Математика + США

https://ww2.aip.org/statistics/high-school-physics-overview

Тут с четкой статистикой трудно: что считать физикой? Предмет Physics First, рассчитанная на девятиклассников, чтобы их потом не пугали слова "энергия", "теплота" или "атом" в курсах биологии и химии - считать ли его физикой или природоведением?

Подробнее статистика по разным курсам физики дана тут: https://ww2.aip.org/statistics/high-school-physics-enrollmen...

В целом, за полвека с 1950 вовлеченность американских школьников в физику почти не изменилась, хотя уже в 1950-х появились неплохие курсы.

Даже к 2020 году в стране в 7% старших школ физику не преподавали вовсе или преподавали реже, чем раз в два года, то есть большинство учеников не имеют возможность изучать физику. (Почти все американские курсы физики, как и других предметов, рассчитаны на один год изучения с ежедневными уроками.)

США с 1949-1953 год: только 12,5% школьников изучают более продвинутую математику.

Тут прогресс: сейчас advanced math чаще всего означает "основы матана" или даже редкие курсы линейной алгебры и дифференциальных уравнений. А в процитированной вами статье речь шла о том, что сейчас называют precalculus: тригонометрия, комплексные числа, вектора, азы матриц и пределов. К 2009 году доля выпускников, изучавших precalculus, выросла до 36%, причём половина из них еще и прошла основы матана.

https://nces.ed.gov/programs/coe/indicator/sod/high-school-c...

Американские основы матана гораздо сложнее, шире и глубже российских. В 1950 году таких курсов в США вообще не было, они стали вводиться с середины 1950-х. Для сравнения, в СССР комплексные числа, пределы и производные введены в конце 60-х в учебнике Кочеткова, а в 1970-х с принятием программы Колмогорова комплексные числа и пределы (а также метод матиндукции) из школ убрали, заменив на интегралы.

Ответ @p4hshok на комментарий #comment_322345359

Почему же у американцев лучше всё от автомобилей до медицины?

Может потому что каждый занят своим делом и не считает себя дофига умным?

Во-первых, в медицине лучше не всё. Например, офтальмохирургия и стоматология лучше в России.

Во-вторых, ваш пример медицины опровергает ваши же слова про "занят своим делом". В США врачи заняты не только своим делом. Чтобы поступить учиться на врача, американец должен уже иметь за плечами бакалавриат в любой специальности. Потом он 4 года изучает медицину в целом, большая часть которой не будет иметь прямого отношения к его врачебной специальности. И только потом он выбирает специальность и занимается в ординатуре именно ею. То есть врачи в США - широко образованные люди.

Кроме того, в школах США, как и России, ученики с нулевки по последний класс обязательно проходят широкий спектр предметов независимо от их интересов и способностей. Да, американские старшеклассники могут выбирать предметы, но очень ограниченно, и посвятить большую часть учебных часов на естественные науки, например, будущий врач не может. Не может он выбрать только предметы по специальности диплома и в вузе: в университетах США нужно пройти массу посторонних курсов, например в Гарварде на посторонние предметы следует тратить больше половины времени. Ты будущий врач, но в бакалавриате учишь химию, а половина твоих занятий всякая история, иностранный язык, курсы лидерства и т.п.

Физика, химия и биология считаются предметами цикла естествознания (science) старшешкольного уровня (high school courses), то есть почти всегда их проходят в 9-12 классах. Причем они могут быть не обязательными, например физику проходит 40% американских школьников.

В некоторых школах опережающие ученики могут приступить к этим курсам на год раньше. Чтобы в среднем звене (6-8 классы) массово, а не в порядке исключения проходили такие предметы, бывает в некоторых частных школах. И вовсе не факт, что там это будет изучаться серьезнее, чем в публичных. Одна хорошая частная школа европейского образца (финансируется посольством) гордится необычной системностью в изучении естествознания. Но по российским меркам это больше напоминает ранний постсоветский учебник природоведения за 4 класс: на этой неделе пройдем вулканы, на следующей - строение листа. В принципе, в обычных американских школах так же, только еще сумбурнее и с произвольным выбором тем.

