丘成桐少年班

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丘成桐(Shing-Tung Yau),原籍广东省蕉岭县,1949年出生于广东汕头,同年随父母移居香港,美籍华人,国际知名数学家,菲尔兹奖首位华人得主,美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、台湾中央研究院院士、中国科学院外籍院士、香港科学院名誉院士。现任香港中文大学博文讲座教授兼数学科学研究所所长、哈佛大学William Casper Graustein讲座教授、清华大学丘成桐数学科学中心主任、北京雁栖湖应用数学研究院院长。


01

启蒙教育往往奠定一生事业的基础

一名中学生首先受到的教育是家庭教育,所以我结合个人的成长经验先谈谈家庭教育。


我在1960年通过考试到香港培正中学读书。培正中学是一所非常有名的学校,而我的小学教育是在香港的乡村完成的,连最基本的英文和算术都不够水平,所以念中学一年级需要比较用功才能追上培正的课程。但是在乡下的学校闲散惯了,始终提不起很大的兴趣念书。当时的班主任是一位叫叶息机的女老师,培正当时每学期有三段考试,每段结束时,老师会写评语。第一期叶老师说我多言多动,第二期说我仍多言多动,最后一期结语说略有进步,可见我当时读书的光景。


所幸先父母对我管教甚严。先父丘镇英,1935年厦门大学政治经济学专业毕业,翌年进入日本早稻田大学大学院深造,专攻政治制度与政治思想史。先父当学院的教授时,学生常到家中论学,使我感受良多。我10岁时,父亲要求我和我的大哥练习柳公权的书法,念唐诗、宋词,背诵古文。这些文章到现在我还可以背下来,做学问和做人的态度,在文章中都体现出来。


我们爱看武侠小说,父亲觉得这些小说素质不高,便买了很多章回小说,还要求孩子们背诵里面的诗词,比如《红楼梦》里的诗词。后来,父亲还让我读鲁迅、王国维、冯友兰等的著作,以及西方的书籍如歌德的《浮士德》等。这些书看起来与我后来研究的数学没有什么关系,但是这些著作中所蕴含的思想对我后来的研究产生了深刻的影响。


我小时候家里很穷,虽然父亲是大学教师,但薪水很低,家里入不敷出。我至今非常感激父母从来没有鼓励我为了追求物质生活而读书,总是希望我们有一个崇高的志愿。他在哲学上的看法,尤其讲述希腊哲学家的操守,和寻求大自然的真和美,使我觉得数学是一个高尚而雅致的学科。父亲在所著《西洋哲学史》的引言中引用了《文心雕龙·诸子》篇的一段:“嗟夫,身与时舛,志共道申,标心于万古之上,而送怀于千载之下。”这一段话激励我,使我立志清高,也希望有所创作,能够传诸后世。我父亲一直关心着国家大事,常常教育子女,做人立志必须以国家为前提。我也很喜欢读司马迁的诗词。司马迁的“究天人之际”正可以来描述一个读书人应有的志向。


一个学者的成长就像鱼在水中游泳,鸟在空中飞翔,树在林中长大一样,受到周边环境的影响。历史上未曾出现过一个大科学家在没有文化的背景里,能够创造伟大发明的。比如爱因斯坦年轻时受到的都是一流的教育。


一个成功的学者需要吸收历史上累积下来的成果,并且与当代的学者切磋产生共鸣。人生很短,无论一个人多聪明,多有天分,也不可能漠视几千年来伟大学者共同努力得来的成果。这是人类了解大自然、了解人生、了解人际关系累积下来的经验,不是一朝一夕所能够成就的,所以一个人小的时候博览群书是非常重要的。有人自认为天赋很高,不读书就可以做出重要的题目,在我看来是没有意义的。四十多年来,我所接触的世界上知名的数学家、物理学家、社会学家还没有这样的天才。


最近有一位日本80后作家加藤嘉一在新书《中国的逻辑》中谈道,在中国知识非常廉价。中国的物价、房价都在涨,独书价不涨。书价便宜的原因是买书的人少。中国的文化是很深厚的,如果你们年轻人不读书,几千年的文化不能传承。不论经济怎么发展,但是文化不发展,中国都不可能成为大国。所以我希望大家多看书,看有意义的书,这是一件有意义的事情。


在小学学习的数学不能引起我的兴趣,除了简单的四则运算外,就是鸡兔同笼等问题,因此大部分时间花在看书和到山间田野去玩耍,也背诵先父教导的古文和诗词,反而有益身心。


在中学一年级开始学习线性方程,使我觉得兴奋。因为从前用公式解答鸡兔同笼问题,现在可以用线性方程来解答,不用记公式而是做一些有挑战性的事情,让我觉得很兴奋,成绩也比小学的时候好。我父亲在我读9年级的时候就去世了。先父的去世使我们一家陷入困境。但母亲坚持认为孩子们应该继续学业。尽管当时我有政府的奖学金,但仍不够支付我所有的费用。因此我利用业余时间给小孩子做家教挣钱。


