數學科教材教法

95年11月01日第一節‧范雲雁紀錄

雖然統計有很多重要的概念,但這些概念不好考,又不好出題,所以現在正在研擬一個新的方案,要把機率統計放在第二冊,就是所有的排列組合,離散的機率,包括隨機變數,統計,簡單的二項分佈,在講統計之前,有排列組合,那個二項展開一定會有講過,便會在二項組合時,將二項展開推導出來,除了機率密度函數,很難在二年級說的明白,但其他有關統計的部份也都可以講出來。

昨天晚上有機會跟一些學長姊吃飯,翁碗洵,郜景程,郭嘉惠,覺得這個想法很棒,高二的部份現在很快就講完了,開始複習,高一的部份又太重太重,也沒有想到說機率統計放在高一有什麼不好,算是一個新的發展,基本上將第四冊的搬到第二冊,然後再增加等差級數,等比級數,講機率前,再先講集合符號。

高一生一進學校,便講集合符號,對學生而言,一下子有太多符號了,實行九五暫綱之後,便不講集合,老師也覺得工具不夠用,所以折衷,將集合放在第二冊,可能會好一點,原來的第二冊,就放到第三第四冊去,第三第四就全部是在坐標幾何上工作。第三冊先講到三角函數,三角函數同樣的拆成兩部份來講,放在第三跟第五冊,也做了很大的變動, 但是跟設計這個綱要的大方向還是沒有變,在前後的順序調配上,做了很重大的改變。

新的高中網要最主要不同的哲學,減少了代數和數論在高中的比例,增加了分析,也就是函數的觀念和微積分,高中數學整個課程的設計,減弱了不直接跟微積分有關的東西,比較具體的就是少了多項式的最大公因式,最小公倍式,而且也不提多項式的輾轉相除法,在複數域裡的代數基本定理,n次多項式有n個根,也很輕很輕的提過,整係數有有理根的多項式,因為這種多項式太特殊,所以也是很輕很輕的提過。

高中數學在以前,是各個數學領域分析、代數、機率統計、離散、數論、幾何皆有一些分量,但後來將會以分析為主,這是第一個重大改變的哲學,第二個重大的改變是,不論要談數論或是代數、分析,一定從幾何開始,一定是從具體平面幾何或立體幾何開始,具體的表現就是行列式在矩陣之前就先講,行列式先跟三角形或平行四邊形的面積,或者六面體,從此開始講行列式,三維以上的方陣,在高中並不會正式的做介紹。n維中的行列式取絕對值會跟體積有關係;不管在這高中數學裡的課題,我們都希望能具體的說明出來,不見得是由幾何來說明,比如說函數圖形,都由圖形如手。

第三個精神: 每一冊和每一冊彼此間可能有的關係不大,但每一冊間要有一個主題,例如像第一冊是數線與直線,第二冊就是離散數學,第三冊就是坐標平面,第四冊就是坐標空間,第五冊尚無主題,第六冊是微積分,所以每一冊要有一個明確的主題,每一個單元在接續上會有較緊湊的關係,不會像現在的九五暫綱,單元跟單元間似乎都沒有關係,也可能當初是有關係的,只是限於篇幅的關係,並無法寫的清楚。

說個題外話,為什麼教科書會有篇幅的限制,因為價錢的關係,若是頁數多,價錢高的話,自然就無法跟其他家的業者競爭。

整個高中教育,學生是不會讀書的,一上課,教師便發講義,回家就唸補習班講義,所以會討厭數學,老師當然要負責任,學生也要負責任,因為他們自已都不看書,寫書的人當然也要負一些責任,書寫的醜,文字不優美,因為各方面的不配合,現以到現在幾乎是沒有人讀書啊,所以討厭數學的是一個誤會,例如像有人說龍騰南一的難題太多,但結構不會太難,像翰林的就被批評說像國中的教科書,但不管怎樣,在去年的課程中,有將每一個版本的六冊教科書都拿看過,都寫的很好,架構上都寫的很清楚,但學生不讀書,老師不講書,也就是學生恨數學的主要原因,數學全是技巧,一個接著一個不相干的技巧,雖然上課時不太願意教這些技巧,學生會來問,參考書會把他當成一個技巧,補習班老師也當成一個技巧來教,學生就認為這很重要,但或許別人寫三行,你寫個五、六行,但在一個知識結構裡,便不用記這麼多的東西。