Суть проектного подхода на примере истории показана тут: Ответ на пост «История» , а на примере естествознания - тут: Продолжение поста «Про математику в школах США и РФ»

При этом уже в начальной школе могут давать и интересные проекты, и замечательные эксперименты, которые вам так понравились. Выращивать бабочек из яиц, изучить стадии развития живых организмов вообще и насекомых в частности, пройти на примере бабочек-монархов миграцию животных, времена года и географию обеих Америк. Придумать конструкцию из разных пружин, магнитов, резинок и так далее и тоже что-то изучить. Могу подробнее описать некоторые проекты, которые меня восхитили. К сожалению, они даются в ущерб как систематическому усвоению знаний, так и их объему.

Перейдем к старшей школе. Там уже появляются отдельные предметы. Обычно учебники неплохие, но проектный подход применяется и там, что, на мой взгляд, в итоге сильно портит образование.

Биология и химия часто обязательны для школьного аттестата, физика обычно не обязательна. Кроме этих предметов, в цикле science часто есть курсы биологии океана (marine biology) и физиологии-анатомии (в отличие от России, в обычные курсы биологии физиология/анатомия человека не входит). Бывают слабые объединённые курсы физики и химии или что-то типа "концепций естествознания", а также другие курсы, например в нашей школе есть предмет "мозг и наркомания".

Каждый курс рассчитан на год. Это не так мало, ведь занятия каждый день - по часовой нагрузке примерно трехгодичный российский курс. Только знания не успевают утрястись в голове.

Курсы есть обычные (в разных школах разные, отличаются в зависимости от выбранной программы, от вкусов конкретного учителя и от учеников, но обычно это слабые курсы) и AP (в редких школах есть иные продвинутые курсы, например IB или читаемые местным вузом). Они гораздо серьезнее.

Есть по одному AP-курсу по химии и биологии. Первая по нашим представлениям скорее похожа на физхимию, вторая ограничивается общей биологией (физиологию с анатомией пока в AP не включили, хотя планируют, а зоологию с ботаникой в школах США вообще почти нигде не проходят). Выбор AP-курсов по физике большой.

Как правило, AP-химия и AP-биология изучается после обычной химии (для обеих AP-курсов) и биологии (для AP-биологии). Обычный школьник, который захотел изучить сильные химию и биологию, будет учить эти предметы четыре года, причем два из них будут малополезны на фоне двух других. Времени на другие естественнонаучные предметы, например физику, у них не останется, разве что из пула факультативов. Факультативные часы должны быть потрачены на искусство, ремесло, языки, но обычно остается возможность взять еще пару естественнонаучных курсов за все четыре года старшей школы.

Курсов физики несколько. Есть двухгодичный AP-курс общей физики, он попроще, зато освещает много тем, примерно как в России, только слабее. Примерно то же в двухгодичном IB-курсе. Есть два продвинутых AP-курса физики: только механика и только электричество-магнетизм. Второй доступен мало в каких городах, даже в тех, откуда ребята часто ездят на межнар по физике, его может не быть. Эти курсы где-то читаются по семестру, где-то по году. Там физика на уровне российских физмат-школ, но только, повторяю, один раздел.

Чтобы усвоить физику на лучшем доступном в американских школах уровне, понадобится два или три года: AP Physics C Mech, AP Physics C El&M, AP Physics 2 (более слабый, зато пробегает по пропущенном в первых двух курсах разделам). Плюс простые химия и биология - вот уже и потратили все доступные для естествознания учебные часы, на AP-курсы химии и биологии времени уже не хватит.

@alfonsiy

Чэнь Юйфэй (Yufei Chen), Федя Евтушенко (Feodor Yevtushenko), типичные американцы, кста.

@AlexTotus

Да, типичные американцы. Это страна иммигрантов, так-то. И это большое преимущество Штатов.

Как минимум второй родился в США, да. Родители его переехали в США задолго до его рождения, в молодости, их самих перевезли в США их родители.

Я стал смотреть на эти новости иначе после интервью Елены Андреевой (заведующая кафедрой информатики СУНЦ МГУ). Она занимается подготовкой студентов к олимпиадам по программированию, и ее ребята не раз брали золото, за что хвала и уважение.

При этом она сказала довольно интересную вещь (не дословно, но смысл такой): "В США, например, много талантливых студентов. Но они не участвуют в международных олимпиадах, поскольку, их очень рано замечают. Такие студенты вовлечены в научные исследования, собственные стартапы или уже работают в корпорациях. На олимпиады у них просто нет времени. Поэтому, туда едут середнячки. Мы же можем отправлять лучших из лучших, т.к. они ничем, кроме учебы не заняты."

