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丘獎15年探索給我們打開一扇觀察和思考的窗——

一場拔尖人才的選育實驗

發(fā)布時間:2023-06-06 作者:本報記者 梁丹 儲召生 來源:中國教育報

    “種一棵樹最好的時間是十年前,其次就是現(xiàn)在?!?/FONT>

今年,由著名數(shù)學家、菲爾茨獎獲得者、清華大學丘成桐數(shù)學科學中心主任丘成桐教授發(fā)起的丘成桐中學數(shù)學獎(以下簡稱“丘獎”),已經走過了第15個年頭。

作為一項面向全球中學生的、舍棄試卷和標準答案的創(chuàng)新類獎項,今天,丘獎已經形成了以科學為總體框架,包含數(shù)學、物理、化學等六大學科的競賽體系,累計吸引全球2000余所學校、12000余支隊伍參與。

“讓中學生覺得學習數(shù)學是一件非常有意思的事”,這是丘成桐教授發(fā)起該獎項的初衷。15年過去了,丘獎帶來了怎樣的影響?那些在高中階段就接觸科研、領略大師風采的學生,后來的成長會有不同嗎?

15年探索,也許可以把丘獎當作一個觀察和反思基礎學科創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)的窗口。

一個數(shù)學獎項的使命

上海數(shù)學中心青年研究員韓京俊2008年時還是一名高二學生。這一年,他帶著自己的小論文《完全對稱不等式的取等判定》站上了首屆丘獎的決賽答辯臺。

這項研究起源于這位奧數(shù)“老兵”的做題思考,這么多的不等式練習題,有沒有什么相同的規(guī)律?能不能總結出一些定理?在丘獎出現(xiàn)前,盡管內心沖動,但是韓京俊沒有開始這項“挺花時間”的研究。

當時,距離中國第一次派隊參加國際奧林匹克數(shù)學競賽已經過去整整23年。漫長時間里,奧數(shù)似乎成了激勵中國學生學習數(shù)學的唯一存在。

2007年,對標“西屋科學獎”(現(xiàn)名為“美國天才獎”),丘成桐決定為華人中學生創(chuàng)辦一個特別的獎項,丘獎由此誕生。這是一項被稱為“有點兒另類”的比賽,沒有考試、沒有參考書目,而是要求學生提交研究論文并進行答辯。

“做科學研究總是要自己找題目。人家給一個題目來做,那就不是研究了?!鼻鸪赏┰诮邮懿稍L時對記者解釋道。

“很多創(chuàng)新比賽,重點考查的是創(chuàng)新性和實用性,像研究分子化學或者純數(shù)學的作品,并不被重視?!?016年丘獎數(shù)學獎金獎獲得者黎世倫的指導教師、廣東實驗中學教學處副主任伍毅東認為,從這一點看,丘獎的出現(xiàn)為高中生提供了更多元的選擇和探索基礎科學研究的價值導向。

激發(fā)中學生對數(shù)學研究的興趣和創(chuàng)新能力,是丘成桐發(fā)起這項比賽的初衷。

在國際上,“西屋科學獎”享有盛名,極大促進了美國高中生的科研熱情,獎項得主中有6位后來獲得了諾貝爾科學獎。丘成桐的兩個兒子都參加過這一比賽。從自己兒子身上,他看到這次參賽經歷讓他們“整個人生的走法都有了改變”。

丘成桐也希望通過這一獎項,讓中學生從自己的興趣和想法出發(fā),在老師的指導下,完成一些研究性工作,得到中肯的評價,與一代大師有所接觸,并由此對他們的人生選擇和道路產生影響。從現(xiàn)實來看,丘獎在一定程度上實現(xiàn)了這一使命。

回顧過去的15年,韓京俊認為,參加丘獎對自己有著重要意義。高三那年,他帶著對不等式更深入一層的研究,第二次參加了丘獎,并在決賽答辯中見到了他的偶像——菲爾茨獎獲得者陶哲軒,后者對他的研究評價非常積極。在大學本科階段,在深化和總結后,他出版了自己的第一本學術專著《初等不等式的證明方法》。

采訪中,首屆丘獎數(shù)學獎金獎獲得團隊的指導教師、浙江省溫州中學教師陳相友對記者介紹,三名獲獎者依然從事著數(shù)學研究工作。華東師范大學附屬第二中學學生劉臻化憑借在解析數(shù)論方面的研究,獲得了2015年丘獎數(shù)學獎金獎,后來他進入了美國杜克大學數(shù)學專業(yè);黎世倫目前則在美國斯坦福大學攻讀數(shù)學和計算機雙學位……

很多人的命運因參賽而發(fā)生改變。

作為一項民間獎項,丘獎并不與升學掛鉤。但隨著丘獎在國際上產生廣泛影響,獲得丘獎被認為是海外名校的“敲門磚”。與其他同樣具有開放、非標準化特點的科創(chuàng)比賽類似,學術誠信是丘獎對學生最基本的要求。對此,組委會表示,打擊學術造假、杜絕商業(yè)化比賽輔導,是丘獎一直致力做的重要工作。

