7月23日,两位年轻的中国数学家邓煜、王虹在美国费城举行的国际数学家大会上双双获得菲尔兹奖。这也是中国籍数学家首次获此殊荣,国内一片沸腾。
很多人好奇,天才如何诞生,又经历了怎样的培养?
王虹的求学之路并非一路坦途,在接受媒体采访时,她提及博士导师拉里·古斯从不给出正确答案,或直接说“你错了”。即便自己提出明显错误的方向,也会顺着她的思路往下推演,推到逻辑出现矛盾的地方,让她自己察觉问题出在哪。她评价,这种引导式纠错“逼出了独立科研的脑子”。
另一位获奖者邓煜从小就展现出过人的数学天赋,但他在采访中回忆起自己对数学产生兴趣的时刻,不是在书房里正襟危坐,也非在补习班里奋笔疾书。而是每个周末,父亲带他去爬山的途中,沿路拆解趣味数学题目。
两位获奖者的成长轨迹令不少人感慨,培养顶尖的数学人才,并无高效的“绝招”,也没有标准范式。
这也是卡耐基梅隆大学数学系华裔教授、国际奥林匹克数学竞赛(以下简称IMO)美国国家队原总教练(注:2023年卸任)罗博深的观点。长期位于数学竞赛和拔尖人才培养的中心,他越来越警惕竞赛催生出的刷题式培训。在他看来,数学教育最重要的,并不是让一个人会做题,而是培养其愿意独立花很长时间思考的能力。
7月中旬,我们在上海见到了目前担任IMO基金会发展部副主席的罗博深,和他聊了聊了竞赛、数学与教育。
很多年以后,他仍然清晰地记得属于自己的幸运时刻。那是个初中同学父亲组织的非正式数学小组,每个周末他和几个同学吃着披萨探索数学,通过独立思考、合作讨论与讲题训练。在这个“披萨数学俱乐部”里,他开始真正爱上数学和思考。
以下是罗博深的讲述。
披萨、伙伴和数学
我读小学时,数学成绩比同学略好一些。并不是因为我特别热爱数学,而是妈妈会在家辅导我。初中时我发现,花很长时间思考一道题,最后把它想明白,这种感觉常常令我着迷。
这种特殊的成就感,我只能在数学中得到。基础教育阶段,美国许多课程的考试主要考察记忆力。比如,列出十种植物、说出第二次世界大战发生在哪几年。但数学却不一样:题目可能写得很短,但需要想很久。
现在很多习惯刷题的孩子可能没有体验过这种感受。因为在做题之前,已经有人教过他们怎么做。
许多老师上课会习惯说:“这道题,我给你们介绍最快、最顺的解法。”学生先看老师做,然后套用老师的方法大量练习。看似学得很快,但失去了宝贵的独立探索过程。有些老师也会课堂提问,但如果每次提问,最快回答的总是别人,很容易失去信心。
我很幸运,小时候没有处在这样的环境,并且遇到了一个令我至今难忘的“课堂”。
1994年,我读六年级,学校转来一位八年级的新同学。她的父亲发现学校没有学生参加过美国中学生数学竞赛(MATHCOUNTS),而她的女儿此前参加过比赛。这位父亲主动向学校提出担任教练,他希望女儿能有同伴一起学习数学。学校就此组织了十几个学生,我是其中之一。
每个周末,这位主业是机械工程师的父亲,会在他的办公室里义务教学。他并非专业教师,也不一定每次都提前备课,他只是陪着我们学习。我们每次待两三个小时,他会发给每个人一份往年的竞赛试卷。
IMO从1959年开始举办,当时已经积累了许多年的旧题。那是20世纪90年代,没有电子版试卷,旧题需要从习题集上复印而来。
试卷发下来后,没有讲解和提示,所有人花40分钟独立思考。这些题很难,很多题型从来没有学过,我就像直接进入一场完全没有准备的比赛。
40分钟后,他会开心地招呼大家:“披萨到了,我们来吃披萨吧!”