Российские студенты тоже особо по международным олимпиадам не ездят. Кто там про эти студенческие олимпиады вообще знает? Я в Америке про одну слышал (Putnam Mathematics Competition), и в ней участвовали такие мировые звёзды науки как Фейнман, К. Вильсон, Квиллен, Милфорд, Мамнор.

А в России не знаю никого, кто бы в них участвовал, и в студенчестве даже не слышал об их существовании.

Кроме ACM/ICPC (по программированию). В ней россияне участвуют, она на слуху. Но во-первых, американцы в ней тоже активно участвуют. Она изначально американская (а большинство школьных олимпиад родом и соцлагеря). Во-вторых, ее победители, даже если не работают, хорошо известны, и во многих фирмах их готовы взять на хорошие зарплаты просто за то, что те - победители ICPC. Самые известные из них, наверное, Митричев и Короткевич. А самый богатый, вероятно, Дуров, который сделал Вконтакте (но не тот, который миллиардер и на слуху, а его брат). Хотя может и побогаче есть.

Интересно, а что Елена Андреева знает такого особенного, инсайдерского про российские и американские студенческие олимпиады? Она преподаёт в средней школе. Да, одной из лучших. Но эта школа даже олимпиадами школьников не славится, хотя целенаправленно подыскивают учеников среди олимпиадников. Что касается студентов, СУНЦ как раз имеет недобрую славу заведения, выпускники которого впоследствии часто вылетают из вузов из-за неусидчивости и шапкозакидательства.

Возможно, Андреева имела в виду не студентов, а школьников? Но это тоже не так. Американские олимпиадники - среди самых сильных в мире, они как правило в среднем обгоняют российских по физике и по математике. Про биологию, химию, астрономию, программирование не уверен, что обгоняют, но точно на очень высоком уровне, сравнимом с российским.

Есть и два отличия. Сравним медалистов на межнаре из России и США.

Почти все российские учились олимпиадной премудрости в школе. Как правило, с 6-8 класса они учатся в специализированной школе, где проходят специльальную математику, физику, химию, биологию - кто что.

Посмотрим на последний состав российской сборной по математике: четверо из самой олимпиадной школы мира - питерской 239. Один - из физмата попроще. И только один гений из довольно средненькой школы (тоже со спецклассами, но в той школе не зациклены на олимпиадах и не готовят именно математиков).

Сборная по физике: четверо из Физтех-лицея (в тройке лучших олимпиадных школ России и, вероятно, мира), один - из очень хорошей физмат-школы.

Сборная по химии: двое из школы ЦПМ (ориентирована на олимпиады), один - из инженерного лицея-интерната, один - из химического лицея.

Сборная по биологии: двое из школы ЦПМ, один из какой-то провинциальной гимназии, один из математической 57 школы.

Как видите, почти все учатся в школе со специализацией на своём предмете, многие - в школах, заточенных на олимпиады.

Иное дело американцы. Они учатся не в школах, а сами. Подробнее покажу это на примере физики, но пока коротко скажу: даже в самых рейтинговых американских школах, кроме редких исключений среди частных и единичных - среди публичных, математику проходят слабо. Там не учат ничему, полезному на олимпиадах школьников. В редких случаях классе в 10, а гораздо чаще в 12 классе у школьника появляется возможность пройти курс матанализа, сильно опережающую российскую школьную программу. Но эти знания на олимпиадах бесполезны. По школьной же математике даже лучшие американские программы по математике в лучшем случае приближаются к обычной российской. Что касается биологии и химии, их в США проходят только один год, в биологию не входят даже зачаточные сведения из зоологии и ботаники (только общая биология). Астрономию в США как правило совсем не проходят.

Как именно американцы готовятся к олимпиадам? Самый распространённый путь, если не считать полностью самостоятельную подготовку, это школьные кружки. Часто их ведут старшие ученики. За много лет, как я интересуюсь этой темой, я слышал только про одну американскую школу, где был доступен предмет олимпиадная математика (в России таких школ десятки, причем олимпиадная математика там может быть обязательным предметом). Некоторые учатся на внешкольных занятиях, самые распространённые - по математике и программированию. Еще недавно было непонятно, куда податься школьнику, желающему стать олимпиадником по математике, но сейчас к ней готовят очно и удалённо Центр талантливой молодёжи Университета Гопкинса (CTY JHU), сети Art of Problem Solving (AoPS), Russian School of Mathematics (RSM). По физике-химии-биологии-лингвистике-астрономии, боюсь, натолкнуться на специальные курсы можно только случайно, если повезло жить по соседству с учителем-энтузиастом.

