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斯坦福教授基思·德夫林:未來需要什么樣的數(shù)學(xué)教育?
本文來自騰云(tenyun700)

“我們的數(shù)學(xué)教育還停滯在19世紀(jì)”,斯坦福大學(xué)人文科學(xué)和技術(shù)高級研究所的基思·德夫林如此說道。

在他看來,現(xiàn)代科技發(fā)展已經(jīng)改變了人們對數(shù)學(xué)的需求:當(dāng)工具掌握了人類全部的數(shù)學(xué)技能,數(shù)學(xué)思維成了稀缺資源。

同樣的事情也發(fā)生在其他學(xué)科當(dāng)中。

本文討論了科技介入教育之前的三個(gè)重要問題,并以數(shù)學(xué)教育為例,探討當(dāng)下數(shù)學(xué)教育的變革,以及電子游戲等新介質(zhì)對教育的影響。


DN.A計(jì)劃 | 這是數(shù)字原住民計(jì)劃(DIGITAL NATIVES. ACTION)的簡稱,該計(jì)劃希望能夠?yàn)樵跀?shù)字時(shí)代感到焦慮的父母,提供和網(wǎng)絡(luò)教育有關(guān)的各種知識。


文 | 喬丹·夏皮羅(Jordan Shapiro)
美國游戲教育專家、專欄作家

教育科技正在流行。我?guī)缀趺刻於寄茉谀承┪恼潞驼勗捓锫牭绞煜さ恼撜{(diào):“教育是唯一一個(gè)還沒接受21世紀(jì)新科技的行業(yè)?!?/span>

我們確實(shí)應(yīng)該接納一些現(xiàn)代工具和技術(shù),來提高教育工作者的影響力。但是,對癡迷于科技創(chuàng)新和新鮮事物的現(xiàn)代人類來說,教育科技的引入必須是基于其有效性,而不是盲目跟風(fēng)。

為了保證教育工作者選擇“正確”的科技,在引入之前,我們最好先想清楚以下三個(gè)問題。


Q1
?科技是否能增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的意義?

我們運(yùn)用知識的方式需要改變了。目前最大的困境在于,雖然我們不應(yīng)該直接傳授學(xué)生工作上的技能,但也無法預(yù)測他們成長過程中將會需要什么樣的技能。

幸運(yùn)的是,教育不是只與培訓(xùn)工作技能有關(guān)。相反,教育是一種現(xiàn)代文明的育兒行動。

我們教導(dǎo)下一代日益全球化的集體主義、社會和認(rèn)識論契約,培養(yǎng)他們成為有思想的公民,另一方面,我們使用批判性思維,運(yùn)用學(xué)術(shù)語言來表達(dá)我們的想法。

只有這樣,我們才能在這個(gè)不斷變化的世界中保持一定的靈活性。

始終記?。喝松捏w驗(yàn)是動態(tài)的。教師、管理人員和政策制定者需要尋找的新技術(shù),必須是能夠提供有意義的學(xué)習(xí)體驗(yàn)的。簡單來說,你只需要明白,所有優(yōu)秀的技術(shù)都可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意。



Q2
?科技是否把學(xué)校變得人性化?

近些年來,“實(shí)用”總是人們優(yōu)先考慮的對象。用經(jīng)商的頭腦辦學(xué),這恰恰是導(dǎo)致如今美國陷入高風(fēng)險(xiǎn)測試的罪魁禍?zhǔn)住?/section>

換而言之,我們視學(xué)習(xí)成果為利潤率,計(jì)算技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施投資回報(bào)的紅利,甚至將兒童當(dāng)作工業(yè)資源一般去評估他們習(xí)得“工作技能”的能力。學(xué)生好似經(jīng)過編程的機(jī)器。

我們漸漸忽略了通過反思、聯(lián)系語境的手法全面創(chuàng)造意義的能力。和感性的詩意相比,我們更重視理性的精度。但這恰恰是我們需要思考的。



Q3
?科技背后隱藏了什么涵義?
學(xué)校其實(shí)是一種“提升自我的技術(shù)”(借用米歇爾·??碌囊痪湓挘?。

學(xué)校是一個(gè)系統(tǒng)的過程,在這個(gè)過程中我們培養(yǎng)個(gè)人的自主感、禮儀和責(zé)任感。學(xué)校是一種結(jié)構(gòu),學(xué)校還是一種架構(gòu),我們從上一輩那里繼承了智力結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)技能,然后在學(xué)校這個(gè)架構(gòu)中逐漸建立起個(gè)人與集體認(rèn)同。

數(shù)字化工具可以為學(xué)校添磚加瓦,但我們需要確定這些工具可以保證良好的學(xué)習(xí)成果,把人類尊嚴(yán)放在草率、損耗和算術(shù)度量之前。

