国家物理奥赛总教练:天才安能仅仅"摧眉折腰事高考"

　　来源：北京科技报

　　奥数备受关注，其实目前国内有五大学科竞赛都在蓬勃开展。国家物理奥赛总教练揭秘竞赛现场：相当激烈，争分环节消耗大到要吸氧。



　　目前国内有五大学科竞赛（数学、物理、化学、生物、信息），获奖者或能报送名校，或能有利于自主招生，加之我国选手不断在国际赛场取得佳绩，学科竞赛备受关注。

　　2018年9月举行的全国物理科普大会上，国家物理奥林匹克竞赛总教练、领队，来自南开大学的宋峰教授做了有关物理竞赛的相关报告，介绍了物理奥赛的流程和国家集训队的情况。在他看来，参加物理奥赛不仅仅是学习知识，开拓思路，也是“科普”的良好手段。物理竞赛与高考并不冲突，对于有这方面特长的青少年，不应该仅仅是“摧眉折腰事高考”，要把青春才华努力地释放出来。

　　学科竞赛本身的目的是激发学生学习兴趣，特别是对学有余力的同学，增强学习能力，并发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。通常，奥赛分为地方预赛、省级比赛和全国比赛，省级比赛中成绩最好的晋身全国赛，然后再从全国赛成绩最好的几十名同学中选拔出若干名同学（不同学科人数不同）参加国际级别的学科竞赛。

　　从省级比赛到全国决赛

　　国际物理奥林匹克竞赛（IPhO）和亚洲物理奥林匹克竞赛（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。首先是初赛，由省级物理学会负责，大概2~3%进入复赛。复赛仍然是省级物理学会具体负责，一般在省会城市举办，以便于统一管理，保证考试的严肃性。

　　复赛满分现在为400分，包括理论320分和实验80分。竞赛内容包括力、热、光、电、近代物理，比较全面，难度相对较高。在奖励方面，物理竞赛大概有1500个省级一等奖，今年因为报名人数增多了，一等奖人数扩大到了1600人左右。这些学生都受到了中国985高校的青睐。据估计，这其中有约400人进入北大、清华，其他的进入了985前列的学校。


▲南开大学宋峰教授主要研究方向是光学和凝聚态物理，半路出家研究奥赛（来源：网络）

　　最终的全国决赛的参加者是从报名的数十万人中选拔出的360人，今年起将额外给港澳台地区增加几个名额的名额。比赛由全国竞赛委员会直接负责，在某一个城市举办，举办城市需要提前申请。竞赛由大学主导，联合中学，进行理论和实验部分的竞赛。总分400分，理论280分，实验120分。

　　比赛内容非常注重数学工具的应用、物理概念的理解和过程的分析，难度很大。很多学生考试后感觉很崩溃。目前奖励设置为一等奖120人，二等奖120人，三等奖140人。其中前50人可以保送大学，并进入国家集训队。近些年，保送的学生几乎都去了北大和清华，个别去了哈佛、麻省理工等国际名校。


▲宋峰教授与47届国际物理奥林匹克金牌得主王威合影（来源：网络）

　　进入国家集训队

　　全国集训的工作由中国物理学会常务理事会批准，从2012年起由南开大学和天津市物理学会来负责。在这之前是各个大学轮流举办，包括北京大学、中国科技大学，南京大学、复旦大学等，每个大学进行4年的集训工作。集训时间上分为3期。第一期在11月中旬，是在全国决赛后一周后就开始集训，总共大概45天左右。这其中30多天是上课时间，有一周的时间用来考试，从早考到晚。考试中，理论和实验比重为3比2，与决赛相比进一步加大了实验分权重。因为国际比赛中，实验占40%，理论占60%。然后，再从这里面选拔出13人进入第二期和第三期集训。

　　集训队的任务是系统完善普通物理的内容。中学生有一大特点――他们有些同学甚至不知道这道题的原理是什么，但依然能把题目做出来。可是也仅限于这一道题，改头换面后他们可能就不会做了。目前中学生普遍采用的解题办法就是题海战术，一遍一遍训练。这一招到国际赛场是行不通的，因为国际赛题几乎是不可能猜出来的，为了能够正确地解答出题目，就必须把原理弄通，知道自己要用什么定理和公式，而不是一看眼熟的题就能写一堆东西。

　　另外，也要让集训队的同学了解科研前沿。国际奥赛题大多来自于科研前沿。国际奥赛大纲和国内奥赛大纲也不完全相同，我们还要进行针对的训练。除此以外，还有很多细节的问题，比如书写、时间掌控等，我们也要培训。这和我们平常中学教学的着力点不同。