Теперь второе отличие американских олимпиадников от российских. Американские - гораздо сильнее. Как готовится российский олимпиадник? Он проходит школьную программу, но углубленную. В некоторых темах она сильно обгоняет обычную школьную и приближается к вузовоской, в целом же она похожа на то, что изучают в российских сельских школах, только глубже. Вдобавок ученик решает олимпиадные задачи прошлых лет и подобные им. Начиная с регионального уровня олимпиад, ученика предлагают неделями готовить на специальных занятиях, оринтированных именно на олимпиады. Обычно на межнар едут ребята, готовившиеся так же, как завалившие регион, только лучше.

Американские, кто дошёл до всеамериканского финала, учат примерно так же. С поправкой на то, что школьный материал уж больно слабый, а занятий нет: американских школьников, в отличие от российских, не освобождают от обычных занятий физкультурой, лепкой и географией ради поездки в лагерь олимпиадной подготовки. Так что они больше полагаются на задачи прошлых лет.

Но победители, которых отбирают в сборную США, учатся совершенно по-другому. В сборной по физике около 20 человек, они проходят двухнедельную школу, из них на межнар поедут только пятеро. Большинство из этих 20 человек еще до отбора самостоятельно изучают полный университетский курс общей физики. Самые распространённые задачники для подготовки у них - Кротов (задания московских физических олимпиад) и Иродов (вузовский задачник по общей физике). Есть и другие, тоже довольно известные в среде американских (и почему-то индийских) олимпиадников, могу дать список для интересующихся. А самый распространённых учебник - двухтомный Resnick-Halliday-Krane (HRK) объемом больше тысячи страниц A4 мелким шрифтом. В американских вузах часто учатся по его упрощённой версии Walker-Halliday-Resnick (HRW, он вообще-то написан для Калтеха), но олимпиадники, нацеленные на межнар, предпочитают HRK.

По сути, большинство школьников, которых США отправляет на межнар по физике, знают общую физику на уровне отличников (рюхов и одновременно зубрил) с третьих курсов российских физфактов. И часто знают это уже к 8-9 классу, хотя физика как школьный предмет у них будет очень слабый и только в 11 или 12 классе.

Удивительно, что такие американцы часто выступают сразу в нескольких дисциплинах. Победитель межнара этого года по химии Чэнь Юйфэй (Yufei Chen) в прошлом году выиграл межнар по биологии и получил серебро на национальной олимпиаде по физике, в позапрошлом выиграл межнар по наукам о Земле, а в финале национальной олимпиады по математике всё-таки проиграл. В прошлом и позапрошлом годах золотой медалист американской сборной по физике Федя Евтушенко (Feodor Yevtushenko) решал, на какой межнар отбираться: по физике, химии или математике, а ведь он был только восьми-девятиклассником и в школе не проходил ни физику, ни химию.

В этом задании (естествознание, 8 класс) детям рассказывали про тепло. Само задание в духе американских программ, заканчивается "проектом": подобрать на симуляторе подходящие материалы для устройства, чтобы помочь детям в Африке поддерживать температуру. Школьники узнали, что такое температура, что такое молекулы, какие бывают агрегатные состояния, какая температура нужна для физиологического комфорта, сколько стоят разные девайсы, какие проблемы стоят перед развивающимися странами. И поняли, что инженерные задачи не имеют идеальных решений, приходится идти на компромиссы и обосновывать их.

В принципе, неплохо. Но посмотрим, что именно детям рассказали про молекулы и температуру. Кто сколько ошибок и недомолвок насчитает?

И такой профанации полно. Видел учебник, где функции делились на возрастающие, убывающие, постоянные, "не возрастающие и не убывающие" - и "и возрастающие, и убывающие", причем определения последних не приводилось, а иллюстрация противоречила данному выше определению возрастания.

Видел сайт с заданиями, рекомендованные роно для использования на уроках. Там генерировались задачи, в том числе на разные формулы в прямоугольном треугольнике, и многие циферки нарушали неравенство треугольника.

То есть часть упрощений связаны с тем, что составляют учебные материалы либо невежественные авторы, либо те, кому лень перепроверить получившийся бред.

Но часть упрощений делаются сознательно и разумно, чтобы способствовать пониманию.

Обычные предметы действительно простоваты, но не всегда: я в восторге от одного учебника по истории для 5 класса, где начали с проблем источниковедения и связи истории с географией. Давались не только пересказ исторических событий, но и многогранные объяснения их причин, объяснения, откуда нам про них известно и в какой степени можно доверять источникам.

