計算機融入

數學教育不為訓練計算能力

六月九日晚間,聯合新聞網發佈一篇題為 〈國三連分數加法都不會,考試用計算機師憂運算能力更糟〉的報導。 雖然這是一項在數學教育早有定論的議題, 但身為十二年國教數學領域課程綱要的擘畫參與人, 還是希望借此機會鄭重回應這個觀念。

簡單地說,至少對於中等學校的教育而言, 數學教育的目的並非訓練所謂的「計算能力」。 在如今這個 AI 和大數據的時代,如果我們繼續堅持計算能力的訓練, 那就等於要訓練舉國的青少年,要他們用自己的生物腦, 去對抗電腦的最強項:計算。 試想,這將是多麼荒謬的畫面?

首先,像「二分之一加三分之一」這種分數加法,是國小五年級的學習目標。 如果學生到了九年級都還不會做,這其中必定有其他的重要因素, 肯定不會因為「禁止使用計算機」就能解決。

其次,在新課綱引進計算機之後,希望學生也能知道二分之一就是百分之五十, 三分之一大約是百分之卅三,因此「二分之一加三分之一」大約是百分之八十三, 如果情境許可,可以進一步將它粗估為「八成」。 敬請所有離開學校而就業的讀者想一想,在數學課堂之外的生活與職業經驗中, 「二分之一加三分之一」的結果,是「六分之五」比較有用? 還是「大約百分之八十三」比較有用? 前者在數學的學習中有其價值,但後者更是生活中所需的數學素養。

第三,假設真的面對一名不會做「二分之一加三分之一」分數運算的十五歲少年, 那麼,站在教育的立場,我們是該給他一個「C 等第」的會考成績就結案了呢? 還是應該給他一支適當的工具,試著讓他/她藉由工具而補自己計算能力的不足呢? (某些計算機可以做分數計算,因此確實會算出數學上的「正確答案」:六分之五。)

最後,最重要的, 數學教育的目的是培育支持終身學習所需的數學知識、能力與態度, 也就是所謂的「數學素養」。 在廿一世紀的生活環境裡,數學素養至少包括「正確使用工具的素養」。 我們大人自己要先成長,然後社會才能成長,然後才能真正有意義地教育我們的下一代。 一支卑微的二百元小工具:電子計算器,將能從根救護臺灣陳痾已久的數學教育, 敬請社會各界想像其關鍵的重要性,別再找尋延滯不前的藉口。

【以上是投書於報紙的原稿,該投書在 2019 年 6 月 11 日刊出。沒想到,我的老師──華洋教授,會在報紙的網頁上留言,而我也立即恭敬地回應。今 (2024) 年,Facebook 幫我回顧了這筆對話。華洋對我影像甚鉅,很遺憾他不久前過世了。因此,我特別想要分享他的留言。】

華洋留言: 2019/06/11

昨日在〈數學教育不為訓練計算〉文中,單維彰教授對「國三連分數加法都不會」的學生,主張以近似值和計算機幫忙學生作計算。

首先數學家,數學老師,和很多很的普通人都知道二分之一加三分之一不僅僅是計算而已,它有很多數學觀念,道理,和方法在裡面。其次,使用計算機大概可以不用教,但是近似值並不好懂,不好教。弄不好就教出了差不多先生,或者差很多呢。

筆者十多年前就以「國中畢業不會分數運算者佔多少?」詢問過很多老師,答案少則 5 %,多則一半。這些學生爾後還得再讀三年高中,每星期至少四小時數學課,內容都比分數加法難,他們上課如受刑,苦,慘,悲。

每年有上萬學子受罪和浪廢時間。這問題很重要,急需解決。

單維彰回應: 2019/06/11

學生試以自己的理解,重新詮釋華老師的指教:
\({1\over2}+{1\over3}\) 的教育目標不僅是計算,而是數學方面的意義。用計算機予以取代,在程序上輕而易舉(所以幾乎不必教),卻使得那些數學意義都不見了;在此同時,產生另一個新的教育目標:概數與估算。
以上,皆受教。

請容先回應第二議題。計算機的操作程序幾乎不必教,確實如此,課綱僅在操作 M+ / MR 等統計數據相關課題上,較為明確地要求教學活動,其他地方只要容許學生操作計算機,相信「自動」就好了。而新課綱確實新增關於概數、誤差、有效位數的學習內容,但是集中在 10 年級,且明訂其不在大考的範圍之內。

其次回應第一議題:分數計算的數學意義。另有一位蘇先生也同樣指出,若不能處理分數計算,學生「上課如受刑」,「聽到最後一定放棄」。前面紀老師也說,此情節影響深遠。

此情節可分治標與治本兩個層次來看。治標的方法,即如原文所提:用工具。治本的方法,又可分成兩個層次來思辯:

  1. 數教領域可以再討論「分數計算的數學意義」是不是全民必須的學習內容?
  2. 如果堅持分數計算的學習目標,課綱與教材教法都必須再修訂。
就前述第一項而言,我個人認為分數計算的數學意義「不是」全體國民的學習目標,亦即不必堅持每個國民都理解分數的數學意義,只要能夠(搭配工具)操作及計算即可(如今很多計算機都具備分數運算的功能鍵)。但這純屬個人意見,而且我沒打算在近期提請公議。

目前的狀況屬前述第二項。課綱的設計,應容許教材對此課題做更多層次的螺旋式設計。課綱要先改,教科書才能跟著動,然後教師才有機會運用正式的課堂時間,設計更多層次的分數運算教學活動。從現行的五年級開始,以螺旋式的課程發展,讓學生在六、七、八年級都有機會再次學習分數運算。

單維彰再反省: 2024/06/16

首先,當年所下的標題確實太聳動了。當時可能處於非常時期,所以用了非常的標題。事實上,數學觀念由計算的程序而生,也因計算的精熟而得以成為穩固的概念。所以說數學教育的目的不在於訓練計算,此話就字面而言的確說得過頭了。關鍵是「訓練」的意義:反覆練習以達到快速準確做出行動的表現能力。在此意義之下,「分數計算」不是數學教育的目的。

在機器更大範圍地進入智識領域之後(如今雖然與 2019 只隔五年,但計算機的能力又上了一個層次),數學教育的內容、方法與意義比當時更需要修訂。在「分數計算」之前,「分數」做為「一個數」的概念是更為基礎且必須的 — 而且許多國小、國中教師知道:有相當比例的學生不認為「分數」是一個數 — 然後才是分數與其他數做計算的意義,特別是「除以分數」的意義何在?關於分數的課程、教材教法、評量,非常急迫地需要重新討論。

最後,我依然認為分數計算的數學意義「不是」全體國民的學習目標。分數計算的數學意義是為了下一步的代數學習做準備,而代數求解的操作已經完全被機器涵蓋,數學教育需要給全體國民賦能的目標,是能列式,或者清晰描述未知、已知與所求的關係;一旦普通人能做到這裡,接下來的事情都可以交給工具。只有朝向特定專業發展的學生,才需要習得代數的實際操作。

[ 回上層 ]


Created: Jun 10, 2019
Last Revised: 20/09/03, 24/06/16
© Copyright 2024 Wei-Chang Shann 單維彰     [Home Page]
shann@math.ncu.edu.tw