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在已然到來(lái)的AI時(shí)代,編程語(yǔ)言是AI時(shí)代的通用語(yǔ)言,幫助人控制機(jī)器,其核心則是“數(shù)學(xué)”的運(yùn)用(從人臉識(shí)別、指紋識(shí)別到智能語(yǔ)音輸入,背后都有AI技術(shù)的影子)。
什么是數(shù)學(xué)思維?
數(shù)學(xué)思維是指夠用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)去思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我國(guó)初、高中數(shù)學(xué)教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中都明確指出,思維能力主要是指:會(huì)觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、猜想、分析、綜合、抽象和概括;會(huì)用歸納、演繹和類比進(jìn)行推理;會(huì)合乎邏輯地、準(zhǔn)確地闡述自己的思想和觀點(diǎn);能運(yùn)用數(shù)學(xué)概念、思想和方法,辨明數(shù)學(xué)關(guān)系,形成良好的思維品質(zhì)。
什么是編程思維?
所謂“編程思維(computational thinking)”就是“理解問(wèn)題——找出路徑”的思維過(guò)程,它由四個(gè)步驟組成:
1、分解(decomposition),把一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題,拆解成更可執(zhí)行、更好理解的小步驟。
2、模式識(shí)別(pattern recognition),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出相似模式,高效解決細(xì)分問(wèn)題。
舉個(gè)例子:假如你需要畫(huà)100只貓,你會(huì)怎么辦?正確的方法是找出貓的“模式”,即貓的軀干、四肢、毛發(fā)等基本元素,再不斷改變局部特征就可以了?,F(xiàn)在流行的機(jī)器學(xué)習(xí)中普遍用到這種思維。
3、抽象(abstraction),聚焦最重要的信息,忽視無(wú)用細(xì)節(jié)。
簡(jiǎn)單說(shuō)就是找到問(wèn)題的本質(zhì),過(guò)濾掉其他無(wú)關(guān)緊要的因素。
接著畫(huà)貓的例子,我們了解了貓的特征,就可以根據(jù)這些抽象的特點(diǎn),形成關(guān)于貓的整體設(shè)想,畫(huà)出軀干和四肢,做出一個(gè)模型。
4、算法(algorithms),設(shè)計(jì)一步一步的解決路徑,解決整個(gè)問(wèn)題。
通過(guò)這四個(gè)步驟,一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題先被拆解成一系列小問(wèn)題→每一個(gè)小問(wèn)題被單獨(dú)檢視、思考,尋找解決方案→聚焦幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn),忽視小細(xì)節(jié),形成解決思路→設(shè)計(jì)步驟執(zhí)行→問(wèn)題解決。
所以,所謂“編程思維”并不是編寫程序的技巧,而是一種高效解決任何問(wèn)題的思維方式。
兩者如何結(jié)合?
編程和數(shù)學(xué)是相輔相成的一對(duì)好兄弟,你中有我,我中有你。
1. 編程所需要的很多能力和數(shù)學(xué)是相通的。比如邏輯思維、模式識(shí)別等。再往深里說(shuō),編程的核心是算法,而算法的核心也是數(shù)學(xué)?,F(xiàn)在的機(jī)器學(xué)習(xí)會(huì)大量的用到算法,其本質(zhì)還是數(shù)學(xué)模型計(jì)算問(wèn)題。
2. 編程能夠幫助更好地理解數(shù)學(xué)抽象概念。對(duì)于許多中學(xué)生來(lái)說(shuō),數(shù)學(xué)概念太抽象。我們可以通過(guò)編程,將抽象的數(shù)學(xué)概念轉(zhuǎn)化為看得見(jiàn)的、會(huì)動(dòng)的圖像。
例如數(shù)學(xué)中最常用的函數(shù),書(shū)本上的概念理解起來(lái)很抽象,如果通過(guò)編程,我們就可以在計(jì)算機(jī)上展示出來(lái)。
Sin和Cos在三角形上的運(yùn)用:
神奇的數(shù)學(xué)之心:
不僅如此“最強(qiáng)大腦”的項(xiàng)目也可以用Python編程來(lái)解決
Python編程攻克最強(qiáng)大腦“七階立方密碼”項(xiàng)目
最強(qiáng)大腦“繁花曲線”的數(shù)學(xué)模型
3. 數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)正是數(shù)學(xué)思維與編程思維的完美結(jié)合。
數(shù)學(xué)建模能力樹(shù)
通過(guò)數(shù)學(xué)建模能力樹(shù)模型可以看到,數(shù)學(xué)建模需要數(shù)學(xué)思維能力、編程思維能力和寫作表達(dá)能力。參加數(shù)學(xué)建模活動(dòng)不僅能增強(qiáng)這些能力,而且參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲得獎(jiǎng)項(xiàng)對(duì)于自主招生、申請(qǐng)國(guó)外學(xué)校都是有很強(qiáng)的助力。不僅如此,學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)建模后對(duì)于其他科技創(chuàng)新類競(jìng)賽、論文發(fā)表、專利寫作都是有非常大的幫助。
4. 中學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽介紹
中學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽在國(guó)內(nèi)起步較晚,參賽人數(shù)競(jìng)爭(zhēng)較小,相對(duì)其他奧賽是一個(gè)投入時(shí)間短、容易獲得高獎(jiǎng)的競(jìng)賽。參賽成績(jī)是申請(qǐng)美國(guó)、香港、新加坡名校的加分參考依據(jù);是美本申請(qǐng)含金量最高類別的學(xué)術(shù)競(jìng)賽之一。
如何學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模
權(quán)威機(jī)構(gòu) 數(shù)學(xué)家(原校苑數(shù)模)成立于 2008 年,是全國(guó)數(shù)學(xué)建模領(lǐng)域領(lǐng)先品牌。作為深耕數(shù)學(xué)領(lǐng)域 10 年的先行者,致力數(shù)學(xué)建模知識(shí)分享、競(jìng)賽交流、提高建模人的水平,多年的堅(jiān)持和服務(wù)受到用戶的一致好評(píng)。
聯(lián)合舉辦兩個(gè)全國(guó)級(jí)的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽:
「MathorCup高校數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽」已經(jīng)舉辦八屆,參賽規(guī)模上萬(wàn)人。
主辦單位:中國(guó)優(yōu)選法統(tǒng)籌法與經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)研究會(huì)
競(jìng)賽時(shí)間:每年 4 月份
競(jìng)賽主頁(yè):http://www.saikr.com/mathorcup/2018
「APMCM亞太地區(qū)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽」已經(jīng)舉辦七屆,參賽規(guī)模上萬(wàn)人。
主辦單位:河北省現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)
競(jìng)賽時(shí)間:每年 12 月份
競(jìng)賽主頁(yè):https://www.saikr.com/apmcm/2017
