HiMCM考生学习背景介绍
同学们好呀！我是博文，现就读于UIUC大一数学专业，高中时在国际学校学习 IB 课程。数学一直是我擅长并希望未来深造的领域。高中期间，我参与了多项数学竞赛，包括 AMC10/12、欧几里得竞赛以及 HiMCM 等。其中，在国际高中生数学建模比赛（HiMCM）获得Outstanding team奖项，是我学习生涯中一段极其珍贵的经历，带来的不同其他竞赛的挑战和收获。
初识HiMCM建模：从好奇到热爱
与大多数人不同，我很早就接触了建模比赛。初中时，数学老师挑选了班上几位数学成绩优异的同学，邀请我们参加建模比赛。建模在当时对我们而言还是个相当陌生的词汇，但也正是这次略带迷茫的起点，开启了我长达四年的建模之旅。从初中起，我们先后参加了上海市中学建模比赛，IMMC高中组，以及最后的HiMCM。
我小组四人，也在这几年的经历中过关斩将，从上海市二等奖，IMMC honorable mention，最后冲击到了HiMCM outstanding team （9/1000）。在本文中，我希望通过分享我的经历，给正在学习或者犹豫是否参加HiMCM比赛的同学一些建议和思考。
来源：https://www.comap.com/
HiMCM建模竞赛的关键：团队合作与配合
HiMCM 全名The High-school Mathemathics Contest in Modeling，是面向全球对数学建模感兴趣学生的高中组比赛。HiMCM是著名 IMMC （International Mathematic Modeling Competition）的高中组别。与其他数学比赛最大的不同，HiMCM要求参赛者以1-4人小组的形式参加。因此四个人之间的配合和相互了解在比赛和备赛期间都是相当重要的！因此，相当建议和平时有一定了解的朋友一起参赛！
在一个四人小组中，人员的组成往往是这样的：两名主要负责数学建模，编程，可视化的队员（content creator），一名英语能力较好的，能把数学模型的思路清晰的用英语表达出来的writer，还有一位负责Latex排版，报名提交，论文美化等事宜的同学。清晰的分工能在比赛开始时事半功倍。虽然看起来每个人的分工非常不同且不全部与数学有关，但在一个团队中每一个人都不能少。
有些同学可能会质疑或犹豫自己是否有足够的能力来参加数学建模比赛。建模比赛不像AMC等解题竞赛会直接在有限的时间里考察知识点，而是对数学知识点应用。因此我认为如果你具有一定统计知识的基础，编程的可视化能力（eg. Python, Java, MatLab），对大部分数学知识点（几何，代数，微积分）等有一定基础，就可以大胆的来参加HiMCM。当然非常建议大家留出1-2个月来学习更加专业和细致的建模知识。
建模备赛：夯实理论基础
HiMCM的赛程大致10天左右（2022年是11.5 -11.15），需要小组在及其有限的时间里选择主办方多个题目其中之一，并写出一篇完整的论文进行解答。HiMCM在题目中会说明对论文的要求，可能需要多个模型，同时往往会有infographic的制作等内容。因此HiMCM可以说不仅仅需要数学能力，更是多方面能力的一次综合体现。
我们小组的人员分布正如上述所说，且四年来一直保持相同，我们对彼此也有足够的了解。而在高二这一年（往往是高中竞赛的最后一年），与以往不同，我们邀请校内编程老师担任我们的指导老师，在备赛阶段为我们提供帮助。首先，我认为备赛培训非常非常非常有必要！
其实高中组别的建模并不会涉及多么深奥的算法，更多会注重于“呈现”。指导老师会系统性的把模型和建模方法分类并介绍给我们，如：优化模型，预测模型，微分方程算法等等。这是我们之前自己摸索中完全得不到的知识。
我们大约在正式比赛前一个月开始培训，每周1-2节课，课程前半部分着重介绍不同的模型，而后期则开始让我们实操往年例题，分析过去的outstanding 文章等等。在备赛的过程中，课余时间还会四人聚在一起，相互讨论和研究一些比较难懂的模型。即使队伍中有两位会更多的负责论文的呈现，但他们在学习了这些建模的理论知识后可以在最后的比赛阶段，更加合理和辩证的审视自己组的模型，而了解模型的原理，对于文字的解释也很有帮助。因此学习模型和备赛，不仅仅是两位主要负责数学部分同学的任务。
在备赛的过程中，我们不仅仅学习如何建立模型，还了解了如何写出一篇像样的论文。使自己的文章充满逻辑这一点也尤为重要！！！
应对挑战：协作与韧性
在充分的备赛后，紧凑的比赛阶段就到来了。我们当时比赛时间大约是11.5-11.15，在第一周中，我们会从网上下载和阅读大量相关的文献。2022年的B题是建立蜜蜂人口模型，因此在第一周里我们花大部分时间查找和阅读文献，提取可能有用的公式和理论关系，然后选定自己模型的算法。
因为我们主要研究蜜蜂人口变化和各因素之间的关系，因此我们很快选定了利用微分方程来解决这个难题。在比赛的前期，我和另一位负责数学部分的同学会抽出很多时间来理解原理以及推导自己的模型。
一整个复杂且庞大的模型往往都由一个最主要的关键的，逻辑最基础的baseline模型展开。就例如我们研究病毒对蜜蜂人口的影响，我们的baseline模型就是将整个蜜蜂人口分为不同的群类：健康，感染，死亡，通过对每个群类中人口的变化得到整体人口的变化。在研究病毒在蜂群中传播的过程中，我们借鉴了病毒在人群中传播的公式再根据蜜蜂生活的特点做出调整。其他所有模型中的都是在这个基础的baseline上添加。
