数学奥林匹克备受关注,其实国内有五大学科竞赛正在蓬勃发展。全国物理奥林匹克总教练揭秘比赛场面:非常激烈,积分争夺消耗体力,需要呼吸氧气。
致辞/宋峰(南开大学教授、全国物理奥林匹克总教练、领队)
北京科技报记者刘欣炜编译
目前,我国共有五大学科竞赛(数学、物理、化学、生物、信息),获奖者既可以考取名牌大学,也可以获得自主招生资格。此外,随着我国运动员在国际赛事中不断取得佳绩,学科竞赛也备受关注。
在2018年9月举行的全国物理科普大会上,全国物理奥林匹克总教练兼领队、南开大学宋峰教授作了物理竞赛报告,介绍了物理奥林匹克赛事的进程和国家集训队的情况。在他看来,参加物理奥林匹克不仅是学习知识、拓展思路,还是“科普”的好手段。物理竞赛与高考并不冲突网校头条,对于有这方面特长的年轻人,不能只是“低头跪地备战高考”,而应该努力,释放青春的才华。
学科竞赛本身的目的就是为了激发学生的学习兴趣,特别是对那些有空闲时间的学生,提升他们的学习能力,同时也是为了发现有优秀天赋的年轻人,以便更好地培养他们。通常,奥赛分为地方预赛、省赛和全国赛。省赛中成绩最好的学生晋级全国赛,然后从全国赛成绩最好的几十名学生中选拔出若干名学生(不同学科的人数不同)参加国际级别的学科竞赛。
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从省赛到全国总决赛
国际物理奥林匹克(IPhO)和亚洲物理奥林匹克(APhO)主要从中国物理学会主办的“全国中学生物理竞赛”中选拔。第一场是初赛,由各省物理学会组织,约2~3%进入复赛。复赛仍由各省物理学会负责,一般在省会城市举行,便于统一管理,保证考试的严肃性。
现在复赛满分为400分,其中理论320分,实验80分。比赛内容包括力学、热学、光学、电学、近代物理等,内容比较全面,难度也比较大。奖项方面,物理竞赛省级一等奖约1500个,今年由于报名人数增加,一等奖增至约1600个。这些学生受到我国985高校青睐,预计其中约400人考入北大、清华,其余考入985名校。
南开大学宋峰教授主攻光学、凝聚态物理,转行研究奥运赛事(图片来源:网络)
最终全国决赛入围者是从数十万报名者中选拔出来的360人,今年起将增加少量港澳台名额。比赛由全国赛委会直管,在固定城市举办,举办城市需提前申请。比赛由高校牵头,与中学合作,进行理论和实验比赛,总分400分,理论280分,实验120分。
竞赛内容侧重数学工具的应用、物理概念的理解和过程的分析2013物理竞赛题,难度较大,很多学生考完后都感到很沮丧。目前奖项设置一等奖120名、二等奖120名、三等奖140名,其中前50名可保送高校、进入国家集训队。近年来,被保送的学生几乎全部考上了北大、清华,还有的考上了哈佛、MIT等国际知名大学。
宋峰教授与第47届国际物理奥林匹克金牌得主王伟合影(图片来源:网络)
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加入国家集训队
全国集训是经中国物理学会常务理事会批准,从2012年开始由南开大学和天津市物理学会负责。此前,各个高校轮流承办,包括北京大学、中国科学技术大学、南京大学、复旦大学等,每个高校进行4年的集训。集训时间分为3个阶段,第一阶段在11月中旬,全国总决赛一周后开始集训,总共45天左右。其中30多天是上课时间,还有一周时间用于考试,从早到晚。考试中理论和实验的比例是3比2,实验成绩的权重相比总决赛进一步增加。因为国际比赛实验占40%,理论占60%。然后从中选出13个人进入第二、三期集训。
集训队的任务是系统地提高普通物理的内容。中学生有一个很大的特点——有的学生连题目的原理都不知道,但还是能解题的。但仅限于这道题,后面再出新题,可能就解不出来。目前中学生普遍采用的解题方法是题海战术,一遍又一遍地训练。这一招在国际比赛中就行不通了,因为国际比赛的题目几乎是猜不出来的。要想正确解题,必须了解原理,知道该用什么定理、公式,而不是看到熟悉的题目就写一大堆东西。
另外2013物理竞赛题,我们也要让集训队的学生了解科研前沿,国际奥赛的题目大部分来自科研前沿,国际奥赛的大纲和国内奥赛的大纲不完全一样,所以我们也要进行针对性的训练。另外还有很多细节问题,比如写作、时间管理等等,这些也需要我们进行训练,这和我们普通中学教学的重点不一样。
我们制定了详细的训练队伍和选拔规则,现在的成绩很好,不但能拿金牌,而且名列前茅,差距很小。其中一个重要原因是训练和选拔公平公正,能选出最优秀、最合适的学生参加比赛;训练有素,每个学生都能得到发展和提高。
