數學科教材教法

數學教學旨在協助學童數學智能的發展

94 年 10 月 12 日第一節‧洪炳煌紀錄

素質指標

這是教育學者們認為一定要設立的東西。 能力指標已經算是比較抽象的事,但這裡提到的「素質指標」我覺得又更抽象了。 能力指標也許是比較容易探測的,一個人能做什麼、會做什麼, 可以利用考試、問答或觀察的方式來量化; 但是素質是什麼呢?這個真的很難定義。素質也許是一種氣質, 好像你用觀察也不見得觀察得出來。

其中「教育應提供學生做有意義及有效率學習的機會」這句話, 是我們在改綱要時特別加進去的,學生除了要能夠建構數學的意義在腦筋裡面, 還必須有效率的學習,而不要在過份簡單的問題或者不需要徹底了解的事情上, 去做太多太多的闡述。譬如我曾經舉過的例子,就是「分數的除法」, 我們可以用翻轉相乘的方式來解釋,也可以用比較形式的移項或者是交叉相乘, 來解一個有未知數且等號左右兩邊都是分數的方程式, 好比 (1/3)*X=1/6 那種形式的方程式求解,都可以從這個角度來談分數的除法, 而不一定要用切披薩跟分蛋糕、分糖果的那種方式來解釋這些問題。

「能夠帶著走的能力」是九年一貫總綱裡所強調的事情。 如果你在課堂裡學的東西,出了課堂就忘記了, 那當然沒有人會認為這是一個好的教育。 但是理想的口號就是「我們在課堂上教給你們的,都是能夠帶著走的」, 這句話的意義是什麼?我想我懂得它的意思, 但是我又不知道如何闡述,我覺得這是一個非常美好的口號,但是怎麼實施? 如何評斷老師做到了沒有、學生帶走了沒有? 這些事情恐怕還需要很長時間的研究才會清楚吧!現在我覺得並不清楚。

就數學科來說,我們強調的就是「重要的數學概念和精熟的演算能力」, 其中重要的數學概念可以說是在上一個時代也強調的事情, 而精熟的演算能力並不是只有我們台灣的數學教育在強調。 我們東方人傳統上都是比較注重數學的精熟練習,但是不要以為西方人不是, 西方人的確在二十年前不是,但是他們最近也開始反省, 覺得一味的強調理解、抽象,在小的時候並沒有什麼意義。 小的時候學算數就好像在學英語、中文的寫跟讀一樣, 必須要有足夠的字彙、夠熟練的把一個字拼寫出來, 這才是一個最基本的讀寫能力。

英國在 1996 年使用了一個新的字來代表他們教育理念的一大方針, 那是「numeracy」, 我們知道「numeral」的意思是「數目字」, 而「literacy」的解釋就是「能讀會寫的能力(特別是文字方面)」, 所以望文生義地「numeracy」就是「對數字的能讀會寫的能力」, 特別還包括了平面幾何、空間立體以及處理大量資料的能力(例如:統計)。 英國在 1996 年有一個國定的「numeracy」目標, 就是希望他們全國的小學生如何達到「numeracy」的要求, 這裡面列了六條或七條非常明確的目標,譬如:在第一階段時(小一到小三), 除了「數障」以外,其餘的人在一分鐘之內必須做對特定題數的一位數的加法; 或者在第一階段時應該要能背出一到二十的平方、一到十的立方等等。 其中最令我印象深刻的目標是關於計算器(calculator), 就是「能依問題判斷計算機算出來的小數點以下的數,要在第幾位作四捨五入」。

為什麼美國加州、英國、新加坡、中國大陸等國家, 必須要列出他們國民在某些階段所應有的數學精熟度呢? 其實這和後來使用計算器有非常大的關係,因為計算器如果非常優良的話, 那麼一次就可算出超過10位的有效數字,但是我們都知道這樣的計算, 大部分的有效數字是沒有意義的,所以必須做四捨五入(配合科學記號), 如果學生的精熟度夠的話,那他們就可以用心算來check這個答案合不合理。 特別是英國數學教育的第二和第三階段都大量地使用計算器, 因此他們要要求學生在第一階段對數字有一定的精熟度。

最新消息:我或許跟你們說過, 目前教育部又有一個工作小組在設定各個學科七大領域, 譬如社會領域又可分為三科或四科,而每一科都要設定其能力指標。 所以最近你應該會在報紙上看到, 對於小學畢業 12 歲的國民在各個領域要會哪些能力指標,在之後會詳細列出來, 就連初中畢業 15 歲、高中畢業18歲也都會列出來。而對於數學而言, 所列出來的頂多兩百字左右, 也就是用大約兩百字來描述中華民國的國民在 12 歲、15 歲跟 18 歲時, 要分別有哪些能力指標(在數學方面)。

能力發展

數學和科學極大不同之處就在於數學是「推論的」、「演繹的」, 而非「歸納的」。在解決問題時必須用邏輯倒過來想,思考著應該先有哪些事實, 才可推論問題的答案,而不是針對問題收集很多資料,來說明答案可能是什麼。 學數學的人聰明和困難的地方,就是在一大堆沒有線索的事實裡, 找出一個可以按邏輯推到這些事實的東西。 這種逆向思考再用邏輯演繹推得結論的想法,也可說是數學思維的一個特色。

能力主軸

在能力主軸中曾談到「抽象能力」,這是什麼意思呢?我用計算機來說明, 在計算機程式語言裡,何謂抽象的程式語言?何謂具體的程式語言? 在計算機裡非常容易分辨,愈靠近硬體的叫做具體(例如:機器碼), 反之則叫做抽象。將上述的理解放到日常生活中,你就應該有點概念, 譬如具體的椅子長什麼樣子?你或許可以找到一百種不同椅子的照片來描述; 但是在從小到大的成長過程中,每個人的意識裡一定有一個抽象的椅子的概念, 那個抽象的椅子的概念是如何形成的?我也無法說清楚, 但是每個人一定都形成了,這使得我們今天能指認出哪些東西可以算是椅子, 哪些東西不能算是椅子,這就是抽象能力。數學也必須培養很多很多的抽象能力, 才能把一些表面上看起來不太一樣、但是本質是一樣的東西給分辨出來。

除此之外還必須培養學生的直覺,為什麼做數學需要直覺呢? 一個數學習題做得好的人,他在看到題目時一定會有種直覺, 認為這題應該要用哪個定理或工具來解題,這個情形我想很多人都是知道的。 在我們做研究的時候差不多也是這樣, 一個數學學生和一個數學研究人員最大的鴻溝, 就在於學生碰到的問題幾乎都是肯定句, 只有很少數的課本或習題會出那種 open problem(也就是 prove or disprove 的題目); 而研究人員可能連那句「肯定句」都沒有,必須靠自身的直覺去把那句話找出來。 在認知心理學上來說,一個人對某件事的認知是深還是不深、是真懂還是不懂, 就在於這個人對這件事的直覺有多強。

從「擺脫數學形式規則的束縛」這段話可以看出, 數學一方面很怕學生或是外行人指責數學是一個完全形式化的東西; 但是另外一方面,數學真正 power, 就是能夠把非常困難而複雜的概念形式化,這正是數學之所以偉大的地方。 所以將來我們出去教書時,面臨如此兩難的事情, 在恰當的時候一定要把形式教出去,也就是不管我們怎樣的闡述一個理論, 到最後總要形式化地給一個正當的、簡潔的敘述。

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Created: Oct 19, 2005
Last Revised: 2005-10-19 (單)
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