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salon365娱乐-数学和物理的门道,看这些学霸怎么说

2020-01-09 12:39:30 作者:云顶娱乐游戏官方版 阅读:4905

salon365娱乐-数学和物理的门道,看这些学霸怎么说

salon365娱乐,看点 你是这样的学生吗——觉得数学、物理可怕,学不好?虽然很想学好,但总是摸不到门道,提不起兴趣?可就是有这样一些同龄人,他们已经在关注“数学在物理中的有效性”和“秘书问题”这种纯理论性的经典问题,并有了了不起的发现。

策划 | 马用雷 编辑 | 闻琛

文 | 曹天逸、马用雷

在这些早早就涉足科学研究的年轻学子看来,学习好并不是一味地考高分,更重要的是培养一种综合能力,比如培养良好的生活习惯、克服反复实验过程中的枯燥,以平常心面对实验失败,在时间紧张时进行有效的时间管理,等等。

这些都关系到学习时是否可以有持续的专注的投入,从而做到学以致用,真正解决一个未知问题;这里更有“巾帼不让须眉”的故事,她们现身说法:“女生学不好数学和科学本身便是一个伪命题”……

另外,值得一提的是,他们都是“东润丘成桐科学奖”的得主,而且都成功收获了名校offer——哈佛、斯坦福、耶鲁、杜克、伯克利、清华北大等等。让我们一起来倾听他们的声音。

我眼中的数学和科学

外滩君点赞:

发现科学的美,它会给你意想不到的惊喜。

孔喆:同样分支于哲学,数学以外的自然科学大多基于客观事实,而数学给我的感觉是一座逻辑大厦,我非常喜欢有条理、内部逻辑协调的事物。在数学研究中使用的技巧与方法也适用于生活的方方面面,这种逻辑锻炼对我的各个方面都有着潜移默化的影响。

易家弘:小学时有兴趣班,每周有小制作、简单电路、标本什么的,这大概算是自然科学启蒙吧。后来还参加了航海模型小组,包括静态模型制作、自航项目和遥控项目,对于结构和控制有了更进一步的兴趣。

初中物理深度很有限,但是我和几个很要好的同学一块儿做了两个小探究:一个是不同种类花纹对防滑性能(摩擦)的影响,另一个是在质量和动力大致相童的情况下,不同尾翼形状对小火箭飞行性能的影响,初步体会了探究式实验的过程和乐趣。高中阶段成功进入课改实验班,接触的是外国物理教科书,深度着迷,学校也有很多资源,从此停不下来了。

杨紫童:我对物理的兴趣主要来源于物理中一个被很多学者都讨论过的现象——数学在物理中的有效性。在我看来,数学其实是一个非常主观的科学。除了像点、线这些十分基础的概念,几乎所有更高等的概念都是为了研究“纯数学”问题而诞生的。

举个例子,牛顿提出了著名的运动方程,描述世间一切的运动,其中涉及到“微分”这样一个由微积分产生的概念。而“微积分”这样的发明是人脑的机能,也就是说,如果没有“思考”这个过程发生,可能永远也不会存在“微积分”这门科学。然而,苹果的落地,日月交替,这些物理现象都是可以客观地、独立于人的观测而存在的。所以说,每一个数学上的概念在物理中找到对应时,仔细想想其实都是十分不可思议的。正是这种不可思议的感觉鼓舞我去学习、去探索各种神奇的联系。

我是怎么学数学和科学的

外滩君点赞:

超越知识本身,更多关注过程、关系、方法,甚至身体素质。

刘臻化:我个人主要就是看书和做题,现在也还在摸索如何更好地学习数学。至于建议,我觉得平时可以注意锻炼身体,个人感觉集中注意力的能力和身体素质还是有些关系的。

孔喆:学习数学很重要的一点就是扎实,若要使用某项定理,我一定希望知道定理的来历,即其推理过程,事实上,我们使用定理是为了快速得到某一前人得到的结论,而有时并不需要真正使用它,使用其中的方法即可达到我们想要的目的。