我参考了历史上著名学者的生平,发现大部分成名的学者都有良好的家庭背景。人的成长规律很多,原因也很多,相关的学术观点也莫衷一是。但是良好的家教,无论如何都是非常重要的。童年的教育对一个孩子的影响是重要的,启蒙教育是不可替代的,它往往奠定一生事业的基础。虽然一位家长可能受教育的程度不高,但是他在孩子很小的时候仍然能够培养孩子的学习习惯和学习乐趣。对孩子们来说,学到多少知识并不是最重要的。兴趣的培养,才是决定其终身事业的关键。我小学的成绩并不理想,但我父亲培养了我学习的兴趣,成为我一生中永不枯竭的动力,可以学任何想学的东西。相比之下,中国式的教育往往注重知识的灌输,而忽略了孩子们兴趣的培养,甚至有的人终其一生也没有领略到做学问的兴趣。


无论如何,学生回家以后,一定要有温习的空间和时间。遇到挫折的时候,需要家长的安慰和鼓励。这是很重要的事情。


另外,家长和老师需要有一个良好的交流渠道,才会知道孩子遇到的问题。现在有些家长都在做事,没有时间教导小孩,听任小孩放纵,反而要求学校负责孩子的一切,这是不负责任的。反过来说,由于只有一个小孩的缘故,父母很宠爱小孩,望子成龙。很多家长对小孩期望太高,往往要求他们读一些超乎他们能力的课程。略有成就,就说他们的孩子是天才,却不知是害了孩子。每个人应该努力了解自己的能力,努力学习。


02

平面几何提供了中学期间唯一的逻辑训练

平面几何的学习是我个人数学生涯的开始。在中学二年级学习平面几何,第一次接触到简洁优雅的几何定理,使我赞叹几何的美丽。欧氏《几何原本》流传两千多年,是一本流传之广仅次于《圣经》的著作。这是有它的理由的。它影响了整个西方科学的发展。17世纪,牛顿的名著《力学原理》的想法,就是由欧氏几何的推理方法来构想的。用三个力学原理推导星体的运行,开近代科学的先河。到近代,爱因斯坦的统一场论的基本想法是用欧氏几何的想法构想的。


平面几何所提供的不单是漂亮而重要的几何定理,更重要的是它提供了在中学期间唯一的逻辑训练,是每一个年轻人所必需的知识。平面几何也提供了欣赏数学美的机会。一个很有名的例子,江泽民同志在澳门濠江中学曾提出的五点共圆的问题。我第一次听说觉得非常有意思,很多读者对这个问题都很感兴趣,都想从基本定理出发推导这个定理。最近我很惊讶地听说,很多数学教育家们坚持不教证明,原因是学生们不容易接受这种思考。诚然,从一个没有逻辑思想训练的学生,到接受这种训练是有代价的。怎么样训练逻辑思考是比中学学习其他学科更为重要的。将来无论你是做科学家,是做政治家,还是做一个成功的商人,都需要有系统的逻辑训练,我希望我们中学把这种逻辑训练继续下去。中国科学的发展都与这个有关。


明朝利玛窦与徐光启翻译了《几何原本》这本书,徐光启认为这本书的伟大在于一环扣一环,能够将数学的真理解释清楚明了,是了不起的著作。开始时中国数学家不能接受这种证明的方法,甚至到了清朝康熙年间,几何只讲定理的内容不讲证明,影响了中国近代科学的发展。


几何学影响近代科学的发展,包括工程学、物理学等,其中一个极为重要的概念就是对称。希腊人喜爱柏拉图多面体,就是因为它们具有极好的对称性。他们甚至把它们与宇宙的五个元素联系起来:


火——正四面体

土——正六面体

气——正八面体

水——正二十面体 

正十二面体代表第五元素,乃是宇宙的基本要素。


这种解释大自然的方法虽然并不成功,但是对称的观念却自始至终地左右了科学的发展,并终于演化成群的观念。到20世纪时,它提供了高能物理的计算以及基本观点的形成,这个概念今天已经贯穿到现代数学与物理及其他自然科学和工程应用等许多领域。


我个人认为,即便在目前应试教育的非理想框架下,有条件的、好的学生也应该在中学时期就学习并掌握微积分及群的基本概念,并将它们运用到对中学数学和物理等的学习和理解中去。牛顿等人因为物理学的需要而发现了微积分。而我们中学物理课为什么难教难学,恐怕主因就是要避免用到微积分和群论,并为此而绞尽脑汁,千方百计。这等于是背离了物理学发展的自然的和历史的规律。


