如何从零开始准备数学建模美赛?

离2023年的数学建模美赛越来越近啦,大家都准备得怎么样呢?今天,老师为大家介绍一下如何从零开始准备数学建模竞赛。Go with me~

同时老师还邀请到往届美赛O奖得主王学姐分享美赛干货经验,机会难得,不容错过!

本期推文包括数学建模的组队篇、练习篇和竞赛篇,是不可多得的数学建模保姆级教程,手把手教你怎么从零开始准备数学建模比赛,内容大纲如下:

如何从零开始准备美赛?

01、组队篇

1、如何组建队伍

对于大多数的竞赛er来说,参加比赛的首要目的应该是获奖,对于数学建模这样一个需要团队配合的比赛来说,队友的重要性也就不言而喻了。数学建模竞赛的比赛形式,是要求1-3人为一组,在规定时间内,就指定的问题完成从建立模型、求解、验证到论文撰写的全部工作,最终提交一篇包含思路、模型、求解过程和结论的完整论文。

简单来说,要想顺利完成数学建模,一般需要三种能力,分别是:构建模型、计算机编程、论文写作。而这三种能力所对应的专业学院大家应该就清楚了,最直接的就是数学学院、计算机学院、经管或文法学院(偏文科学院)。所以从理论上来讲,最好的队伍就应该有这三个学院的同学。

然而,现实中却很难组建一支这种队伍,因为大部分小白是低年级的同学,可能连本学院认识的人都不多,更何况其他学院的呢。那怎么办呢?对于从来没有参加过比赛的小白而言,其实最简单的方法就是找老师推荐,可以是高数老师或比赛的指导老师。老师的建议是先找高数老师(你懂的),因为基本上每个大学生都会有一个高数老师,而高数老师一般是数学(理)学院的老师。而在一般情况下,数院的老师和计算机学院的老师会特别熟悉,这样推荐的话就会比较容易。

另外一个直接的方法就是让比赛的指导老师帮忙去找队友,因为指导老师的人脉更广,平时接触到的优秀同学也更多,而且更轻松地寻找到各个学院的“尖子生”。

除了找老师推荐,还有其他的方法吗?当然有!如果你是经管学院的学生,就算找不到计算机学院的也没事,因为经管学院有个专业叫电子商务,这个专业除了学经济和管理之外,还会学编程相关的知识,这样就有了基本具备两种能力的同学。而不光是经管学院,其他学院可能也会有这么一个相对“特殊”的专业。我想无论你是哪个学院的,至少会占到了三个能力中的一个,剩下的两个队友通过上述两种方法,基本上都可以找到。

另外,老师想说的就是,如果你是第一次参加数学建模比赛,大概率很难从一开始就能组好一个队,如果发现组建的队伍不满意的话,可以凭借着你有参加建模的经验,再去找其他跟你相似的队友,因为至少参加过数学建模,即便是没有获奖,也会有点底气。

参加了两三次之后,基本上队伍就可以组建起来了。老师建议,各位保研er要尽早开始参加数学建模比赛,从一开始就找到几位踏实靠谱的队友,大家一起努力升级打怪,到后面拿大奖就指日可待啦。

2、组队的注意事项队员的专业搭配

老师认为,没有绝对合适的专业,只有相对合适的队友。其实数学建模的队员也不一定是非数学学院、计算机学院出身不可,真正重要的是你个人本身对专业知识掌握的程度,比如高等数学、线性代数的掌握程度。如果各位保研er是经管专业出身,那么应用统计学的专业知识就可以派上用场。在建模的过程中,对这些知识有一个基础或良好以上的掌握有助于我们建立一个更好的模型。队友其实主要是要靠谱,坚持有恒心,有自学的耐心与参赛的热情,不会轻易半途而废。

团队合作是关键

俗话说“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”。虽然不是在说我们参赛的队员都是臭皮匠,但也是在强调团队合作的重要性。数学建模比赛的时间一般很短,要在有限的时间里完成好一篇竞赛论文,除非你是超级大神,经验丰富、天赋异禀的那种,这三天基本要争分夺秒,最后一天晚上还有肝论文熬夜的可能性。如此高强度的连续工作,但凡一个人中途宕机,对团队的副作用都是巨大的。所以老师认为,在比赛中一定要注意随时沟通,尽量不要出现独揽全局、一意孤行的情况。

3、成员如何进行分工

数学建模竞赛中三个人的职务分为:建模、编程、写作。建模的人一般应该有比较扎实的数理基础,思维活跃,并且同时会编程为最佳。写作的人应该思维缜密,语言逻辑性强,要能看懂建模人建立的模型,在理解模型的基础上进行写作。

在理想情况下,三个人应各司其职但又互相配合,使团队效率达到最高。在正式比赛的时候,对建模、编程和写作的同学各自的期望应该是这样的:建模er首先通过对问题的分析,将问题数学化、模型化,简单来说,就是将描述的问题用已经条件和限制条件,求解出目标函数的全局/局部最优解。

