تحدي نمذجة الرياضيات من ماث ووركس

تُعدّ مسابقة MathWorks لنمذجة الرياضيات (M3 Challenge) مسابقةً في مجال النمذجة الرياضية مفتوحةً لطلاب المدارس الثانوية في الولايات المتحدة (بما في ذلك الأراضي الأمريكية ومدارس وزارة الدفاع الأمريكية) والمدارس التي تضم طلاب المرحلة الثانوية العليا (الذين تتراوح أعمارهم بين 16 و19 عامًا) في إنجلترا وويلز. ^{[ 1 ]} وهي برعاية شركة MathWorks (مطور برامج الحوسبة الرياضية) ومقرها بوسطن، وتنظمها جمعية الرياضيات الصناعية والتطبيقية (SIAM) ومقرها فيلادلفيا . ^{[ 1 ]}

تُقدّم مسابقة M3 Challenge جوائز بقيمة 100,000 دولار أمريكي سنويًا كمنح دراسية لأفضل الفرق. وتشمل الحوافز الإضافية رحلات مدفوعة التكاليف للفرق المتميزة إلى الحدث النهائي في مدينة نيويورك كل أبريل، بالإضافة إلى التغطية الإعلامية التي تحظى بها الفرق الفائزة. ومن أمثلة هذه التغطية: نشر البحث الفائز لعام 2008 في مجلة الرياضيات الجامعية . وظهر ممثل عن فريق High Tech على قناة FOX Business Channel ، وأجرى بيم فوكس من إذاعة بلومبيرغ مقابلة مع الفائزين لعام 2010 ، وعرضوا نتائج أبحاثهم في مركز جمع البيانات التابع لشركة لوكهيد مارتن، والتقوا بمدير مكتب الإحصاء الأمريكي، الدكتور روبرت غروفز . كما نُشرت حلول وأبحاث العديد من الفرق الفائزة في مجلة SIAM Undergraduate Research Online (SIURO)، وهي مجلة تابعة لجمعية الرياضيات التطبيقية والصناعية (SIAM) مخصصة لطلاب البكالوريوس. ^{[ 2 ]} وأجرى بيم فوكس من إذاعة بلومبيرغ مقابلة مع الفائزين لعامي 2011 و2012، بينما أجرى كل من بيم فوكس وكارول ماسار مقابلة مع الفائزين لعام 2014 على إذاعة بلومبيرغ. ^{[ 3 ]} تقوم العديد من محطات التلفزيون والإذاعة المحلية والإقليمية بإجراء مقابلات مع أفضل الفرق؛ وفي عام 2021 أجرت كل من NPR ^{[ 4 ]} وBBC مقابلات مع أفضل الفرق حول عملهم وموضوع مشكلة التغلب على الفجوة الرقمية وجعل الإنترنت متاحًا للجميع.

تولت شركة MathWorks رعاية المسابقة، التي كانت تُعرف سابقًا باسم تحدي Moody's Mega Math (M³)، من مؤسسة Moody's في عام 2017. ^{[ 5 ]}

التسجيل مفتوح لطلاب الصفين الحادي عشر والثاني عشر (أو طلاب المرحلة الثانوية العليا) (من سن 16 إلى 19 عامًا) في المناطق المؤهلة، بالإضافة إلى طلاب التعليم المنزلي والتعليم الإلكتروني. يتكون كل فريق من ثلاثة إلى خمسة طلاب ومدرب واحد، ويجب أن يكون المدرب معلمًا في مدرستهم. يُسمح لكل مدرسة بفريقين كحد أقصى. التسجيل والمشاركة في التحدي مجانيان.

المدارس الثانوية في الولايات المتحدة (بما في ذلك الأراضي الأمريكية ومدارس وزارة الدفاع الأمريكية) مؤهلة. كما أن المدارس التي تضم طلاب المرحلة الثانوية العليا (الذين تتراوح أعمارهم بين 16 و19 عامًا) في إنجلترا وويلز مؤهلة.

