從傳統考試型數學競賽到以課題研究為基礎的科技競賽

傳統數學競賽的喜和憂

國際奧林匹克數學競賽（IMO）自從1959年設立以來就引領了全世界的競技數學風潮，各國紛紛開始為這個世界性的數學盛會舉辦地區性比賽以選拔人才。尤其是自從1985年中國代表隊第一次參加了這個國際賽事並嶄露頭角以後，擅長理科的中國學生終於有了一個與來自世界各國的數學愛好者同台競技互相切磋的機會。各大頂尖高校也開始對在數學競賽中獲得好成績的理科尖子生敞開大門。

曾經作為1985年中國首次參加國際數學奧林匹克大賽的兩名成員之一的王鋒教授（Dr. Kevin Wang），憑借個人對數學的極大天賦和濃厚的研究熱情，長期投身數學競賽的教育和研究事業，多次擔任競賽的教練和評委，積累了豐富的教學研究經驗。應廣大家長的熱情要求，2006年王鋒教授和在美國著名學府賓州州立大學取得工程學碩士並在 IBM 等大公司擔任過高級職位的任老師（Ms. Kelly Ren）創辦了“Math Zoom”，一個專注數學競賽培訓的機構，幫助在數學方麵有天賦的學生，進一步強化數學技能，在各種數學競賽中奪得了一個又一個大獎。很快，“Math Zoom”在競技數學培訓領域為廣大家長所認可。

同時，王鋒教授漸漸意識到除了一些極具天賦的數學怪才和能在限時幾十分鍾的競技高壓下還能淋漓發揮的考場奇才，更多的是這樣的同學：他們可能麵對一道數學難題津津有味地研究半天，可能為了數學公式中的小小符號而翻閱數十本資料想弄清它的起源，但是他們卻對競技為目的的數學競賽望而生畏，甚至因為奧數而抵觸數學。對於大部分學生來說，數學等理科的教育需要一個激發興趣的切入點和長期循序漸進的引導。數學競賽訓練的要旨是訓練學生對概念的深入理解和應用概念解決實際問題的方法，借此培養學生的抽象思維能力，邏輯思維能力和分析問題解決問題的能力。這種訓練講究對題目的精確選擇，忌諱搞題海戰術。

另一方麵，王鋒教授和任老師也發現中美在數學教育上形成兩個極端的趨勢：在中國，數學教育，尤其是數學競賽訓練過於注重解題和應試技巧；被扭曲了的奧數題越來越複雜生僻，失去了數學應有的美；奧數培訓的現狀是，30個人的奧數班，實際上隻有5個學生能跟上，其他25個學生坐在那裏痛苦著。而在美國，學生所學的數學知識沒有得到實際解題運用方麵的強化訓練，導致很多學生的高水平很難在數學競賽中得到發揮。麵對這樣的兩種極端情況，王鋒教授和任老師認為有必要在其中找到一個平衡點，既能讓適合競賽的學生獲得針對競賽的解題技巧強化指導，也能讓對數學有興趣的同學能夠在高水平導師的指引下，從自身興趣出發，長期深入地進行課題為主導的研究性學習。於是，在王鋒教授和任老師的領導下，一個注重啟發興趣和課題實踐的全科類教育機構：Areteem學院，從Math Zoom中演化而生。

從競賽走向研究

王鋒教授所關注的情況同樣也引起了國際數學奧林匹克（IMO）委員會的注意。在IMO設立50周年之際，為了讓奧數從純粹的競技比賽走向能讓更多數學愛好者參與並長期從事研究的活動，委員會邀請了世界範圍內14位著名的數學家，合力撰寫了一本“An Invitation to Mathematics: From Competition to Research”（《數學世界的邀請函：從競賽走向研究》），用14篇由淺入深的啟發性文章，鼓勵所有對數學有興趣的同學，拋開數學競賽的壓力和形式束縛，展開以課題為主導的深入數學研究。該書在學術界引起了巨大的反響，引領了傳統數學競賽向數學研究的過渡。而在實際運用領域，人們的關注點也從純粹數學競賽走向了以課題研究為主導的科技競賽領域。

