数学战争:传统与改革数学之争再次点燃校园战火

学生成绩不佳加剧了数学教育领域的争论

在过去的20年中,教育工作者一直在争论教授儿童数学的最佳方法。传统数学的倡导者推崇算法练习和以教师为中心的学习,而改革数学的支持者则侧重于基本概念和学生探究。面对美国持续下降的成绩,所谓的数学战争最近愈演愈烈,请愿书的流传、有争议的课程指南的发布,以及一起诉讼案的提起都证明了这一点。 关键在于美国高中毕业生是否有能力完成日常数学任务并在全球经济中竞争。

这场战争始于1989年,当时美国全国数学教师委员会 (NCTM) 发布了一系列标准,重塑了一代人的教学方式。改革数学的倡导者不再让学生死记硬背公式和计算分数加法等问题,而是鼓励学生发展自己对数学概念的可视化表示,并使用计算器来解决数值任务。

近年来,两派之间形成了一种强调中间立场的缓和局面。但如果说存在休战,那也是一种不安的休战——来自双方的新一轮攻势仍在继续出现。例如,去年十月,NCTM 又发布了一份文件《高中数学的重点:推理和理解》,呼吁采取一种围绕应用的新方法。“我们的 15 岁青少年无法运用数学来解决简单的现实生活问题,”奥本大学数学教育教授兼该文件编写委员会主席加里·马丁解释说。马丁表示,新指南教导学生如何“在各种情境中应用数学推理”,而不是简单地“以死记硬背的方式执行程序”。他举例说,一个问题要求学生比较两对车辆的相对燃油效率增益。答案因考虑相对燃油效率还是节省的汽油总量而异。


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尽管许多教育工作者对这份报告表示赞扬,但批评者表示,该文件对数学分析的模糊方法让人想起 NCTM 1989 年的指南。“感觉是学生尝试的所有推理都是有价值的,应该受到赞扬,”斯坦福大学数学家吉姆·米尔格拉姆说,他更喜欢传统的教学方法。“这种方法的问题在于它完全是维持现状;我们似乎有一种心态,‘哎呀,约翰尼推理了’; 至于他实际的推理是否有缺陷,则无关紧要。”

弗农·威廉姆斯是弗吉尼亚州福尔斯教堂的一位数学老师,他曾参加过几个国家数学小组,他说高中指南淡化了推理与传统程序(如多项式分解)之间的联系。“一些最精妙的数学问题被认为毫无用处,因为它们不涉及现实世界的应用,”他说。威廉姆斯补充说,许多几何课程,“唯一需要形式推理的高中课程”,已经被“削减”并且不再以证明为基础。相反,学生使用代数工具来分析几何形状、构建三维模型并解决实际的构造和设计问题。

马丁表示,该文件并非旨在定义具体内容;相反,它展示了如何在整个课程中融入推理和理解。但改革数学的反对者似乎不准备同意。 在一个引人注目的例子中,西雅图的一群家长和教育工作者提交了一份简报,呼吁推翻学校董事会去年五月做出的采用《发现数学》系列的决定。《发现数学》是一套改革数学高中教材,它使用学生探究作为发现数学原理的一种手段——例如使用牙签模型来推导递归序列。 该诉讼引用了在对该教材进行为期三年的试点后测试成绩下降的情况,声称《发现》系列教材与白人学生和少数族裔及低收入学生之间日益扩大的成绩差距有关*。

*勘误(2010 年 2 月 25 日):正如报道中所述,《发现数学》系列教材并非为期三年的试点项目的一部分。原文应为:“该诉讼引用了在对一套类似教材进行为期三年的试点后测试成绩下降的情况,声称改革数学与白人和少数族裔低收入学生之间日益扩大的成绩差距有关。”

[换行]

“一本好的教科书非常重要,”华盛顿大学大气科学教授兼诉讼的三名原告之一克利夫·马斯说。他认为,《发现》系列教材中“真正的数学”的缺失使得处境不利的学生很难独立解决问题。

数学专家还对教学内容被淡化表示了其他担忧,包括许多学区决定在八年级而不是传统的九年级开设代数 I 的决定。亚利桑那大学的数学教授威廉·麦卡勒姆指出,由于年龄较小,学生往往会学习到代数 I 的简化版,但“然后他们会被期望在没有牢固基础的情况下继续学习几何和代数 II”。

麦卡勒姆正在参与 Common Core(共同核心)项目,这是一项 48 个州的倡议,旨在通过制定全国范围内的标准化指南来解决一些争论。 该项目由州首席州学务主管委员会和全国州长协会赞助,原计划于二月份完成。

一种观点几乎团结了所有数学专业人士——经过数十年的争论,该系统仍然无法正常运转。 根据美国国家教育统计中心的数据,与经济合作与发展组织成员国的学生相比,美国高中生的数学成绩排在后四分之一。 在预计将更加依赖科学、健康和技术的未来,这绝对是个坏消息。

 

大众科学杂志第 302 卷第 3 期本文最初以“数学战争:传统与改革数学之争再次点燃校园战火”为标题发表于《大众科学》杂志 第 302 卷第 3 期(
doi:10.1038/scientificamerican032010-2N75J7xX8EHz4u6joHABzT
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