国家队选拔考试总分500分,内容包括力学、理论力学、热力学、热系统、光学、现代光学、电磁学、电动力学、现代物理、综合考试。实验内容包括数据处理误差、力、热、光、电、综合考试。具体考试次数将根据当时情况而定,但将提前通知学生。
考试题目由多位专家出题,题量很大。考试条例也有非常详细的计划:试卷如何保存和保密,谁来领取试卷等等。每次考试通常由一名主监考老师、一名行政老师和一名年轻教师或博士生监考。
每次考试,考生的座位都是现场抽签决定的,考生将自己的座位填在一张登记表上,登记表最终会放在保险柜里。考生按照抽签的位置就座,试卷上只写中签号码,没有姓名等任何信息。考试结束后,试卷装订好,中签号码封存。每次考试都以同样的方式进行。例如,如果一个学生参加了7次考试,他将有7个中签号码。
最后,老师们批改完试卷后,就把试卷交给行政人员进行评分。评分完成后,在开卷之前,我们会让评分老师再检查一下分数较高的试卷,看看有没有问题,最后再开卷登记。中国物理学会每年也会派人来检查试卷,比如2018年就派了好几个专家来检查,然后开卷、记分。其实我们在做这些事情的时候非常小心,会花很多时间。
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13人获选参加国际及亚洲赛事
最终的结果我们会出报告,提交给中国物理学会。在考试排名方面,我们其实是按照字母顺序排列的,而不是按照分数排序的。因为我们知道这13位学生的水平相当高,而那些没有被选中的学生可能只差他们几分甚至零点几分,他们的水平其实差不多。社会上有时也会有传言说谁是第一名谁是第二名,这都是错误的信息。
这些任务基本上每年一月中旬就完成了。因为我们的项目很多,老师都是兼职,所以时间比较长。每年十二月到一月是学期的结束,老师们有自己的课程要完成,有自己的研究项目要做。同时,我们的报告还要送到各级部门审核才能发表。所以,最终发表的时间有时会延长。
2018年清华大学、北京大学专家来南开大学听取培训组汇报(图片来源:)
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前五名的个人训练
选拔出来的13人中,1到5人参加国际赛,6到13人参加亚洲赛。我们会再进行两次集训,第一次是13人,第二次是5人。之所以把这5个人分开训练,是因为国外的考试大纲比较宽泛,内容比较多,而国内的大纲所列的项目比较少。
在修订大纲时,我们一直努力向国外靠拢,但实际开会征求意见时,总会有不同意见。例如,有中学教师希望把项目列得更详细,这样能更好地帮助学生备考。但从参加亚洲和国际比赛的角度,我们希望遵循国际大纲,例如考查热力学第一、第二定律、状态方程等,不再详细讲解,这样考查的范围才能更广。
国内和国外的题型也不一样,国内这几年的题型比较固定,比如复赛和决赛都是8道大题,其中力学、电磁学平均各2.5道题,热力学、光学、现代物理各1道题。国际奥林匹克也比较固定,3道理论大题,1-2道实验题。这3道大题真的很大,题量很大。国内的8道大题考3个小时,国际的3道理论题或者1道实验题考5个小时。
第 49 届国际物理奥林匹克竞赛相关 LOGO(来源:Ipho.pt)
第一节训练课针对的是亚洲赛的题目和题型,第二节训练课针对的是最终要参加国际奥林匹克的五位同学。亚洲赛和国际赛的题目和题型是一样的,但也各有特点。亚洲赛有亚洲20多个国家参赛,俄罗斯、罗马尼亚等国家也会参赛,特点是整体水平高,题目难度大。国际赛有全球80到90个国家参赛,特点是国家多、人数多,水平相对较低,题目难度不大。
所以如果我们想拿金牌,就必须把所有题目都考虑进去,不管题目难易程度如何。这跟准备普通考试是一样的。如果你只希望考60分,你只需要把书上的基本知识和重点知识准备好,然后复习就可以了。如果你想考90分、100分,你就得花两倍、三倍甚至更多的时间。即便如此,你也不一定能拿满分,因为我们必须把所有题目都考虑进去,这也是训练的难度。
中国队在今年第49届国际奥林匹克比赛上豪取桂冠(图片来源:)
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湖北省在国际赛事中表现亮眼 领跑各省
下面我介绍一下亚运会和国际运动会的情况,亚运会是2000年举行的,第一届在印度尼西亚举行;国际运动会是1967年在波兰举行的,迄今已举办了49届。
国际比赛一般以国家名义举办,由政府出资,中国从1986年开始参加国际比赛,但也有年份没有参加,如2003年因非典。