至于三角代数方程、概率论和简单的微积分都是重要的学科,这对于以后想学理工科或经济金融的学生都极为重要。


03

音乐、美术、体能对学问和人格训练都至为重要

我还想谈谈体育、音乐、美术以及这些课程与数学的关系。柏拉图于《理想国》中以体育和音乐为教育之基,体能的训练让我们能够集中精神,音乐和美术则能陶冶性情。古代希腊人和儒家教育都注重这两方面的训练,它们对学问和人格训练至为重要。


从表面上看,音乐的美是用耳朵来感受的,美术的美是用眼睛来感觉的,但是对美的感觉都是一种身心感受,数学本身就是追求美的过程。20世纪伟大的法国几何学家嘉当也说:“在听数学大师演说数学时,我感觉到一片的平静和有着纯真的喜悦。这种感觉大概就如贝多芬在作曲时让音乐在他灵魂深处表现出来一样。”


美术,是以一定的物质材料,塑造可视的平面或立体形象,来反映客观世界和表达对客观世界的感受的一种艺术形式。而几何也是描述我们看到的、心里感受到的形象。而数学家也极为注重美的追求,也注意到美的表现。伟大的数学家、物理学家外尔就说过:假如我要在大自然的真和数学里面的美做一个选择的话,我宁愿选择美。很幸运的是:自然界的真往往是极为美妙的。真的要做点学问的话,就要懂得什么叫美,如何在各种现象中找到美的感觉。数学的定理有几千万,如何选择,完全凭个人的训练感受。


普林斯顿高等研究所的徽章就体现了真和美,左手面是裸体的女神,右手面是穿着衣服的女神。无论文学家、美术家、音乐家和数学家都在不断地发掘美,表达他们由大自然中感受到的美。一个画家要画山水画,到三峡到泰山到喜马拉雅山看到的风景是不同的,你没有去过,一切都是空谈。我们看某个风景的图片和亲自去感受是不同的,所以做学问也是同样的道理,只有身临其境才知道什么是真的好,是真的美。


现在来谈谈体育。无论希腊哲学也好,儒家哲学也好,都注重体魄的训练。亚里士多德认为希腊人有超卓的意志,意指希腊人昂昂然若千里之驹,自视甚尊,怜人而不为人怜,奴人而不为人奴。正如孟子所谓“富贵不能淫,贫贱不能移,威武不能屈”。做学问的人也要有这样的气概。纵观古今,大部分数学家主要贡献都在年轻时代,这点与青年人有良好的体魄有关。有了良好的体魄,在解决问题时,才能集中精神。重要的问题往往要经过多年持久地集中精力才能够解决。正如《荷马史诗》里面描述的英雄,不怕艰苦,勇往直前,又或如玄奘西行,有好的体魄才能成功。

04

学习的过程不见得都是渐进

有时也容许突进

现在有很多教育家反对学生记熟一些公式,凡事都需由基本原理来推导,我想这是一个很错误的想法。有些事情推导比结论更重要,但是有些时候是不可能这样做的。做学问往往在前人的基础上向前发展。我们不可能什么都懂,必须基于前人做过的学问来向前发展,通过反复思考前人的学问才能理解整个学问的宏观看法。跳着向前发展,再反思前人的成果。当年我们都背乘数表,而事实上任何一个科学家都懂得如何去推导乘数表,物理学家或工程学家大量利用数学家推导的数学公式而不发生疑问,然而科学还是不停地进步。可见学习的过程不见得都是渐进,有时也容许突进。我讲这个例子不是让大家偷懒,不会就算了,而是希望大家不要因为有些不懂就放弃,就停滞不前。


举一个有名的例子,就是exp(iθ)=cosθ+isinθ


三角函数中比较重要的定理都可以由这个公式推导。我们不难推导它,但是有些学者坚持中学生要找到它的直观意义,但是可能你找不到直观意义,却可以一步一步推导,推导以后就可以向前研究了。


很多中学都不教微积分,其实中世纪科学革命的基础在于微积分的建立,而我们的孩子不懂得微积分,等于是回复到中世纪以前的黑暗时代,实在可惜。


我听说很多小学或是中学的老师希望学生用规定的方法学习,得到老师规定的答案才给满分,我觉得这是错误的。数学题的解法是有很多的,比如勾股定理的证明方法至少有几十种,不同的证明方法帮助我们理解定理的内容。19世纪的数学家高斯,用不同的方法构造正十七边形,不同的方法来自不同的想法,不同的想法导致不同方向的发展。所以数学题的每种解法有其深厚的意义,你会领会不同的思想,所以我们要允许学生用不同的方法来解决。



为提升中学生对数学研究的兴趣,2008年,丘成桐设立“丘成桐中学数学奖”(“丘奖”,后发展为“丘成桐中学科学奖”)。不同于一般竞赛,参赛者可自行选择感兴趣的题目,以提交研究报告的形式参赛,让中学生也能体会一把做科研的滋味。


2010年,他又发起“丘成桐大学生数学竞赛”(“丘赛”),全面考察参赛大学生的数学基础知识和技能,希望能提升中国大学生的数学基本功。


同时,他还发起了世界华人数学家大会(ICCM),创办有“华人菲尔兹奖”之称、颁给45岁以下青年学者的ICCM数学奖,为加强海内外华人数学家的联系,发挥了重要的作用。


甚至,为了鼓励更多女生投入数学学习,2021年,他还发起了“丘成桐女子中学生数学竞赛”。


奖项公布!

