初高中学生适合参加数学数模竞赛吗?

近年来,全球科技和社会迅速发展,数学作为基础性学科在多个传统领域发挥着极其重要的作用,同时逐渐向一些新型领域渗透,如物理、化学、生物、经济、金融、医疗、交通等。

数学与其他学科形成交叉融合,或利用数学知识、数学方法等解决生活中的问题时,需要利用数学语言对研究对象进行表述,换言之需要构建合适的数学模型

以模型为基础,利用合适的数学计算分析方法为目标问题提供定性数量依据或定量分析结果,这是数学建模中最关键的一步,也是在大学中进行科学研究必备的能力。

数学建模竞赛,如何为学生在科研领域提供实践舞台?

科研能力包括多个层面、多种能力,具有极强的综合性,与数学建模竞赛的要求基本对应。

搜集和查阅文献的能力

大学生在撰写科研论文时,选题、实践、总结时都需要搜集和阅读大量的文献资料,考察和评估科研项目的价值、项目对社会经济发展的影响等。

数学建模竞赛活动,同样对学生的资料搜集能力要求非常高,学生选定竞赛题目后,要进行文献调研,资料搜集、整理,分析关于数学建模、计算机软件技术相关的资料,培养学生的自主学习能力和灵活运用文献资料的能力。

数学建模竞赛中资料搜集可分为赛前和赛中两个阶段。

竞赛准备时,学生可以将数学建模相关的资料进行整理、分类,以备不时之需,节约在竞赛过程中查阅资料的时间。此外,学生对文献资料进行分类整理时,可以进一步加深对数学建模、计算机技术等的理解,便于在竞赛中对这些知识进行综合应用,产生具有创新性的灵感或思路,更高效地解决问题。

竞赛过程中,学生已经有了明确的研究方向,可以有目标地搜集资料,寻找解决问题的最佳方案。因此,在数学建模竞赛的整个过程中,教师都要对学生进行有效引导,使其以开放、包容的态度吸收、理解数学建模的相关资料,鼓励学生将这些数学知识和技术转变为解决实际问题的方法。

灵活运用计算机软件的能力

大数据时代,计算机技术是开展科研工作的重要手段之一。观察、分析、解决问题是科学研究的重要过程,这一过程中采用数学语言可以简化解题难度,为解决问题提供数学计算、分析方法、逻辑推理工具,提高解决问题的效率。

用数学方法解决问题的关键在于通过对研究问题的理解和分析,构建一个科学、合理的数学模型。计算机在构建数学模型这一过程中承担着非常重要的角色,各个工程领域中许多计算相关工作都需要在计算机技术的辅助下才可以完成。

与科学研究工作相似,学生参加数学建模竞赛活动也需要利用计算机软件构建、求解数学模型。利用现代计算机技术假设、分析、解决实际问题是开展数学建模竞赛的目标之一,竞赛中学生对数学模型求解的精确度与学生灵活运用计算机软件的能力息息相关。

目前,数学建模竞赛中常用的计算机软件包括Excel、Matlab、Python、SPSS、Mathematica、C/C++等,学生在竞赛前必须了解和掌握部分编程技术和专业的建模数据处理技术,熟练使用相关软件,为最终取得优异的竞赛成绩添砖加瓦。

科研分析与创新的能力

培养和提升学生的科研创新能力,必须注重学生专业知识和技能、实践能力与综合素养的协调发展。

数学建模竞赛需要参赛学生利用自己掌握的专业数学理论知识、技能解决生产生活中的实际问题。

参赛学生必须在自学的情况下理解题目要求,将实际问题抽象成数学语言或符号,并以此为基础做出假设,分析问题中各个因素的相关性或事物发展变化的规律,构建出可以解决目标问题的数学模型。

具体而言,将数学建模竞赛的收集整理资料看作准备阶段,那么学生从资料和主题背景中提炼数学模型就是创造的过程,而利用建模软件对数学模型进行求解与修改就是对创造作品的审核与验证阶段。

因此整个数学建模竞赛过程是一个非常完整的创造过程,学生的创新能力必然会获得提升,有利于学生突破科研中的难点,获得新的科研思路。

撰写论文的能力

对于学生而言,专业论文撰写存在较大难度,平时相关的训练较少,论文撰写能力普遍较低。

数学建模竞赛作为平台,能够有效提升参赛学生的专业论文撰写能力。例如:

◾ 数学建模竞赛准备阶段,教师可以选取大量英文文献,要求参赛学生翻译文献摘要,了解论文摘要的编写特点;

◾ 选取历届数学建模竞赛中的获奖论文,引导学生研读、分析,认识到专业的表述、合理的逻辑思维对于科学论文的重要性;

◾ 利用优秀的论文对学生进行反复训练,引导学生掌握符号语言表达自己思路的方法,提高专业论文的可读性;

◾ 合理的假设是提高数学模型成功率的重要依据,竞赛过程中学生得到的竞赛题目可能属于未知领域,学生必须凭借平时积累的假设方法和思路,进行大胆合理地假设,制定相应的方案,推动数学模型的构建。

因此,通过整个数学建模竞赛流程,学生能够很好的掌握专业论文撰写方法,了解专业论文每一部分撰写的特点,认识到论文表达流畅和诚实的重要性,形成论文专业能力,在科研活动中能够用正确的符号表达出清晰的思路,提高科研论文的通过率,进而提升自身整体科研能力。

在高中阶段参加数学建模竞赛活动,对大学期间科学研究以及论文撰写的提升,效果是显而易见的。

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