我们的成绩怎么样?可以毫不犹豫地说,我们取得了辉煌的成绩!我们整理了历年参加亚洲和国际比赛的学生名单。
由此我们可以看出,在亚运会上,湖南、湖北、浙江、江苏、北京等省份的表现都非常出色。
湖北是国际大赛金牌大赢家,华南师大一附中是所有学校中最好的,也和他们的政策有关。
深圳中学大一学生杨天华在第49届国际物理奥林匹克竞赛中荣获总分第一名、实验第一名、理论第一名三项个人奖项(图片来源:网络)
现在我给大家汇报一下这几年的成绩。我从2012年和北大一起开始参加这个活动,当时去印度参加第十三届亚运会,后来又去爱沙尼亚参加第43届国际运动会,直到今年越南河内亚运会、葡萄牙里斯本国际运动会。2013年是南开大学和天津市物理学会第一次组织,当时我们经验不足,虽然最后获得了全部金牌,但是理论成绩没有拿到第一名,总体排名也很一般,国际比赛也没有拿到第一名,这也是我们这几年最差的成绩。现在我们的成绩可以说在前十名的范围内。这十几名之间的竞争非常激烈,前后排名可能只差0.05分。
2012年我虽然全程参与,就像坐在副驾驶看别人开车一样,感觉自己什么路都懂。但是2013年坐上驾驶座,发现还有那么多问题没有解决。所以,2013年比赛回来后,我们总结经验,2014年取得了更好的成绩。那一年亚锦赛只有15枚金牌,我们中国队8名队员全部拿到金牌。2015年在杭州举行的亚锦赛,我们居然派出了2支队伍,总共16人,全部获得了前21名。
其实很多人问我参加比赛有没有压力。我说压力很大。为什么这么大呢?因为亚运会的金牌太少了!优秀选手太多,东道主又有主场优势,所以争夺金牌的压力很大。国际比赛的题目可能比较简单,中国学生往往在难题上表现不错,但在简单题目上容易失误。
在国际比赛中我们也取得了优异的成绩,比如2014年在哈萨克斯坦阿斯塔纳举行的第45届比赛中,我们分别获得了第一名、第二名、第四名、第六名和第十二名,第三名的成绩仅比第四名高出0.01分。
今年在越南河静省举行的亚洲物理奥林匹克考场(图片来源:.vn)
参加实验室测试的学生(来源:.vn)
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得分阶段消耗大量能量并需要氧气
2015年亚运会取得好成绩后,我骄傲自大,忽视了对简单题的训练。2015年亚运会在印度举行,题目很简单。简单到什么程度?前一年,满分50分,金牌得分27.1分。今年在印度,金牌得分是42.2分。很简单的情况下,就看细节了。我们的第二名只落后第一名0.2分。第二名和第三名本来应该拿第一,但都没有拿,除了一些客观因素,我们自身细节的缺失也是主要原因。
我给大家讲一个争夺积分的过程。在新加坡的比赛中,我们去争夺积分,对方说我们的衍射图画得不对,用游标卡尺量了一下之后说,跟实际比赛中出现的图比对,觉得我们画的太大了。我们当时都傻眼了,可见他们很细致。后来我们在训练的时候,就很注重细节的训练,培养学生更加细致。除了考试的细致,我们在其他方面也是非常细致的,包括赛后的提交包装等小细节,我们都尽力做到最好。可以说,没有哪个国家像我们这么细致。
整个比赛持续8到10天,第一天报名,第二天上午开幕式,下午是试题讨论,他们会先把试题发下来讨论、翻译,这项工作会持续到第二天凌晨,甚至早上。第三天是发试卷,老师会批改,然后进入下一轮,理论和实验是分开的。
2017年国际物理奥林匹克试卷检查工作(来源:.id)
考试的时候,学生和老师是分开的,但是考试结束后,他们会一起吃饭,吃饭的时候我们一般会讨论,让学生告诉我们他们对题目的看法,他们的想法是什么。
第六天是成绩公布后的面对面计分比赛,这是一个非常公平、民主的措施,我们会在对分后和主办方进行比赛。在比赛前,我们会制定非常详细的计分策略。在比赛过程中,我们会和主办方进行深入的交流,比如我们的选手使用了新的方案,我们会告诉考官。
比赛的难点在于要在短时间内说服对手,这是整个奥运会最累的时刻,大脑完全被消耗殆尽,每场比赛20分钟,累得需要氧气,脑力消耗太大了。
关于阅卷,没有专门的场地,很多时候都是在酒店阅卷,这里挺有意思的,一般是安排两个人住一间双人房,有时候也会安排两个人住一间双人房,还可能会安排和外国人合住一间房,比如我们去印度的时候,老师给我们安排的室友就是印度人。
大赛组委会安排了探索日活动。除了考试,游学也是大赛的主要活动。(来源:.vn)
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