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2019年05月25日
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第B01版:FINANCE教育
张老师谈教育 -《优秀是教出来的》 从“奥数”、“费马最后定理”到“数学之美”
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张老师(张云腾)
  张老师,台湾师范大学生物系毕业,曾任教于台北师大附中。移居新西兰21年,他撰写本报教育专栏多年,主持的奥克兰AM936中文电台《优秀是教出来的》节目已迈入了第13年。张老师持续关注全球教育大趋势,对学生的专业发展、素质培养、亲子关系、留学等问题有深厚的研究。他创办的《奥克兰教育中心》主要从事课辅、教育谘询规划、留学辅导等服务,至今已经有许多学生成功入读哈佛、耶鲁、普林斯顿、牛津、剑桥等世界名校。
  在新西兰和澳大利亚最激烈的医学院录取竞争中,众多张老师的学生年年脱颖而出。张老师出版过《纽西兰的活泼教育》、《荷媚波光》等书,也是《张氏心理学辞典》中神经和内分泌生理学条目的原始撰稿人。
  微信公众平台ID:besteduusa
  谘询邮箱:edu.to.best@hotmail.com

  他们如何过关斩将进入新西兰奥数国家队?
  2019年新西兰奥数国家代表队在四月中旬正式成军,六位中学生数学高手中有四位来自奥克兰,其余两位分别来自Rotorua和基督城。除了Rotorua的Ishan Nath(John Paul College)是印度裔,其余五位皆为华人孩子,他们是Grace Chang(Saint Kentigern College)、Rick Han(Macleans College)、William Han(Macleans College)、Johnathan Leung(King's College)、Alan Li(Lincoln High School)。
  这六位中的William、Johnathan和Ishan是去年参赛过的老队员,今年William第三次入选国家代表队,他在2017年和2018年分别获得了铜牌、银牌。最引人瞩目的是,William和Rick是来自同一个家庭的亲兄弟,这可能是新西兰的新纪录。第60届国际奥数大赛将于今年7月11-22日在英国Bath举行,预计约有110个国家参与盛会,奥数(IMO)是高难度、个性化的学术竞赛,兄弟档同时入选国家代表队的例子实属罕见。
  参赛过的老队员能优先入选国家队吗?非也!《New Zealand Mathematical Olympiad Committee(新西兰数学奥林匹亚委员会)》是负责组织新西兰奥数代表队的非营利机构,每年都会在官网(http://www.mathsolympiad.org.nz/)上预先公布9-10题的Camp Selection Problems,开放让有意参赛的学生自行个别作答,在9月底截止期限前将答案寄回委员会,委员会的专家学者评选后再考核学生的在校表现,在10月底公布24位初选名单。这24位在12月初就地在新西兰参与《英国奥数(BMO)》的第一轮(Round 1)竞赛,紧接着在翌年一月初集中在奥克兰大学举行为期一星期的Camp,其中包括培训和两次考试,Camp一结束就公布12名预选队(The Squad)名单。
  Camp结束后的1月到3月,12名预选队员必须再通过三次考试,它们依序是《英国奥数(BMO)》第二轮(Round 2)、《澳大利亚奥数》(在新西兰就地参加,两天、两次考试)、《亚太奥数(APMO)》,依据综合表现,最后在四月中旬选出“新西兰奥数国家队”的六位正选队员。
  今年在这稍早的3月28日,代表中国出战2019年IMO比赛的6人国家队阵容在上海市诞生,他们是从全国近4000万高中生中脱颖而出,我们新西兰呢?这6位高手是从总人口470万的几十万中学生里选出来的,最可贵的是,他们都是自发性参与、真正热爱数学的孩子!

  何谓“国际数学奥林匹亚竞赛”?
  前苏联率先于1934、1935两年在国内举办中学数学竞赛,并冠以“数学奥林匹亚”名称以与发源于古希腊的体育竞赛相提并论。1959年,第一届国际数学奥林匹亚竞赛(International Mathematical Olympiad)于罗马尼亚举行,1980年因故暂停一次,其余每年皆更换主办国易地举行一次,2019年第60届盛会即将在英国巴斯举行。这项竞赛通常简称为“奥数”或IMO。
  现行赛制每个国家或地区组织一队参赛,每队6人。参赛者不得超过20周岁、最高学历为中学,每名选手参加IMO的次数不受限。现行IMO每份试卷6题,试题在赛前的领队会议中翻译为参赛者各自的母语文字。为了公平、防弊,整个赛程在制度化的严谨程序中进行。赛事为连续两天,每天9:00am-1:30pm,参赛者以4小时30分钟解决三道问题。每天的题目难度从第1题(即第1、4题)到第3题(即第3、6题)依序加深。每题7分,满分42分,局部答对可得部分题分。
  “奥数”的出题范围不超出公认的中学数学课程,一般分为代数(Algebra)、几何(Geometry)、数论(Number Theory)和组合数学(Combinatorics)四大类。“奥数”不要求参赛者具备大学才教的数学知识,和大学生比较,高中生掌握的解题工具并不多,大家才认为“奥数”是全世界最困难的数学竞赛。
  比赛后立即以两天时间阅卷评分,再依个人成绩高低排出先后顺序,前1/12得金牌,依序2/12得银牌、3/12得铜牌,半数参赛者可分别获得金、银、铜牌,其比例为1:2:3;未得奖牌但完整答对一题以上者可获“荣誉奖”;使用了特别精妙的解法,或使某个问题巧妙而正确地一般化之参赛者则获颁“特别奖”,只是这个奖难得颁发。每年在闭幕典礼时即完成颁奖。金银铜牌的分数线会依每年题目难度不同而变动,金牌并非表示获得了第一名,满分金牌与不满分金牌的“含金量”当然不同。
  中国队于1985年第一次参赛,仅得一铜牌。1989年中国队首次获得团体总积分第一,至2018年的34年内以势如破竹之势囊括了19次团体冠军,2014年中国和台湾在101个参赛队伍中分居第一、第三,华人数学俊彦的优势崭露无遗。“奥数培训”在中国几乎成了全民运动,金牌得主通常优先进入北大、清华或得到世界顶尖大学名校的青睐,更助长了“奥数”的培训热潮。