為了應對學生的“拿來主義”,丘獎重視答辯面試過程中的評委提問,以此檢驗學生在研究中的實際參與情況。在第十四屆丘獎評審中,因為研究內容過于高深,極大超越了合理水平,丘獎評委們斟酌后取消了三篇論文的參賽資格。

伍毅東也回憶道,在分賽區(qū)和總決賽答辯時,評委會用很多時間來提問。他認為,如果學生沒有非常積極和深入地參與研究,很多問題是回答不上來的,“評委能夠比較容易地看出一個學生到底是不是自己發(fā)現(xiàn)問題和解決這個問題的,因為評委的提問不僅包括研究的內容,還包括由此延伸拓展的很多內容”。

丘成桐強調,丘獎并不鼓勵超越學生能力的“高深”作品,也不會因此給予加分,“在現(xiàn)有研究的基礎上,加上一點兒原創(chuàng)性的想法就很好”。他表示,丘獎更重要的是,讓中學生了解一下研究是什么樣子,興趣是怎么培養(yǎng)出來的,輔助著學生慢慢“站起來”。

一次影響中學的探索

“如果沒有丘獎,我可能不會考慮成為一名中學教師?!睉{借奧數(shù)成績被保送至北大數(shù)學學院,在北大結束本碩學習后,戴中元回到華東師范大學第二附屬中學成了一名數(shù)學教師。

戴中元很羨慕今天的高中生,他在高中階段也曾有想探究的問題,“但沒有相關平臺和環(huán)境的激勵,做研究、寫論文被認為是‘無用’的”。選擇成為一名高中教師,戴中元說他正是看中了“丘獎這一個比賽和由此帶來的平臺和環(huán)境”。

在不少學生和教師看來,丘獎意味著一種新的價值導向,“希望你能關注和重視數(shù)學研究這件事”。不管是丘成桐本人還是他們都認為,丘獎給中學帶來了改變。

“14年前,中國高中生基本上不懂微積分,微積分又是所有科學包括數(shù)學的基礎。”對比14年來的變化,丘成桐認為,僅從丘獎的數(shù)學賽道來看,“14年來學生論文水平大幅提高,有一些甚至涉及前沿話題?!?/P>

丘成桐一直倡導“培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)人才應從中學開始”,從丘獎到數(shù)學英才班再到數(shù)學領軍計劃,他一直踐行著這樣的培養(yǎng)理念。

“對于中學而言,最主要的壓力是高考和競賽,老師也更多關注這兩個部分。”在四川大學數(shù)學學院院長張偉年看來,丘獎為中學提供了“另一條路子”。

伍毅東對記者表示,對照著丘獎的標準,他在教學上更自覺地重視數(shù)學知識應用和數(shù)學歷史背景的介紹,并引導學生更多地進行研究性學習。

隨著丘獎等科創(chuàng)相關賽事的發(fā)展,2009年,在常規(guī)的學科競賽班外,華東師大二附中成立了科技創(chuàng)新班,選拔有興趣的學生開展課題研究。

在戴中元成為這個科技創(chuàng)新班班主任的同年,剛入校的沈伊茜在奧數(shù)班和科創(chuàng)班中選擇了后者。

“我讀的初中以競賽著稱,我當時很偏科,整個初三基本都沒上過課,不是在準備比賽就是在打比賽。”沈伊茜想要換一種生活方式,自己去找些感興趣的問題,而不是一味地刷題、備戰(zhàn)。

在那個40多人的科創(chuàng)班里,學生每周在固定的時間里讀文獻、思考自己感興趣的問題,借鑒大學的討論班形式,他們還需要定期交流自己的所學和研究進度。戴中元開設了“數(shù)學課題研究”“現(xiàn)代數(shù)學巡禮”等選修課,在這些課堂上,他向感興趣的學生介紹模糊數(shù)學、函數(shù)方程、非歐幾何等專題拓展內容,介紹費馬大定理、黎曼猜想、堆球問題等有名的數(shù)學問題。2013年,美籍華裔數(shù)學家張益唐在孿生素數(shù)猜想上取得重大進展,戴中元也立刻把相關內容引入了自己的課堂。

沈伊茜記得,別的老師只會念一遍的數(shù)學定理,戴中元會用若干種不同的方式做出證明?!昂芏嗬蠋熓遣粫ㄟ@個時間的,只要會用就行了,戴老師想要教給我們一些本質的東西”。

盡管沈伊茜和同學們很喜歡這種教學方式,但家長對這個年輕的數(shù)學教師存著疑慮。相似的質疑,作為英才計劃導師的張偉年也遭遇過。

2015年,四川中學生英才計劃選拔了一批學生跟著四川大學的教授,利用假期和周末,接觸和了解基礎科學研究。當?shù)孛襟w曾報道過部分家長對此的態(tài)度——“不為高考的學習,孩子應該參加嗎?”