　　关于集训队和选拔过程，我们都制定了详细的规则。我们现在的成绩很好，不仅仅是能获得金牌，而且能够排名在前列而且相互之间差距不大。这其中很重要的原因就是，集训和选拔都是公平公正的，我们能选拔出最好、最合适的学生来参赛；培训是行之有效的，每个学生都能够得到发展和进步。

　　国家队的选拔考试满分折合成500分，内容包括力学、理论力学、热学、热统、光学、现代光学、电磁学、电动力学、近代物理，还有综合考试。实验上包括数据处理误差、力、热、光、电和综合考试。具体的考试次数会根据当时的情况有所不同，但都会提前通知学生。

　　考试题目是由很多专家出的，题量非常大。考试规范上也有很详细的方案：如何保存、保密工作、以及谁来取试卷等等过程。每次考试通常由一个主监考老师，一个行政老师和一个年轻老师或博士生三人监考。

　　每一场考试时，学生的座位都是当场抽签决定的，并且把自己座位填入到一张登记表，最终登记表会放入保险箱内。学生根据自己抽签后的位置坐下来，试卷上只写抽签号码，没有名字和其他任何信息。考试完后将试卷装订好，将抽签号码封起来。每场考试都是相同方法进行，比如一个学生考7场，那么他就会有7个抽签号码。

　　最后，老师阅卷后把试卷移交给行政人员进行合分。合完分后，在拆封前，我们还会对较高分数的卷子再次让阅卷老师查看，检查是否有问题，最后再拆封登记。中国物理学会每年也会派人来核查试卷，比如2018年，他们派了多为专家来核查试卷，并由他们拆开试卷登分。实际我们在做这些事情时，是小心翼翼的，会花费很多时间。

　　选拔出13人参加国际及亚洲比赛

　　最终成绩我们会出一个报告，递交给中国物理学会。在考试排名上，实际我们的排序是按字母顺序而不是分数排名。因为我们深知这13个学生水平相当高，没有选拔进来的学生可能只与他们差几分，甚至零点几分。他们之间的水平其实是差不多的。有时在社会上流传谁排第一，排第二，那都是错误的信息。

　　这些工作基本到了每年一月中旬才做完。时间拖得有些久，一方面我们的程序多，另一方面我们所有的老师都是兼职在做这些事情。每年12月到1月正值学校期末，老师们都有自己的课程要结课，科研结题等任务。同时，我们的报告还要层层递送审阅才能公布。所以最后公布的时间有时候会有一定的延长。


▲2018年，来自清华大学和北京大学的专家来到南开大学听取集训队的汇报工作（来源： physics.nankai.edu.cn）

　　对前五名进行单独培训

　　选拔出的13人中，1到5名参加国际赛，6到13名参加亚洲赛。我们后面还有两期培训，第一期是13人一起参加，第二期是5个人的培训。我们单独再为这5人进行培训的原因在于，国外考试的大纲宽泛得多，内容多，而国内的大纲罗列的条目是有限的。

　　我们在修改大纲时一直试图向国外靠拢，但实际开讨论会征求意见时总是有不同的意见。比如有些中学老师希望把条目罗列地更详细，那么他们能更好地帮助学生准备。不过从参加亚赛和国际赛的角度来看，我们希望按国际大纲，比如说考察热力学第一定律和第二定律、状态方程，不再详细说明，这样我们就可以考察的宽泛一点。

　　国内和国外出题风格也不一样。近些年国内的题目有些固化，比如，复赛和决赛都是八道大题，其中力学和电磁学题目平均各2.5道，热学、光学、近代物理各一道题。国际奥赛也有一定固化，理论三道大题，实验一或两道大题。这三道大题，真的很大，量非常大。国内八道大题是考3个小时。而国际的三道理论题或一个实验题是要考5个小时的。


▲第49届国际物理奥林匹克竞赛相关LOGO（来源：Ipho.pt）

　　第一期培训我们就是针对亚洲赛的赛题和大纲有针对性的进行培训。第二期培训是为最后参加国际奥赛的5名学生培训。亚洲赛和国际赛的题目题例是一样的，但也有不同的特点。亚洲赛参赛的是亚洲的20多个国家，俄罗斯和罗马尼亚这些国家也会参赛。它的特点是整体水平高，题目难度大。国际赛是世界上8、90个国家参赛，特点是国家多，人数多，水平相对低一点，题目难度弱一点。

　　所以我们要拿金牌，我们就要不管题目简单还是难，不管题目什么类型都要考虑进去。这和我们平时准备一般考试是一样的，如果只想考60分只要准备书本上的基础知识、重点的知识，复习一下就可以了。如果想考90分，100分，那么要花双倍、三倍乃至更多的时间。即使这样也不一定能拿满分，因为所有的问题我们都要考虑进去，这也是集训时的难度所在。


