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数学教育该何去何从?

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2017-11-09 15:05

正文


初中的时候我们学过代数xy;高中学过三角函数sin,cosine;大学因人而异我们有微积分、统计……等。这些很多人都曾经学过,却又好陌生的数学观念,到底为何而教?



亚瑟.班杰明教授(Arthur Benjamin)source:TED Conference, 《我们为什么要学数学?》>>> 跳转查看此演讲


做为一个科系本应与数学合作密切,现在却貌合神离的R编,在礼拜六一大早爬了起来、打开Skype,等着跨太平洋与亚瑟.班杰明教授(Arthur Benjamin)谈话,因为我想知道:从一个打破传统观念的教育者角度,我们的数学教育到底能够有什么不一样。


事实证明,对数学不感兴趣,或是梦想被数学摧毁,不只是在我们这里才出现的问题。



此访问发生在5/13 号礼拜六清晨,由R 编、Y 编与数感实验室共同创办人赖以威与远在太平洋另一端的《数学大观念》作者亚瑟.班杰明教授线上对谈,讨论教授眼中的数学教育以及数学的美妙。(以下访问纪录穿插当时以威和R 编的小问题,和一些OS。)


数学的美不在刷题练习,而是千变万化的计算方法


(在一阵尴尬的自我介绍、呆滞、和结巴之后──).......


问题1 :你是怎样喜欢上数学的?


班杰明教授: 老天~我觉得我好像从小就喜欢上数学了。我的父母发现我很喜欢数字谜题之类的游戏(你们有多少人会这么说呢?),然后这很自然的就成为我的人生,但我从来不觉得我有多特别。而真正喜欢上数学这件事,我觉得跟拥有一个好老师和正确的态度非常重要。


数学是非常精确的一门学问,绝大部分的问题只会有一个答案,对某些人而言这正和他的胃口,但对另一些人而言这又非常的痛苦。数学练习需要一个非常巧妙的平衡,刚刚好让学生们熟悉这些技巧,又不会多到让他们感到厌烦、进而不享受。


我觉得这是全世界都遭遇到的问题,也就是让数学具有挑战性和趣味、但又不要过于重复和难以理解,最后流于乏味的练习。


以威 :在台湾我们蛮习惯让学生每天练习数学,有时候甚至补习到晚上。(班杰明教授曾在台北美国学校担任过1个月的研究教职人员(scholar in residence),所以我猜可能对台湾的补教文化时有所闻。)


班杰明教授 :我知道有一些数学能力测验让家长和学生趋之若鹜,但我个人认为那对学习数学并不好。你学会了快速计算,但你还是看不到数学的美丽,到最后你真的会喜欢这门学问吗?


我最喜欢数学的一点,是即使知道只有一个答案,你仍有很多方法可以得出它,并用各种不同的方式解决一个问题。对我而言这样的殊途同归、最后找到同一个答案非常具有成就感,一直到今天我都觉得这是一件非常美丽的事。


亚瑟.班杰明教授。图/hpbs.com


别跟计算机抢工作,数学的优雅超乎你想像!


问题2: 擅长数学,对你的日常生活有带来什么便利性吗?


班杰明教授 :我脑海中立刻有两件事,一是我们每天还是在做运算,所以很顺手地做出数学估计是非常有用的一件事。二是机率和统计。


我们每天都会计算风险,过马路、开车、接电话……等等,我热爱机率和统计,前者非常的有趣、后者则是实用,尤其是在这个数据唾手可得的时代,可以藉由这些技巧运用资料的人将会非常抢手。


以威 :我看过你的  TED演讲,你说如果想要改变数学教育,可以从机率的教学开始。


班杰明教授 :是的,我觉得目前我们太注重在微积分上面了,至少在美国我们过去100年来都是这样,我觉得我们需要更多、更好的老师在机率和统计上面,但这还只是一个看法而已。


以威 :那么几何学和其他领域呢?


