学AP的中国学生,基本都会选微积分。近几年,在中国大陆,每年有大约1万人参加AP微积分BC的考试,大约4000人参加微积分AB的考试。
虽然,中国学生AP微积分的考试成绩蛮好,但其实真正将这门课学得很好的学生,应该不超过20%。如果同学们想真正学好这门课,顺便再拿个5分,请先了解下面这些问题:
为什么要学AP微积分?
需要先具备怎样的基础呢?
AP微积分学些什么?难不难?
怎么学好AP微积分?有什么建议?
我们的微积分课程是怎么设置的?我们是哪里来的信心推荐自己?
很多时候,做好一件事情,最重要的不是真正开始后所展现出的勤奋、能力、智商,而是动手之前所收集的信息,所做的筹划、准备、功课。
为什么要学AP微积分
不少同学,只是因为AP微积分是学校的必修课,或者家长觉得应该学,才被动选择这门课的。但如果不自己事先想清楚,为什么要学这门课,那在学习过程中遇到理解上的困难时,便容易烦躁,变成“优秀的退堂鼓演员”。微积分是大学的一门重要基础数学课程,也是高等数学的一个分支。作为现代科学的基础知识,微积分是许多学科和专业学习的必需内容。被称为“现代计算机之父”和“博弈论之父”的科学全才冯.诺依曼认为,“微积分是现代数学的最高成就,对它的重要性怎样估计都不过分”。
同时,中国的留美学生,大部分选择了商科、工程学、数学、计算机科学、自然与生命科学、社会科学等专业,这些专业都离不开微积分。
因此呀,不论是出于因爱智慧而产生的兴趣,还是出于未来的学习需要,微积分都是许多留美同学的必备课程。
对于擅长数学的同学,早点搞定微积分,便可以到了大学后,把更多时间留给更高阶或感兴趣的课程、活动。对于不擅长数学的同学,也非常值得现在搞定微积分,不然进入美国大学后可能会比较狼狈:大学老师不会讲得有多仔细,大牛老师希望学生尽量自己体会,他只做点指引;而水老师。。。哎呀,祝愿大家不会遇到水老师。
大家还可能在大学里遇到有的外教,他/她在教微积分时,有着酷炫的口音,“真心听不懂在讲什么”。
所以,申请美本、英本的同学,如果具备相应的基础知识,并且时间较充裕,都值得考虑学AP微积分。
学好AP微积分 需要什么基础条件
首先,需要先有不错的函数知识基础。不管是什么课程体系,也不管是自学还是跟学校学的,如果已经较好地学完了高中课程里的三角函数(trigonometric functions),那就具备了学微积分的基础。
具体而言,同学们学AP微积分之前,要熟悉这些知识:对函数(function)的理解、幂函数(power function)、多项式函数(polynomial function)和有理函数(rational function)、指数函数(exponential function)、对数函数(logrithmic function)、三角函数、反三角函数(inverse trigonometric function)、复合函数(composite function)、反函数(inverse function)等。
其次,要确保自己有不少时间可以分配给这门课。一部分同学可能会低估AP学习的难度,高估自己的效率。微积分毕竟是大学难度级别的课程,大部分同学也不是数学学霸,在能投入的时间又很有限的情况下,就容易学得迷迷糊糊的。
同时,同学们还要有克服一些学习困难的决心。学习具有一定难度的课程时,我们有时候可能会容易失去耐心、信心,时常觉得,“差不多就这样吧,或许它们就是很难懂,可能我就这智商”。或者有时候会,“好像都懂了,但还是不会算、不会用!我太难了!”
