
杨宏业指导学生开展课题分析

团队成员(右一至右三)在决赛颁奖典礼现场 受访单位供图
近日,2026年全国青少年科学探究建模能力大赛---建模能力赛决赛在北京落幕。成都市盐道街中学高一学生樊羽桐、黄玺睿、刘家治凭借自由式滑雪大跳台设计模型斩获全国一等奖,该团队也是四川省晋级决赛队伍中唯一获此奖项的队伍。
三名此前几乎没有建模经验的高一学生,从观看滑雪赛事视频萌生研究疑问,到自主查阅资料、搭建数学模型、撰写学术论文,再远赴北京参加全国决赛、接受评委质询,耗时数月完成了一场由兴趣开启的科学探索。
这份沉甸甸的全国一等奖背后,藏着无数次反复推演、默契协作的备赛日常。这项充满创意的科创作品,究竟是如何一步步成型?答案就蕴藏在他们持续探索、不断试错的研究历程之中。
以兴趣为引,解锁跨界科创课题
今年2月,冰雪赛事火热进行期间,三名同学在网络上观看自由式滑雪大跳台比赛视频。屏幕里,运动员腾空起跳、空中翻转、平稳落地,一连串流畅的动作引发了他们的思考:不同运动员技术水平、起跳速度、动作难度存在明显差异,现有的跳台设计是否可以做出差异化调整?
这个从兴趣中冒出来的想法,很快被放进三人的群聊。经过多轮讨论,他们将选题提交给学校指导教师杨宏业,计划搭建一套能够预判运动员动作完成度的数学模型,以此为不同水平的运动员提供针对性的跳台优化方案。
“平时我们都会关注冰雪赛事,一直想要弄清楚运动员腾空轨迹背后蕴藏的规律。”团队成员樊羽桐说。但想要把脑海中的兴趣点转化成规范的研究课题,难度远超预想。
三人首先拆解整套滑雪动作,划分出四个关键阶段,再逐一梳理各个阶段的力学影响因素;在此基础上搭建模型、编写运算程序、整理分析数据,最后将全部研究过程整理成一篇符合赛事要求的学术论文。
“大量所需的数学、物理知识还未纳入高一课堂教学内容,动力学原理、计算机编程、学术论文写作,都需要从头自学。”指导教师杨宏业坦言,初次看到这份选题时,他既认可选题新颖独特,也清楚其中的挑战。“整个研究需要他们自主理解、独立分析,再转化为完整规范的研究成果,重要环节没有捷径可走。”
杨宏业表示,也正因为课题来源于学生真实的观察思考,且具备一定现实应用价值,他坚定支持三人开启这项研究。
以攻坚为翼,匠心打磨精准模型
正式进入建模阶段,最大难题是课余时间不足。三名学生日常要完成繁重的高中课业,只能利用碎片时间接力推进项目。“写完作业、周末有空的时候,我们都会抓紧推进研究。”团队成员黄玺睿介绍。团队根据每个人的优势做好分工,资料搜集、程序编写、数据处理、论文撰写、演示文稿制作各有专人负责,遇到分歧或疑点便集体研讨论证。
研究过程中,一次数值计算出现了令人费解的状况。团队算出运动员落地瞬间需要承受231万牛的冲击力,反复运算多次,数值始终没有变化。依靠生活常识判断,这个结果明显不符合现实情况。“连续核算好几遍,数值依旧不变,我们只能顺着计算链条反向溯源排查计算漏洞。”参与运算推演的队员刘家治回忆。三人逐项核对受力分析、公式推导、参数取值,终于找到了前期推导环节存在的疏漏。
每当学生思路陷入瓶颈,杨宏业很少直接给出标准答案,而是通过提问引导他们拆解问题、自主寻找解决思路。“如果教师直接接手推进,进度或许更快,但科创赛事的核心意义,在于锻炼学生独立发现问题、解决问题的能力。”杨宏业表示,老师的点拨与队员间的互相补位,让这个最初只有兴趣支撑的选题,逐渐有了完整的模型、数据和结论。
今年4月,成都市盐道街中学面向全年级开放赛事报名通道,经过校内初赛筛选,共有9支队伍、26名学生冲击省级复赛,最终6支队伍斩获省级奖项。由樊羽桐、黄玺睿、刘家治三名同学组成的滑雪建模团队拿下省级一等奖,成功突围,成为四川省3支晋级全国决赛的队伍之一。
成功入围全国决赛,意味着他们仅仅拿到前往北京参赛的“入场券”。为了模拟比赛真实环境,7月11日至13日,学校组织了一次为期三天的封闭式冲刺训练,依次开展综合能力测试、模拟论文陈述、评委问答演练。三人独立制作的答辩PPT虽特色鲜明,但最初论文文稿与幻灯片内容衔接不够流畅,前两次模拟答辩均因展示超时,未能完整呈现全部研究内容。
“哪些内容需要细化,哪些段落必须精简,我们反复沟通调整。”团队成员黄玺睿说。另外两名同伴全程计时,标注每页展示时长,筛选可以压缩的表述。
真正站上全国赛场,三人既紧张又兴奋。在上午的能力测试中,部分题目涉及他们尚未系统学习的高二知识,知识储备并不占优;下午的论文答辩,则成为他们展示数月积累的关键环节。
杨宏业表示,团队能够从全国众多参赛队伍中脱颖而出,核心在于突出的成长速度与强大韧性。“这些内容即便交给大学生,也需要投入大量时间、精力。但依靠合理分工、彼此扶持,这三名孩子完成了全部任务。”杨宏业欣慰地说。
以成长为答,赛场绽放少年力量
在杨宏业看来,三名学生能够完成这次跨越,并非只靠赛前数月的集中训练。一直以来,成都市盐道街中学在各年级开设数学建模选修课,引导学生从现实情境中发现问题;进入项目阶段后,学校每周安排固定时间推进研究,教师教练组则通过集体备课,不断调整课程内容和训练方案。
这套培养方式有一个鲜明特点:选拔不只看数学考试分数,课堂也不追求唯一答案。学生如何理解问题、选择的方法是否合理、能否让结果落地贴合现实场景,都是评价的重要部分。
“数学不只是课本上的题目,它可以用来解决生活中的真实问题。”杨宏业说,“我们不追求花哨的模型,更看重学生能不能用务实的方法解决问题,作品有没有落地的价值和可能。”在他看来,教师要做的不是替学生完成一篇更漂亮的论文,而是在学生暂时找不到方向时,给出一个继续思考的支点。
这也解释了为何学校没有只把目光投向最终晋级的队伍。9支队伍中,一些学生赛后已向老师表达未来继续参赛的意愿;教师则与他们逐一复盘,从知识积累、选题角度到研究方法,寻找下一次改进的空间。
数月建模,也在改变这三名学生看待学习的方式。团队成员樊羽桐说:“我对数学的兴趣更大了,遇到难题更想往下钻研。”黄玺睿也发现,写学术论文讲究逻辑和措辞准确,这些训练也能反过来帮助语文议论文写作。
全国一等奖的荣誉,定格了这支高一学子科创“首秀”的高光瞬间。对他们而言,科学不再只是试卷上一道道抽象习题,更成为观察生活、理解现实世界的实用工具。