共同成长 不忘初心——第七届国际数学建模挑战赛（IMMC 2021）精彩回顾

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共同成长 不忘初心——第七届国际数学建模挑战赛（IMMC 2021）精彩回顾

原创 IMMC 好玩的数学 2022-02-05 07:00



踏入勇往直前的虎年，回首向来，2021 奋蹄勤耕的牛年既充满挑战，也具有里程碑意义。

疫情依然环球肆虐，加之经济、技术等变革力量交互作用，人类的经济活动、社会生活与学习模式在发生深刻变革。IMMC 谨守初心，教育为本，以竞赛促进教学，面向世界与未来，不懈增进国际间及跨地区的学习共享、交流与合作。我们自豪地看到来自中华区的 690 余团队以他们在中华秋季赛、冬季赛、国际赛的成果在竞赛以及中华峰会上竞相绽放自己；在第十四届国际数学教育大会 “课堂内外的数学建模”IMMC 主题活动上，中华区及来自其他国家的优秀代表团队交流切磋，开心展示自己的教与学实践成果。



第七届国际数学建模挑战赛 IMMC 2021 中华区答辩决赛由香港理工大学以云端在线方式举行

拥抱未知，在数学建模过程中温故纳新

由“最好玩”的数学家、香港科技大学副校长汪扬讲座教授担任命题与评审委员会主席的高水平专家团队，结合真实科研情境，精心为中学生命题，令本年度数学建建模赛题在体现 STEM 教育所倡导的学科交叉和综合创新的同时，鼓励中学生敢于面对未知和不确定性，大胆运用已有知识技能，学习新知，探索解决新情境下的真实问题。从中华赛的《群组检测，阻击 2019 新冠病毒》（A 题）、《都市艺术区与未来城市》（B 题）、《建造月球工作站》（C 题）、《应对下一波全球生物安全威胁：我们准备好了吗？》（D 题）和题材多样的自选题（侧重于鼓励中学生结合生活实际的自主命题），到国际赛题的《谁是当代最伟大的运动员？》，趣味盎然的建模问题涵盖了当下新冠肺炎疫情、航天科技、城市发展、国际文化的典型场景，关照中学生的学科视野和发展潜力，着眼于引导青少年积极面向世界与未来。

第七届 IMMC 最大的代表方阵仍来自美国和中国，美国赛区通过美国高中数学建模竞赛（HiMCM）、中国赛区则通过 IMMC 中华赛，提供历练平台，并评选出各级奖项，选拔出晋级国际赛的代表队。中国香港拔萃女书院团队和新加坡华侨中学团队获得 2021 年度国际总评特等奖，其中中国香港团队由张隽欣、陈芷晴、叶子爱、徐汶蔚同学组成，指导教师是杨宝琪老师。新加坡华侨中学团队则为新加坡蝉联摘得国际特等奖桂冠。他们亦荣获邀请，在第十四届国际数学教育大会的 IMMC 主题活动中做在线报告。




第七届国际数学建模挑战赛 IMMC 2021 国际总评特等奖团队香港拔萃女书院张隽欣、陈芷晴、叶子爱、徐汶蔚同学介绍她们的参赛经历与收获

我们要深深感谢国际和国家／地区评审专家不辞辛劳地进行初评、复评、答辩评审和国际总评，尤其是在新冠肺炎疫情的持续影响下，仍认真负责守时地审阅所提交的每一篇论文。评审专家全部是活跃于科研和开发一线的学者专家，他们花在为 IMMC 学子创设题目、评审论文、撰写评估报告上的时间与精力，反映了当代创新者对基础教育的热情和对未来创新者的真诚期许。


第七届国际数学建模挑战赛 IMMC 202 1国际总评特等奖团队新加坡华侨中学 JIANG Zhiheng、TAN Yi Kai、YU Wenhao、TAN Jiecong 同学介绍他们的参赛体验和收获

以竞赛促教学，让数学建模在中学校园扎根

IMMC中华峰会是国际数学建模挑战赛在中华区年度活动的收官与高潮。在 IMMC 2021 峰会开幕式上，主礼嘉宾国际数学教育委员会 (ICMI)主席、IMMC 中华国际数学建模挑战赛委员会主席、香港大学教育学院健泰基金教授梁贯成教授，以及 IEEE 亚太区高级总监华宁先生向全体参加第七届国际数学建模大赛的师生、专家评委表示问候与感谢，并向获奖团队师生致以热烈的祝贺。香港理工大学应用数学系系主任、IMMC 2021 年答辩决赛组委会执行主席孙德峰教授也出席了峰会。本届中华峰会还邀得两位深受中学师生喜爱的杰出科学家做主题报告，他们是中国科学院院士、北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院校长、数学系讲座教授汤涛教授，以及香港理工大学土地测量与地理信息学系副主任、行星遥感实验室主任吴波教授。



