5. 未来发展与建议,我国传统数学教育的不足,内容相对陈旧、体系单一、知识面窄、偏重符号演算和解题技巧、脱离实际应用,我国传统的数学教育在培养学生逻辑思维、演算能力等方面有优良的传统和较好的基础，值得保持发扬,缺乏应用数学知识解决实际问题的实践意识和能力,创新精神和创新能力不足,教学方式单一，“满堂灌”，效果差,应试为主，学习自主性不强，学习动力不足,竞赛内容与形式,内容,赛题：工程、管理中经过简化的实际问题,答卷：一篇包含问题分析、模型假设、建立、求解(通常用计算机)、结果分析和检验等的论文,形式,3名大学生组队，在3天内完成的通讯比赛,可使用任何“

9、死”材料(图书/互联网/软件等), 但不得与队外任何人讨论（包括上网讨论,宗旨,创新意识 团队精神 重在参与 公平竞争,标准,假设的合理性，建模的创造性，结果的正确性，表述的清晰性,竞赛现场,近年部分竞赛题目,04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； 05年：长江水质的评价和预测，DVD在线租赁； 06年：出版社的资源配置，艾滋病疗法评价与疗效预测，煤矿瓦斯和煤尘的监测与控制； 07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 08年：数码相机定位，高校教育学费标准探讨，地面搜索，NBA赛程的分析与评价 09年：制动器试验台的控制方

10、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,竞赛培养实践能力、创新精神,赛题不是纯数学问题，而是由工程、经管、社会等领域的实际问题加工而成，具有很强的实用性和挑战性,赛题紧密结合科技和社会热点问题，吸引学生关心、投身国家的各项建设事业，培养理论联系实际的学风和实践能力,解决方法没有任何限制，同学可以运用自己认为合适的任何数学方法和计算机技术加以分析、解决，必须充分发挥创造力和想象力，培养了创新意识及主动学习、独立研究的能力,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,竞赛培养综合素质,评奖标准：假设的合理性、建模的创造性、 结果的正确性、表述的清晰性

11、,信息获取能力：通讯形式，三天内同学可以自由地使用图书馆和互联网以及计算机和软件，需要学生在很短时间内获取与赛题有关的知识和能力,团队精神和组织协调能力: 三人一队，分工合作、取长补短、求同存异、相互启发、相互学习、相互争论、同舟共济,文字表达水平: 每队完成一篇用数学建模方法解决实际问题的完整的科技论文,竞赛培养综合素质,诚信意识和自律精神：开放型竞赛，三天中同学自觉地遵守竞赛纪律，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，公平竞争,这项竞赛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 丰富、活跃了广大同学的课外生活 为优秀学生脱

12、颖而出创造了条件,赛后继续研讨,三个阶段: 赛前培训阶段、竞赛阶段、赛后继续阶段,2004年的“饮酒驾车”赛题是让学生分析、估计司机饮用少量酒后多长时间驾车才符合交通规则,重庆某学校的师生与当地的交警大队联系，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,成果在交警队得到应用,成果是重庆市“唯一”、全国应用型高校“唯一”参加第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国终审决赛获全国奖的“数理类”作品,赛后继续研讨,在驾驶员中调研,在煤矿调研,一次参赛，终生受益,国防科学技术大学 2008年度所获得的三篇全国优秀博士学位论文的作者（王刚，武元新

13、，李东升）均为参加过大学生数学建模竞赛并获奖的同学,学生主动学习和科研能力明显提高，不少人免试读研，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欢迎和认可,IBM 中国研究中心- 招聘条件 Position title: Business Optimization(BJ) 1Background in industrial engineering, operations research, mathematics, Artificial Intelligence, management science etc. 2. Knowl

14、edge in network design, job scheduling, data analysis, simulation and optimization 3Award in mathematical contest in modeling is a plus 4. Experience in industry is a plus 5. Experience in eclipse or programming model / architecture design is a plus -http:/,竞赛的反响（一例,19-Feb-2006,IBM 中国研究中心: Business

15、Analysis Optimization Job Requirements:1、PhD M.S. in mathematics, statistics, computer science, industrial engineering management science etc.2、Self-motivated, responsible, able to wk independently under tight deadline willing to wk under pressure.3、Skill in applied mathematics, including mathematic

16、al programming, statistics, data mining, simulation etc.4、Knowledge in supply chain logistics strategy modeling, simulation, planning optimization. 5、Strong interest basic knowledge about industry trends, technologies, solutions in analytics optimization. 6、Experience in ERP/SCM/CRM system SCM consu