課題為主導的科技競賽：大學申請中的重要籌碼

一直以來數學，物理，化學等傳統競賽都是學生申請大學時重要的加分點。而近年來，這一趨勢有了很大的變化：隨著全美甚至全球範圍內各種科技大賽的興起，熱愛數理學科的同學們有了新的用武之地！在美國大部分地區有區域範圍的競賽像南加州的洛杉磯科技工程大賽，橙縣科技大賽等；從這些區域性的競賽中選拔出來的好的課題被推薦到州一級的科技大賽；之後還有機會晉級到全國大賽。全球範圍的有著名的英特爾，西門子，穀歌，西屋等多家科技大賽。值得一提的是，和西屋科技大賽獎類似，近年來著名的華人數學家，菲爾茲獎得主丘成桐先生創辦了“丘成桐中學科學獎”，包括數學獎和物理獎兩個分支，專門麵向全球華人中學生開放。丘成桐先生創辦該獎的宗旨就是“絕不希望該獎變成另一種形式的奧數”，希望通過這樣的課題研究型科學大賽改變傳統的科學教育方式。

這些不同於傳統意義的科技競賽的核心就是以課題為主導的研究性學習。沒有標準化的試題，沒有統一的答案，沒有幾十分鍾的答題時間限製。參賽學生從幾十種科學項目類別中自由選擇自己感興趣的題目，有數學，物理，化學，生物…而更多的是跨學科的選擇：利用數學模型提高校園內草坪噴水設施的效率；排泄物中的能量轉換等等。值得注意的是，在這類科學競賽中，數學是一項核心技能：既可以作為一個獨立的參賽課題研究，也可以融合在其他所有的科學項目中作為必不可少的工具和關鍵鑰匙。

學生們可以提前半年，甚至一年時間準備。經過發現問題，製定研究計劃，搜集資料，實地考察，設計和實施各種相關的實驗，團體協作討論，研究成果展示，評委答辯等環節，最終學生所獲得的不僅僅是競賽的獎勵，更多的是對研究課題的全麵深入的理解。長期來看，課題研究是對學生自身內在潛力的挖掘，無形中提高了學生自信心，成就感；增強了團隊協作能力，溝通交流能力；鍛煉了學生綜合展示和表達自我的能力。很多同學從這樣的科技競賽的參賽經曆中養成了名牌大學錄取時十分看重的思維能力和科研精神，並對未來的職業規劃有了漸漸清晰的思路。這就是科技競賽成為最近頂尖名校錄取新寵的原因：這是一個學生科研潛力和綜合能力的全麵展示。

Areteem，科技競賽前的模擬競技場

時值2015年5月，加利弗尼亞州州級科技競賽的備戰正處在緊鑼密鼓的最後衝刺階段，擔任此次競賽評委，現任Areteem學院學務校長的任老師說，從大賽評委經驗和評分標準來看，對所選專題的深入探索和研究，結合周邊生活現象，在答辯中展現出的深厚的興趣熱情對獲得高分十分重要。任老師在之前的洛杉磯郡科技大賽中擔任初中物理組的評委組長，並在橙縣科技大賽中擔任能源類別組的評委。任老師強調，興趣從何而來？從實踐中來。很多中學生厭倦數學物理等學科，認為理科枯燥深奧。這種偏見主要來自於離實際生活比較遠的抽象理論。科技大賽就是鼓勵學生們從生活中發現問題，並用所學的數學知識解決這樣問題。這樣的培養方式從根本上解決了學生對數學的畏懼：興趣是最好的老師。當學生知道自己所學的數學知識可以用來解決身邊的實際問題時，他所獲得的學習動力和激情將是應試教育中滿堂灌的教育方式所無法比擬的。正如那句教育名言：教育不是灌滿一桶水，而是點燃一團火。

