上海交通大学计算机科学导论,数模之旅——上海交通大学“高教社杯”获奖团队的追寻之路...

2018年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛(CUMCM，简称国赛)于11月10日揭晓奖项，上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机系高晓沨老师指导的学生刘一鸣(电院计算机系)、王超玥(致远学院物理方向)、赖鹏程(致远学院物理方向)获本科组唯一的最高奖项“高教社杯”(概率0.0026%)。这是上海交大、也是上海赛区在国赛开赛27年、设置最高奖项20年以来首次获此殊荣，实现了上海交大在该项赛事的历史性突破。交大参赛团队同时也获得了4项国家一等奖，6项国家二等奖的好成绩。本次摘得“高教社杯”，离不开三位同学的团结努力，同时也得益于高晓沨老师的数模精英培训营，下面让我们走进交大，听听他们的故事。

一、 高晓沨老师数模精英培训营

高晓沨，上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系教授，博士生导师。髙老师的数模精英培训营从2013年开展，现已有6年之久。数模精英培训营自开展以来，队伍不断壮大，并连续取得突破性成绩：在2017年美国大学生数学建模竞赛(MCM/ICM，简称美赛)中，高晓沨老师指导的队伍获6队特等奖，打破美赛33年历史记录，美赛组委会为此特别为她颁发了“Doug Fairs Award”，(该奖项专门授予在美赛中获得终身成就与特别贡献的指导教师)；在今年的国赛中，培训营学子又获本科组38573支队伍中唯一的最高奖项“高教社杯”。

“来交大之前，我并没有正式地带过参赛队伍，只是做过一些咨询和指导。”高老师如是说。在2013年，高晓沨老师带了第一支美赛队伍，并在当年拿到了一等奖。“他们大多都是我实验室或者课上的学生，有对于奖学金或者出国深造的一些需要，我本身又正好有这方面的经验，就决定给他们做一些培训，也算是为自己的学生谋福利吧。”就这样，找高老师辅导的队伍也越来越多，培训的队伍，从当年的一队，壮大到了如今的百队。

在最近一年的两次培训营中，高老师组织同学，分专题进行了线上线下十余次培训，包括六十余次报告。关于培训形式，高老师会亲自授课讲解；也会邀请之前国赛获得国家一等奖或者美赛获得特等奖的优秀队伍，来为新人传授参赛经验；同时会分专题，给同学们进行模型介绍、代码实现、写作指导、可视化展示等等。每一位参加培训营的同学，都会有根据各自专业背景、能力水平的不同而量身定制的作业。在培训期间，培训营的同学们也都乐于交流自己的成果。在正式比赛开始前，高老师还会亲自出题，也会专门邀请不同领域的专家为大家专门设计不同题型的赛前模拟考题。模拟赛后，老师会亲自阅卷批改，为每队针对性单独指导，以考察同学们的掌握水平。

对于培训指导，高老师的建议是八个字：尽早启蒙，密集训练。“说起尽早启蒙，我以今年高教社杯的获奖队伍为例，其中王超玥、赖鹏程两名同学在大学一年级刚入学时就上了我给致远学院开设的《计算机科学导论》课程，刘一鸣同学在二年级时上了我的《算法与复杂性》课程，从那时起就学习使用了latex软件。此外，王超玥、赖鹏程都参加过两次建模培训，并在美赛中取得过一等奖的成绩。他们荣获高教社杯，的确有专业优势，他们本身就是物理专业，而竞赛试题恰好涉及传热学。但更多的我想应源自从很小时候的启蒙与对竞赛的理解；对于密集训练，我以另一队曾经荣获过2016年国赛国家二等奖，2018年美赛特等奖的队伍来示例。该队的两位成员都是从大学一年级寒假开始参加建模竞赛，大学二年级加入我的培训营进行训练，在大学四年中，共参加过三次培训营，三次国赛，三次美赛，最终取得了美赛特等奖的成绩。无论是培训，还是参赛，其实都是训练的一部分，所以尽管有些团队的成绩存在着专业优势、运气等因素，但密集训练的确是提高实力最直接和有效的方式。”