同学们请一定要意识到,对于绝大部分人而言,学会一项技艺、一门“功夫”、一门课程,就是需要有个细品的过程,就是会遭遇一些理解和接受上的困难,就是不会那么舒服。数学畅销书《怎样解题》的作者波利亚说,“把学习和解题当作纯粹的智力活动是错误的,决心和情绪也起了很重要的作用”。
如果以上三个基本条件还不具备,我建议先不着急选这门课——有进取心,敢于挑战自己是对的,但过于跳跃地追求进步和成长的话,也很容易在屡屡遭受打击的过程中,不断怀疑自己,慢慢磨去学习数学课程的信心、兴趣,这就弊远大于利了。
其实每年都有一部分同学,不适合学AP微积分——硬学的过程中,把自己弄得压力太大、太痛苦了。同学们的背景和条件各不一样,无所谓高低、强弱,不同的树有不同的开花长果的时间。我带过的年龄最小的微积分学生,当时才11岁。我也见过不少同学,初三或者高一选了微积分,学了一段时间后感觉很吃力,便明智地延后到高一或者高二,再学好这门课的。
AP微积分学些什么
微积分主要是对无穷小的量进行分析,因为实际的问题往往是无限变化、无限繁复的,需要进行无限细分(微分),或者无限细分后再累加(积分)这样的分析、计算。
AP微积分BC学习的知识包括极限(limit),导数(derivative),积分(integral),和无穷级数(infinite series)四块,这些也就是大部分大学、专业的单变量微积分这门课的主要内容。
AP微积分的课程及考试分为AB和BC,前者所学内容差不多占后者的70%,并且完全被后者覆盖。AB和BC各自所包含的知识模块,具体如下表所示:
在美国的不少大学,AB对应了其一个学期的数学课程,BC对应了其两个学期的数学课程。从知识内容的要求来说,学BC的同学不需要先学过AB。对于能自由选择的同学,如果数学底子确实较弱,但是又一定想学AP微积分的话,我建议选AB;否则,我建议跳过AB,直接选BC。
AP微积分的考试及难度
AP微积分的考试,考查的重点是对知识点的理解和基本应用,只需要有一般的计算能力,不会涉及到很复杂的计算。AB和BC的试卷结构都是一样的,试题都是分为两部分:选择题和大题,具体分配如下表:
AP微积分考试的卷面满分为108分,最后成绩会换算成1至5分,换算的标准可能每年略微不同。微积分BC的5分率(拿5分的学生所占的比重),不管是算全球考生总的,还是单看中国考生的,都是常年在40%左右;微积分AB的5分率,一般分别是20%左右(全球)和32%左右(中国)。
AP微积分的5分率之所以这么高,主要是因为题目出得不算难,并且拿5分的要求不高。一般而言,卷面得分大于等于69分,就能得换算后的5分;56至68的卷面分,即可得换算后的4分。AB和BC的要求差不多。
一般而言,AP达到4分的成绩,就可以兑换大学学分了。具体能换多少学分,要看各个学校自己的政策。
AP微积分BC明明比AB学的东西多了不少,也被认为更有含金量,为何最后的考试结果,却是BC的5分率比AB的高了不少呢?