  如何看待“奥数培训课程”?
  诺贝尔奖没有数学奖项,每四年颁发一次的“菲尔兹奖(Fields Medal)”代表着数学界的最高荣誉和桂冠,被誉为数学界的诺贝尔奖,每次获奖者不超过四人。中国的世界级数学大师丘成桐先生是1982年的“菲尔兹奖”得主。1990年以后,每次“菲尔兹奖”都有往年的“奥数得奖者”获选,来自澳洲的华裔数学家陶哲轩在10岁、11岁、12岁连续三年参加国际数学奥林匹亚竞赛,分别获得铜牌、银牌、金牌,至今仍是金银铜牌最年轻得主的记录保持者。2006年,31岁的他获颁“菲尔兹奖”。
  丘成桐先生说:“数学奥林匹亚竞赛正在扼杀我们的天才。”他并不反对奥数培训,但不赞成带着拿奖牌的目的去学数学,不赞成孩子一入小学就开始培训奥数,孩子们也不应该把所有的时间都用来学习奥数。他认为,欧美也有很多高中生参加奥数培训,因为欣赏数学之美,他们视“奥数”为最高端的心智游戏,更着迷于数学脑力激荡的美好经验。
  “奥数”题目适合做为一般数学课程的教材吗?有一位博士级的资深数学老师说:“这是资优生每三题花四个半小时都不一定能解出来的题目,诡异且具有高度的挑战性,面对它得有几分天分。奥数题目无解也是答案,而且有愈来愈难的趋势,有些难题甚至属于严肃的学术研究范围。用奥数题目当教材,会让大部分学生学不下去!”
  如果孩子确实对数学有兴趣、有天分,参加由专家特别设计的培训课程,在理解力、思考力、洞察力、创造力、逻辑推理能力各方面应该能获得激荡和提升,更可以培养坚持的毅力和面对困难的挑战精神。如何定位奥数试题、备选试题或相关教材呢?有一位数学教授说:“奥数代表着一种介于初等数学和高等数学之间的特殊数学,就称它为‘竞赛数学’吧!”或许,以开放的态度将“奥数培训”当做“课后才艺活动”可能更加妥适呢!

  “费马最后定理”见证了“数学之美”!
  “斜边的平方,如果我没有弄错,等于其他两边的平方之和。”两千五百多年前,希腊人Pythagoras以诗歌方式描述他发现并证明的第一个数学定理,这就是大家熟悉的“勾股定理”或“毕氏定理”。直角三角形的a2+b2=c2大家都了解,相关的“费马最后定理(Fermat's Last Theorem)”呢?如何证明它却变成了悬案,那就是:“当整数n>2時,关于x,y,z的不定方程式xn+yn=zn,n>2时没有正整数解。”
  当代最伟大的数学家Andrew Wiles在10岁时就已经对“费马最后定理”产生兴趣,立志要证明它,31年之后他完美地圆梦了,整个过程漫长、曲折、非凡、动人又富于戏剧性。遗憾的是,确认破解“费马最后定理”的时刻,他的岁数恰好越过了“菲尔兹奖”受奖人不得超过40岁的年龄上限,上帝跟他开了一个大玩笑,“菲尔兹奖”委员会不得不颁给他一个至今唯一的“菲尔兹特别奖”。
  1994年9月19日早上,Andrew Wiles终结了这个困扰全世界数学家三百五十多年的问题。这位数学大师如此描述他公开研究结果之前的最后一刻:“⋯,很突然地,完全没料到,我会得到这般难以置信的启示。这是我工作生涯最重要的一刻,将来的工作我也不会再如此看重,⋯⋯,这是难以言喻的美丽,这样的简洁优美,我呆呆看着它足足二十分钟,然后一整天在系里踱步,时常回到我的枱子要看看它是否还在──它还在。⋯。”
  2001年在美国首都华盛顿的奥数颁奖典礼上,Andrew Wiles哽咽地描述那个突破性的关键时刻,参赛者与全体来宾无不肃然起敬,其一生所经历、诠释的数学之美,令人动容!朋友们!如果您或您的孩子向往数学之美,请别错过了Simon Singh所撰写的《费马最后定理(Fermat’s Last Theorem)》。

  【本文为最新增修之版本,原发表于2015年2月7日本专栏。】
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