為了讓更多同學(xué)通過(guò)數(shù)學(xué)建模受益,為了大學(xué)優(yōu)質(zhì)的老師資源幫助更多的中學(xué)家長(zhǎng)和教師,數(shù)學(xué)家開(kāi)啟了首家面向中學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的課程和實(shí)踐活動(dòng),歡迎家長(zhǎng)老師報(bào)名咨詢。
中學(xué)生數(shù)學(xué)建模線上VIP輔導(dǎo)課程(1對(duì)1輔導(dǎo)) 全國(guó)中學(xué)生數(shù)學(xué)建模與Python編程夏令營(yíng),冬令營(yíng)(限報(bào)30人) 競(jìng)賽獲獎(jiǎng)沖刺班
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主講老師
肖老師 985高校副教授,數(shù)學(xué)建模主教練,統(tǒng)計(jì)學(xué)碩士生導(dǎo)師,全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽命題人,人稱“模教教主”。自1997年帶隊(duì)參加各類數(shù)模競(jìng)賽,獲得美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)12項(xiàng);獲得全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等9項(xiàng);獲得研究生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)2項(xiàng);獲得美國(guó)高中生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)1項(xiàng);編寫《數(shù)學(xué)建模與軟件應(yīng)用》、《大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽指南》等7本數(shù)學(xué)建模教材。十余年來(lái)多次應(yīng)邀到陜西省20多所高校作數(shù)模講座和培訓(xùn)工作。
美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)證書(shū)
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng)證書(shū)
2017年指導(dǎo)高中生獲得B題特等獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)(B題的中國(guó)最高獎(jiǎng))
肖老師在講座中和參會(huì)代表老師積極交流
周老師 985高校副教授,數(shù)學(xué)建模教練,碩士生導(dǎo)師。指導(dǎo)學(xué)生參加美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲得特等獎(jiǎng)1項(xiàng),特等獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)2項(xiàng)。譯著《R語(yǔ)言初學(xué)者指南》等多本R語(yǔ)言系列書(shū)籍,參編《近代統(tǒng)計(jì)方法》等三本教材。發(fā)表論文 20 余篇,多篇被 SCI 檢索。主講課程有概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),數(shù)理統(tǒng)計(jì),多元統(tǒng)計(jì)分析。
美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)證書(shū)
美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)證書(shū)
美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)證書(shū)
周老師給全國(guó)的數(shù)學(xué)建模老師做報(bào)告
張文斌 上海交通大學(xué)博士生,2016年美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng),2015年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng);高中期間獲全國(guó)高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽浙江省一等獎(jiǎng),全國(guó)高中物理競(jìng)賽浙江省二等獎(jiǎng);大學(xué)期間負(fù)責(zé)學(xué)校數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的指導(dǎo)和賽前培訓(xùn),開(kāi)展多次數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽輔導(dǎo)課程和講座。
2016年美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽特等獎(jiǎng)證書(shū)
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng)證書(shū)
張陽(yáng)陽(yáng) 清華大學(xué)博士生,研究方向:人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)。曾獲得MathorCup 大學(xué)生數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽特等獎(jiǎng),美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng)(兩項(xiàng)),“高教社杯”全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng)(兩項(xiàng)),以及其他類型的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)80多項(xiàng)。學(xué)校的數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽指導(dǎo)和培訓(xùn)骨干成員。
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng)
全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽預(yù)賽一等獎(jiǎng)
MathorCup高校數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽特等獎(jiǎng)
特等獎(jiǎng)代表張陽(yáng)陽(yáng)發(fā)表獲獎(jiǎng)感言
肖茂超 清華大學(xué)研究生,曾在多項(xiàng)國(guó)際國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)建模比賽中獲獎(jiǎng),具有豐富的數(shù)學(xué)建模參賽經(jīng)驗(yàn)和閱卷經(jīng)驗(yàn),對(duì)數(shù)學(xué)模型和論文寫作掌握透徹。獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)包括MathorCup大學(xué)生數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽一等獎(jiǎng),全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng),美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。
MathorCup高校數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽一等獎(jiǎng)
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線上VIP課程,線下暑期班,競(jìng)賽沖刺班
均由特等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)?,特等?jiǎng)指導(dǎo)教師親自授課
獲得結(jié)營(yíng)證書(shū),論文獲獎(jiǎng)證書(shū)
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