披萨是他买的,学生们不需要付钱。大家一边吃,一边讨论题目。他会提问:“第一题,大家得到什么答案?”有人说“42”,他就对照答案,然后问:“谁愿意解释,你是怎么得到42的?”然后选一名同学到白板前讲解。
他经常说:“如果你会做这道题,却不能把它讲清楚,将来是没有用的。”在这位身处职场的工程师看来,工作中不能只想出解决问题的办法,还要能够向别人解释清楚。
一个同学讲完后,他还会接着问:有没有其他不同的方法?如果有,另一个学生再上去讲。在整个过程中,基本上是学生教学生,他只是在一旁监督指导。
如果有人说“我比你聪明”这样的话,他会立刻制止。在这个兴趣小组里,他从来不强调谁做得最好,而是说“我们是一个一起玩、一起学习的团队,不是为了看谁最聪明”。
这是我最早的关于奥数的体验。没有人提前给出示范解法,大家各自思考,再围着披萨和白板讨论。如今,有些参加数学竞赛的学生家长抱着竞争心态,觉得自己的孩子如果掌握了“秘密技巧”,不愿意邀请同学一起学,只想让自己的孩子排在最前面。
但这位教练的女儿后来进入斯坦福大学读本科,在麻省理工学院完成博士学业,成为一名大学数学教授。与他人分享并没有耽误她的成长,我甚至认为,正是因为她拥有一群共同学习的伙伴,才一直保持对数学的热情。兴趣需要环境,也需要同伴。
在“披萨数学小组”的训练下,我在1999年拿到了IMO银牌。
我给很多人讲过这个故事,一个好的数学环境并不神秘。家长不一定要是大学数学系教授,也不一定是专业教师。愿意花时间,可能再买几张披萨,就能让一些孩子坐在一起思考。
最好的数学启蒙者,可能恰恰不是能立刻给出正确答案的专业人士。我有三个孩子,他们的数学都不错。但我不教孩子数学,陪他们学习的是我太太。她不是数学专业出身,许多题目需要和孩子一起思考。
当主教练前,我说成绩可能会退步
2013年,参加面试IMO美国国家队的主教练时,我告诉美国数学协会,如果让我来带队,美国队的排名可能会下降,因为我不会把全部目标放在比赛成绩上。所幸,他们并不反对。
IMO比赛中,每个国家队最终有6名学生入选,但每年大约有60人参加集训队。这些孩子已经经过层层选拔,都非常聪明。我关注的不是怎样让这6个人在备赛的2个月内多拿几分,而是这些孩子20年以后在做什么。
我希望未来能在新闻中看到他们。比如有人推动数学研究,有人进入前沿科技领域,有人创办知名企业,有人在其他地方作出真正的贡献。
所以,我改变了训练方式。组建教练团队时,我会刻意找曾经参加过奥数训练、后来进入其他领域的人。我想让学生看到,这些教练曾经和他们一样坐在竞赛训练的教室里,后来,他们用数学解决完全不同的问题。
大约每隔两天,我们会安排一次晚间讲座,内容可能与IMO无关,比如数学在生物学中的应用、数学与人工智能等等。如果只有2个月备赛时间,最有效的夺冠路径当然是不断训练竞赛技巧,把所有常见方法练得非常熟练。
但我不希望学生的世界里,最后只剩下IMO的6道题。
我还向10个国家发出邀请,希望他们各派2名学生参加美国的集训,费用由我们承担。许多被邀请的国家都是美国队在比赛中的强劲对手,被邀请来的学生中,也有人在比赛中超过美国选手,获得金牌。
有人质疑:为什么要花钱帮助其他国家?
