素養教育

11 年級 B 類課程為何有三角函數?

108 數學領綱之高二(11 年級)B 類課程,一般被解讀為「非理工性向」學生的數學素養課程。既然如此,2017 年 12 月,有人在 FB 提問:
請問非理工高中生學三角函數(含弧度)的目的是什麼?有什麼非學不可的理由?
作者當天就回應了,這篇短文略為擴寫當時回應。

首先聲明,11 年級 B 類課程並沒有所謂的「三角函數」, 只有一個「正弦函數」,而且它的教學目標是以 sin 函數描述週期性現象。

數學領綱以「數學作為一種語言」和「數學是文化的表現」作為素養教育的原則性判準。 先從語言觀點解釋。在這個觀點上,數學素養就是「數學語言的掃盲」。

雖然生活中充斥著週期性現象,我們日復一日、年復一年地經歷週期, 車輪也是週期性地轉動,並不能說沒學 sin 函數就不知道週期現象。 可是,如果沒學習 sin 函數,就不知道數學有一套描述週期現象的語言, 也不知道文化中存在一種描述所有週期現象的精確語言。 不知道這種語言的存在,會成為某種程度的「文盲」, 而缺少了某種範圍的思考能力和學習能力。 我沒有客觀證據支持上述觀點,但是根據課綱研修團隊的專業和良知判斷,是這樣認為的。

既然學習用 sin 作為描述週期性現象的語言,語言是用來溝通的, 而全世界大多數人使用 sin 語言的共同約定,是採用「弧度量」作為角的測量單位, 所以應該連同「弧度量」一起學習。 弧度量與度度量的關係,就像英吋與公分、品脫與毫升的關係, 它們是測量同一類型物理量的不同單位而已(角、長、容積)。

從文化來看,正弦函數乃至於三角函數的文化意義更值得深思。 三角函數是漢文化沒有自發創造的觀念, 它完全是希臘、中亞、印度、西歐的文化創造; 這一項缺失,導致中國古代天文學逐漸落後於西方,直到明朝末年才從西方傳入而得以在中國發展。 至於三角傳入中國的故事,標誌著東西方兩大主要文明的第一次接觸, 更是一齣史詩等級的歷史大戲 [1]。 我們希望高中學生帶著這樣的數學素養,將來進入文史、哲學、藝術與傳播領域。

以上屬於原則性的意見。更多論述可看《中學數學教材教法》這本書;此書由教育部委託編寫,經過內部、外部審查。

參考文獻

[1] 單維彰(2020)《文化脈絡中的數學》第 6 章〈徐光啟與數學的最初教材〉雖然沒有述及三角比傳入中國的故事,但可以當作它的「前傳」。有聲圖畫書

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Created: Dec 7, 2017
Last Revised: 21/11/28
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