模型建立的部分还是需要大家根据题目和思路自行处理，但在这里想给大家两个建议：首先一定要大胆的去尝试，广泛的去阅读相关文献。看的多了才会有思路，试的多了才能得到好的模型。很多第一次尝试建模的同学们可能会在自己“创造”公式有点不确定性，请一定一定相信自己和你的队友！！！！！下面是我们模型中最夸张和复杂的一个公式：
所以请一定要充满信心的去写，只要你有理有据的解释每一个变量和算法的原理且能清楚的解释给队友和阅卷老师！其次，平时我们常常忽视的“摘要”在HiMCM文章的批阅中会占非常重要的一部分。因为提交文章数量之多，批卷人在初审时每篇文章花费的时间不会超过3-5分钟。因此一个夺人眼球，简练且有内容的摘要对于最后的奖项结果相当重要。
HiMCM建议与经验分享
若要用三个词来概括建模比赛，那我一定会选：简练，沟通，坚持。
“简练”一词贯穿写论文的整个过程，一定要保证语言的“简”和逻辑的“练”。只有这样，批卷人才不会过快的将你的文章pass。一篇文章的“简练”和“简洁”很大程度上会觉得最后的奖项。
“沟通”则是四名小队员中最必不可少的一环。在这样一个为期大约10天的高强度合作的过程中，一定一定会出现意见不合，和各种意外，此刻“沟通”就成为了一个团队的制胜密钥。
“坚持”则是我认为整个比赛周期中最最最最最最重要的一个词！十天，要在上学的同时，完成一篇几乎是专业水准的论文，而HiMCM的十天还和AMC10/12的考试以及学校的期中考试有所重合，所以这近两周的时间对于同学们来说压力巨大。十天，不是仅靠三分热度和脑子一热的冲动就过去了的。
2022年秋天的我们，可以说是把所有的课余时间都交给了建模，运动会时我们窝在图书馆里，周末的每天呆到星巴克关门等等等等。在交稿的那个早上，老师和我们四个一起熬到了早上的五点，对论文一遍一遍又一遍的改。最绝望的一次是我们发现代码没有保存，在半夜一遍遍打代码调参数。
HiMCM备赛核心要素
虽然这些可能对即将开始建模之旅的你们听起来危言耸听，但请你一定相信这个劳累秋天的美好。在不久后二月的某一个懵懂早晨醒来，一定会收获自己在秋天准备好的惊喜！而经历十余天竞赛锤炼的友谊和羁绊，也一定会是短暂高中浓墨重彩的一笔。在推文的最后，给大家推荐一本叫做“A First Course in Mathematical Modeling”的书，这本书在前期的备赛也帮助了我们很多。
整本书很系统的介绍了建模的思路和步骤，同时HiMCM官网上的往年例题和outstanding 文章大家都可以多多阅读，这是很宝贵的官方资料。我也将建模竞赛的经历概括为前期与中后期的时间线，方便大家理解：
比赛前期：准备与学习
👉1. 组队与角色分工：
比赛前，组建一个熟悉且分工明确的团队，确保每个人明确自己的职责（建模、编程、排版、撰写等）。
👉2. 确定指导老师：
如果可能，邀请一位对建模和编程有经验的老师作为指导，帮助系统性地学习各种建模方法。
👉3. 理论知识学习（比赛前2-3个月）：
利用前期时间，系统学习建模基础知识和常用模型，包括：- 优化模型、预测模型、微分方程等基础模型的理论与应用。- 建模软件与编程语言的基本操作（如 Python、MATLAB 等）。- 团队定期练习，尝试历年题目，分析优秀论文结构，掌握逻辑清晰的表达方法。
👉4. 实战训练（比赛前1个月）：
集中练习，分阶段模拟正式比赛：- 每周进行1-2次模拟建模任务，将自己当成真实的参赛者。- 在实战过程中强化模型构建、数据处理、结果呈现的能力，同时锻炼团队协作和时间管理。
比赛中后期：题目分析与模型构建
👉题目选择与研究（第1-2天）：比赛开始后，团队分析题目，选择最擅长或最有信心的题目方向。
- 查找相关文献，了解已有研究，为后续建模提供参考。
👉模型构建与优化（第3-6天）：根据题目需求，团队分工合作建立模型：
- Baseline模型：设计一个核心的 baseline 模型，确保其具备逻辑基础，为后续拓展打好根基。
- 添加复杂性：在 baseline 模型基础上逐步添加细节，使用不同的数学工具进行建模，优化模型的合理性与精准度。
👉数据分析与结果讨论（第7-8天）：对模型进行测试和数据分析，探讨结果的合理性和模型的可行性。
- 团队在此期间需要频繁沟通，确保模型的各个环节逻辑清晰、结构合理。
👉论文撰写与排版（第9-10天）：开始整理所有数据和模型，撰写论文并精简内容：
- 把核心结论放在摘要，做到简洁、直观，确保评审在短时间内了解论文重点。
- 每个成员根据分工参与论文的整理、排版与美化，最终将论文定稿。
这些时间线可以让准备和参赛的过程更加条理清晰，有助于大家高效组织和执行各个阶段的任务。
最后，预祝大家建模顺利取得自己想要的成绩，并享受这一次经历！
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此外，为帮助同学们全面备赛，TD已经为大家准备好往年的比赛真题并收录成册，以及HiMCM历年的优秀学生论文。
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