这时,我会想起初中时代那些吃披萨的午后。
我的目标不只是让美国队赢。我希望让美国最优秀的60名学生更早意识到,世界比自己的国家更大,有不同的文化和不同的人。
我带领的美国队目前一共拿过四次团队第一。我上任第二年,第一次获得了IMO团体第一的成绩。这些成绩不能都归功于我,毕竟,在我成为主教练前,学生们也接受其他老师的培养。
但第一次夺冠的那届队员给我留下了很深的印象。他们是很好的朋友,彼此支持。IMO虽然是团队参赛,但比赛形式是由六名队员分别答题,最后把个人分数相加构成国家队总分。对一部分参赛者而言,自己拿到金牌,或许比国家最终排在第几更重要。
考试一共6道题,从难到易。通常答对5道题,就有机会获得金牌。一个学生如果已经确定自己达到了金牌分数,可能就不会再拼尽全力挑战最难的题目。
但那届队员为了拿到团队冠军,他们倒着写试卷,把最好的精力留给最难的题。两天全程9小时的比赛里,他们不会因为个人已经稳拿金牌而放弃解题。
将来会有人愿意和你的孩子结婚吗
大约十年前,我遇到一名家长。他告诉我,为孩子找了位奥数成绩很好的私人教练,一对一授课,效率特别高。
我问:“一次课多久?”
他说:“大约两个小时。”
“两个小时做什么?”
“可以做20道题。”
我非常吃惊。要知道,IMO比赛赛程有两天,每天4.5小时答题时间只需答3道题。两小时如何思考20道奥数题?
凭我的经验,大部分时候,教练给出每道题的最快、最顺利的解法。学生看完示范后,再用相同方法练习一批同类题目。
这当然也是一种学习。但它训练的主要是识别题型、记住方法并快速调用,不是面对未知时寻找方向。如果一个孩子原本的数学成绩不突出,通过长期训练掌握方法,甚至真正建立兴趣,同样值得肯定。
不过,大多数时候,这种训练只是为了获得申请大学的入场券。美国的大学录取没有完全公开、清晰的量化标准。顶尖学校给出的要求常常是希望申请者全面发展。
总有人希望找到一条更具体的路径。家长们观察已经被录取的学生,发现其中很多人数学都很好,甚至入选IMO国家队,于是把申请入学拆解成更具体的目标,总结出一条进入名校的标准路线,并针对性训练。
只要出现标准,就会有人蜂拥而至,用这把“尺子”测量孩子,再加以改造。但这样的路径其实只是机械的“零件组装”。名校需要某一种能力,就给孩子装上“最好的胳膊”;看到另一项要求,又装上“最好的腿”……每个部分单独看都很优秀,但最后得到的未必是一个有机生长的人,更像是组装出的“弗兰肯斯坦”,死气沉沉。
总有为孩子升学而焦虑的家长问我,什么样的孩子才是未来真正需要的人才。我的答案或许令很多人出乎意料:你可以想一想,将来是否有人愿意和你的孩子结婚?
如果孩子的考试分数很高当然很好,但一个人是否值得信任,是否真正关心别人,是否能够与人长期合作,很难从试卷看出来。
一个人很聪明却完全不关心他人,没人愿意和他共同生活。如果他只懂得吸引别人,却没有真正的能力,也承担不起共同生活的责任。
是手段,而非目的
虽然对排名和筛选很不认同,但我并不反对奥数竞赛。
足球有世界杯,国际象棋有高水平比赛,数学当然也可以有竞技。学校的基础课程需要适合多数学生,保证基本水平;竞赛则可以提供另一条道路,让愿意挑战自己的人看看能走多远。
我不太喜欢“数学天赋”这个词,也不喜欢社会过度追捧“天才”,更不认为每个孩子都要证明自己是不是“天才”。
有人计算速度极快,能够在很短时间内看到复杂结构。拥有这种罕见能力,可以被称作某种“天才”。但更多的人小时候从未真正接触需要独立思考的数学。他们在课堂上看到前排同学比自己回答得快,就得出结论:我不够聪明,我不适合数学。
我初中时的那位教练会不断追问:“还有没有其他想法?”即使一种方法很慢、很绕,也值得拿出来讲一讲。或许在另一个问题里,它反而是最好的方法。