2021 年 IMMC 中华峰会暨数学建模夏季工作坊于 8 月 17-19 日在线云端成功举行。来自中国香港及内地、台湾和澳门的中学师生，与特邀杰出科学家、IMMC 中华学术委员会成员、命题与评审专家组和嘉宾约 200 余人连线与会。


IMMC 中华区主命题人、国际专家组成员香港中文大学龙卓瑜副教授主持师生工作坊——《利用 IMMC 大中华题目教授及学习数学建模：群组检测，狙击 2019 新冠病毒》


IMMC 主命题人、香港城市大学数据科学学院张清鹏副教授主持教师工作坊——《人工智能在医疗领域的应用》

作为体现 IMMC 宗旨——推广数学建模教育——的重点节目，教师工作坊特设 IMMC 参赛学校指导教师作校本教学经验的分享和交流。来自北京中学数学建模教学团队的谭雪、于晓青、梁潇老师报告了学校数学建模教育的理念、学科布局和示范课；上海市实验学校的陈夏明老师分享了本校数学建模课程体系发展路径、经验和示范课。

在 IMMC 2021 获奖团队的大会报告环节，北京市十一学校团队 IMMC21052311 、成都七中嘉祥外国语学校团队 IMMC21936397 、石家庄市第二中学团队 IMMC21048551 、香港圣保罗男女中学团队 IMMC21859957 、上海交通大学附属中学 IB 课程中心团队 IMMC21380403 、香港拔萃女书院团队 IMMC21104530 分别报告了 IMMC 2021 各赛季 A、B、C、D 题、自选题及国际题的论文。IMMC 各位主命题人香港中文大学龙卓瑜副教授、清华大学林天强博士、香港理工大学乔中华教授、香港理工大学戴建国教授、香港大学郭永鸿助理教授以及复旦大学陆立强教授分别为各队的报告做了中肯而精彩的点评，相信他们的点评对同学们进一步的思考与学习，对其他参赛和即将参赛的团队都大有启发。

IMMC 自 2020 年起在中华区设立两个特别奖项，“IMMC 教学促进奖”和“IMMC 先进共建奖”，表彰那些在推广数学建模教育方面卓有成效的优秀教师和先进学校，具有重要意义。“IMMC 教学促进奖”，授予那些通过 IMMC 平台，以竞赛促进教学，面向所有层次的全体同学，推广和普及数学建模教育，取得显著成效的指导教师；“IMMC 先进共建奖”，授予那些通过 IMMC 平台，带动兄弟学校，推广校本教学先进经验，普及数学建模教育，取得显著成效的参赛学校 。2021 年度获得 IMMC 先进共建奖的学校是上海中学国际部和澳门培正中学；获得 IMMC 教学促进奖的老师是西安交通大学附属中学的陈冰老师和南阳市第二中学的段运鹏老师。他们获得了 IMMC 主办机构和与会师生的由衷祝贺与敬意。

数学建模连接课堂内外

在 2021 年，国际数学教育界的一件大事是第十四届国际数学教育大会在中国成功举办。IMMC亦荣获大会邀请，在会议期间举行了 “IMMC 主题活动：课堂内外的数学建模”。

国际数学教育大会（ICME）每四年举办一次，是国际数学教育委员会（ICMI）指导下举办的全球数学教育界水平最高、规模最大的学术会议。第十四届国际数学教育大会（ICME14）由华东师范大学、中国数学会和上海市数学会联合主办，是国际数学教育大会自 1969 年发起以来首次由中国举办。为期7天的大会吸引了来自全球 129 个国家和地区的 3988 位数学教育学者与工作者通过线上线下相结合方式参会。作为本届国际数学教育大会的首创板块，13 场平行主题活动集中呈现中国数学教育的特色成果和最新进展。



2021 年 7 月 15 日下午，第十四届国际数学教育大会特色活动——中国数学教育特色主题活动在华东师范大学举办，作为平行主题活动之一的 “IMMC 主题活动：课堂内外的数学建模”在大会上举行。

