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一项有点另类的数学奖:记首届“丘成桐中学数学奖”

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2008年10月24日,首届“丘成桐中学数学奖”颁奖仪式在北京太庙举行。丘成桐教授与获得金奖的温州中学队队员在领奖台上交谈

“丘成桐希望以他的名字命名的这个奖绝对不能重蹈奥数在今天中国的覆辙”。
2008年,距离中国第一次派队参加国际奥林匹克数学竞赛已整整23年。这23年里,中国先后拿下了国际奥数14个团体第一,成绩优于俄罗斯和美国。按照国际规律,23年的时间足以使一位当年的奥数冠军成长为一位大数学家,2006年获得菲尔兹奖的俄罗斯数学家佩雷尔曼和澳大利亚数学家陶哲轩都是这样的例子,但中国至今没有看到这样的成果。不乏聪明人的中国在不需要太大投入的数学领域也无人摘取桂冠,连中国数学界都忍不住自问:中国数学怎么了?

而数学恰恰是现代社会最重要的一环,被称为“开启大自然的钥匙”。有数学家以中国体育从乒乓球抓起,带动其他项目,进而夺得奥运金牌为例,建议中国科学的发展应该从数学率先突破。从这个意义上说,上月在北京颁奖的“丘成桐中学数学奖”是一种理想的实践。

“有趣的数学”

10月22日,位于长安街上的北京饭店迎来一批特殊的客人:包括剑桥大学讲座教授John Coates、哈佛大学讲座教授Benedict Gross、斯坦福大学教授Richard H. Shaw、纽约理 工 大 学 校 长 David C.Chang、香港科大理学院院长郑绍远和中国科学院院士杨乐等在内的12位中外著名数学家与四十余位华人中学生。下午3点将开始第一届丘成桐中学数学奖(以下简称“丘奖”)的决赛答辩。

与以往国内的中学数学奖不同,“丘奖”借鉴美国“西屋科学奖”的组织和选拔方式,主试方不给出任何试题,完全由学生自主选择基础数学与应用数学领域的研究课题,以团队协作的形式完成研究计划并向评审委员会递交专题研究报告,经初审、复审和答辩程序后决出优胜者。奖项的评审委员会由11位国外知名数学家和二十多位国内数学家组成,其规格在国内各类数学竞赛中属于前所未有。主办方称,这样的体系可以保证公平,而且会一直保持下去。

杭州外国语中学的高三女孩傅雨迪和李周嘉是当天第三个接受面试的团队,对平时并非学校里成绩最拔尖学生的她们而言,大半年来参加“丘奖”的经历用数学家陈省身的一句话来概括也许最为合适,那就是:“数学有趣”。

那个下午,北京饭店A座8楼一间和普通教室差不多大小的会议室里,除了评审席上分三排就坐12位数学家,还有“丘奖”的几位赛区负责人、赞助方泰康人寿和美国坦普顿(John Templeton)基金会代表列席。傅雨迪事后告诉记者,因为已经胸有成竹,她们当时并不感到紧张,相反,倒是有些欣喜——普普通通的自己居然可以面对面地给那么多“大腕”级的数学家“上课”。这一次,作为代表向评委们进行课题陈述的是李周嘉。陈述时间规定是十分钟。

李周嘉的陈述伴随着在黑板上进行的画图和演算,内容是关于绿化喷灌中水量均衡的优化问题。这是这对好朋友在初中阶段的一个下午偶然发现的。那时,学校的绿化草坪就在她们的教室旁边,每到喷灌的时候,总是有很多水洒落到走廊上,甚至通过打开的窗户喷进教室,弄湿了许多同学的衣服,也造成了大量水资源的浪费。尽管后来绿化工人修改了喷头的位置和射程,两个女孩仍然认为喷灌的情况并未达到最理想的效果。她们敏锐地意识到,在淡水资源紧缺的今天,如果能够尽量均匀草地各部分的得水量并且减少水资源的浪费,无疑具有很大的现实意义。

这两个平时热爱运动的女孩正式开始对自己灵感偶发时的想法展开思考是在教育部门实施新一轮高中课改之后。新课改要求每位学生在高中阶段完成两个课题报告。“但如果只是为了应对课改的要求,我们只需要做一些很基础的研究。”傅雨迪说,真正激励她们对闲时“觉得好玩”而“随便想想”的问题进行系统化学习、研究的,是今年3月底在班级里分发的“丘成桐中学数学奖”宣传资料。两人赶在报告递交的截止日期——9月1日,将论文通过“丘奖”的官方网站递交给了组委会。在这之前,她们经常在课余时间聚到一起讨论课题、请教本校和“丘奖”组委会指派的指导老师,有时甚至从老师的老师那里寻找帮助。到暑假的时候,她们已经渐渐理清了思路,开始分工写作论文,用的大部分是高中阶段学过的数学知识。两个女孩私下里彼此鼓劲:如果得了金奖(师生奖金共15万),就用奖金结伴去历史悠久的欧洲旅行。

和所有后来获得“丘奖”的高中生一样,傅雨迪和李周嘉虽然从头到尾没有参加过一场书面考试,但也完全称得上“过五关,斩六将”。“丘奖”南部赛区组委会主任、华南师范大学数学系副教授吴康用“非常不容易”向记者概括整个评奖的过程。据他介绍,今年海内外共有两百多个参选团队递交了课题论文。