真正的数学并不只属于前1%的人。推理、逻辑,面对陌生问题不断检验自己的想法,这些能力每个人都应该学习。
我的小女儿最近在使用我们团队制作的题库网站,汇集了往年AMC和AIME的题目。(注:AMC和AIME是美国数学协会主办的一系列数学竞赛中的两个关键环节。它们同属一个完整的晋级体系,是选拔美国国际数学奥林匹克国家队的重要途径。)原来的系统会按照正式考试设计,设置答题倒计时,时间结束后页面会自动跳转结算分数。
她问我:“能不能增加一种不计时模式,仍然在线答题,也能查看对错,但可以慢慢想。”
我听到这个想法后很高兴。她参加测试不是为了获得分数,而是对题目本身感兴趣,所以才希望拥有更多思考时间。我们应该把奥数作为挑战自我、培养思考和判断力的方式,它应该是手段,而非目的本身。
在我作为参赛选手参加IMO的年代,没有培训班,甚至没人知道应该如何系统地准备。那些赛场上表现亮眼的选手,只是享受花大量时间思考从未见过的题目的过程。
如果一个人真正喜欢一件事,会愿意为此付出大量时间。直到现在,这种体验都是我最喜欢的状态。如今,我很少做数学的题,但我仍然喜欢花大量时间独自思考。
我现在想得最多的是:如果AI能够完成许多事情,人类究竟应该做什么?
“Thought+Full”
最近几年,每年都会有人把IMO的比赛题目输入不同的AI,不仅看它们的解题正确率,也会判断AI写出的证明是否成立。结果显示,AI在速度和正确率上超过大多数人类选手。
在人类的赛场上,IMO的满分十分罕见。根据 IMO 官网历届数据汇总,1959年至2025年的66届比赛中,满分率约为1.37%。
今年7月15日至16日,第67届IMO在上海举行,题目涵盖代数、几何、数论和组合四个领域,每题7分,满分42分。来自120多个国家和地区的685名学生参加竞赛,满分获得者只有7人。
去年,有AI公司用内部模型测试IMO题目,得到35分。一年后,全球多个AI大语言模型参赛并获得42分满分成绩,算力相较去年也节约许多。
AI技术进步飞速,机器人和算法能够完成越来越多的工作。那未来还需要人类做什么?或者说,人的生命意义在哪里?
过去很多年,我一直在教非常聪明的年轻人。但聪明并不天然地伴随道德。美国有一名曾经在奥数中表现很好的学生,后来因为枪杀他人入狱。还有很多聪明人利用各种先进技术攫取巨大利益,他们所做的事或许并不违法,但并没有利于他人,只为了让自己赚更多钱。
不久前,一名加州大学伯克利分校的计算机教授联系我,想讨论怎样用AI证明更复杂的数学定理。我问他,为什么要发展这种能力。他说,这是好事,AI能够降低研究成本、帮助教授更快发现新知识。
我继续问,为什么研究成本降低一定是好事?如果任何人都能低成本做研究,一个想制造更危险武器的国家或组织也同样受益,怎么办?他沉默了。
奥数所能体现的独立思考、坚持、逻辑推理和创造力很重要。但如果所有时间都投入题型训练,牺牲个人的合作能力、人文素养和真实生活,这种代价在AI时代会越来越大。
很多时候,我们总想把力量做得越来越大,却没有认真考虑过它究竟指向哪一种未来。
在我看来,世界上最有价值的人,是既利他且喜欢独立思考的人。这样的人通常愿意运用自己的能力帮助别人。我给这种人概括了一个特质:Thought+Full(体贴他人且充分思考),英语单词thoughtful有体贴、关心他人的意思。我把它拆成Thought+Full,强调一个充满思考的头脑也应关心他人。
Thought+Full的两个原则可以看作矢量。愿意帮助别人,是方向;独立思考和真实能力,是力量。只有善意,没有能力,可能无法解决复杂的问题;只有能力,没有正确方向,可能跑得很快,却不知道自己正在奔向哪里。同时具备力量和方向,人才能真正行动起来。
