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[摘 要]美国大学生数学建模是一项国际性的赛事,始于1985年,得到了中国高校的重视与参与,是当代各项数学建模赛事的鼻祖.它强调研究问题、解决方案的原创性、团队合作以及结果的合理性,对于中国学生来说也需要良好的英语组织与表达能力.本文着重论述了美国大学生数学建模比赛对于当代大学生创新能力,实践能力等意义,也分析了其对高校人才培养方面所起到的推動作用.
[关健词]美国大学生数学建模；创新能力；实践能力；人才培养；教育改革
在2013年2月份举行的美国大学生数学建模比赛中,共有6594支队伍参加并最终提交了参赛论文,参赛人数达到19782人,来自世界上众多国家与地区,堪称数学界的一大盛事.我校今年也取得了优异的成绩,来自的数据显示：共有39支队伍参赛,获得竞赛特等奖提名奖及BenFusaro奖1项、一等奖9项、二等奖13项、三等奖16项,这是自2005年我校首次参加此项比赛以来取得的最好成绩.
英语中有这样一句话：MathematicsisaSecondLanguageGlossary（数学是第二种语言词汇）,而数学建模正是将给出的实际问题首先用数学语言所描述出来,然后再用数学工具给出合理,完善,恰当的解答.其宗旨是鼓励大学生对范围不固定的各种实际问题予以阐明、分析并提出具体解法,每队在限定的时间内对考题涉及的实际问题展开分析和求解,对结果的合理性、模型的正确性、可能存在的问题进行讨论,根据分析计算结果给相关部门提出合理化建议,最后用流畅的英文写出结构清晰、结论明确的研究论文.
相比于全国大学生数学建模比赛（中国）,美国大学生数学建模比赛更注重论文的实用性,而全国赛评奖时更注重文章的学术价值.从这些年来美赛的选题来看,这些题目或者是和美国的经济社会紧密联系,或者是一些组织或大公司亟待解决的问题.这些问题往往从纯理论的角度来分析,已经有很多人做了前期的工作,我们在很多文献中都可以找到相关的研究.一般来说,想要再从理论上做突破有很大困难.组委会也没有想要把如此艰巨的任务留给参赛者,他们期待的只是把一些方法实用化.这也就是为什么我们看美赛论文时,看到的并没有太多的公式,更多是策略的描述和对问题的分析.而对于中国的参赛学生来说,美赛对于他们的另一个严峻的考验就在于英文写作,要在短短的四天内解决一个复杂的问题,并且完成一篇動辄长达二三十页的英文科技论文,的确是一个不小的挑战.
1.建模研究是一种趋势
建模在当前的科学研究中起着越来越重要的作用,例如研究电磁场问题时,在观测电磁场在一定的空间内的散射,衍射,反射等情况,做实验研究是一个工程量极大且繁琐的过程,因为空间内的任何变量的变化都会引起结果的不同,这时我们需要建立一个数学模型,通过模型中的参变量的变化来改变模型的输出结果,高效而精确.做实验的方法固然重要,并且是一种重要且不可或缺的研究手段,但是建模方法以其独特的优势也在科学研究中起着越来越重要的作用.个人对复杂问题的理解能力是有限的,通过建模,缩小所研究问题的范围,即把一个困难问题划分成一系列能够解决的小问题,解决了这些小问题也就解决了这个难题,通过建模,把具体问题抽象化,运用数学模型加以描述,从而通过对数学模型的仿真求解来分析和解决问题.运用建模的手段,我们还可以找到所忽视的一些细节问题,看到不同变量之间的影响关系,进而可以近似的看到我们需要得到的结果,并且通过不断改变模型中的变量来完善结果,为我们提供一个较为满意且可信的解决方案.
2.建模对于培养大学生创新能力的重要性
今年4月美国大学生数学建模比赛成绩揭晓之时,得到一等奖（MeritoriousWinner）的一些同学这样说道“我们读了十几年书,但都是纸上谈兵,只会做题、考试,而数学建模竞赛是我们第一次去解决实际问题.从书中到书外,从理论到实践,这是一次质的飞跃,对我们自己而言也是一次转折.”
