看點:畢達哥拉斯創造了紀律嚴密的“數學神教”,成員嚴格遵守刻板的“十五信條”,還要接受長期訓練和考核。反觀當下數學教育文化,雖然沒了“十五信條”,但原始數學觀念以及填鴨式教學,依然存在。這是大部分學生害怕討厭數學的原因之一。長期研究兒童大腦及思維培養的夏駿軼老師認為,當下數學教育缺乏人文視角,只學習了知識技能,無法接觸到更多元、更有意義感的數學,從而沒有建立良性的數學價值觀。即便減負禁止奧數,也很難培養起孩子的數學思維。下文中,他向我們闡述了數學的神壇文化,究竟是怎么產生的,以及減負以后,家長又該如何更新對數學教育的認識。
今年3月15日,教育界接到號稱史上最嚴教育培訓禁令。其中禁奧賽引起不少爭議。禁奧賽真的能幫助我們減負嗎?
看得見的奧數學術活動,取消很容易,只需一紙禁令。但父母內心的“教育軍備學術活動“沖動要平息,卻困難的多。競爭遴選機制取消后,沒有了競爭的小鞭子,大家是否就會回歸初心,真正關心孩子的數學思維基礎培養呢?難說!
畢竟,從我們的文化看,數學長久以來,除了考試并無它用??荚嚊]了,數學還能被大家重視么?有人怪罪于應試制度,但是從更深的視角去看,歸根結底,是在于我們對數學的文化意象,始終停留在神壇文化之上——敬畏有加,累覺不愛。
那么,這樣的數學的神壇文化,究竟是怎么產生的?減負以后,我們又該如何更新對數學教育的認識?就是今天我想要和大家分享的。
穿越回到公元前五世紀的希臘,看一下令人神往的數學神話時代。那時有一個人,名叫畢達哥拉斯,他創造了一門數學宗教,叫畢達哥拉斯學派。
這個神秘社團在當時的意大利南部,社團里有男有女,地位平等,財產公有,組織紀律嚴密,帶有濃厚的宗教色彩,我們可以稱之為“數學神教”。
畢達哥拉斯
這樣個神秘組織可不是一般意義上的“宗教”。畢氏要求,每個學員都要在數學學術上達到一定的水平(相當于數學系博士以上學歷),加入組織要經歷一系列神秘的儀式,通過每天一次的嚴格反省,用科學和音樂凈化靈魂,用體育和醫藥凈化肉體,進行心靈的凈化,同時還要接受長期的訓練和考核。(考試不及格就要開除,沒有補考,十分硬核。)
除此之外,該團體還有相當嚴格的戒律規范,清單如下:
不知道大家作何感想,反正我第一眼看到這“十五信條”,第一反應是“珍愛生命,遠離數學?!?/p>
講真,畢氏在人類對數學的探索上,做出了無可比擬的貢獻。但是畢達哥拉斯學派對數學的態度上,以現代的觀點來看,不忍直視。
他們相信依靠數學可使靈魂升華,數學與上帝融為一體,“萬物皆數”,“數是萬物的本質”,是“存在由之構成的原則”,上帝通過數來統治宇宙世界,并且世界上只有整數和分數。這就是畢達哥拉斯學派,也是人類探索數學初期的光景。
但正如所有經典故事中常有的劇情,不久之后,不幸的事情發生了。
畢達哥拉斯的弟子希帕索斯發現了一個令人恐懼和震驚的事情——無限不循環小數,也就是√2。
無理數的出現引起來學派內的恐慌,據說畢達哥拉斯當時嚴守發現根號2的秘密,并把它視為“怪數”(既不是整數又不是分數),是邪惡的。而希帕索斯由于無意中泄漏了這個怪數的發現,最后被學派審判,投入了大海處決,褻瀆“數學上帝”者必須死。
畢氏在數學上的成就無疑是偉大的,但他創造的那一個數學神教,成為了當時數學發展的障礙,這次事件被稱為數學史上第一次數學危機。
然而實際上,它是數學大發展的一個契機。直至今日,每一個初中的孩子,都知道根號2的是怎么回事。
反觀現在的數學教育文化,雖然沒有了“十五信條”,但這種神壇式的原始數學觀念,依然若隱若現地飄蕩在我們的心頭。我們始終認為,數學是聰明人的游戲,數學是深奧難明的,我們心中的數學是神明的語言,是客觀真理。
我們拿數學來測試人的智商,用數學來為人區隔三六九等,我們把數學放在高高的神壇之上,卻不曾給普通人攀登的天梯。我們向它頂禮膜拜,用“做題”作為敬拜的祭物,以每個人的成績來顯明數學的高不可攀。
久而久之,我們既對數學敬而遠之,又覺得高不可攀,兩種矛盾的心理同時存在。而真正理解數學,親近數學,熱愛數學的人少之又少,或許源頭就在于此。
但其實,從本質上講,數學并不是客觀真理。數學是形式科學,更人文科學,是由人創造的世界觀察工具,是人的智慧,這一點是文化上常常被大家所忽略的。
講這個話題,或許有讀者會有疑問,縱觀數學在人類文明史上的地位,對科學的推進,難道不能說明數學就是客觀真理嗎?數學不以人的主觀意識而左右,所以它是客觀的。甚至會有人認為,生命可以不存在。但數學必然存在,是客觀世界存在的基石。
真是這樣嗎?這倒底是錯覺還是真相?