Как иллюстрация упрощающего подхода. Одна из сравнительно популярных олимпиад - Science Bowl, командное соревнование по биологии, физике, химии, математике, энергетике и науках о Земле и космосе. Она непростая, не зря в ней порой побеждают разбирающиеся ученики, например парень из этой истории: Олимпиада :) (золотая медаль и 5 место в общем зачете межнара по химии). Но все задания - на поверхностную эрудицию.

Школы нашего города, кстати, постоянно занимают первые места в национальном зачёте. Это к домыслам @JasonDoe, будто мое мнение о слабой математике в США связано с плохим местом жительства: на самом деле местные школы - лучшие в штате и одни из лучших в США по любым академическим показателям. Но дробнорациональные неравенства все равно решать умеют только те, кто учился этому вне школе.

Классе в 11-12 уровень сложности для желающих резко повышается. Российские основы анализа в непрофильных школах - убожество на фоне американского школьного AP Calculus (не единственный, но самый часто доступный матан в американских школах). Этот AP Calc бывает двух уровней, и даже простой гораздо сложнее и обширнее российского.

AP Statistics, который можно брать сразу после алгебры и который часто изучают ребята, не планирующие заниматься математикой, - халявный курс, если сравнивать со средними курсами нормальных российских вузов. Но для школьника это масса сведений и понимание, которыми типичный россиянин не обладает.

Физику большинство американцев вовсе не проходят, а кто проходит - выбирают курс, напоминающий упрощённый российский. Но есть AP Phys C Mech, где каждый день учат механику, включая упрощенное рассмотрение вращения (угловой момент и связанные вещи). Примерно уровень российских физматов. То же с электричеством и магнетизмом в курсе AP Phys C E&M - только этот курс мало где предоставляется, и школьники его плохо усваивают.

Химия тоже халтурная, но после нее можно пройти AP Chemistry. Россиян удивит, что там рассмотрено мало классов соединений и уделяется мало внимания уравнениям реакций. Зато там физхимия. Глубокой она быть не может: физхимию не объяснишь без квантов, а кванты - без дифуров в частных производных. Но целые пласты непростого материала, отсутствующего в российских школах, можно пройти в американской школе.

А в РФ отработка миллионов упражнений из задачника, часто без понимания.

Не могу согласиться. Тут я согласен с @Birjuk, написавшим об этом пост Ответ на пост «Исповедь учителя, который "натаскивает" учеников на ОГЭ / ЕГЭ»

Объяснение на пальцах, без отработки задачами - видимость. В одно ухо влетело, в другое вылетело. Казалось, ученик все понял, даже покивал на решение простой задачи, но дай ему через час такую же - не решит.

Проблема американских задач не в том, что их мало. В зависимости от учителя, задач на отработку может быть очень много. Проблема, по-моему, в том, что обычно они однотипные. Откройте русские учебники по математике, там после каждой темы - десятки задач быстро возрастающего уровня сложности. Американский учитель скорее всего даст те же десятки задач, но одинакового уровня. К сложным задачам так и не подберется.

Часто выбора из разной математики тоже нет до 12 класса: в 9 классе - первая часть алгебры, в 10 классе - геометрия, в 11 классе - вторая часть алгебры. В 12 классе часть учеников отказываются от математики, часть изучает "преданализ", часть - "бизнес-математику" или основы статистики. Опережающие, перепрыгивавшие классы по математике, сталкиваются с этим выбором раньше.

То есть избавиться от математики ученики как правило не могут. В некоторых школах можно пойти на слабую, отстающую математику: в 10 классе повторять дроби и проценты. Во многих школах успевающий ученик может выбрать следующие математические курсы. Либо ему позволят перепрыгнуть через класс (обычно до алгебры), либо он сдаст очередной курс в летнем "семестре" в школе или где-то ещё, либо он выберет второй курс математики за год в качестве электива. В редких школах опережающая математика дается на выбор в общем порядке, а в некоторых школах/городах даже обязательно. Например, в моем городе во всех школах все ученики проходят в 4-5 классах математику в объеме стандарта 4-6 классов, так что даже самые слабые ребята приступают к алгебре в 8 классе, а не в 9, как большинство американцев. И наш город не уникален. Таким образом, у нас максимум после 10 класса, но многие школьники после 9, а некоторые и раньше получают выбор, какую математику "взять" на следующий год. При нормальном течении событий без экстраординарных перепрыгиваний заинтересованный школьник нашего города может успеть пройти два курса матана и курс дифференциальных уравнений и линейной алгебры, и еще какие-нибудь основы статистики в качестве электива.