如果一个人数学很好但不解决现实问题也不帮助他人,对我而言没有意义。我不想培养只会做数学题的人。
关于数学的教育实验
四年前,我建立了一个在线教育项目LIVE,希望把“培养Thought+Full的人”这一想法落地。
我们在世界各地寻找高中生,让他们两人一组,在线给年龄较小的学生教数学。高中生平时很忙,照理会把时间用于提升自己,如果愿意为他人工作,至少证明有利他之心。
授课对象是小学高年级和初中生。他们学习数学,同时也观察授课者怎样思考、合作和关心别人。每堂课由两名高中生一起教授,低龄学生能看到,真正的朋友可以共同完成困难的事情。
作为授课者的高中学生,也在教学中学习表达、说服、合作和建立影响力。我们会尽量把来自不同城市,甚至不同国家的两名高中生组成搭档,让他们建立跨地区的关系。
我发现,很多数学能力优秀的学生有个共同短板:表达能力。
有人形容美国前总统比尔·克林顿极具个人魅力,说他一走进会议室,人们看到他的表情、听到他说话,就会立刻爱上他。
优秀的数学人才也需要这种能力。于是我们设计了一个方案:两名高中生共同直播授课时,每名高中生面前有两块屏幕,一块连接低龄学生,另一块连接后台的表演教练,这是我们请来的专业演员。
演员通过文字实时反馈高中生授课时的表达方式与节奏。有点像直播节目的导播,也像一支站在授课者身后的啦啦队。
我最担心的是,培养出只会吸引资源、却不为别人创造价值的人。所以,这个项目需要筛选参与者。
申请者需要录制一段约十分钟的视频,内容是解释一道数学题。很多人以为这是在判断数学能力,但我们更关注的是表达状态。申请材料需要提交老师的推荐信,内容得是用具体事例介绍学生的合作能力。
最后,还有一场1小时左右的线上面试,聊数学之外的事。我们会问申请者:你喜欢做什么?以后想做什么?
目前,每年有一百多名高中生参与直播项目,教几千名孩子。规模还在持续增长,目标是将来每年能够影响十万人以上。
支撑直播授课项目运转的是一家公司,但我的理想更接近于一个社会实验项目。为了避免干扰项目方向,我没有接受外部投资。在线付费课程的收入和社会捐赠,可以为资源不足的学生提供教育。
过去两个学期,我去了乡村和贫困地区的学校。进入课堂时,我不会让学生知道自己的背景。我希望他们把我当作普通代课老师,这样才能看到最真实的反应。
学校里的老师只在上课前介绍:“今天来了一位代课老师,他叫Mr. Po(注:博老师)。”
我会问:“你们上一节数学课学了什么?”根据基础水平,现场设计新问题。
然后,我说:“现在我不告诉你怎样做,你们自己想。”很多孩子一开始不舒服,因为他们习惯老师直接示范第一步、第二步。但片刻后,他们会开始提出自己的想法。
我曾经在英国伯明翰一个贫困社区的学校给七年级学生上课。课程结束后,有个女生举手说:“这堂课很好玩。这好像是我们整个学期第一次在数学课堂上真正思考。”那时已经是12月,学期期末了。
在美国俄克拉荷马州一所乡村学校,我问学生长大后想做什么。一个在课堂上有很多新想法的男生说,他想当农民。下课后,他的老师告诉我,男孩的父亲就是农民,而且拥有多项农具研发专利。
未来,我会继续去乡村,去那些只有个位数学生的课堂,跟孩子们说:我是Mr. Po,这道题你们有什么想法?
等他们开始思考、争论的时候,我可能还会想起,那个在1994年某个周末下午坐在初中同学父亲办公室里、手里拿着披萨、面前摊着陌生数学题的男孩。
原标题:《IMO美国队原总教练罗博深:我不想培养只会做数学题的人》
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