宇航說 數(shù)學,滲透在我們生活的方方面面。從火箭發(fā)射到股票市場,人類社會很多驚人的創(chuàng)舉大都需要數(shù)學的支持。而當前的數(shù)學教育,卻呈現(xiàn)出一種所學知識與實際生活毫無關聯(lián)的尷尬境地。 很多的孩子對學習數(shù)學不感興趣,甚至之前在網(wǎng)上還發(fā)出了讓數(shù)學退出高考的呼聲。 在人工智能時代,數(shù)學比人類歷史上任何時間都更為重要。世界變得越來越數(shù)字化,但我們的數(shù)學教育卻一直停留在應試上。難道我們的數(shù)學教育真的沒用了嗎? 問題到底出在哪里? 我們該怎樣解決這個問題呢? 答案就是? 1 用編程教孩子學微積分 沃爾夫拉姆在女兒六七歲時,就開始教她學微積分,而且孩子不但沒覺得困難枯燥,還學得津津有味。 他怎么做的呢?在電腦上編程。比如,為了幫助女兒理解“當多邊形的邊數(shù)增加時,圖形會隨之改變,當邊數(shù)增加到非常大時, 多邊形會變成一個圓”這個概念時,他在電腦上用編程建了個這樣的模型 ? 這個模型可以當作是對極限和微積分的啟蒙,它可以讓孩子非常直觀地看到圖形由于數(shù)值趨于極限時所發(fā)生的變化——無限小邊數(shù)和無限多邊數(shù)的情況。 看完上面的模型,是不是第一次覺得原來微積分如此簡單? 可為什么我們的微積分課程是安排在大學,但是我們的孩子還是學不好呢? 原因在于我們的課程編排是按照計算的難度來設計的,而微積分的計算對于人類來說是相當復雜和困難的。 其實,我們完全可以把復雜的算法交給計算機去做,把計算方法教給更低年級的學生。這就是為什么沃爾夫拉姆可以用建模的方式教小女兒這么“難”的數(shù)學的原因。 2 孩子學習數(shù)學到底學什么? 如果把計算的事都交給計算機去做了,那我們的孩子學數(shù)學到底學什么? 在回答這個問題前,我們來了解一下:數(shù)學是什么?數(shù)學的基本步驟是什么? 第一步,正確地提問。我們想問的到底是什么問題?我們想通過這個問題了解的是什么? 第二步,根據(jù)正確的問題,將它從現(xiàn)實世界的問題轉化成一個數(shù)學問題; 第三步,運算,求出某個數(shù)學形式的答案; 第四步,將解答轉換成現(xiàn)實世界的問題,驗證看看這個答案有沒有解決現(xiàn)實社會的問題。 在這四步中,沃爾夫拉姆覺得最重要的環(huán)節(jié)是第四步。 但在數(shù)學實際學習中,學生往往花了八成的時間用筆頭計算來完成第三步。而這恰恰是計算機比任何經(jīng)過多年運算訓練的人更擅長的一步。 換言之,我們本應該用計算機去完成步驟三, 而讓學生花更多的精力去學好步驟一、二和四。 數(shù)學并不等同于計算,而是比計算更廣泛的一門學科。 沃爾夫拉姆認為計算是機械化的數(shù)學,是一種雜活,是人們應該盡量避免的,可以讓機器來完成的工作。以前沒有計算機時,計算可能是我們的一個難點。但在智能化的今天,計算不應該成為衡量學生數(shù)學能力高低的標準。 因為現(xiàn)在的各種計算,都可以由計算機更精確更快速的完成?,F(xiàn)在的數(shù)學,更多要體現(xiàn)在綜合能力上。一方面是對現(xiàn)實問題的抽象和數(shù)字建模,另一方面就是合理使用計算工具。 3 我們應該如何學習數(shù)學? 你會覺得什么都用計算機來完成,這僅僅是無需思考的按鍵操作,人們不用思考了,缺少智力訓練,這樣會不會因為思考的少而變得愚蠢了呢?
但沃爾夫拉姆并不這么認為。他認為,我們在數(shù)學教育中的真正問題,并不是計算機使數(shù)學變得愚蠢,而是我們現(xiàn)在的教學使問題變得愚蠢。 這個現(xiàn)象確實不是虛談,在大學里面拿著特等獎學金、一等獎學金的學生,未必是真正地理解了數(shù)學邏輯,而只是背熟了老師劃了重點,把題目的算法記住了,考試就能得高分了,但如果換個問法,換道題,可能就做不出來了。 還有人會擔心,用計算機來代替人類計算,那數(shù)學中很重要的一個環(huán)節(jié)——步驟和運算豈不是也被忽略了?其實不是這樣的,在現(xiàn)代社會我們有一個更加絕佳的途徑去實現(xiàn)它,沃爾夫拉姆在視頻當中提到了它,相信你看完視頻后也會受到很大啟發(fā)!??? 確實,編程給我們提供一個獨特的機會,讓孩子將數(shù)學知識和運算過程,用編程的方式寫下來,一方面使教學更加實用,另一方面又更加形象化。 上圖是小朋友運用Scratch 制作的“四則運算”的程序 想設計這樣的程序就必須先理解數(shù)學的計算知識 我們正在向”知識經(jīng)濟“時代邁進,在“計算機知識經(jīng)濟時代”,高端的數(shù)學知識和數(shù)學應用知識,都是不可或缺的。 我們應該讓更多學生加入到這個改革,讓他們在最佳的時機得到這樣的教育。一套全新的、建立在應用計算機的基礎上、改良過的數(shù)學教學課程,是未來的教育趨勢!編程也是未來教育的趨勢! |
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