張偉年理解中學和家長的“實用主義”,但從事數(shù)學教育半輩子,他認為,的確需要通過一些嘗試讓學生實現(xiàn)從被動學習到主動探究,從“打靶場”式的課本學習到“實戰(zhàn)”,從被提問到提問,從被設計到主動設計自己的未來,甚至世界的轉變?!皠?chuàng)新教育應該越早體驗,越多人體驗”。

已經從上海復旦附中退休的數(shù)學教師汪杰良,從上世紀90年代末就投身于數(shù)學拔尖人才的培養(yǎng),是知名的奧數(shù)教練,也是韓京俊參加丘獎時的指導教師。他觀察到,參與丘獎的學生對探索某些數(shù)學的奧秘有著強烈的渴望甚至癡迷,“中學應該關心好這些孩子的成長,很多國外的大教授都是很積極地參與中學生的參賽指導,我們都知道,這些學生未來一旦真正成長起來,那是了不得的”。

一場“數(shù)學有趣”的發(fā)現(xiàn)

對去年清華大學求真書院的兩次考試結果,丘成桐有些驚訝,相比于高中學生,初三學生的成績和表現(xiàn)更為亮眼。

他猜測,這可能是因為高中生通常面臨更大的學業(yè)壓力,也容易在重復學習中磨掉興趣。

丘成桐不認為自己是天才,也不認為真的存在世俗意義上的“天才”。比起尋找和培養(yǎng)“天才”,他認為“培養(yǎng)學生的興趣是第一位的”。

“我們的培養(yǎng)思路是,中學時培養(yǎng)興趣,大學時培養(yǎng)能力,到了研究生就做研究?!苯邮懿稍L時,丘成桐這樣說。

從感興趣的問題出發(fā),丘獎推動高中生邁出研究的第一步。

學完課文《田忌賽馬》后,時為高中生的華立晨好奇,當競賽馬匹數(shù)量從3趨向無限多時,田忌和齊威王的贏輸情況會怎樣?黎世倫讀到了一則物理故事,在毛細懸浮中,所有物體都有4個平衡位置。他問自己,什么樣的曲線在每個方向上能達到平衡呢?這個題目最后變成了他的數(shù)學論文。

采訪中,記者了解到,從確立選題到研究撰寫,丘獎參賽學生的普遍投入時間在一年以上,大多數(shù)研究問題來自生活和閱讀。而圍繞研究問題的解決,他們還需要掌握很多大學階段的知識。

“沒有研究問題的興趣,沒有對數(shù)學的興趣,是很難堅持做完的?!贝髦性J為,從成長的后勁來看,這對學生具有益處。

博士階段,韓京俊有過研究上的挫敗時刻,調整到代數(shù)幾何方向后,他遲遲沒能取得一些進展。他回憶道,正是因為高中和本科期間在不等式研究上做出過一些成果,才給了自己信心,讓自己“穩(wěn)了下來”。

“與目標明確、方向已定的博士生相比,高中生充滿著豐富的可能和潛力?!弊鳛橛⒉艑?,張偉年不僅承擔著碩博生的培養(yǎng)工作,還要指導中學生探索科研工作,在他看來,激發(fā)高中生的學習興趣更為關鍵。

2016年,在張偉年指導下參加過丘獎的高中生小敏參加高考,“浪費”了一些分數(shù)進入四川大學數(shù)學學院,并選擇了基礎數(shù)學專業(yè)。

張偉年回憶,小敏的父母其實傾向于更好就業(yè)的應用數(shù)學,“但是因為他自己已經體驗過,并有了判斷,他的專業(yè)選擇很堅定”。

走上數(shù)學研究道路后,韓京俊發(fā)現(xiàn),即便已經確定了志向目標,包括自己在內的青年學者也常常會有迷茫時刻。而在他認識的數(shù)學家中,丘成桐是少有的對數(shù)學一直堅定的人。

“基礎學科,關鍵是興趣?!睆难芯可闫?,丘成桐已經在數(shù)學的道路上走了50多年,他在自傳《我的幾何人生》里寫道:“到了今天,數(shù)學依然令我內心激動,好像一條奔騰的河流?!?/P>

從汕頭海邊的孩子到菲爾茨獎獲得者,從他身上,可以看到由興趣支撐的努力和追求是如何支撐著一個人走得更遠的。

在丘成桐看來,重實用而非興趣的傳統(tǒng),是發(fā)展中國基礎科學必須要改變的觀念。

比如,高中生以考上好大學為目標,進入大學后容易學習動力不足,或者缺少坐好“冷板凳”的定力;家長則容易以好工作和好薪酬為標準,追求待遇而不是興趣;社會則習慣以投入產出比看待基礎學科,對其缺少穩(wěn)定長期的支持。

綜合個體學習、成長和社會等復雜因素,丘成桐認為,20年應該是檢驗丘獎成果的一個時間單位。

如此算來,還有5年左右的時間。可以肯定的是,未來在這剩下的時間里,中學、大學和社會還要共同完成一場育人接力,幫助“中國培養(yǎng)、世界一流”的數(shù)學家盡快“長”出來。

(北京師范大學教育學院碩士研究生張敏對本文亦有貢獻)

《中國教育報》2023年06月06日第4版 

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