因为这首先是一个学前选择的问题:一般而言,认为自己数学基础弱一些的同学会主动选择学习AB;其次,AB考查的知识点少一些,便在许多考点上换着形式反复出题,无形中也增加了一些知识点的考查难度。此外,有许多学校规定学生得先学AB,才能学BC,而BC差不多70%的内容就是AB的——这样的话,一些同学在学BC时,大部分内容又在做一遍复习。
考试只是手段,不是目的。拿到5分虽然不是很难,但考虑到同学们能够投入的时间比较有限,影响学习和心态的事情又很多,所以,这样一门满是抽象概念的课程,还挺考验少年和小仙女们的。
而且,考试拿到5分是一回事,真正学得好则是另外一回事。如果想为大学的数学学习打下好的基础,较自如地继续学习更高阶的数学课,还是要在AP学习阶段就踏踏实实做出努力,不要学个AP还学得花里胡哨的、各种糊弄事儿。
学习建议
对于想真正学好AP微积分、顺手拿个5分的同学,周叔有什么建议呢?总的来说,主要有以下这么几条:注意时间和进度上的把握;使用有质量的、适合自己的学习资源、资料;认真复习、练习,并且及时解决问题。
1. 关于时间和进度的安排,对于要考试的同学而言,请务必争取在3月中旬之前,完成对课程大纲所要求的知识点的学习,然后4月份通过练习,以及对书本/讲义/参考资料/学习笔记的复习,达到对知识点的更好的理解,以及达到AP考试的要求。
2. 关于资料,CB官方并没有出AP微积分的教材,只是发出了一份课程大纲。如果是自学AP微积分,或者学校的老师不怎么按AP的方向讲课,那请你一定要注意参考官方的课程大纲,看看自己具体应该学会哪些知识点,达到怎样的程度,看看自己所用的教材、所听的课有没有遗漏、跑偏。
目前最新版的课程大纲是2020年秋季版的,它其实同2019年的也几乎没有区别。
3. 对于教材的选择,要根据自己的基础、习惯进行选择。
好的教材应该是:写得专业、清楚,逻辑通畅、层层递进,例题解说到位、且能很好地帮助学生理解知识点的。
AP好教材的标准是:在满足上述标准的基础上,例题不仅能辅助理解知识点,还多是AP真题的风格。
AP的同学,在市面上较容易见到的微积分教材有:
1)James Stewart 写的
2)Pearson出版的、由Thomas(MIT的老师)写的
3)同济大学编写的《高等数学》
4)巴朗的(Barron’s)
5)普林斯顿的(Princeton’s Review)
6)McGraw-Hill的<5Steps toA 5>
7)Peterson出的<Master AP Calculus AB & BC>
8)MarkHowell等编写的<Be Prepared for the AP Calculus Exam>
其中,前3本不是专门针对AP的,都写得很详细、专业;后5本大体是按照AP课程、考试的要求编写的,大都存在一些缺点。
Barron’s相对而言内容比较全,考点说明也全,一些习题编得也蛮不错的,但也有一些不贴近AP风格的内容和习题,部分习题的设计思路比较怪异。Princeton’s Review这本作为AP微积分入门教材还可以,但是太基础了,甚至有个别AP考点没有在此书强调或者解析。
McGraw-Hill的<5Steps toA 5>整体框架、质量还过得去的,但也有不少不恰当、不详细的内容,也有存在知识点总结罗列过多的情况,不少练习题同AP考试的要求也不是很接近;而McGraw-Hill同<5Steps toA 5>配套的<500题>,简直是误人子弟、辣鸡中的战斗鸡。
Peterson出版的这本<Master AP Calculus AB & BC>,编写得还可以的,但是整体有点偏难,基础稍好的同学可以使用它。<Be Prepared for the AP Calculus Exam>这本是我个人比较推荐的,编写得很好,只是现在国内可能买不到了,美高同学可以找找。
对于自学微积分的同学,如果数学底子不错,或者大学准备学习数学、物理等相关专业,则适合用前三本中的某一本。喜欢看英文教材的话,则我最推荐James Stewart的,哪个版本的都行;喜欢看中文的话,则同济大学那本蛮好用的。