因而在学习数学时,我十分注重每一步骤之间的联系,不跳步固然是为了不在考试时丢分,但思维的严密这一习惯是需要长久养成的,这是对自己的提升。对于所有数学爱好者,一定不要好高骛远,一味为了“知识”而记忆更多定理、理论,却不顾这些“知识”是如何推导出来的,那便是因小失大了。

谢春阳:我是比较喜欢多学习一些别人的思路,自己去做一些总结和整理,做不出题的话我就去看前人的解法。除了解法,还看用了什么样的方法和思路,这样的方法和思路有没有可能用在其他领域里面,即使这两个领域之间的差别非常的大,有时还有一些相通之处的。

学有余力时,怎么学习超纲内容

外滩君点赞:

学无止境,把握自己的学习节奏很重要。

谢春阳:关于其他课程课内学习与数学拓展内容的兼顾,我觉得是相辅相成的,就比如我做的这个项目和计算机也有一定联系。数学是计算机的基础,计算机也拓展了一些数学上的应用。当对两个学科有坚实的基础之后再进行学习,又会涉及到统计学、回归分析这些知识,同时也会加深我对数学的理解。

杨紫童:对于“超纲”的内容,我主要是通过公开课以及自己读一些书籍来学习的。刚开始接触了麻省理工大学的“单变量微积分”这门公开课,又看了“多变量微积分”、“微分方程”两门课。在公开课学习中还读了教授们推荐的许多书,比如kaplan的《advanced calulus》, sheldon ross的 《probablity models》等。

在课堂上,教授们经常会举一些物理上的例子来体现一下数学概念的应用,在这个过程中我就产生了关于前面提到“有效性”的想法。所以又听了几门物理的公开课,渐渐感觉到凭借听课来学习的效率实在太低,于是又从网上买了很多大家都推荐的教材,比如力学方面看的伯克利物理学教程、费恩曼物理学讲义等等。

我是怎么开启课题研究的

外滩君点赞:

科研就来自于我们身边、我们的生活观察,以及文献和书本里。

叶依林&孔喆:我们的团队都是决定出国读大学的学生,而国外的大学一般都有面试。我们就十分好奇:面试官怎么做,才能使挑选出最优秀学生的几率最大?于是我们开始查找资料,便发现了已有的“秘书问题”。

“秘书问题”是一个古希腊哲学问题,一个经典的组合问题,涉及到概率学,旨在研究如何做出高效准确的选择,在众多对象中选出我们所希望的那一个。我们了解到目前为止数学领域上对于秘书问题的扩展研究还不够完善,不够贴近生活,就结合自己好奇内容的方向,对这个问题进行了扩展。

谢春阳:我做的是关于货币基金流动的预测分析,我们平时用余额宝等货币基金非常多,但它同时会让基金公司存在隐患。比如很多人在同一天把钱从基金中取出来,基金公司就要准备一大笔现金,提前从它的投资中调出来,而它的资金不见得也是随存随取的,所以要提前做好资金上的规划,避免出现没有足够的现金来应对应急需求的问题。

而当没有提款需求时,基金公司就要把钱都投资出去,以保证收益的最大化,这是一个很实际的课题。所以如果我们能想出一个比较好的预测策略的话,就可以带来几千万甚至几个亿的收益,我觉得这是非常激动人心的课题。

杨紫童:我们的研究课题是橡皮筋在形变下的回复力。以前玩过橡胶驱动的飞机,于是就考虑如何让飞机飞得更远的问题。我们查阅了大量资料,发现很多文献都研究过回复力与扭转之间的关系。

但是在飞机真正的飞行过程中,随着高度的变化,飞机周围的温度、压强都会发生变化,所以我们两个人又决定从热力学的角度出发来研究回复力。虽然要做大量的实验,但这过程并不枯燥。论文中有三个模型,复杂程度递增,看似不同的模型其中本质却是一样的,这个过程是自己的设想最终得到印证的过程,十分有成就感。