▲中国队在今年的第49届国际奥林匹克竞赛中满载而归（来源：cps-net.org.cn）

　　国际赛战绩辉煌，湖北傲视群雄

　　下面跟大家谈一下亚洲赛和国际赛的情况。亚赛是从2000年开始举办，第一届在印尼比赛。国际赛第一届是在1967年波兰，至今已经有49届。

　　国际赛一般是以国家的名义，政府来出资举办。中国从1986年开始参加国际赛，有个别年份没有参加，比如2003年因为非典。

　　我们的成绩如何呢？我们可以毫不客气地说，我们取得了辉煌的战绩！我们统计了历年亚洲赛和国际赛的生源名单。

　　从中可以看出来在亚洲赛上，湖南、湖北、浙江江苏、北京等省份的成绩很好。

　　国际竞赛中，湖北是金牌大户。华师一附中傲视群雄，这也与他们的政策有关。


▲来自深圳中学的高一学生杨天骅同学在第49届物理国际奥赛中一人荣获了总分第一、实验第一和理论第一等三个单项奖（来源：网络）

　　再来跟大家汇报一下近几年的成绩。我是从2012年开始跟着北大参与这个活动，当时到印度参加13届亚赛，然后到爱沙尼亚参加43届国际赛，一直到今年越南河内的亚赛，葡萄牙里斯本国际赛。2013年第一次由南开大学和天津市物理学会来组织，我们当时经验不足。虽然最后全部拿到了金牌，但是理论个人第一名我们没有拿到，整体名次也一般。国际赛我们个人第一也没有拿到。这也是我们近几年成绩最“差”的。现在我们的成绩可以说最后一名也可以在前十几名的范围内。这些十几名的竞争是非常激烈的，前后名次可能只差0.05分。

　　虽然我在12年时全程参与了，但这就像坐在副驾驶上看别人开车，感觉路都认全了。但当13年自己坐到驾驶位时发现：原来还有这么多问题我们没做好。所以，2013年赛后回归，我们总结经验，2014年就取得了更好的成绩。当年亚洲赛只有15块金牌，我们中国队8个人都拿了金牌。在15年杭州举办的亚赛上，我们实际派出了2个队伍，一共16人，全部获得了前21名。

　　其实很多人问我，做竞赛有没有压力。我说压力巨大，巨大在哪？在于亚洲赛金牌太少！优秀的选手太多，而东道主还有主场优势，所以去争夺金牌压力很大。而国际赛，可能题目比较简单，中国学生往往在难题目上能发挥好，在简单题目上却容易栽跟头。

　　在国际赛上我们表现也非常出色。比如2014年第45届在哈萨克斯坦阿斯塔纳的比赛。当时我们获得了1、2、4、6、12名。实际第三名只比我们第四名高了0.01分。


▲今年在越南河举行的亚洲物理奥林匹克竞赛考场（来源：apho2018.vn）


▲正在进行实验考试的同学（来源：apho2018.vn）

　　争分环节消耗巨大要吸氧

　　在2015年亚赛取得了好成绩后，我个人真的非常骄傲，以至于忽略了对简单题的培训。2015年国际赛在印度举办，题目特别简单。简单到什么程度？在前一年满分50分，金牌线是27.1分。而在印度的金牌线42.2分。在特别简单的情况下就看细节，我们的个人第2名只与第一名差0.2分，第二、三名都应该拿到第一名的，但是却没有拿到，除了一些客观因素，我们自己的细节不到位也是主要原因。

　　下面说说争分过程中的故事。在新加坡那次比赛，我们去争分。对方表示，我们的衍射图样画得不对。他们用游标卡尺量过后，说与实际比赛中出现的图样相比，认为我们画得过大了。我们当时就傻眼了，这说明他们做得非常精细。后来我们在培训时，就非常注重细节的训练，培养学生更加细致。除了考试的细致，我们在其他方面也非常细致，包括赛后的提交封装等等小的细节我们都做到最好，可以说没有其他国家有我们这样细致。

　　完整赛程要持续8到10天的时间，第一天报到，第二天上午开幕式，下午进行试题讨论。他们会先把试题发下来进行讨论和翻译，这个工作一直会持续到第二天凌晨，甚至早晨。第三天是发试卷，我们老师阅卷。然后再进行下一轮，理论和实验是分开的。


▲2017年国际物理奥林匹克竞赛检查试卷工作（来源：ipho2017.id）

　　考试时学生和老师是隔离开的，而考完后会有一个共同在一起的晚饭时间。我们一般在晚饭时都在讨论，让学生告诉我们这道题他们是怎么考虑的，是什么思路。

　　第六天就是出分后的面对面的争分。这是一个非常公平、民主的举措，我们在查分后去和主办方争分。在争分前我们会制定非常详细的争分策略。争分时，我们会与主办方深入交流，比如我们的选手用了一种新的解决办法，我们会告诉阅卷人。