所以,老師不教書,學生不讀書,造成數學便是很多的技巧,也許這些技巧是不需要的,也能解決這些問題,但學生也看不出來,而老師也故意不講,為了表示自已很厲害。一個教學的哲學,只要我的時間夠的話,會做一件事,用一個笨的方法去解決一個問題,讓學生知道,這個方法是可以做的,但是笨,換另一個聰明的方法,一樣可以做,但會方便很多。

這一次的微積分第一次段考,有某一個考題,球內做一個最大的圓椎,該方程式有四種解法,要是你挑的方程式好的話,解方程式很快,但用另一個方程式來做的話,會產生根號,而且根號還在分母,用這種方法的學生,沒有一個解出答案。

覺得這個題目非常有趣,回到我的微積分班上的時候,花20分鐘的時間,在課堂上將此題用四種方式都寫出來,討論能令x是誰,但這可能要學生用背的嗎?所以這時候要多看,教書時,只要有時間,多做幾個笨的解題方式,讓學生看到,知道這樣子不好,然後就不要往下做了,再想想有沒有其他的可能。只要有機會,有時間,要做一點笨的事情給學生看,讓學生知道數學老師,或是數學答案,並不是第一次就會做出最漂亮的結果,那笨的東西也不見得一定就壞,只是較慢而且較複雜的解出答案,我們做很多數學題目的目的,就是為了增廣見聞。

像最近的微積分教到旋轉體的體積,大家都知道,這有很多種方法,那一種方法是簡單的呢?若沒有經驗的話,沒有人知道那一種方法是簡單的,所以,我在教這一個章節時,每一個例題,都會使用到shell跟disk兩種方式來解給學生看,讓學生很清楚看到,只要做對了,結果都是一樣的。所以,盡量不要讓學生背那些零零碎碎的知識。郭嘉惠老師現在帶一個新的高三班,班上有些學生的習慣很差,一看到題目,就想要有對付這個題目的公式解,她現在希望學生希望她,大家把高中數學課本帶來,雖然裡面的習題例題,他們都會做,但這一次要放進一個知識架構裡面來做,希望在學測以前,能將他們高一高二的知識架構再來一遍,都弄的很清楚。

剛在談的是新的高中綱要裡有那些精神:

第一個是重視分析,在高中時代的分析是函數觀念及微積分,數列級數還有坐標幾何,都是為了後面分析的發展來鋪路。

第二個概念,都要從具體的圖型或是坐標幾何,從這裡開始學數學。

第三個就是希望在每一個單元間,前後都有比較近的關係,將來在寫教科書時,能有一個較順的流程出來。

第四個,注重實用,在講多項式時,會講泰勒多項式,內插多項式,目的是為了扭轉之前的觀念。整係數多項式大多只會出現在代數,而學代數的人在之後是少之又少的。

大部份的高中生是拿數學去用在工程,統計科學方面,是用數學,而不是去研究數學,所以這個注意應用的精神,是希望能展現在這一次的綱要裡。最後一點,是需要所有寫教科書,參考書的老師來配合,盡量不要寫太刁難學生的題目,但真正罪惡的淵首,是大考的題目跟指考,大考的考題都出的非常好,沒有任何太刁鑽的題目,都是很好的大題目,看完題目後,我大約可以知道那些是重要,而可以很大膽的跟自已的女兒說那些是不重要的,高中數學裡,沒有意義的事情太多了,而這些沒有意義的事情是誰造成的,覺得是寫教科書的大學教授沒有責任,出考題的大學教授也都沒有錯,都是出些大題目,沒有要一些小技巧的題目,但高中老師有很大的責任,沒有給學生一個信心,數學是有一個知識架構在裡面的,有了這些知識架講,是可以解一些例行問題,會解這些例行問題,可以在學測裡解出80%的題目,這樣子也就夠了。

剛講到這個課程綱要設計精神的幾個要點,以實用為導向,對於後來不論是從事任何行業的人,是實用的,但最後不會表現在綱要裡,會表現在後面的說明裡,會將不要做的,list在後面,希望在高中數學裡,不要產生太多"人為的難題",希望這些人為的難題,從教材中抽走,不要在留在書中為難學生,盡量是學名門正派的數學,沿著一條正確的大路,帶著學生學習。不要提早把一些後頭的知識架構放到前面來,基測學測指考的題目都是很正當的題目,通常都是牽扯到兩三個觀念,很少只考一個觀念的題目。

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