因此，在Areteem的學術性夏令營中，教師們都是在本學科和領域有著專業訓練和研究經驗的大學教授或者工業界的專業從業人員，以引導的方式進行互動教學，讓學生自己動手實踐一個自選課題的方式開始知識的講解，在指導實踐的過程中已自身的濃厚熱情影響學生和傳授知識，在成果展示的形式中檢驗學習成果，在團隊合作交流的激烈思維碰撞中加深學生對知識理解和激發學生繼續探索課題的激情。Areteem的課堂就是一個小型的科學大賽模擬訓練場。

經過Areteem培訓的學生中，不但在各種傳統數學競賽和研究性的科技大賽中獲獎，90%的畢業生進入了Top20的名校！從去年獲得包括哈佛，麻省理工等八大名校錄取最終選定斯坦福大學攻讀計算機科學的諾娃，到今年被包括斯坦福，麻省理工，加州大學伯克利分校等11所名校錄取，並獲得加州大學聖地亞哥分校生物工程全額獎學金的辛迪，Areteem不但為學生打造進入名牌大學的通行證，更為學生在大學和職場的成功培養綜合的素質和永不衰退的興趣和熱情！

從Math Zoom到Areteem：從數學培訓到跨學科的綜合性學習

曾經有人說過這樣一個真實的故事（出自一止《關於美國高中AP課程的思考》），教授在課堂上問：誰知道哪種氣體最難固化？一學生答道：氦氣。教授大為驚奇，問學生從何知道。學生解釋：海克·卡末林·昂內斯因為液化了氦氣而獲得了諾貝爾獎，液化尚且如此難得，固化應該是更難了。由此可見，科學研究和人文曆史知識相結合的重要性。

這個例子極好地印證了Areteem的辦學宗旨。Areteem的科技活動一直以來都秉承跨學科研究的原則：在今年洛杉磯科技大賽的互動展示大廳，Areteem活動部的員工們給參加大賽的選手們帶來了一場集科技人文為一體的嘉年華：飛馳的過山車模型，人工智能模擬過山車效果，機器人障礙賽跑，綠野仙蹤中走出的德瑞西演示龍卷風形成的過程，熱氣球的原理，科幻小說《科學怪人》中的弗蘭肯斯坦博士帶領學生轉動手搖發動機，點亮小燈泡，一邊的A.R.Teem博士講解直流電和愛迪生，交流電和特斯拉的那段科技發明史，文學作品和科學技術完美結合。

每年夏天的Areteem夏令營，更是這一辦學宗旨的完美體現。從以往的Math Zoom數學集訓，演變到如今的四個方向，八個主題的多選擇夏令營，Areteem在原有的高人氣Math Zoom訓練營的基礎上，擴大了版圖。競技數學，趣味數學，生活科學，自然科學，科幻文學，心理世界，職業潛能探索，創新創業……在這些方向中，參營學生可以選擇一項或多項交叉學科，在兩三個星期的時間裏，體驗不同學科在啟發智慧開啟能動性的完美結合，發現自己身上隱藏的更多潛力。

到2014年，Areteem已經成功地從一個專注培養各類數學競賽選手的集中訓練營Math Zoom，演變成了一個集合競技數學，實用科學，人文藝術，職業潛能開發於一體的全科類培養機構。在各個領域有著不同特長和興趣的孩子們，都在這裏找到了適合自己的“朋友圈”，零距離接觸這些領域的頂尖專家，得到第一手指導。從傳統的數學競賽，走到如今的以興趣驅動，以課題為主導的研究性學習，Areteem培養了一批又一批對所鑽研的領域有著長期從事的強烈興趣和激情，並對相關的其他學科也涉獵廣泛的全麵發展的優秀學生，幫助他們在科技大賽上嶄露頭角，圓夢名牌大學，開啟事業航程。