تُعقد مسابقة M3 سنويًا أيام الجمعة والسبت والأحد والاثنين في أواخر فبراير أو أوائل مارس. يختار الطلاب اليوم والفترة الزمنية المتواصلة التي تبلغ 14 ساعة خلال عطلة نهاية الأسبوع للمسابقة. ستعمل جميع الفرق بتوقيت شرق الولايات المتحدة القياسي، أو ستحوّل توقيتها المحلي إليه. بمجرد تحميل المسألة، يبدأ احتساب الوقت ولا يمكن إيقافه؛ لذا يُنصح الطلاب بتحميل المسألة قبل 14 ساعة على الأقل من نهاية عطلة نهاية الأسبوع للمسابقة للاستفادة من كامل الساعات المتاحة. يمكنهم العمل من أي مكان يختارونه. لا يُشترط وجود المدربين مع الفريق أو بالقرب منه خلال عطلة نهاية الأسبوع للمسابقة. لا يجوز لأعضاء الفريق مناقشة أي جانب من جوانب المسألة مع المدرب أو أي شخص آخر غير زملائهم في الفريق، ولا طلب المساعدة منه بأي وسيلة أو طريقة خلال عطلة نهاية الأسبوع للمسابقة.

يقوم متخصصون في الرياضيات التطبيقية من حملة الدكتوراه بتصميم وكتابة مسألة التحدي. لا يكون لدى الطلاب أي معرفة مسبقة بالمسألة قبل تحميلها خلال عطلة نهاية الأسبوع المخصصة للتحدي. لحل المسألة، يُسمح لهم باستخدام أي مصادر غير بشرية متاحة للعموم. لا يُسمح لهم بتلقي أي مساعدة خارجية من أي شخص، بما في ذلك معلمهم أو مدربهم. يمكنكم الاطلاع هنا على منتدى نقاش مفيد قبل طرح المسألة، بالإضافة إلى مسألة تدريبية مع نقاش نصي مباشر . فيما يلي مسائل سابقة ^{[ 6 ]} :

مشكلة 2006 - حل مأزق الضمان الاجتماعي. مشكلة 2007 - التغلب على السوق! مشكلة 2008 - استقلال الطاقة يواجه قانون العواقب غير المقصودة. مشكلة 2009 - 787 مليار دولار: هل سيحفز قانون التحفيز الاقتصاد الأمريكي؟ مشكلة 2010 - فهم تعداد 2010. مشكلة 2011 - مياه نهر كولورادو: صالحة حتى آخر فدان قدم. مشكلة 2012 - الجميع على متن القطار: هل يمكن للقطار فائق السرعة أن يعود إلى مساره الصحيح؟ مشكلة 2013 - لا تبذر، لا تُحرم: وضع المواد القابلة لإعادة التدوير في مكانها الصحيح. مشكلة 2014 - أزمة الغداء: هل يمكن أن يكون الطعام المغذي ميسور التكلفة ولذيذًا؟ مشكلة 2015 - العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات رائجة: ما هي القيمة الحقيقية للتعليم العالي؟ مشكلة 2016 - المشاركة ومشاركة السيارات على حد سواء - نمذجة مناهج جديدة للتنقل. مشكلة 2017 - من المحيط إلى المحيط: نظرة مستقبلية مع إدارة المتنزهات الوطنية. مشكلة 2018 - أن تأكل خير من ألا تأكل أبدًا: الحد من هدر الطعام. مشكلة 2019 - واحد كثير جدًا وألف غير كافية: تعاطي المخدرات وإساءة استخدامها. مشكلة 2020 - استمر في العمل: تحول الشاحنات الكبيرة في الولايات المتحدة من الديزل إلى الكهرباء. مشكلة 2021 - التغلب على الفجوة الرقمية: تكاليف الإنترنت، والاحتياجات، والتخطيط الأمثل. مشكلة 2022 - العمل عن بُعد: موضة أم مستقبل؟ مشكلة 2023 - انطلق بسرعة دون أن تُصاب بالإرهاق: نمو استخدام الدراجات الكهربائية. مشكلة 2024 - حكاية أزمتين: نقص المساكن والتشرد. مشكلة 2025 - قضية ساخنة: الحفاظ على الهدوء مع ارتفاع درجة حرارة العالم.