其實,不光是我們,很多的科學家、數學家都曾經這樣認為。偉大的伽利略就曾說過:“數學是上帝用來書寫宇宙的文字”。但他并沒有想明白,從形式到思維本質,數學其實是人類自己的發明,從繩結計數到符號發明,從圓面積的計算到圓周率的發現,數學用自己的語言描述了客觀世界,雖然看似準確,但畢竟不是真實世界。
在伽利略去世不久,十七世紀末,第二次數學危機爆發——無窮小量究競是不是零?這樣的問題,導致原來我們以為精確、嚴謹的數學大廈幾近傾覆。
還好“上帝”給我們留下了牛頓和萊布尼茲,他們所“發明”的微積分,扶數學大廈之將傾,解除了這次數學危機,并引領人類的數學探索,前進了一大步。但這一大步的后果卻是,“宇宙一體化真理”的數學觀開始動搖,嚴謹的數學變得不那么確定起來。
讓我們按下歷史的快進鍵,1903年,一個數學界男默女淚的震驚消息傳出,羅素悖論(理發師悖論)登上歷史舞臺,第三次數學危機爆發。數學大廈再一次岌岌可危。
而這次挽狂瀾于既倒的是美國數學家哥德爾,他于20世紀30年代提出了不完全性定理,這個定理講的是……以下省略30萬字。總之,他的研究成果暫時解決了集合的悖論問題,同時他的理論也成為了數理邏輯、人工智能、集合論的基石。
數學界三次大危機,盡管悖論消除,矛盾看似也可以解決,但是必須承認的是,經過這樣一系列的折騰,數學的真理性越發變得不清晰起來。并且每次危機都有一個相類似的模式,就是每次打破固有范式后,便迎來一次數學大發展。
1980年,M.克萊因在《數學確定性喪失》一書中講到:
數學在創立的初期,就是不完備的,不確定的。數學被人們當做真理一樣信奉著,是因為,在描述和研究自然與社會現象時,數學的有效性在持續擴大,它確實解決了很多理論上的、現實中的問題。然而數學真理大廈的根基是不牢固的,甚至是岌岌可危的——這是隨著數學的發展被逐步認識到的。
在人類探索真理的道路上,曾經有一個或幾個時期,我們似乎看到一種可能,數學就是人類追求的絕對真理,直到一次又一次的數學危機誕生,讓我們逐漸認識到,數學僅僅是人類對客觀世界的映射和再造,是用來彌補我們依靠感官認識世界不足時,所產生的創造性的思維工具,數學本源是人文科學。
直到今日,我們再來看數學——這項人類智慧的最偉大發明,不但走下了神壇,還被擊了個粉碎。同時,正因為它的真理性被擊碎了,才能化身為二十六個大類,二百多個分支的龐雜學科,成為人類智慧的基石。
但是,從我們的數學教育視角來看,我們卻似乎依舊停留在畢達哥拉斯的時代,或者是笛卡爾的時代,我們一方面止步不前,一方面懷念著昔日的輝煌。所以,我才說,我們需要用人文視角重新審視數學啟蒙,建立良性的數學文化。
現在有太多非數學系的工科學生私底下會抱怨,認為數學沒有用,純粹浪費時間。這其實就是從小沒有真正理解數學,沒有建立人文視角的數學觀造成的。沒有建立起良性學科文化觀念,數學就是做題,語文就是背誦,理化就是實驗。
我們不需要一個神化了的數學,不需要僵化的數學偶像,需要的,是一個能夠被普通人所理解的,從理性、情感、意志上都能被解讀和認同的數學,屬于人的數學。
那么,我們的數學教育,是否也應當順應人類的特質,用人類聽得懂的方式,傳承人類的思維智慧核心呢?我想這一點是不言自明的。
國內長期以來應試教育的填鴨式教學,使得很大一部分學生討厭甚至害怕數學,恰恰反映了我們數學教育中人文視角的缺乏,所形成的數學文化,是反數學的。
這種覺得數學難、枯燥、沒有用的看法,自上而下從初高中傳導至小學,甚至啟蒙階段。很多孩子,就好像畢達哥拉斯學派中的普通聽講者,在數學的學習過程中只被動接受,不能發問,更不能參加探索和討論,這樣學習的結果,只能把數學捧上神壇,束之高閣。
那么,回歸人文視角的數學啟蒙教育,應該如何實現呢?個人認為,至少應該有以下幾個方面可以努力踐行:
引導孩子用思維代替記憶,發展獨立思考能力。
“數學是思維的體操”,這句話耳熟能詳,但在我們的生活中,往往只停留在空氣中——說說而已,現在是時候把這句話落到實處了。
我們縱觀數學的發展史,所有精彩絕倫的數學思想,無一例外都來自于人的思維創造,而這些思考的源頭又在于為了解決人類的實際生活中所產生的問題。
