不懂几何者莫入

-谈数学优秀生培养

不懂几何者莫入

从“不懂几何者莫入”的柏拉图的学园到现代各国普遍开设的数学物理学校,人类在数学优秀生的培养上积累了丰富的经验。

数学优秀生培养历史中的标志性事件是匈牙利男爵埃特沃斯在1894年举办的匈牙利中学生数学竞赛,及建立数学物理特设学校,由此鼓舞了一批数学天才,后来匈牙利产生了许多著名科学家,比如分析学家费叶尔、舍贵、拉多、哈尔、里斯,组合数学家蔻尼希,以及著名力学家冯·卡门,著名经济学家、1994年因博弈论而获诺贝尔经济学奖的豪尔绍尼等鼎鼎大名的人物。

数学竞赛成为培养和发现数学英才的一个重要措施。在前苏联,把数学竞赛称作“数学奥林匹克”,认为数学是“思维的体操”。1934年在列宁格勒(今圣彼得堡),由著名数学家狄隆涅主持举办了中学生数学竞赛;1935年,莫斯科也开始举办;1961年举办全俄(后改“全苏”)数学竞赛。在美国,1938年开始举办普特南数学竞赛,其获奖者中有许多杰出人物——菲尔兹奖获得者芒福德、米尔诺、奎伦和诺贝尔物理学奖得主费曼、威尔逊等;1972年起,开始举办美国数学奥林匹克,最终选拔出来的国家队队员得以与父母一同到白宫接受总统接见。1956年,在著名数学家华罗庚、苏步青等人的倡导下,由中国数学会发起,北京、天津、上海、武汉首先举办了高中数学竞赛,此后由于各种原因而中断。1978年,随着“科学的春天”的到来,华罗庚主持了全国八省市的中学数学竞赛。1981年,中国数学会决定举行全国高中数学联合竞赛。从1985年开始我国派队参加了IMO(国际数学奥林匹克),并且在IMO上取得了非常优异的成绩。可以说我国的数学竞赛起步较晚,但后劲十足。

第一届IMO于1959年在罗马尼亚举办,IMO为发现数学人才做出了突出贡献,许多IMO优胜者后来成了杰出数学家,如沃尔夫奖获得者卢瓦兹、菲尔兹奖获得者德林菲尔德、约克兹、博切兹、高尔斯、马古利斯、拉佛阁、佩雷而曼、陶哲轩等等。[1]有人统计从1990年开始算起,每届获奖者中至少有一位是20年前左右的IMO获奖者。2018年8月1日,30岁的数学家舒尔茨因“在代数几何学中发起的革命”,获得2018年菲尔兹奖,成为最年轻的菲尔兹奖得主之一, 少年时期的舒尔茨就展现出在数学方面的极高天赋,在高中时期四次参加IMO,拿下三金一银,其中一次位列第一。2018“新视野数学奖”获得者恽之玮,是41届IMO满分金牌得主。

匈牙利的特设学校成了苏联学校的模型,再以后苏联学校引起了美国、英国和其它国家学校的产生,由此拉开了区别一般学生教育的精英教育的序幕,并建立了一整套特长生培养的课程安排、学生选择、培养措施、发展规划等培养体系。1980年代末,前苏联有各种类型的数学中学近300所,每年的毕业生,约占全国中学毕业生的3%,由于解决庞加莱猜想而在2006年世界数学家大会上获菲尔茨奖的佩雷尔曼,就是从列宁格勒数学物理中学成长的。[2]

数学优秀生的数学课程安排,主要有两种模式。

一种注重数学知识的学习,把大学的数学内容提早渗透到高中课程中,强调数学知识加深,教学进度加快。如大数学家A.H.柯尔莫哥罗夫为莫斯科大学附属数学物理寄宿学校制定的“深入学习数学的学校或班级的教学大纲”的指导思想是:包含宽广的知识面,基本原理和基本理论,以及这些原理和理论建立和发展的历史过程、思想实质、相应的事实、丰富的具体材料——联系于当前和可以预见的未来的社会实践。其中的《几何学》内容包括:综合几何、向量几何、球面几何、仿射几何,以及相对论中的几何。[3] 在美国弗吉尼亚的Fairfax郡的中学,学校让数学单科突出的学生直接进入适合他们的高年级单科学习,甚至对数学成绩特别优异的学生,学校会派校车送他到附近的大学由教授专门辅导。 [4] 美国高中开设的AP课程和Honour课程,都是为那些对数学特别有兴趣或有特殊天赋的学生开设的,学生学习AP课程并通过统一考试, 在大学可以免修该门课。一些著名大学要求学生学过若干门AP课程或Honour课程作为入学的必要条件。一些拔尖的学生还可以到就近的大学学习一、二门课等等。[5]

另一种注重数学研究能力的培养,注重学生单独的或者互相合作的小课题研究或数学建模等活动来充实数学课程。如莫斯科57中学和彼得堡Anichkov Lycee学校鼓励学生不依赖讲义、教科书及参考资料而独立地建立数学定理和方法,通过讨论会、研究班等形式挑战学术研究课题。[6]

[1]熊 斌,葛 之. 历史与现实:中国奥林匹克数学竞赛现象的背后[N]. 中华读书报,2005-04-27.

[2]倪 明.从战略上重视数学英才教育——俄罗斯数学物理学校的启示 [J].数学教学,2006(12):封2-2,49.

[3]倪 明.从战略上重视数学英才教育——俄罗斯数学物理学校的启示 [J].数学教学,2006(12):封2-2,49.

[4]李永智.美国的英才教育与因材施教[J].基础教育参考,2004(4):15.

[5]袁震东.教育公平与英才教育——数学教育改革中的一个重大问题[J].数学教学,2003(7):封2-1.

[6]熊晓东. 熊晓东教育论文——英才教育在中国[M].上海:百家出版社,2005:25-41.



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