美国大学生数学建模比赛强调的是研究问题、解决方案的原创性,这就需要将同学们创新的一面体现出来.在网络十分发达的今天,每当遇到问题,首先想到的就是通过网络搜索引擎来试图得到需要的解答.而对于数学建模比赛来说,网络的确是一个手段,但应该仅仅作为收集资料的平台,将收集来的数据等运用自己的数学思维来思考,来得到创造性的想法.例如今年的比赛的A题（Water,Water,Everywhere水,水,无处不在）,其要求建立一个数学模型来决定一个有效的、可行的、且成本可行的2013年的水策略来满足到2025年为止,模型需要考虑到淡水存储量和消耗,除盐淡化和节水,还要求利用模型来讨论策略对经济、物理和环境影响.水资源问题在网络数不胜数,任何一种搜索引擎都能够得到大量的结果,有大量的资料提供分析问题与解决问题的方法,但是这些资源只能作为参考,因为评委们需要的是参赛者创造性的解答,而不是照搬现成的方法,不是千篇一律的结果,谁的解答更具有独到性,则脱颖而出的机会就更大.在平时的教学与人才培养当中,这种思维也是十分重要的.
3.美国大学生数学建模是对大学生实践能力的有效培养
这个实践能力包括团队合作能力和英语运用能力.首先数学建模是一项团队性的竞赛,需要大家分工明确且相互配合.一般来说,数学建模的三个人的主要分工为：建立模型,编写程序与运用软件,论文写作.当然这三者也不是完全固定的,在建立模型的过程中,就需要三个人共同讨论,共同协商,模型有一个人主要提出,有另外两个人加以完善与补充；在利用数学软件与计算机语言的过程中,也需要这一部分的主要负责人认真听取他们的想法与建议,来使自己的程序等数学工具能够运用的更为恰当,为模型的解决提供帮助.对于论文写作的人来说,首先得一部就是要参与到模型的建立当中,只有对这个解决问题的过程有了详细深刻的认识,才能用自己的语言准确而严谨的表达出来.所以三者之间是互相依赖,互不可缺的关系.在四天三夜的合作,乃至前期的比赛准备过程中,都需要三个人的良好配合,团队意识在这个时候就格外重要.参加过比赛的同学在这个方面体现的格外明显,一个好的团队在比赛结束之后的其他合作项目中都能够表现得尤为出色.
另一个实践能力的培养就在于英语科技论文的写作.目前大学英语的教学主要集中在低年级（就同济大学而言主要在大一和大二）,其中大一的学习模式和高中差别不是很大,大二的学习模式只要是根据学生的兴趣自选科目.进入到高年级以后,英语的学习就被大部分学生停滞了下来,阅读科技文献的几乎已是不多,写作科技文献的机会就更少了,有的同学甚至在大学期间都没有过这样的经历,对于自身的英语水平的提高十分不利.参加美国大学生数学建模比赛就给了同学们这样一个良好的机会,对于英文科技论文的格式与要求会有进一步的了解与认识.在比赛结束之后,看着自己在短短三天之内写出的近三十页英语文章,许多同学自己都难以想象,由此可见这个培养的过程是潜移默化的.在他们的准备过程中,需要阅读大量历年的优秀论文,需要对这种格式要求了然于心,包括摘 要的写法,引言的写法,引用文献的格式等等,在比赛的前期,他们需要联系英文写作来锻炼自己,这个过程对学生来说都是一个锻炼英语水平的绝佳机会.平常同学们英语写作时,大多是将写好的中文翻译为英文,而比赛中的短短几天是来不及也不适合这样做的,直接用英语的思维来写作就显得尤为重要.不管是以后要阅读英语文献,还是对于自己的学位论文,都有着极大的帮助.
结语：美国大学生数学建模竞赛一起以其科学性,参与性和挑战性逐年递增地吸引着一批批优秀大学生参与进来,在参与的过程中,学生可以从自身的各个方面得到有效的提升（学生的各方面可以得到有效的提升）.因而,在目前的高等教育中,有必要将其作为一种有效的手段来对大学生进行能力的培养与知识的完善,（如）将其作为一门课程引人课堂,则会更加有效的达到培养的效果.