因此從數學啟蒙的角度來說,要幫助孩子理解完整意義上的數學概念,必須引導孩子觀察這些數學結論的起源,追根溯源,建立基于生活經驗的基本數學認識。
比如孩子學習梯形面積公式,逆流而上,往本質追溯,首先看到的就是正方形和三角形的拼組,再追溯,其人文根源其實就是:古埃及時代的尼羅河三角洲人,如何運用抽象簡化的方式來丈量并記錄土地面積。而核心問題是:我們該創造一種怎么樣的面積表征方法?是畫成小格子記錄數量?還是擺上長短不一的繩子并統計根數?這些方法探索的背后,就是思維的學習過程。
我們希望孩子能夠喜愛數學,在數學學習上能積極主動,我們就需要引導孩子進入一種以思考為核心的人文觀,因為用記憶方式解決數學問題是枯燥乏味的,不能產生思考的樂趣和學習的勝任感,而這種以思考為學習核心的人文觀,其實又和孩子的批判性思維與獨立思考能力緊密相連。這恐怕是我們傳統教育思維所要面臨的最大挑戰之一。
重視認知科學在數學啟蒙教育中的應用;
數學是人的數學,所以要以適合人認知的方式去學習數學。
在這個問題上,我們所遇到的最大困難,還是數學自身自洽嚴謹的學科體系和教育的不確定性之間的沖突。
每一個孩子的起始認知不同,心理結構也不一樣,所以我們無法把嚴謹的數學學科知識直接套用在孩子身上,好像數模沖床在沖壓零件一樣去教學。
為什么刷題模式會帶來學習倦怠和瓶頸?原因之一就是忽視人認知的規律。對于數學而言,學習的核心是抽象思維,但抽象思維不一次性養成的,是有過程的和邏輯成因的,并受制于人的認知水平。人人都應該可以學好數學,但方法很重要。
在認知科學的視角下,試題不再作為孩子數學學習的唯一手段,游戲活動、實驗探索、會議討論、辯論、數學閱讀、寫作都應該是某一情景下有效的方式,我們需要關注的不僅僅是數學知識點本身,更需要關注孩子的認知水平和理解的狀況,并作出有效的調試。學科知識、個人背景和認知方法有機的結合,才是孩子能否持續攀登思維高峰的關鍵所在。
數學知識就應該是通過自身積極建構而獲得,而不僅僅是通過傳遞而實現的,這是數學教育第七次國際會議上,對于數學學習看法的共同結論之一。
激發良性情感,數學不再冷冰冰;
最近有朋友在微信朋友圈中介紹一本日本小說,書名叫《數學女孩》,看似青春愛情故事,實際是一本普及高等數學知識的科普讀物。
這本結城浩的書,在日本已連續11次印刷,并且居于日本最大手機小說出版商Softbank Creative的長年銷售冠軍之位,同時也是最受日本中學生喜愛的青春文學。它的廣告語是:一段朦朧的青春戀愛+一段段精準的數學解題=一道寫給愛情的數學公式+一封名叫數學公式的情書!
精準的數學科普,令人向往的青春,結合的如此美妙。反觀國內,書店里有關數學內容的圖書,賣的最好的是教輔材料。兩下比較,能看出人文視角上差異。
把冷冰冰的數學轉換成有溫情的形態、幽默的形態、充滿想象力的形態等等,是激發孩子學習動力最好的方法之一。
數學啟蒙,面對的都是年幼的孩子,他們需要理性、情感、意志的統合:
我們可以帶領他們想象海洋,用真的貝殼和他們一起發現數量概念;
也可以運用節奏、音樂和梵高的星空來引導孩子探索數字符號;
或者我們回到規律思維的起源,探索每天的日月盈仄,寒來暑往,星移物換中的規律;
又或然來到森林,讓孩子撿來不同的樹葉,觀察理解面積的不同。
這些并不是教育的空想,而是我們真真實實,已經多次在教學日常中實踐應用的范式。
和所有文化現象一樣,數學文化直接支配著人們的行動。神壇式的數學文化,一方面拒人于千里之外,使人望數學而生畏;另一方面,又孤芳自賞,自言自語,令人把數學家當成“怪人”。
所以我希望,我們的孩子能夠學到更多元、更有意義感、更具有人文視角的數學,不僅學習數學知識技能,更能建立良性的數學價值觀。
某一天,他們會主動的跑去書店,挑選一些數學類的書籍,不為考試,而是為了興趣、充實和提高;他們也會在與伙伴聚會聊天時,自然、愉快的討論數學話題,相談盡歡,不會被當作怪咖;而在工作和生活中,他們又能夠自如和巧妙的運用數學工具,簡化自己的思維,使得問題變的容易解決。
這樣,數學就不再是神壇上的偶像,而是孩子們可親近的良師益友。
用數學,讓生活,更幸福。

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