　　争分的难度在于短时间内说服对方，是整个奥赛中最累的时刻，会完全耗尽脑力。每次争分20分钟，累到需要吸氧，脑力消耗太大。

　　关于阅卷，实际上是没有特别安排场地，很多情况就是在宾馆阅卷。这里比较有意思，一般安排双人标间住两个人，有时甚至一间大床房安排两个人，可能还会给安排一个外国人跟你合住。像那次去印度，给我们老师安排同屋的是一位印度人。


▲竞赛组委会安排了发现之日活动，除了考试，游学活动也是竞赛的主要活动。（来源：apho2018.vn）

　　奥赛题目关注科学前沿

　　奥赛题目和科研，生活中的现象有关，一般不会随意编造题目。

　　比如，题目中考到了太空电梯，在同步轨道上建一个电梯将人类，卫星送往太空。这是一个由来已久的想法。题目就是针对这个展开，涉及很多问题。比如材料太重的问题，题目会给出使用碳纳米管，接着会让你设计碳纳米管的造型如何才能更好地承重。还包括如何发射等一系列问题。就在前几日，日本新闻说他们要在2050年实现太空电梯，所以奥赛中的题目是有迹可循的。


▲碳纳米管结构的太空电梯（来源：BBC）

　　另一个例子是关于纸晶体管，也就是薄膜晶体管（TFT），是光学材料研究的前沿问题。这个完整的题目非常长，有十几页之多。薄膜晶体管的基础是场效应管，或者更基础的是三极管。出题者怕学生不懂什么是三极管，还介绍了相关的原理。然后让学生设计实验测量三极管的特征曲线，再应用于薄膜晶体管。这道题总共8分，实际后面3分的内容远比前面5分的内容多，所以如果对成绩没有太高要求，只需要做前面5分的内容。但如果想要拿金牌，就需要更多的时间。考试时间5小时，可能用3个小时都搞不定后面的3分。

　　我们在培训时也会让学生了解前沿科技，请一些相关领域专家做一些科普性的研究介绍。虽然这并不一定能跟考试内容直接挂钩，但如果有些内容学生接触过，就会对他们的考试有很多帮助。

　　物理竞赛对科普促进巨大

　　如何才能搞好奥赛？我之前总结过五大关键六大关系，比如学校有教练，学生有信念等等，这里就不细谈了。当然，学生要有一定的聪明。这一点我认为很容易做到，因为千里马常有。我们在国际赛场上拿到金牌，甚至第一名的学生也有不少来自县区级中学，而他们所谓的优质生源都被更发达地区的学校抢走了。在这种情况下我们依然培养出了国际奥赛金牌。

　　关于物理奥赛的作用，我相信也是有很多的。首先物理学的知识和学习过程中的逻辑思维能力是很多学科的基础。无论一个人将来学不学习物理，但各方面都会用到物理。第二，物理能有力地促进其他学科的学习。

　　这个不能空口无凭，以江苏为例。我们都说江苏水平高，出产院士最多。江苏十年高考改革，理科只有数学最后统一高考，按道理他们的数学水平应该相当的高。但是，我们说水平高，不能以江苏试卷水平来衡量，因为各地区考卷都不同。如果用全世界一张卷子――数学奥赛的卷子来看，实际江苏从2002年开始国际数学奥赛只有一块金牌（2018年又有了一块，可喜可贺）。在国内方面，2017年江苏只有3人进入国家集训队，2016年只有2人进入国家集训队，2015年5人进入国家集训队。这个数量按人数生源省份排名只是中下游水平。相比之下，只有4万考生的天津在15年也有4人进入国家集训队，而江苏当年有39万考生。

　　所以，物理不学好，数学可以学好吗？物理是其他学科的基础，是一个“科普“的学科。物理能培养良好的逻辑分析能力和判断力，这在学习其他学科、科研乃至生活都有很重要的作用。物理和高考并不矛盾。我们有很多例子，中学搞竞赛的学生用了两个月时间就可以赶上正常高考的进度，也有很多实例学习奥赛能开阔思路。

　　学生学习竞赛内容，不仅仅是学习了更多的物理知识，而是成为一个学霸后能带动班级其他学生、甚至家长去学习，这对物理知识的普及比我们说一百句话都管用！我们的广大青少年，不应该仅仅是“摧眉折腰事高考”，也要把我们的青春才华努力地释放出来。

　　<em>记者注：宋峰教授也坦言，对于一个学生是否适合学竞赛是可以判断的，学生有个体差异，不是人人都适合竞赛。可以先进行尝试。</em>