登峰杯 捧回全国中学生数学建模竞赛一等奖，上海进才学子用数学求解垃圾分类难题

关于垃圾分类回收，你一定不会陌生。可你知道吗？这不仅是社会问题，同样也是数学问题。

近日，在北京举行的第三届“登峰杯”全国中学生学术科技创新大赛全国总决赛上，由进才中学4名新高三学生组成的团队，代表上海参赛并夺得数学建模竞赛一等奖。他们的研究对象正是垃圾分类回收。

全程一等奖实至名归

所谓数学建模，即根据实际问题来建立数学模型，并对数学模型进行求解，然后根据结果去解决实际问题。通俗地讲，我们熟悉的数学应用题是简化的数学模型，而数学建模则是解应用题的延伸与扩展。相较于单纯的理论性分析，用数学建模的方法对实际问题进行研究，优势在于逻辑严密、客观严谨、更具有说服力，即我们通常所说的用数字“说话”。

由清华大学教育研究院、中国高等教育学会学习科学研究分会共同主办的“登峰杯”全国中学生数学建模竞赛，今年是第三届，每届聚焦一个和社会民生相关的实际问题，今年的主题是垃圾分类回收。竞赛分初赛、复赛和决赛3个阶段。前两个阶段在全国各地举行，参赛队需在规定时间内根据命题完成数学建模并写出论文，复赛还需接受网络答辩。由缪昌昊、苗馨宁、申奥和施以恒4位同学组成的团队，从全国2000多支队伍中脱颖而出，以初赛一等奖、复赛一等奖的成绩进入全国28强，获得代表上海参加总决赛的资格。

初赛阶段，4名队员受一篇关于外卖垃圾的新闻启发，合作利用数学模型就外卖垃圾对环境的长期影响进行评估。他们以浦东一中档小区为研究对象，通过问卷和现场调查，分别收集了工作日和休息日的居民外卖点餐数据，由此估算出一个月内该小区外卖产生的固体废弃物总量，并对垃圾进行归类。通过权衡了人力、物力、残留污染以及对环境的影响等因素，定量分析出不同类型垃圾的最优处理方式：纸质垃圾最优的处理方式是填埋，塑料垃圾适合回收后焚烧，木质垃圾和厨余垃圾最适合堆肥。团队还发现，人群居住区域距离商业区越近，产生的固体废弃物越多；21至27岁之间的年轻人叫外卖次数较多，产生的固体废弃物也较多；男性产生的外卖垃圾固体废弃物多于女性等。

复赛阶段，团队开始思考“如何利用经济杠杆促进城市生活垃圾分类”。4名队员经过数学建模，评估上海关于生活垃圾分类的实施细则中垃圾处理收费标准的合理性，以及奖惩办法的有效性和可持续性；同时，以户为单位，根据居民生活垃圾的产生量和所在城市经济水平计算出应征收的垃圾处理费用，并以此为依据，估算出上海每户年应缴垃圾处理费应为54.7元，“我们同步进行了问卷调查，发现这个数字低于居民的意愿缴费额，这证明，上海居民对垃圾分类回收利用的缴费持积极态度，我们计算出的价格并未超过其承受范围。”队员施以恒说。

数学思维和团队合作并重

相较于在上海举行的初赛和复赛，在北京举行的数学建模总决赛更像是一次学术团队真人秀。

解放日报·上观新闻记者了解到，总决赛不同于一般的封闭式竞赛考试，而是讲究团队合作。来自全国的28支队伍，在现场同时拿到两个赛题：“垃圾处理的收费制度及其有效性”和“宏观政策对垃圾处理的影响”。二选一后，只有两天的时间用数学建模展开研究，并提交建模论文，期间还需接受开题和中期答辩，第三天上午就需参加最终答辩，并当即公布比赛成绩。

与其说，这是一次个人实力的较量，不如说，这是一场团队合作的比拼。比赛期间，赛场是半开放式的，所有参赛队员吃住都在一所学校里，白天参赛，晚上回寝室休息，团队可自由讨论。在看似自由的赛场氛围里，参赛选手却始终保持高度紧张。进才的4名学生熬夜加班，两晚一共只睡了约6小时，外省市队员还有通宵达旦连轴转的。队员苗馨宁回忆，一天深夜，她和来自外省市的一位室友各自在电脑前赶建模论文，“那键盘的敲击声，让我提前感受到了大学的感觉。”

有意思的是，进才这个一等奖团队里的4位学生，并非大家想象中的“数学学霸”。团队指导老师孙冬梅坦言，这4名学生的数学成绩在年级属于中等偏上，有的对计算机有兴趣，有的在口头和文字表达方面有特长，“比赛中他们各取所长、默契配合，这个成绩是团队合作的成果。”更让人欣慰的是，通过这次比赛4名学生都表示受益匪浅。“数学建模让我感受到了数学的科学性和严谨性，让我学会了更加客观、全面、周详地思考问题。”苗馨宁感言，今后她不一定会从事数学方面的工作，但缜密的数学思维会让她一生受益。