民國 110 年 3、4 月連續出版了兩篇呼應「數學作為一種語言」並以「語言」 作為數學的教學切入點的研究論文,先談這一篇:有些教師可能沒有注意到,部份學生無法正確說(讀)出「\(3-(-2)\)」, 就好像不能讀出「快樂樂音」一樣。 在我們匆匆帶領初學者進入正負混和計算之前, 值得先確定學生能正確讀出算式;雖然能讀不見得能算, 但是不能讀的人,很可能根本不知道自己在/將要做什麼?
- 陳玉芬、單維彰(2021)。符號語言學作為數學的教學進路初探—─以負數的概念模型譬喻為例。臺灣數學教師,42(1),1-16。 〔全文〕
數學語言當然不能一直保持在感官經驗可察覺或認證的層次, 而終將發展至抽象概念的符號系統;其實何止數學,任何領域的知識概皆如此。 但是,數學作為一種語言,特別類似於自然語言, 在其最根本之處實實在在地源於感官經驗;幾何和整數都是如此。 我們在這篇論文中,提出符號語言學的相關理論來支持「語言進路」的負數教學。 在我們嘗試的教材教法中,用身體活動的經驗,以及語言中相關詞語的譬喻性, 雙管齊下地融入初學負數的教學中。
負數學習不僅針對其負號情境描述學習,學生若仍未意識負數與自然數間的差異, 或是未理解負數已是一種擴張的/人為的觀念與工具, 那麼其思考層次仍將停留在自然數的概念。 概念性的高層次思考是有必要教學的, 本文的探討焦點即在符號語言的認識下,強調負數的知識關連性概念。
以負數為例,可以討論的關連性有三。其一是單元運算符號的概念, 即「負號」代表的是此數字本身的性質符號,含有相反的意義, 例如 \(-(-3)=3\) 不過就是「相反再相反就還原」, 亦好像「以 0 為中心,從 3 的位置鏡射再鏡射」就又回到原來的位置。
其二是透過「『負』非『減』」的提示語,強化二元運算符號的概念, 即加是朝向數線箭頭方向前進或後退,而減是朝向數線箭頭相反方向前進或後退, 此二概念是奠基於正數加減法的舊經驗上。 而數的正負屬性(性質符號)則透過正負對稱性指示進入整數的擴張, 因此在負數的算式化簡時,則以「『減』是『加相反』」的譬喻, 讓學習者開始進行抽象性連結的運算學習。
其三是「負的相反義(反轉指示)」,亦即任一個負號的數都在該數的相反位置, 在此關連概念中,更能在數線上具體理解比 0 小的數存在性; 亦能將 0 為中性數的性質概念化,甚至可以抽象至任何一個點皆可做為一個起始點, 並找出任一數的相對位置。 這樣的數學結構性概念一旦形成, 它就如許多建構數學思想的積木(block)一樣可以堆疊而上, 那麼當我們形成這樣的瞬間跳躍時,就表示已從操作性概念遷移到結構性概念, 而這樣的跳躍一旦形成,即代表知識已往上積累,而且可望長期保留。
本研究旨在運用譬喻層次的學習即話語(discourse)的轉化, 說明善用符號語言的特性,讓負數性質對應自然語言(中文)的譬喻, 作為從直觀數學到形式數學的過渡,並提供學習者以話語表達數學概念的學習情境。 透過概念模型的譬喻,期望協助學習者理解並內化數學的結構, 以此提供負數教學的另一種策略,也作為未來進行實徵研究之理論基礎。