编程er则需要根据建模人给出的求解模型,通过运用合适的编程软件进行求解得到答案,有时还需要对答案进行检验。写作er则是在根据建模人的模型和编程人的求解结果,通过合适的呈现方式,输出为一篇完整的学术论文。老师建议是,术业有专攻,有限的备赛时间内最好是三个同学各自主攻一个方向,做好合理的分工,这样比赛的时候才能达到最佳效果。

如何从零开始准备美赛?02、练习篇

1、如何提高团队合作能力

提高团队的默契度以及提高数学建模的水平,最好的方式就是通过模拟赛进行赛前训练,例如可以通过参加小美赛或者团队自行组织相关模拟赛进行练习。与普通科技论文相比,竞赛论文另外一个显著特点是创作时间非常短。普通科技论文的创作周期至少是以周计,硕士、博士学位论文则是以月计甚至以年计。

而竞赛总共只有3、4天,要在这几天内完成分析、建模、求解、检验和写作整个全过程,留给真正撰写论文的时间最多2天。如果赛前不进行严格控制时间的模拟赛,缺乏经验的参赛队伍很可能因为没有合理安排时间和进度而无法完成论文。

而且在竞赛期间,队员们的压力普遍较大,三个人是否可以进行很好的沟通与交流也是不确定的因素,所以非常需要通过练习进行不断磨合和适应。

2、如何阅读获奖论文

好的厨师首先是美食家。如果无法鉴别论文的优劣,很难说可以写出一篇好的论文。对于竞赛论文而言,好论文主要还是指模型和整体方案好,语言文字方面只要通顺流畅即可。在练习写好论文之前,先学会阅读和评价论文。然而,数学建模竞赛的论文一般篇幅很长,例如美赛,几乎都是长达20页左右的全英文论文,对于大多数小伙伴,尤其是刚开始接触比赛的小白来说,是一件非常头疼的事情。如果没有合适的方法,大多数人都会因为看文章的过程枯燥且成效甚微而放弃。

老师的建议是,在阅读之前看论文,我们必须要有一定的目的性和针对性。也就是说:如果看论文的目的是学习论文整体框架,那就不必拘泥于细节,可以选择快速浏览论文,提高阅读的整体感,主要看论文排版的亮点,这样每天可以看10+篇;如果看论文的目的是想学习可视化图表,则可以选一些获奖论文,略过内容只看图表,将认为好看的图表都保存下来,然后用软件模仿绘图,然后加上自己的元素;如果看论文的目的是学习如何解题和建模,则需要把题目和问题分析、模型建立的部分彻底弄懂,知道论文思路和自己的思路的差距,再进行不断反思和创新;总之,老师建议,看论文必须要有一定的目的性,不同的目的有不同的看文章的方法,如果只是泛泛地阅读,没有留下任何印象,则看了几乎等于没看。

3、如何提高写作能力

学术论文也就是最终呈现的作品,因此写作的重要性不言而喻,干得再好,表达得不好,因为如果评审专家通过论文get不到你的好,最终还是全白搭。总的来讲,写作的同学需要对解题逻辑把握清晰,有准确表达、图文并茂的能力。写作水平需要大量练习才能提高,在赛前就应尽早开始准备,最好与模拟赛结合,同时提高建模能力。

关于竞赛论文写作的一般知识,可以阅读《正确写作美国大学生数学建模竞赛论文》 一书。除此之外,竞赛论文写不好,是英文表达能力不够,还是不了解竞赛对论文的具体要求,这是在备战阶段首先要搞清楚的问题。老师建议各位同学,在赛前要先要对自身的写作水平有一个准确的评价,之后才能有针对性的准备。以美赛为例,总体上学习美赛论文的写作可以细分为三个阶段:

第一阶段,是先通过用中文写论文。在这个环节,要解决的主要问题是了解科技论文这一特殊文体的特点和要求,并掌握其写作方法。通常,这部分任务在参加全国赛等国内竞赛时就可以得到解决。

第二阶段,是考虑如何用英文写。在这个环节,因为已经有了中文科技论文的写作基础,因此除了克服英文表达的困难之外,需要重点关注的是英文科技论文自身的要求,以及语言方面的特点。

第三阶段,才是学习如何撰写美赛论文。竞赛论文有一定的特殊性。比如,竞赛论文的摘要是详细摘要,篇幅最多可以接近一页,而科技期刊论文的摘要一般只有200词。比如,ICM要求论文正文篇幅不超过20页,MCM则没有限制。此外,MCM/ICM竞赛还经常有给企业高管写建议信的要求。

4、相关学习资源推荐

说到练习,当然少不了相关的学习资源啦,下面是老师给大家推荐一些常用的书籍和往届获奖的优秀论文具体见下表:

如何从零开始准备美赛?