Конечно, все эти предметы даются на ознакомительном, а не строгом и глубоком уровне. Так, американский школьный матан гораздо строже и объемнее, чем в стандартной российской школьной программе (ведь каждый курс - 150-200 учебных часов!), но уступает матану первого курса российских технических вузов и по строгости, и по охвату.

В то же время даже школы нашего города можно закончить, имея в аттестате последним математическим курсом вторую часть алгебры.

То есть выбор математических курсов есть и очень разнообразен, но алгебру-1, геометрию и алгебру-2 должны пройти все. В то же время качество алгебры и геометрии поднять не получится. Два уровня сложности: обычный и опережающий, и оба слабые по сравнению с программами в РФ.

Грубо говоря, всех американских школьников пытаются научить решать задачи типа базового уровня российского ЕГЭ. Но задачи типа такой:

не учат решать ни в каких американских школах на алгебре никакой сложности, кроме, возможно, единичных школ с экспериментальными программами, где нашлись энтузиасты-родители, а энтузиаст-преподаватель убедил роно попробовать.

Давайте еще скажу про следующие задачи ЕГЭ:

Американских школьников нигде (кроме, возможно, отдельных курсов в единичных школах) не учат решать такие задачи. В США вообще не проходят стереометрию, кроме базовых сведений типа объема пирамиды. Тригонометрию и логарифмы изучают в курсе precalculus (в большинстве школ не обязательном, но доступном, чаще всего его проходят 12-классники). От учеников на precalculus часто не ждут способности раскладывать тригонометрию для №13. Но я хочу остановиться на №15. Американские ученики, прошедшие precalculus, знают всё, чтобы решить эту задачу. Но большинство из них, даже тех, кто прошел матан, решить эту задачу не смогут. Потому что там после рассмотрения ОДЗ и нехитрых операций с логарифмами получается громоздкое дробно-рациональное неравенство. И вот тут американский ученик споткнется. Им рассказывают, как такое решать, но отрабатывают мало и на простых примерах.

Опять получается длинно, так что продолжу в следующем посте-комментарии.

Встретив американца с образованием, вы не можете быть уверены, что он в школе или университете изучал испанский или граждановедение. Он почти гарантированно учил историю США и биологию, скорее всего один год (но уроки были каждый день). Очень возможно, что он учил химию и всеобщую историю, может даже два года, но вероятнее один или даже не учил вообще. Но вы можете быть на 99% уверены, что он, независимо от качества его школы, личных успехов в учебе и выбранной в итоге специальности, прошел алгебру (примерно в объеме российского 8-9 класса) и геометрию (в объеме 9 класса). Глубина и качество пройденного материала вас не впечатлят, но практически все образованные американцы и большой процент без высшего образования эти предметы в школе изучали, чего не скажешь о физике и географии.

Математика - единственный предмет экзаменов типа ЕГЭ. Есть еще чтение/письмо, но школьный английский не готовит к этому непосредственно, и еще может быть естествознание, но на экзаменах проверяют не знания, а здравый смысл. Тесты по математике, английскому и естествознанию используются для сравнения школ по эффективности. Околоматематические тесты используются, чтобы ребенок попал в "программу для одарённых". В большом проценте школ есть математические кружки, химические или географические встречаются гораздо реже.

Большинство американцев про математические олимпиады ничего не знают, но всё-таки целых 300 тысяч старшеклассников ежегодно участвуют в AMC - аналоге первых этапов ВсОШа по математике. 40 тысяч американских школьников, в основном младших классов - в "Математическом кенгуру". 30 тысяч учеников средних классов - в Mathcounts. Есть множество других, местных олимпиад. Хотя национального охвата олимпиадного движения, как в СССР, в США не было, но отдельные вузы проводили такие конкурсы для школьников еще в 1930-х. По стране действуют крупные сети частных математических курсов: Kumon, Russian School of Mathematics, Mathnasium, Sylvan, AoPS, множество кружков, куча репетиторов.

Для сравнения, в американской олимпиаде по физике всего 5 тысяч участников. О курсах по биологии или географии я не слышал.

Как-то получается слишком длинно, продолжу в следующем посте (см. комментарии).