在答辩现场,傅雨迪和李周嘉类似“水喷进教室,我们是受害者”和“那个恐龙蛋”(指喷灌在坡地上喷出来的扁圆形图案)等脱口而出的小幽默,好几次逗乐了评委。尽管如此,就在她们结束答辩,刚回到住处休息时,组委会的工作人员又把她们召回考场,向评委们解释论文中的一个积分式子。后来,听说不少团队都遭遇了这样的经历——因为评委们在评定学生的实际水平时,常常发生激烈的争论,只能通过继续深入的提问来了解学生对问题来龙去脉的真实理解程度。这也是“丘奖“评委会从国内已有的竞赛中汲取的教训——避免因指导教师对课题的过多介入而影响评奖的公正性。丘成桐相信:“孩子们只要觉得被公平地对待了,就会努力。”

两个女孩最终获得了铜奖,因为多数评委认为,与获得金奖、银奖的论文相比,她们对该课题所包含的数学内容做得还不够深入,但她们选题的趣味性和临场表现的轻松活泼,都给评委留下了深刻印象。

华人世界的“西屋奖”

“让中学生觉得学习数学是一件非常有意思的事”,这是丘成桐发起该奖项的初衷,他的理想是打造一个具有“西屋科学奖”那样国际知名度且面向全球华裔中学生的青少年科研奖项。“西屋奖”起源于美国,面向高中生的科研成果,注重创新与实践,鼓励团队精神,几十年来极大促进了美国高中生、大学生的科研热情。据统计,该奖项得主中有钱永健等6人后来成为诺贝尔科学奖获得者、27人当选为美国科学院院士。

从首届评奖的学生参与度看,丘成桐的这个初衷多少获得了实现:人大附中一位从小爱和父亲讨论宏观经济的学生,利用各个节假日查资料、拜访人民银行、银监会、国家统计局和北大、清华等高校的专家,和同学一起完成了让评委们耳目一新的《针对我国消费物价指数计算方法缺陷的分析》;华南师大附属中学的一队学生对“彩票投资的最优化”进行了设想;温州中学的小选手们孜孜不倦地阅读了许多连他们的老师都没有深入读过的英文原版数学书;海南中学的许伦博自学高等数学,解决了一位大学老师曾经尝试探索,却没有找到办法的《正N边形形内对角线交点个数的计数问题》……

评委们惊讶于这一代中国高中生出色的表达能力和流利的英语口语。他们先后对“丘奖”国内评审委员会主席刘克峰表示:其中的部分学生走到哪里都将是世界一流。

刘克峰是丘成桐的学生,现为加州大学洛杉矶分校教授兼浙江大学数学中心执行主任。和他的老师以及本届大奖中的许多评委一样,他希望“丘奖”能发现和培养中国最优秀的人才。

刘克峰有一个特别的体会:中国学生基础扎实,勤奋用功,但一般比较害羞,对老师过于恭敬和崇拜,有时对自己的观点缺乏自信,这阻碍了他们的创新能力,他们的表达能力也相对有些欠缺。他认为,“今天的数学家不光要会自己做研究,还要能让别人了解你的工作,‘丘奖’的独特性在于它鼓励整体科研素质的提高。它的设立可以被看作另一种教育观、另一种教育经验的推广。”

不希望成为另一种奥数

丘成桐曾不止一次在公开场合流露,这个以他的名字命名的奖项绝对不能发展成奥数在今天中国的状态。他觉得,太多的功利因素已把奥数成绩变成了国内学生进入好学校的工具,奥数在中国已被“职业化”。在接受采访时他表示,从中国现有的体系来看,很多学生将奥数当作了一项课业来对待,接受着一种机械的训练,他们的知识范围非常狭窄。一些有天赋的学生可以很好地应对奥数试题,但是他们的创造力和解决问题的能力并没有在整体上得到锻炼和提高。

来自教育部门的信息证实,目前国内参加奥数竞赛的高中生只要在省里获得一等奖,就可以申请保送国内的任何大学。然后大学将根据面试的情况,录取其中的70%—80%。但不少高校反映,奥数生进入大学后,两极分化的现象严重,有的学生偏科非常厉害,有的学生甚至对高等数学带有抵触情绪。

丘成桐强调,“丘奖”与奥数竞赛的一大区别在于,奥数题的答案出题者事先已经知道,而“丘奖”的形式决定了它具有更加多元化的选择,允许学生自由运用任何他们能够接触到的数学技巧。最明显的是,“丘奖”的参赛学生中有许多团队使用了微积分,奥赛却不是这样。

中科大数学系教授胡森是本届“丘奖”东、南部赛区的评委,多年来参加中科大保送生面试的经历,也让他对目前国内奥数的弊端深有感触。据胡森介绍,奥数试题中基本不包括与近代数学(主要指高等数学、微积分和解析几何)有关的内容,而出现于17世纪后半叶的微积分,恰恰是近代数学与初等数学的分水岭,它的一些深入的概念对学生理解数学、解决问题非常有帮助,而且优秀的学生也并不难接受它们。有些题目学生如果用微积分可以很容易地解决,但奥数训练让学生把很多精力花在了一些低水平的反复训练、用技巧去解一些初等数学的问题。胡森认为,初等几何作为一个公理体系,对训练人的思维是非常有好处的,但如果过分陷入其中,就会影响在更广阔视野下对数学的理解。相对而言,奥林匹克物理竞赛的题目在这方面要好一些,它包含了大学课程中普通物理的内容。(来源:南方周末11月26日)


作者:佚名 来源:本站原创 发布时间:2008年11月30日
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