因此,當(dāng)我們設(shè)計(jì)、使用工具和科技來教導(dǎo)我們的孩子如何認(rèn)知世界、如何思考知識和信息、如何建立與他人的聯(lián)系的時(shí)候,我們必須大體上認(rèn)可工具背后隱藏的涵義。工具背后往往預(yù)示著一種理想生活方式,包含了我們想了解的最重要的問題——也是我們經(jīng)常忽視的問題。



專訪
?滯后的數(shù)學(xué)教育

我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方法,已經(jīng)不能適用于21世紀(jì)的孩子了。

我在寫一本關(guān)于數(shù)學(xué)教育的書時(shí),認(rèn)識了基思·德夫林,他是斯坦福大學(xué)人文科學(xué)和技術(shù)高級研究所的共同創(chuàng)始人和執(zhí)行董事,也是學(xué)習(xí)游戲軟件的開發(fā)者,他創(chuàng)建了一家叫做BrainQuake的公司。不過,他最為人熟知的稱呼是“NPR(美國國家公共電臺)數(shù)學(xué)先生”。

與德夫林的對話改變了我對數(shù)學(xué)教育的看法。我把他的話提煉成下面五個(gè)主要觀點(diǎn),關(guān)于數(shù)學(xué)教育的未來,你所需要了解的信息都涵蓋其中。

數(shù)學(xué)教育還停滯在19世紀(jì)

夏皮羅:我想問的是,“新時(shí)代”意味著什么,為什么我們需要一種不同的數(shù)學(xué)教育?

德夫林對于大多數(shù)人來說,數(shù)學(xué)意味著運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的方法來解決問題,并且答案唯一。他們有充分的理由這么認(rèn)為,因?yàn)橹钡?9世紀(jì)末,這就是數(shù)學(xué)的意義。

但隨著現(xiàn)代科技的興起,對數(shù)學(xué)的需求開始發(fā)生變化。

總的來說,除了數(shù)字時(shí)代在過去二十年的快速發(fā)展之外,大多數(shù)數(shù)學(xué)領(lǐng)域以外的人都沒有明顯體會到這種變化。無處不在的廉價(jià)計(jì)算機(jī)設(shè)備,可以比人工更快、更準(zhǔn)確地完成所有的程序性數(shù)學(xué)演算,所以想要一份或者說留住一份好的工作的話,就無法忽視從以前的“已知程序的應(yīng)用”向“創(chuàng)造性問題的解決”的轉(zhuǎn)變。

夏皮羅:這對于數(shù)學(xué)教育來說意味著什么?

德夫林現(xiàn)在為人父母的這群人在學(xué)校時(shí),學(xué)習(xí)的主要焦點(diǎn)是掌握一套標(biāo)準(zhǔn)程序來解決問題,答案明確且唯一。如果你做得很好,就能保證得到一份好的工作。幾千年來數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)一直如此,數(shù)學(xué)教科書基本上是食譜書。

現(xiàn)在所有這些“數(shù)學(xué)配方”都被編入設(shè)備中,其中一些就放在我們的口袋里。突然之間,僅僅用一代人的時(shí)間,是否掌握三千年以來最重要的程序性數(shù)學(xué)技能,在很大程度上變得無關(guān)緊要。

在我小時(shí)候還需要長時(shí)間的計(jì)算練習(xí),而現(xiàn)在的學(xué)生不需要了。所以現(xiàn)在我們需要做的是,去更深入地了解這些古老的數(shù)學(xué)運(yùn)算工作原理。

舊的數(shù)學(xué)教育無法為未來的工作提供幫助

夏皮羅:我們都看到統(tǒng)計(jì)顯示STEM(科學(xué),技術(shù),工程,數(shù)學(xué))技能的需求量很大。所以數(shù)學(xué)學(xué)位對于找到一份好工作還是有好處的?

德夫林數(shù)學(xué)仍然可以為你提供就業(yè)機(jī)會,但是目前需求量很大,并且還會繼續(xù)增長的技能需求是:能夠在沒有明確定義、甚至沒有明確答案的狀況下,接受一個(gè)新的任務(wù),并且盡力去取得進(jìn)展、去解決它。

某種程度上來說,基于真實(shí)世界并從其中抽絲剝繭地找到你所需要的,并且取得進(jìn)展,這種“數(shù)學(xué)思維”才是目前需要的。

在我的數(shù)學(xué)思維MOOC的四個(gè)課程中,我遇到過有多年經(jīng)驗(yàn)的工程師,當(dāng)他們被軟件系統(tǒng)(或是海外外包服務(wù))取代時(shí),才意識到自己原來已經(jīng)失業(yè)了?,F(xiàn)在,這些工程師不得不重新學(xué)習(xí)這個(gè)創(chuàng)造性的解決問題的技巧——數(shù)學(xué)思維。

數(shù)字和變量不是數(shù)學(xué)的根基

夏皮羅:你說電子游戲是數(shù)學(xué)教學(xué)的最好方式,這與“數(shù)學(xué)思維”有何聯(lián)系?

