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數學專業學生如何看待考研數學一?

2022-01-30科學

利益相關:本科物理系,研究生數學系,應該也算數學專業學生了,所以勉強來答一下

首先亮明觀點:建議教育部取消這門考研科目

下面詳述觀點

1. 從數學角度,考研數學一對數學能力的考察不成功

我們假設僅僅要檢測大學畢業生的數學能力——考試科目為微積分、線性代數和概率統計,那麽考研數學一一定是一張垃圾的試卷。

數學並不重計算,而更在意對數學本身的理解——尤其是今天,計算科學已經如此發達,大量的計算題已經毫無意義。考研數學裏的微積分計算和矩陣計算,占了很大的比例,但是這些計算的考察並不涉及考生對數學概念的理解。這種考試題目無非考察學生是否掌握了這個計算流程、以及會不會在計算時犯低階錯誤——計算流程是個人都能記下來,有定死的演算法;低階錯誤是沒有考察意義的,這又不是小學數學。但是更重要的對數學的理解呢?幾乎完全沒有涉及。

我舉一些例子:

  1. 考研數學特別喜歡考特征值分解,那麽數學上為什麽要引入特征值,特征值代表什麽意義?——我想如果沒有接觸過線性變換的同學可能很難說出來,而線性變換本身不在考試範圍內。也就是說無數同學在訓練計算一個自己都不知道是什麽東西的東西。
  2. 考研數學特別喜歡考曲線積分曲面積分。生活中真的能遇到這麽多數據湊好的能手算的積分嗎?純數的話,作為幾何方向的研究生,我在大二上完微分幾何後就再沒做過那些計算;應數的話,可能直接上數值方法了。這些計算復雜,換元換半天的計算在數學系根本沒有用武之地。
  3. 再說說證明題。實話實說那些把微分中值定理玩出花的證明題更接近奇巧淫技,根本沒有實際套用。

2. 從考試角度,考研數學一沒有區分度,只會讓人浪費時間內卷

我有幸參加過一次考研,考的數學專業,數分高代,所以一點準備沒做直接裸考也過線了——又或者說我幾乎每天都在復習數分高代,因為當我在學習後續課程的時候,這些確實就是反復使用的基礎知識。而當我第一次看到考研數學一的考卷時,我震驚了,這樣繁雜的計算需要大量的訓練來保證時間和正確率!

考研數學一的題型固定,考察內容範圍極小,又過多計算,這就導致備考考研數學一的學生並不會花時間用來學習數學,而是花了大時間來訓練做題——他們需要如同小算盤一樣又快又準的完成大量的小學計算,他們需要如同電腦一樣反復執行一樣的trivial的程式碼去計算固定題型。

中國僧多粥少的情況必然會導致內卷,你付出1小時我就付出2小時這樣。如果內卷能有效引導,讓大家在真正有意義的科研工作上內卷,那至少是有產出的;而考研數學產生的內卷是沒有產出的。人再訓練基礎加減乘除也不會算的比286快,再練習微積分技巧矩陣技巧也不會比matlab一行命令快。但是考研數學繁重的計算逼迫考生浪費大量時間訓練這種無意義的計算。

說句難聽的,考研數學的刷題和富士康電子廠流水線工作沒有任何區別,都是不帶腦子的重復勞動,但是後者至少能產出GDP,前者只會浪費廣大學生的青春。

3. 從專業選拔角度,考數學沒有意義

考研區別於高考——高考時大家大都沒接觸過專業課程、甚至不知道自己適合的專業,但考研不同,考研應該更加註重選拔有興趣有熱愛也有專業能力的同學。

為什麽考研數學一會讓這麽多同學頭疼?因為廣大工科生並不在用這些知識,當他們進入大二,開始學習專業課程,甚至是進入大四,開始做科研,都不再用得到這些知識——不是說他們用不到數學,而是說他們用不到考研數學的重點部份——計算。本科時有幸去蹭了一些電腦專業的課程,我以電腦專業為例說明:

  1. 當cs的同學們做訊號處理的時候,他們需要用到傅立葉分析。他們與數學系同學一樣理解了Parseval恒等式,甚至能從能量的角度給出這個定理物理的解釋。但是他們做的DFT是離散的,並不需要手算積分——可是考研只考察手算積分。
  2. 當cs的同學們做機器學習的時候,他們已經深刻地理解梯度下降的原理,深刻地理解了函數逼近的基本原理,甚至已經接觸到了最基本的一點點張量的知識。但是他們通常只是簡單地呼叫torch的loss.backward(),將對數學的深刻理解套用在新網絡結構的設計上,而並不會去手算一大串復雜函數的求導——可是考研的導數題通常是奇奇怪怪的微分中值定理。
  3. 當cs的同學們開始學習編碼學的時候,他們已經對線性代數有了深刻的理解——迴圈碼設計的代數學理論,涉及了多項式環的理論,事實上已經超過了數學系對線性代數的要求。但是考研數學只考察手解方程式組、手算行列式、手求特征值。
  4. 當cs的同學們在學習離散數學和可計算理論的時候,他們甚至已經接觸到了數學最基礎的部份——集合論甚至一部份的範疇理論,他們甚至已經走進了現代數學體系的大門。

……

我相信每個理工科專業都在套用著各種遠比高數線代深刻得多的數學知識,每一個準研究生都已經對數學有著遠超考研要求的理解。但是當他們坐在考研的考場上,面對著考研數學一——一如高考考生拿到的卷子是一百道五位數四則混合運算,或者賽車運動員面對著科目三得保證各種情況下車速不能超過30——他們必須要在這些基礎的不能再基礎的事情上保證效率和正確率,而這將直接影響人生走向——他們事實上是被侮辱了的。

我本科是物理系的,所以對物理專業考研也略知一二。物理與廣大工科一樣也需要用遠比高數線代深入的數學知識,但是物理系考研並不考察數學——數學知識將會在各種物理題中考察。我不知道為什麽其他工科專業不能學習物理系,取消考研數學,而是把數學知識在兩門真正直接相關的專業課、以及復試中,以自己專業的背景視角進行考察;取消掉無聊的計算,無意義的訓練,減輕學生的負擔,讓考生們能憑借自己在本專業4年的深耕、對專業知識的理解輕松地透過考試;也讓學生們能跳出考試感受到數學本真最純粹的美,和數學與各個專業都能碰撞出的美麗火花。