对于团队建设，高老师同样给出了自己的思考。除了个人能力外，队伍成员之间的默契程度也很重要。“指导第一支队伍参加美赛时，我找了三个大四的学生。他们在各方面都很优秀，我也对他们给予了拿特等奖的厚望，但最终他们只拿到了一等奖。”后来总结时，高老师发现他们三个人彼此不是很相熟，配合不够默契。而在比赛过程中，团队的默契程度其实是非常重要的。就算个体再优秀，也未必能拿到一个很好的奖项。

高老师在培训班授课

培训现场(获奖同学经验分享)

培训现场(培训营同学认真听讲)

历届国赛冠名奖杯一览

2018年国赛期间高晓沨老师的培训营效果显著，学生获得各类奖项比例均有所提升(注：全国队伍中，省一、省二、省三和未获奖的比例以上海赛区为例，省一奖项比例已减去获得国家奖的队伍)

二、“高教社杯”获奖团队

本次获奖团队三位同学均为上海交通大学大三年级学生。队长王超玥(致远学院物理方向)，队员赖鹏程(致远学院物理方向)、刘一鸣(电院计算机系)。其中赖鹏程同学和王超玥同学在2018年美国大学生数学建模竞赛都获得过一等奖的成绩。在比赛方面，三人在任务上有明确的分工，分别主攻：建模、编程和写作，各取所长。同时，三个人没有过分注重分工界限，团队交流合作，互相帮助在队内体现得淋漓尽致。团队在求解问题时也遇到了许多困难，比如在建立最初模型、尝试求出解析解遭遇了失败，最终通过之前上课的经验和查阅资料，成功克服了这些难题。最后在比赛时间紧张的情况下，合力完成了论文的撰写，体现出了团队的重要性。

下面是三位同学的参赛经历与感受。

王超玥：关于国赛参赛的一些感受，总结起来就是老生常谈的：遇到困难不要放弃。还记得在参赛的第一天晚上八点钟开始借书查资料，到第二天一整天尝试求出解析解，我们是一无所获的，连模型的土坯都没建好。但我们并没有放弃，到第三天，我们及时抛弃了求解解析解的想法，而是转向为尝试我们在计算物理课中学过的一些数值求解热传导方程的一些方法。可是我们求出来的数值解和题目给的数据非常不吻合，最后经过我的验证发现鹏程建模时写公式出现了疏漏导致我的MATLAB代码有误，告知他后我修改了程序，并且得出了令人满意的答案，功夫不负有心人，终于做出了成果，最后也十分幸运地获得了“高教社杯”，这得益于我们不断反省纠错和永不放弃的精神。

赖鹏程：参加数学建模竞赛源于巧合，主要目的是尝试和体验。最初参加的是美赛，意外地获得了一等奖。在这之后的课余时间里，我开始有意识地去了解建模相关的知识并且常常与高老师进行交流。虽然刚开始一无所知，但是兴趣使然始终没有中断，在她的建议和指导下，我渐渐发现建模和我所修读的物理专业本身有许多相通的地方。坦白地说，获得“高教社杯”这一奖项少不了运气成分，但更加重要的是高老师一直以来的悉心指导和良好的竞赛氛围。两次参赛经历带给我的不仅仅是荣誉，更重要的是综合能力的提升以及它在我大学生活里增添的那一抹不一样的色彩。

刘一鸣：本次国赛是我第一次参加的数学建模类比赛，获此殊荣真的非常荣幸。最开始接触这个建模比赛也是因为看见我的队长王超玥在朋友圈转发高老师培训营的推送，再加上我也正在上高老师的“算法与复杂性”这一专业课，因此决定一试。我和超玥是选修课上的同学，一起组队完成了许多任务，因此配合也比较默契。超玥和鹏程又是同班同学，因此我们三个人的交流特别顺畅，分工明确，这也是取得好成绩的一个必要前提吧。比赛中的确遇到了许多困难，尤其是建模和求解析解的时候，三人甚至开玩笑说“今晚再做不出来就可以收拾收拾回去睡觉”这样的趣话，不过在三人的协作和不放弃的努力之下，问题基本都得到了妥善地解决。这是一次非常宝贵的参赛经历，不仅仅是荣誉，收获的友谊和解决问题的思路与态度都令我受益终生。

颁奖典礼(左起：赖鹏程、高晓沨、王超玥、刘一鸣)

比赛场景(左起：刘一鸣、赖鹏程、王超玥)

赛后合影(左起：刘一鸣、高晓沨、王超玥、赖鹏程)