班杰明教授 :这么说吧,几何学和微积分是了解自然万物定律的基础,其中微积分可以想像是语言,而代数则是根本的根本。但是日常生活中你不会用上这些东西,除非你是工程师或经济学家;而几何是训练逻辑思考的利器,和音乐、诗词对我们脑袋的影响很类似,而数学也办得到,从几何学我们可以衍生出的想像空间、灵感比代数和微积分多很多。


这些东西就像古典音乐、艺术一样,比起实用,他们更加美妙。学生们可以靠实用性来启发,但加上一点优雅,学生更能有所回应,他们对于单纯的迅速计算这些代数问题比较兴致缺缺,但这却是我们现在测验和奖惩的依据。


以威 :我很同意,像我创立数感实验室之后,会带学生们去研究画作中的比例等等之类的事情。


班杰明教授 :嗯~我觉得在未来,我们的技术先驱、工程师、思想家、发明家应该是那些了解逻辑、并知道科学如何运作,而非能做出快速运算的人,电脑可以取代这些运算功能,干嘛跟它们抢饭碗。



班杰明教授于2009 年的演讲


来点数学小游戏,让数学学习更有趣


问题3 :什么样的教学方式能够让学生更注重在实际运用、而非快速运算上?例如我们在物理、化学上有实验课程,数学能有一样的东西吗?


班杰明教授 :我很喜欢一个数学小把戏~首先,请从1~10之间挑一个数字,然后将它乘以2,然后再加上10,现在我们有了一个全新的数字;现在把它除2,然后减掉一开始你选的数字……


我想你现在所想的数字一定是5对吧!


这是代数的魔力。我在书中有提到很多类似的数学小魔术,主要就是要让学生感到「挖赛!你怎么办到的?」再来让他们知道这背后的原理,他们感兴趣之后,我们再来开始课程。


再来大家都喜欢游戏,尤其是牵扯到机率的游戏(炉X 战记??),当我们更清楚背后的数学之后,我们也就更加拿手。


我很喜欢一个桌游叫做双陆棋(back gammom),这是一个数学可以carry你的游戏(非原文翻译,但我觉得非常接近这个概念了),它起源于很早以前的中东,但一直到近年才在数学界盛行,目前在这款游戏中,电脑已经完全超越人类了,我们现在都在向电脑学习套路。


双陆棋。source:wikimedia


学生或许会问:「这我们什么时候会用到?」,我觉得这是一个相当合情合理的问题,但是「你在考试和未来的某一天就会用到」这种回答并不好,这也不是最启发学生去学习的方法。几乎每一个我传授的数学学问、技巧,都有实际的问题和情境可以让学生感兴趣,反之,如果找不到任何例子的话,我就会自问说这东西到底值不值得教。


以威 :那你觉得我们需要一套专门训练数学老师的系统课程吗?


班杰明教授 :这或许是个好主意。在美国我们并不注重这类训练,最好的学生又通常不会选择成为老师,而是律师、精算师、或是教授……(大家都差不多嘛)。我觉得其他国家,例如新加坡,非常注重老师的价值。如果你能有一位好的老师,那么训练就没有太大的意义。


问题4 :开派对的时候,有什么好玩的数学小游戏吗?


班杰明教授:我很喜欢玩一个小把戏,就是给我你的出生年月日,然后我可以立刻告诉你那天是星期几。


班杰明教授在不到一秒内回答我的生日是星期几的时候……。图/imgflip


怎么办到的?比起知道背后的原理(此游戏的详细原理出现在《数学大观念》p.94,长约2 页,这里就不多花篇幅介绍了,也可以google 得到),我更想要让大家知道其实数学是很神奇的一件事。


R编 :那教授怎么看《决战21点》之类的电影呢?它能有帮助吗?


班杰明教授 :学生很容易被胜利的概率吸引,谁不想要知道自己有多少机会成功?去了解背后的数学是非常重要的一件事,就算他们知道长远来看是稳输不赢。这类东西在运动上和投资上都非常吃香,要最大化你的胜率,最后都会回到计算上。


R编 :是啊~像现在计算师、数据师在体育等领域越来越盛行了。


班杰明教授 :数学与资讯科技是绝配,也可以训练大脑,但我不是说大家都要去当数学家,而是我们更应该了解数学,了解如何看世界运作的另一面。


老师!问题在营销


问题5 :如果我们想要成为数学专才,我们应该要培养哪些能力?








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