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【教与学的革命】探索大中衔接拔尖创新人才培养路径,周进教授带领北京四中高中生探索复杂网络的奥秘时间:2024-12-19

(通讯员:卢芝源、王昕远、孟凡皓、邢玲丽、秦平 摄影:王昕远)根据《全民科学素质行动规划纲要 (2021-2035)》,按照《2024年全民科学素质行动工作要点》相关要求,为进一步利用科普资源助推双减工作,激发高中生崇尚科学、探索未知、勇于创新的科研兴趣和学习热情,武汉大学为北京市第四中学(简称北京四中)的高一学生量身设计了大中衔接科普课程《空天探测及相关基础知识》。该课程在武汉大学本科生院的组织和推动下,由武汉大学外国语言文学学院、遥感信息工程学院合力打造,由遥感信息工程学院秦昆教授担任课程组负责人和首席教授。125日下午,该课程的第十一讲《复杂网络究竟有多复杂——网络科学与数学漫谈》由武汉大学数学与统计学院周进教授负责讲授。

                                             

本次课程内容涵盖了复杂动力学和复杂结构两个模块。课程引入阶段,周进教授介绍了复杂网络的范围:从生物网络、交通网络到空天探测网络,复杂网络在生活中无处不在。随后,她以一个十分贴近生活的现象——任意两个陌生人之间仅仅隔了六个朋友,即“小世界现象”(又称“六度空间理论”)引领同学们进入复杂网络的研究范畴。紧接着,周进教授进一步介绍了复杂网络的结构与特点,着重强调了“自相似”与“吸引子”的非线性现象,并借助“测量英国海岸线”的实例阐述了“自相似”的概念。

在介绍了复杂网络的基本概念后,周进教授阐述了探究复杂网络的两大路径:复杂动力学与复杂网络模型。在复杂动力学中的混沌动力学部分,她用图示的方式为同学们阐述了Devaney对于混沌的定义以及混沌系统的特点。她以蝴蝶效应为例,形象说明混沌运动对初值的极端敏感。在讲解中,她告诉同学们数学的学习就是不断在抽象与具象间穿梭的过程。同时,她还从文化的角度上展现了古人对于混沌的感受。如《礼记》中的差之毫厘,谬以千里。深入浅出的讲解使同学们初步理解了混沌的定义以及在各个领域的应用,为同学们推开了一扇通往数学殿堂的大门。

课程第二部分,周进教授讲解了复杂结构。她从欧拉图入手,逐步延伸到规则网络、无标度网络与小世界网络,重点介绍了BA无标度网络模型与WS小世界网络的算法描述和特点。她还从分析复杂结构的逻辑为同学们梳理学习数学的方法:从规则中寻找不规则,从已知中寻找未知。周进教授还提到,随着技术的进步,我们不仅生活在一个小世界,还生活在一个“超小世界”。

周进教授的讲解增加了同学们对复杂网络认识,同时也教授了同学们学习数学的方法,激发了同学们对数学学科的热情与兴趣。周进教授激励同学们学好基础学科,迈上研究科学的道路,未来为祖国的科技创新添砖加瓦。

北京四中张瑾老师全程听课,并组织课堂。武汉大学遥感信息工程学院2023届本科毕业生、北京大学地球与空间科学学院硕士生孟凡皓同学协助组织了本次课程。


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