马韵涵:灵感来自于某个队友对于泡泡的情有独钟,泡泡确实很有意思,所以就读了一些文献,研究题目也就确定下来了。本来只是对肥皂泡的研究,但发现在很多文献中都提到肥皂泡的很多特性与金属原子和石墨分子有共通之处,可以作为研究这些新型材料强度的很好的模型。

初识课题研究的真实模样

外滩君点赞:

成功的背后,都需要经历很多不为人知的困难。

孔喆:首先需要做的便是学习历史文献,从中得到启发,得到入手该问题的方法。这一组合问题需要非常多的分类讨论,极为繁琐,通过反复检查及运算才能得出最后的结果。

我希望通过电脑画图来得到更直观的体现,从而更能判断出结果是否正确,而当绘图与期望结果不符时,我是十分懊恼的,因为甚至难以判断是程序有误还是运算有误,唯有通过一遍遍检查才能解决。想来实际的数学研究要比这更困难,想到我正在做的就是一项数学研究,更加有了斗志。

易家弘:细节记不清了,只记得那段时间还有大学申请,高三作业和另外一篇小论文。对我来说最大的困难是时间不够吧,放弃了多少睡眠时间……

马韵涵:我们的指导老师在这个过程中有举足轻重的作用。在我们一整个暑假做实验的时候都一直和我们一起每天在实验室盯着一大堆泡泡,帮我们找资料、找外援等等,而且对我们一直特别有信心,总在鼓励我们。

印象最深刻的还是在写论文和准备ppt的时候,对我们要求特别严格,从报告的逻辑到ppt上的小细节,论文的格式、内容、校对等等,要求我们精益求精。还帮我们集结了学校的老师进行预答辩。总之就是,如果没有这么一个尽职尽责的指导老师,我们也不可能有这样的成果,也不可能走到这一步。

我心中科学的魅力

外滩君点赞:

科学绝非仅限于知识,更是研究、创新、表达、学习的各项能力的综合。

叶依林:研究,创新和表述能力。从形式上而言,奥赛是书面的,而科学奖是论文和答辩的结合,会从更多角度考验一个人的综合能力。

谢春阳:科学奖非常具有开放性,我们不是在做一个很有局限性的数学题目,而是在所有跟数学相关领域中,选择我们感兴趣的课题予以解决。这也是我非常喜欢的,所以对参赛者来说就要有创造性思维和创造力,也要有比较强的自学能力。

在实际的实验或论文写作中肯定会遇到我们之前没有学过或没有遇到过的问题,就需要我们自己去搜集各种各样的论文资料,或者去寻求一些解决方案。这个过程中也需要我们去学习更多新的东西。

易家弘:科学探究过程的严谨性,方法和结果的可靠性,课题本身的价值,答辩清晰度,对背景知识的熟悉程度,团队合作。一个成功的科学奖参赛者需要成功明确的方向规划、有效的过程控制、适当的资源支持和持之以恒的努力。

汪雪峤:研究课题的兴趣,研究方法,科研的精神和学术成果呈现表达能力的训练,以及科研的态度。

与真正的科研专家交流的收获

外滩君点赞:

收获是一种复杂的情绪体验。

杨紫童:比赛前感觉十分紧张,毕竟面对什么“暗物质”、“宇宙大爆炸”、“弦理论”这些领域的带头学者,我们论文的任何内容对于他们来讲都是十分简单的。这种知识上悬殊的差距难免让人有压力。

但答辩开始就一下不紧张了。突然有了一种“把自己的成果展示给别人”的欲望。准备阶段其实处于一种比较压抑的状态,因为也无法告诉周围其他的人我们研究的东西为何让我们感到不可思议。当这种感觉在答辩中释放出来时,就盖过了前面的紧张。

汪雪峤:答辩时有教授提出我们借用公式没有考虑周全因而计算结果不正确,感到非常尴尬。也有教授频频点头使我们非常欣喜。

参与课题研究对我的影响

外滩君点赞:

真实经历过后,收获才会超乎想象。

孔喆:研究这一课题的过程教导了我如何对未知的问题进行研究,同时对于繁琐的问题更加沉得住气,能够冷静思考,而在数位名教授面前进行讲解则是更加重要的经历。我了解了真正的数学家在研究时注重什么,思考什么,整个参赛过程对我的思维方式有着巨大的影响。

经历过国际评审交流之后,在大学的面试中我也更加从容,更善于表达自己。

王威扬:发现自己非常喜欢搞研究。泡在实验室里真的是件很有意思的事情。这也影响到了我大学学位的选择,现在很想拿计算机和物理的双学位。我最后去的大学不是自己最理想的选择但是也不错。不过比赛以后决定申请mit,虽然被拒了但是过程还是很难忘的。

汪雪峤:这次参赛是我第一次真正接触科研,最重要的是给了我一个对科研的大体认识。曾经以为科研就是每天泡在实验室忍受着无法忍受的单调和重复,而我在这次小科研的整个过程中都还是比较享受的,加上观察到并亲身经历学术讨论的氛围和快乐,因此让我对日后投身科研增添了一份决心。

这次比赛除了列在我的活动清单上之外,更为我很多篇文书的写作提供了思路和素材,帮助我更深刻地挖掘分析了自己。

马韵涵:最重要的是交了很好的朋友,我们这个小团体已经建立了牢固的“革命友谊”。还有就是指导老师对我们的论文和答辩的追求完美的态度已经影响了我。更大一点的影响,就是发现自己以后也可以搞研究,对我最后选了科学的专业也有影响。

学科学,谁说女子不如男

外滩君点赞:

“巾帼不让须眉”的现身说法!

马韵涵:要是说女生容易产生畏惧心理,那也大多都是因为受别人的影响,告诉她们女生不能学好理科,所以自己给自己的心理暗示就是自己学不好理科。

叶依林:也许,在历史中,因为女性所扮演的社会角色的限制,女性在数学研究中有时并不被特别看好。但是,我相信随着时代的发展,女性社会地位的提高,越来越多的女性能更多地发挥她们的潜能,在数学领域以及各个领域大展身手。

于我而言,女生数学不好本身便是一个伪命题。例如抽象代数奠基人,德国女数学家内特尔(amalie emmy noether)对现代数学和物理的贡献便不逊于任何一位男性数学家。

就生理结构而言,我并不认为女性相对于男性更容易对数学产生畏惧或者放弃心理,我身边并未特别发现这种情况。若有这种情况存在,也是因为社会舆论对于性别与数学学习之间不正当的误导与打压造成的。我并不认同性别生理构造是学习数学的优势差异的决定性因素。相比而言,不同的性格在学习数学方面才具有更不一样的优势。比如,在思维上,有的人更适合抽象思维,有的人更适合发散性思维。

丘成桐教授

给学生们的一段话

2008年第一届东润丘成桐科学奖颁奖典礼集体合照

“东润丘成桐科学奖致力于发掘这一代年轻人中可能绘制科学蓝图的人。与这些中学生交流的感觉很奇妙——他们在学术研究领域的“少年老成”令人惊叹;另一方面,他们仍然是“孩子”,带着强烈的好奇和充沛的精力看世界,凡事都要问个“问什么”、找找“怎么样”;他们在自己身上挖掘出无限的可能性和可塑性,另一方面,他们似乎已经把“未来”握在手中,明确了自己擅长什么,想干什么。在对这群小科学家“望洋兴叹”的同时,其实也别忘了,那些改变世界的研究发现,都是从人人力所能及之处起步的。”

东润丘成桐科学奖

简介

“东润丘成桐科学奖”,在2015年由东润公益基金会携手丘成桐教授继续支持、鼓励中学生热爱科学创新,热爱基础科学研究。“科学奖”面向全球华人中学生,借鉴和采用“英特尔科学与工程奖”(isef)的组织与选拔模式,学生以提交研究报告的形式参与竞赛。

获奖学生相关情况

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