德夫林傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)符號是為了在一張紙上做數(shù)學(xué)而開發(fā)的。實(shí)際上,它們最初用沙子、粘土片做載體,后來是羊皮紙,然后是在紙張(和黑板)上進(jìn)行演算。

總的來說,它基本是一個(gè)動態(tài)東西的靜態(tài)表示,也就是一種思維方式。

平板電腦和電子游戲提供交互式的動態(tài)表示,這意味著它可以更接近思維,并突破符號障礙。這種新的、更有效的表達(dá)方式可以為學(xué)生帶來極大的改變。

我們可以越過符號的藩籬

夏皮羅:數(shù)學(xué)思維,就是隱藏在基礎(chǔ)程序背后的抽象邏輯,可以這樣理解嗎?這是否意味著我們已知的符號和數(shù)字是會變化的?

德夫林至少在我看來,沒有人會說我們應(yīng)該放棄傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)符號表達(dá)。如果你想繼續(xù)從事科學(xué)或工程方面的職業(yè),以及其他許多職業(yè),就需要掌握該語言。大多數(shù)高等數(shù)學(xué)本身就具有象征意義,我不認(rèn)為任何現(xiàn)有技術(shù)會改變這一點(diǎn)。

我想說的是,基于大量事實(shí)證實(shí),數(shù)學(xué)符號的表現(xiàn)方式門檻高并且難以理解,我們不應(yīng)該把符號表示作為進(jìn)入數(shù)學(xué)的入口路徑。它剝奪了太多有能力的人享受數(shù)學(xué)的權(quán)利。

可以先去考慮,什么樣的電子游戲技術(shù)可以提供一個(gè)更適合初學(xué)者學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)用戶界面。對數(shù)學(xué)符號的研究,可以推遲到學(xué)生以更有效的方式掌握基本的數(shù)學(xué)思想之后開展。

夏皮羅:在實(shí)際操作中我很難理解這意味著什么。你能給我一個(gè)真實(shí)世界的例子嗎? 

德夫林計(jì)算中也發(fā)生過同樣的事情。從Macintosh開始,然后是Windows,現(xiàn)在(在某種程度上)平板電腦觸摸界面,我們已經(jīng)讓所有人都可以使用計(jì)算機(jī)。這并不意味著學(xué)習(xí)如何編碼不再有用。

但在我的日子里,使用電腦的唯一方法是從學(xué)習(xí)如何編碼開始。今天,你首先學(xué)習(xí)如何使用電腦,然后學(xué)習(xí)編碼。這為更多的人開啟了計(jì)算(和編碼)的世界。

我們需要知道數(shù)學(xué)的局限性

夏皮羅:你曾經(jīng)寫過一本書,叫做《再見,笛卡爾:揮別傳統(tǒng)邏輯,重新看待推理、語言與溝通》。你能簡單解釋一下其中的觀點(diǎn)嗎?

德夫林在當(dāng)今世界,我們基于笛卡爾的科學(xué)和技術(shù),在生活和社會結(jié)構(gòu)中發(fā)揮巨大的作用,讓人們意識到數(shù)學(xué)的內(nèi)在局限性和權(quán)力一樣重要。

數(shù)學(xué)就像火,我們需要它的力量來生活。但它也可能具有令人難以置信的破壞性,我們必須始終以極大的尊重對待。

正如我們在自然科學(xué)和工程領(lǐng)域取得重大進(jìn)展時(shí)一樣,其他研究人員也在神經(jīng)科學(xué)以及社會、心理和學(xué)習(xí)科學(xué)方面取得了長足的進(jìn)步。(順便說一下,后三者是真正的“硬科學(xué)”。)

我在1987年搬到斯坦福大學(xué),我從這個(gè)世界領(lǐng)先的技術(shù)研究中心中受益頗多。但真正改變我的是,我遇見了斯坦福大學(xué)人類科學(xué)領(lǐng)域的世界級專家。

在與著名的人類科學(xué)家以及哲學(xué)家合作(主要是傾聽)之后,我不得不重新評估數(shù)學(xué)在人類科學(xué)中的作用。

在自然科學(xué)中,數(shù)學(xué)是絕對的統(tǒng)治者。如果你違反數(shù)學(xué)規(guī)則,物理學(xué)、天文學(xué)或其他任何科學(xué)學(xué)科的研究都不再有意義。但在人文科學(xué)中,數(shù)學(xué)只是一種工具。

可以肯定的是,它是非常有用的工具,并且變得越來越實(shí)用,但是不管怎樣,終究只是一個(gè)工具。我的書《再見,笛卡爾》就試圖闡明我所看到的人類科學(xué)中數(shù)學(xué)方法(笛卡爾方法)的固有局限性。


*本文首發(fā)于2019年7月的《第九區(qū)》雜志,內(nèi)容有刪減


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