03、竞赛篇

1、如何进行选题

数学建模的时间非常紧张,选题其实没有大家想象中的那么简单,选对题就是成功的一半。老师认为,比赛中最怕的事情就是选完题之后,中途发现遇到了困难想换题,这时候却发现为时已晚。

所以,老师建议大家在选题的时候一定要谨慎,选定题目之后就尽量不要再去更换了,因为其实要解决题目其实都很不容易,任何一道题目都有它各自的难点。另外选题不要花太长时间去纠结,老师建议选题时间尽量不要超过1天。在这里,老师也给了出一些选题的具体方法:

如何从零开始准备美赛?

历史经验选题法

这个方法是根据往届的参赛经验和团队能力进行选题,具体做法是假设有备选题目ABC,队员全部在不交流情况下审这3道题,可以查咨询但不能互相讨论,半天为限,然后每人在纸上写下自己认为最有把握的两题 ,随后团队的三人再把各自的选题取交集,最后的交集就是队伍应该选做的题。这种方法比较适合有一定参赛经验的同学,选出的题目也相对来说也比较科学和有把握。

团队讨论选题法

为了充分了解赛题,大家在选题之前,争取把每一道题目都讨论一遍,然后讨论完之后,带着团队的讨论成果,一起去找指导老师,然后结合指导老师的建议,最终定下题目。一般这个过程需要0.5-1天。这个是一般团队的做法,使用这个方法的时候要时刻注意以大局为重,尤其是要充分尊重建模同学的意见,因为建模同学基本上要承担大部分解题的任务。

速战速决选题法

这个比较适合完全没有竞赛经验,并且对于选题也没有什么头绪的团队。具体方法是,在题目出来之后,团队在讨论的同时,也要同步进行查找文献,如果最后实在不知道该选择哪个题,老师建议就把查到文献最多的题目作为保底。

2、竞赛时间如何安排

如何从零开始准备美赛?

第一天

对于美赛而言,一般来说第一天的上午为选题阶段,如果上午选完了题目在下午可以去充分查阅文献并泛读文献,只要看标题和摘要就可以了,感觉有用的都可以先下载下来。晚上是精读文献的时候,我们需要通过文献去了解这个题目的背景以及来龙去脉。如果第一天晚上有思路的话就可以开始建模了。

第二天

第二天上午同样是建立模型,到了下午就要开始写作了,不管模型建立到哪一步了哪怕是还没建出模型,写作人也应该开始写了。写问题重述、模型假设、思路分析、符号说明等等,说不定写着写着就有思路了呢~到了第二天晚上,如果顺利的话模型应该已经建立出来了。

第三天

到了第三天,就是模型的求解、误差分析以及模型的改进了。但是往往有时候就会发现建立的模型解不出来或是误差太大没法使用,这样的话就只能换个思路重新建立模型了,所以时间还是很紧。第三天晚上一般来说大部分团队都会选择通宵写论文,进行英文翻译,检查格式和排版的错误等等。上面的时间分配计划是在很理想的情况下才能达到的,实际比赛的时候大部分队伍实际进度都要慢于计划进度,所以当实际比赛时遇到进展比较慢时,老师建议各位也不要心急紧张,从容应对就好。

3、正式比赛之前的准备

在正式比赛之前,为了更好地完成竞赛的任务,防止在正式比赛时手忙脚乱,我们还需要提前做一些准备,以即将到来的美赛为例,在正式比赛之前的1-2天我们可以做这些事情:

硬件准备

确认周围的环境是否安全、网速是否流畅、电脑信号如何,是否能够保证不掉线。检查电脑的运作是否正常,内存是否充足,键盘鼠标等是否可以正常使用。

软件准备

准备好各种写作模版(摘要的格式2021年和往年的格式不同),要注意论文整体的排版,符号说明的表头,画图制表的格式等,在比赛时尽量不再花时间调整格式。安装Matlab、lingo和Python等计算软件,以及各类制图软件如几何画板、visio、亿图图示等;一些基本模型的算法和程序,要仔细测试和验证。

安装自己熟悉的word版本,尽量保证团队使用统一的版本,以防止后期出现格式不兼容的问题。公式编辑器安装好,设置好模板的公式大小和自动编号;最好要提前测试是否能安全转成PDF文件。

准备好经常查阅资料的网站地址;准备好自己熟悉的、效果较好的翻译工具;安装好基本的caj和pdf阅读器。将比赛中不需要的软件尽量删除,使电脑使用起来要流畅。其他准备赛前和周围的人说明自己这几天参加比赛回复消息会不及时,提前将每天打卡之类的任务交给其他未参赛的同学代为完成。

赛前,退出所有网上关于数学建模讨论的QQ群、微信群、论坛,更不能再网上发言,要杜绝查重率、雷同和抄袭问题(不然可能会被DQ)。

一开始写作就按照控制号(队号)来建立文件夹和文件名;自己写的论文,参考文献,数据,把目录建好、要分目录存放,这样到时候容易找。今天老师带大家从数学建模的预备篇、练习篇和竞赛篇这三个方面详细为大家解读了应该如何从零开始准备数学建模竞赛,希望大家能够结合自身情况进行准备和练习,努力备赛拿大奖~

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