主题活动采用线上线下相结合的方式进行，上海市实验学校数学建模中心师生团队参与了策划和组织。活动中，国际数学教育委员会主席梁贯成教授特别向主题活动发来祝贺和嘉勉。国际数学建模挑战赛国际组委会主席、美国数学及其应用联合会总裁 Sol Garfunkel 博士，作为特别嘉宾，介绍了 2021 年 IMMC 国际赛的情况，并向所有参加 IMMC 的团队表示祝贺。中国高中数学课标修订组组长、首都师范大学王尚志教授作为线下主礼嘉宾做了《让数学建模在数学教育中扎根》的主题致辞。作为本次活动的重头戏，主办方邀请了国际数学建模挑战赛（IMMC）2021 年获奖团队代表展示了各自的获奖论文，并且邀请部分参赛指导教师做了数学建模教学经验的分享。


北京中学数学建模教学团队谭雪老师在第十四届国际数学教育大会“IMMC 主题活动：课堂内外的数学建模”上做《数学建模教学与创新人才培养》的报告

在本次建模活动中两支国际总评特等奖团队分别分享了他们的建模方案。香港拔萃女书院队伍首先为对抗性和非对抗性单人运动设计了两个模型。在模型 1 里，她们从运动员比赛得分、对手间能力差异等方面出发, 以 Elo 模型为基础, 分析建立数学模型，算出 Simona Halep 为 2018 年度最佳女子网球选手。在模型 2  里，她们先以成就为标准，筛选出较佳的选手, 再以科技因素和年龄因素对选手游泳速度作出调整, 进而互相比较, 运用二次函数拟合、最小二乘等方法，建立了用于评选男子 100 米蝶泳最伟大的运动员的数学模型, 最后发现 Michael Phelps 为蝶泳的最佳选手。接着她们把模型的应用拓展到所有单人运动。针对团体运动, 香港拔萃女书院队伍通过分析团队成员数量、各成员贡献等因素，参考单人项目的模型, 给出了不同类型团体项目最伟大运动员的评选机制。

新加坡华侨中学团队的建模以加权有向图为主要工具。他们首先收集了 2018 年女子网球大满贯的比赛数据, 以加权有向图来代表不同选手间的比赛, 其中每名选手在图中以一个节点来表示。接着他们运用弗洛伊德最短路径算法，算出了每名运动员的相对水平分数, 从而建立了女子网球比赛 2018 年运动员评价的数学模型。之后, 他们在此模型基础上加入运动员金牌纪录、成绩稳定性及与其他运动员对抗的实力等指标, 进一步发展了针对一般个人运动的最伟大运动员评价数学模型。新加坡华侨中学团队进一步以个人运动评价模型为基础，考虑了每名队员对整个队伍整体实力的影响, 给出了团体运动最伟大运动员评价的数学模型。

两支团队的获奖论文详见于：
http://immchallenge.org/Contests/2021/Solutions.html

主题活动还邀请了其他 3 支 IMMC 2021 国际获奖队伍做了分享, 包括来自中国北京陈经纶中学分校、上海中学国际部，以及西班牙 IES Thader 学校的团队。五支团队向大会展示了同一问题的各具特色的不同解决方案，充分展示了数学建模的开放性与创造性，为与会老师和同学带来了深层次的数学建模体验。同时, 各支获奖队伍还展示了具浓郁本地特色的视频介绍，让与会者在享受学术盛宴的同时，体验了开放的国际文化交流。

获取第十四届国际数学教育大会IMMC主题活动学习资源，请访问
http://istem.info/web/news_detail.php?id=274

展望与寄托

IMMC 竞赛宗旨在于鼓励参赛者应用数学建模，探索和解决现实世界的重要问题，以普及数学建模教育，增强中学生的科技创新核心素养与能力。IMMC 中华区域赛既是中学生数学建模与 STEM 实践的舞台，也是参赛中学展示和交流数学与 STEM 教育成果的园地。IMMC 通过竞赛活动、延伸教学、创新先导计划以及地区性或国际性联校数学建模活动，引领师生体验数学建模的意义，体验它与现在和将来学习与发展的联系。

珍藏起 2021 年的点滴，昂首一起向未来。这是一个大变革的时代，挑战与机遇并存。IMMC 以中华一体、走向世界的理念，彼此更紧密地牵手，增进地区与国际间的互鉴与合作，激发和协助中学生通过数学建模关键素养的养成，更富有科学和理性的力量去积极面对未知，迎接未来 。