17、lting practice is a plus. 7、Award in highly regarded mathematical modeling contest is a plus.8、Experience in eclipse, Java, architecture design is a plus. -March 26, 2009, http:/,竞赛的反响（续,提纲,1. 竞赛的起源与发展,2. 培养学生综合素质,3. 推动数学教学改革,4. 竞赛的广泛影响,5. 未来发展与建议,3.推动高校教育改革,3.1 教学内容、教学方式改革,3.2 教学与科研结合的教师队伍成长,纯粹数学(P

18、ure Math) 基础/核心(Core)数学？ 应用数学(Applied Math) 计算数学(Computational Math) 概率论与数理统计 随机/统计数学？ 运筹学(OR)与控制论 运筹数学,数学的二级学科(研究生专业,Core,应用数学,具体应用学科,具体应用学科,应用数学,应用数学,课程内容改革,介绍大量的背景材料和应用案例，使同学认识到数学概念、方法的来龙去脉，体会到数学思维的美妙和数学学习的快乐，提高学习数学的兴趣,这些是构成现代应用数学和数学技术的基础，而传统数学课程中基本不会涉足(数学专业也未必全面介绍,教学内容的改革，使数学来源于实际的本质得到体现，使数学作为技术

19、的特色得到突出,介绍有关大规模科学计算、运筹优化、统计与数据建模、决策分析、综合评判等方面的知识与技术,教学的形式和方法改革,案例教学: 从实际问题出发并落实到实际问题的解决,据不完全统计，2001年以来高校中建立相应的专门实验室的已超过220所（平均投入在50-100万元左右,计算机和数学软件演示: 观察现象、增强直观感受和体验，并相互讨论、归纳总结出数学规律,极大地推动了数学建模和数学实验课程的实验室建设,数学实验室也是大学生数学建模活动的课外活动基地,教学方式的改革，使数学摆脱了古板、枯燥、晦涩的面孔，以同学喜闻乐见、容易接受的形式呈现出来,课程和教材建设,在竞赛推动下, 现在我国绝大多

20、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,将数学建模的思想和方法融入数学主干课程: 最近出版的几乎每本高等数学教材都有数学建模的内容,据不完全统计，2001年以来已经出版了110多本适合不同层次、各具特色的相关教材或教辅资料,许多高校相继开设与此密切相关的“数学实验”课程,课程和教材建设,教学改革的成果,全国组委会应邀在首届“中国大学教学论坛”上做大会报告（2008年11月, 南京，9个大会报告之一,3.推动高校教育改革,3.1 教学内容、教学方式改革,3.2 教学与科研结合的教师队伍成长,教学与科研交流平台,编辑出版了中国大学生数学建模竞赛一书（1998年第一版，2001

21、年第二版，2008年第三版,全国竞赛组委会的网站(,正式编辑出版竞赛优秀获奖论文,全国大学生数学建模竞赛通讯，每年至少3期,介绍教改经验和优秀教材、及时报道国际动态等信息，为教师开展教学研究与教学实践提供了一个交流平台,促进教学研究：每年举办各种全国性、地区性培训班，每两年一次全国数学建模教学与应用会议,教学与科研交流平台,教师队伍成长,十几年来，全国数以千计的数学教师（主要是年轻教师）参与数学建模教学和赛前培训,拓宽了知识面，改善了知识结构，提高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，促进了“问题驱动的应用数学”研究,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

22、精神，教学相长、教书育人，师生关系改善，一支新型的数学教师队伍正在全面成长,不少教师通过对赛题的进一步研究，在国内外学术期刊发表了高水平的学术论文,提纲,1. 竞赛的起源与发展,2. 培养学生综合素质,3. 推动数学教学改革,4. 竞赛的广泛影响,5. 未来发展与建议,4.竞赛的广泛影响,4.1 教育界和社会的关注与支持,4.2 国际影响,竞赛得到各方关注与支持,高等学校普遍把这一竞赛作为展示创新人才培养的品牌项目，高校教学评估中的重要评估指标之一,多位中国科学院和中国工程院院士以及教育界的专家、领导参加过为数学建模竞赛举办的活动，并为竞赛题词，对这项竞赛给予热情关心和很高的评价,大量主流媒体及时采访和追踪报道,企业参与：高等教育出版社、创维集团、网易公司、Wolfram公司、Mathworks公司、北京西普科技发展有限公司等,竞赛得到各方关注与支持,竞赛得到各方关注与支持,4.竞赛的广泛影响,4.1 教育界和社会的关注与支持,4.2 国际影响,竞赛的国际影响,我国占美国赛(MCM+ICM)参赛总队数80%左右,我国多所高校相继获得最高奖（Outstanding,2008年在ICM的3个获最高奖的队中，两个是中国队,积极与国际同行交流：国际数学建模教学和应用会议