2023丘成桐女子中学生数学竞赛


第三届丘成桐女子中学生数学竞赛

今晚顺利落幕!


本届大赛共有120余名学生

参加线下笔试

34人入围面试,角逐“诺特奖”


最终评选出金奖、银奖、铜奖

以及优胜奖共18位获奖选手!



获奖名单



金奖1人

陈彤彤

江苏省苏州中学

银奖2人

温宜合

深圳中学

郭家怡

湖南师范大学附属中学

铜奖6人

胡湛尔

浙江省杭州学军中学

徐子衿

云南师范大学附属中学

史一诺

杭州学军中学教育集团文渊中学

王家怡

上海外国语大学附属外国语学校

刘玉竹

重庆市巴蜀中学校

王欣佳

北京师范大学附属实验中学

优胜奖9人

万雨欣

湖南师范大学附属中学

李语煊 

杭州市学军教育集团文渊中学

胡   敏

杭州市学军教育集团文渊中学

陈佳鸿

杭州学军中学

白妍丽

杭州学军中学教育集团文渊中学

胡沐昕

西安高新第一中学

朱宸仪

华南师范大学附属中学

黄依倩

浙江省乐清市知临中学

杨丝雨

浙江省桐乡高级中学


丘成桐少年班的不同之处

2023丘成桐女子中学生数学竞赛

作为中国数学教育的观察者、批评者和建设者,丘成桐始终致力于中国拔尖人才的培养。

纵观当下学生的培养路径,丘成桐认为,对于特别有才华的学生而言,以中考和高考为目标的训练,实在有些过于浪费时间,有望成为未来数学家的他们,理应有更好的选择。


为此,丘成桐将优秀人才的教育革新,延伸到了中学阶段。


2020年底,清华大学推出了“丘成桐数学科学领军人才培养计划”,每年遴选100个左右具有“突出数学潜质和特长,并有志于终身从事科学研究”的高中生和特别优秀的初三学生,无须高考,入学后直接接受为期八年的本硕博衔接培养。

2021年,全国15个省市的优质18所中学纷纷成立了“丘成桐少年班”,采取初高中贯通、大中学联动方式培养,进一步探索数学等基础学科人才的早期培养,为国家输送数学学科拔尖创新后备人才。

在清华大学求真书院的官网上,丘成桐先生给出了回应。他认为,如果说求真书院要培养的是“有能力、有远见的通才,真正耐得苦,对学问真正有兴趣”,那么中学教育中,奥赛不是数学教育的重点,要培养的也绝不仅是竞赛人才。


真正要培养的则是“有能力、有抱负,懂数学、懂科学,有文化、有内涵的通才”。


因而,第二年“丘班”的招生选拔,南京一中就吸取了首届招生的经验,不仅仅考数学、物理,而是全面考察学生数学、语文、外语、物理和化学等五门学科,同时还增加了数学的加试。


考试范围以初中学科为主,知识的深度和广度,还是有所拔高。殷俊解释,“主要还为了考察孩子的学习能力。”


当然,“拔尖”人才的选拔过程,也有不同的声音在讨论。对于还在成长发育期的中学生而言,仅凭一张试卷,真就能筛选出一批最优秀的大脑吗?

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在接受新华社采访时,丘成桐曾说,“希望十年后,能够看到在中国本土成长的第一个菲尔兹奖得主。”相信这样的等待,也将不会太久,而萦绕在我们心头的“钱学森之问”,也将终能找到答案。


全国18个“丘成桐少年班”名单: 
中国人民大学附属中学、清华大学附属中学、深圳中学、西北工业大学附属中学、华东师范大学第二附属中学、重庆市巴蜀中学校、东北师范大学附属中学、吉林大学附属中学、成都市第七中学、杭州学军中学、南京外国语学校、南京市第一中学、华南师范大学附属中学、长沙市雅礼中学、贵阳市第一中学、山东省青岛第二中学、浙江乐清市知临中学、北京师范大学附属实验中学


发布于 2024-04-12 20:03

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本文由 上海小升初 原创发布于 家长帮 ,著作权归作者所有。

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