自学的同学,如果数学底子偏弱,则可以搭配使用James Stewart的和巴朗的。在校内学微积分的同学,如果学校的老师靠谱,讲得好,那你就紧紧跟着老师“天使的步伐”就好,多和老师沟通学习,并且注意在后期通过练习往年真题,加深对知识点和AP考试的理解、把握。
如果学校的老师不怎么好好讲课,那你就把自己当成自学的学生吧。校内学的同学,也可以将学校的教材,同AP微积分的课程大纲做一下对比。如果发现,学校为你配备了一本不好用的教材,你用得很不舒服,那你要自己额外找1-2本教材辅助。
4. 关于复习资源、资料
资料、资源在精不在多,请同学们不要图一时热闹和心理安慰而找一堆花里胡哨的,千万别随随便便选择,因为,同学们最宝贵的学习资源是时间。低质量的资源、资料不仅没帮助,反而是累赘和误导。
怎么判断资料、资源是不是靠谱的呢?一方面,可以听听靠谱的家长朋友/学长、老师的反馈、推荐——使用过的人,比较有发言权。另一方面,同学们要主动关心、在意所使用的资源的质量,而不只是被动接受家长推过来的。
具体而言,对于想上的课,看能不能事先获得授课老师过去的讲课视频。
老师的节奏和逻辑好不好、适不适合你,要有判断,对于不好的、不适合自己的课,应该及时退掉,不要浪费时间。对于复习总结资料,作者是不是写得认真、条理清晰,是东拼西凑的,还是干货满满,同学们读一两遍后应该也能有判断了。对于不好的资料,早点扔掉。
此外,选择校外课程时,应该再关注一下,过去的学员好评多不多,学员成绩怎么样,实不实在——比如,广告说一年100个微积分5分,结果只展示了20份反馈,这怎么说得过去呢?篇幅有限吗?在市场这片森林里,人人都说自己好,个个都展示着美丽的羽毛。这考验麻麻和同学们选择时的能力和耐心。
5. 关于复习、练习
通过练习、解决问题,加深对知识点的理解、熟练,是非常必要的学习步骤。但不少学AP微积分的同学,在练习环节出了问题,主要表现为:一是练习时不够较真,二是不够重视真题,三是没有重视计算器的操作。
1)所谓的练习要较真,是指对所做的题要多一些思考、总结,不能满足于只是浅浅地刷了些题,简单地知道答案是什么,而是要真正想清楚题目的解答逻辑、过程以及所依据的知识。
练习的过程中,还要时常去补充自己的学习笔记。对练习较真还应该体现在,自己要多尝试写出大题的作答过程,既要思路清晰,过程严谨,还要字迹工整。不少同学虽然知识点理解得还不错,但是容易在AP考试时拿不到大题的步骤分。
遇到不会的、疑惑的,一定要及时、大胆地问专业的老师。
2)复习阶段请一定要好好练习往年真题。有的同学长时间使用某本辅导书上的练习,到非常临近AP考试才开始练习几套真题。其实,AP的真题除了能帮同学们好好准备考试,也提供了一个很好的学习标准,许多真题确考查学生理解及运用基础知识的设计上,都做得蛮好的。College Board的官网上能下载近年的自由问答题。我们也会发带选择题的历年真题给学员。
3)同学们还要注意熟悉计算器的操作。一些细节还是值得注意的,比如,有的同学不管面对什么样的方程,都是使用计算器里solve的操作——这样的话,有的时候会看不到、或者看不全,题中对应区间里的solutions。再比如,不注意选择radian的单位状态的话,算带着三角函数的定积分,结果完全不对。
机构的AP微积分课程及信心来源
学好一门AP课,正常来说,需要分为两个大的步骤:第一步,一点一点地建立起知识框架,并学习一些相关的技能、方法;第二步,复习、练习,对知识点达到更好的理解和认知,并能较自如地使用那些技能和方法。与之相对应,我们的AP课程,分为精讲班和复习课。前者主要开设在暑期、秋冬季、圣诞假期、国内寒假、春季。后者主要包括精练班和串讲冲刺班,一般开设在3月中下旬至5月初。
在精讲班里,我们会从零开始,讲解一个个定义、概念、性质、计算方法、应用,很系统、很详细,并且搭配讲解许多精选的例题,帮助同学们更好地理解、吸收。
我们今年暑假安排的精讲班,时间如下:
复习课,就更考验一个老师对课程及考试的熟练度和专业理解了。在复习课里,我们通过讲解真题或者梳理考点,帮助同学们查漏补缺,并且强调易错点、难点、必考知识点。