يُقيّم علماء الرياضيات التطبيقية الحاصلون على درجة الدكتوراه المسابقة على ثلاث مراحل. في المرحلة الأولى، تُقرأ كل ورقة بحثية مرتين على الأقل، وقد تصل إلى خمس مرات، قبل استبعادها أو إحالة المشاركات إلى المرحلة الثانية. تُستبعد في هذه المرحلة ثلثا الأوراق البحثية المُقدمة أو أكثر. في المرحلة الثانية، تُقرأ كل ورقة بحثية حتى اثنتي عشرة مرة إضافية، وتُختار أفضل الأوراق. تتأهل أفضل ست أوراق بحثية إلى المرحلة النهائية، وتنتقل إلى الفعالية النهائية وجولة العرض التقديمي. تُمنح جائزة M3 Challenge للمنح الدراسية في الحوسبة التقنية، التي أُطلقت عام ٢٠١٨، للفرق التي تُقدم استخدامًا متميزًا لبرمجة الحاسوب (باستثناء جداول البيانات)؛ كما يُدعى الفائزون بهذه الجائزة إلى الفعالية النهائية ويُقدمون عروضًا فيها. يتم التحكيم بشكل سري، حيث لا تُعرف الفرق إلا من خلال رقم تعريف فريد لكل فريق، حتى مرحلة التحقق والعرض التقديمي خلال الفعالية النهائية. تُقدم الفرق المتأهلة للنهائيات والفائزة بجائزة الحوسبة التقنية أوراقها البحثية مباشرةً أمام لجنة التحكيم خلال الفعالية النهائية. بعد العروض التقديمية، يُرتب المحكمون الفرق، ويُقام حفل توزيع جوائز رسمي. ^{[ 7 ]}

المصدر: ^{[ 8 ]}

يحصل جميع الطلاب الذين يقدمون ورقة بحثية صالحة على شهادات مشاركة تُرسل بالبريد إلى معلميهم المشرفين. كما يحصل المشرفون على شهادات مماثلة. ويمنح المحكمون جوائز إضافية للفرق المتأهلة لنصف النهائي وجوائز تقديرية بقيمة 1500 دولار و1000 دولار لكل فريق على التوالي. تُمنح جوائز نصف النهائي للفرق التي حظيت أوراقها البحثية بتقييم عالٍ وخضعت لمناقشة معمقة ومحددة من قبل المحكمين. أما جوائز التقدير فتُمنح للفرق التي تُعتبر أوراقها البحثية جديرة بالتقدير لجهودها المتميزة.

تُمنح المدارس التي تمثل أفضل ستة فرق جوائز. أما جوائز المنح الدراسية لأفضل ستة فرق متأهلة للتصفيات النهائية والفائزين بجوائز الحوسبة التقنية فهي كالتالي (ما يعادلها بالجنيه الإسترليني للفرق الفائزة من المملكة المتحدة) ^{[ 9 ]} :

• أبطال تحدي M3 (جائزة الفريق بامتياز) 20,000 دولار
• المركز الثاني في تحدي M3 (جائزة فريق ماجنا كوم لاود) 15000 دولار
• المركز الثالث في تحدي M3 (جائزة الفريق بامتياز) 10000 دولار
• فريق M3 المتأهل للتصفيات النهائية (جائزة الفريق المتميز) 5000 دولار (3 فرق)
• الفائز بجائزة تحدي M3 للحوسبة التقنية بقيمة 3000 دولار
• جائزة المركز الثاني في مسابقة M3 للحوسبة التقنية بقيمة 2000 دولار
• جائزة المركز الثالث في تحدي M3 للحوسبة التقنية، وقيمتها 1000 دولار.

• حصلت SIAM على جائزة التميز في الجولة الأولى من برنامج جوائز جمعية النهوض بأمريكا (AAA) لعام 2009 لدورها في تنظيم وإدارة تحدي مودي الضخم للرياضيات ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• حصلت مؤسسة موديز على جائزة التميز لعام 2008 من لجنة تشجيع العمل الخيري للشركات (CECP) لبرنامجها المتميز في العطاء الذي يشجع الطلاب على تنمية شغفهم بالرياضيات والاقتصاد والتمويل، مع الإشارة تحديدًا إلى تحدي موديز الضخم للرياضيات الذي يهدف إلى تحفيز الطلاب على استخدام الرياضيات لحل مشكلات واقعية. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}
• وقد تم إدراج تحدي M ³ في القائمة الاستشارية الوطنية لمسابقات وأنشطة الطلاب التابعة للرابطة الوطنية لمديري المدارس الثانوية منذ عام 2010. ^{[ 15 ]}

إليكم بعض المصادر المفيدة:

• كتيبات نمذجة الرياضيات، واحد للبدء وواحد لإضافة الحوسبة
• فيديو تعليمي: حول تحدي M3
• إرشادات التقييم والتدريس في تعليم النمذجة الرياضية (GAIMME)
• أمثلة على المسائل
• سلسلة فيديوهات "ما هي الرياضيات؟" حول النمذجة
• تعلم الحوسبة التقنية

• كان ذلك سهلاً: تم حل مشكلة الضمان الاجتماعي
• فريق ويست ويندسور-بلينسبورو نورث ضمن أفضل خمسة فرق في تحدي مودي للرياضيات
• تم نشر البحث الفائز في "تحدي مودي الضخم للرياضيات" في مجلة CMJ