让我们做数学题

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


请原谅詹-吕克·皮康有点唠叨,但今天我们又要捍卫代数了。是的,又一次。昨晚我们还在新推出的赫芬顿邮报直播流媒体网络上,与一些其他志同道合的人一起捍卫了代数。我的高中代数老师肯定在偷笑,因为相信我,如果我十几岁时读到安德鲁·海克的近期《纽约时报》评论文章,这篇文章主张学校放弃代数,我的下意识反应肯定是“当然啦!”而且,和海克一样,我也会大错特错。

你可能听说过围绕海克文章的争议;正是这篇评论文章引发了数千篇愤怒的博文。认知科学家丹尼尔·威林厄姆在《华盛顿邮报》上辩称,“无法应对数学并不是学生高中辍学的主要原因。”罗布·诺普问道,为什么我们没有探究“为什么不‘理解’数学变得正常”的根本原因,并哀叹学生们“只是做必要的事情来混日子,而没有真正学到任何东西”的意愿。PZ·迈尔斯转而讽刺,质疑我们为什么还要费心教学生过时的技能,如语法和标点符号,反正他们现在都只是发短信。如果你“去掉困难的学习部分”,教育学生就会容易得多。

马克·朱-卡罗尔驳斥了海克的断言,即大多数学生在现实生活中不需要代数(布莱克·斯泰西也这样认为)。PsySociety的梅兰妮·坦南鲍姆也加入了讨论,她以深思熟虑的眼光审视了代数的教学方式,并与心理学家现在对我们如何学习的认知进行了比较:即,“当事件、事实和知识融入人们的自我概念时,人们更容易记住它们”,以及“当它位于社会背景中时”。


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你明白了吧。你还能期望这些科学家们说什么呢?好吧,我以前是一个数学恐惧症患者。我讨厌代数,并且在20多岁之前一直避免学习所有高等数学和科学。但在这件事上,我与那些老朽的科学机构站在同一阵线。

确实,关于教育改革有很多重要的对话要进行,我衷心赞赏任何旨在解决不同学习风格和方法论的努力。即使没有别的,海克那篇被误导的评论文章也促进了一场讨论。我同意学习实用的数学,如统计学和概率论,对于一个优秀的社会公民来说非常有用。我只是认为它应该补充而不是取代传统的课程。

海克抛出了大量关于学生无法通过代数的统计数据来支持他的“论点”,但我认为没有人不同意这是一个问题。我只是看不出放弃代数如何构成一个明智的解决方案。海克的想法似乎是,因为代数对许多学生来说是一个绊脚石,我们应该举手投降,并对永远无法教给他们代数感到绝望。但我们真的要仅仅因为它,就好像,真的很难就放弃代数吗?

这种实验已经做过了。我们只需要看看我们的东方邻国日本,就可以瞥见这可能会带来的未来。加州理工学院的弦理论家大栗博司在Facebook上回应海克的文章时毫不客气地说:

这非常危险,我们不应该只是嘲笑它。类似的论点导致日本政府在1990年代大幅削减小学、初中和高中数学教育。在过去的几年里,政府意识到了这个错误,并试图扭转它。不幸的是,一代孩子错失了接受良好数学教育的机会,我担心它的负面影响将在未来许多年感受到。”(大栗博司慷慨地允许引用他的话。)”

他指的是宽松教育(“成长空间”)教育政策,该政策极大地改变了日本的小学、初中和高中课程。这在纸面上听起来很棒:确信传统的死记硬背在21世纪的世界中是不够的,日本学生现在被鼓励发展个性和主动性,并培养批判性思维和解决问题的能力。课堂时间减少了,所需的数学量也减少了。“日本人有良好的基本学习技能,所以想法是在此基础上增加西方人拥有的更具个人主义的东西,”心理学家和作家和田秀树告诉《金融时报》

正如大栗博司所说,结果是灾难性的。根据日本数学会的说法,最近的一项研究表明,四分之一的日本大学生甚至无法解释取平均值是什么意思。在调查中的五个问题中,只有1.2%的人全部正确回答。根据《亚洲通讯员》的一篇文章:“学生仍然可以计算问题,但无法正确回答证明题。教育工作者表示,花在学习基础数学问题上的时间减少意味着学生不理解为什么问题以某种方式解决。”

它也没有让雇主满意。《金融时报》的文章指出,住友金属现在在其大阪附近的工厂提供补习科学课程,其他公司也纷纷效仿,因为学生大学毕业时“什么都不知道”。

诚然,这是一个复杂的问题,一些日本教育工作者认为问题不在于意识形态,而在于执行,并且因独特的文化因素而加剧。(小木直树的这篇文章是一篇发人深省的读物。)但是,当我们思考如何解决我们自己的教育缺陷时,我们可以从我们的东方邻居那里吸取一些教训和指导。

也许我们可以从重申为了知识而学习的重要性开始,这与已经席卷我们教育系统的商品化形成鲜明对比。从来没有雇主要求我分析彼特拉克的十四行诗,或阐述巴赫赋格曲的复杂性,但我并不后悔我拥有这些知识,即使后者意味着小时候要忍受钢琴音阶的日常练习。这种苦差事意味着我有一天,在十几岁的时候,可能会尝试肖邦。诚然,我没有成为一名专业的音乐家;我最终没有那种天赋。但我的生活因为肖邦而更加丰富。

我花了十年时间练习柔术,但我还没有用我的技能来保护自己免受现实世界的攻击。所以我想这十年是浪费了,对吗?错!我从武术中学到的最重要的教训与学习失败有关:被狠狠地击倒,然后一次又一次地站起来,直到我掌握了给定的技能。为什么我不愿意对数学做同样的事情呢?

我们最终用海克的策略教给孩子们的只是逃避。我是一个逃避大师。但是,学习如何下定决心去做那些我们不擅长的不愉快的事情,可以为我们的人生做好准备。考虑一下我的数学恐惧症同伴朱迪·博尔顿-法斯曼的这篇精彩回应,她通过可汗学院学习了几何,这样她就不会把自己的数学焦虑传递给她的女儿

到达书桌是众多小胜利中的第一个。然后就到了面对必须解决的方程式、必须翻译的拉丁语段落、以及表达你想要沟通的内容的文章的时候了。这些智力难题不仅仅是笼罩着,它们还萦绕在心头。你必须做这项工作,因为它很重要。另一方面,海克强化了教育中最终的恐惧行为:逃避。

有很多理由可以说明正面应对恐惧和焦虑,以及奋力穿过一堵墙而不是举手投降的好处。

最后,海克的文章还有更深层、更丑陋的潜在含义。他真正想说的是,我们应该认清自己在社会中的地位,接受我们不够聪明,不需要再为任何可能干扰我们欣赏《美国偶像》的东西而烦恼我们漂亮的小脑袋。反正我们也不可能有什么大出息,对吧?正如记者/科学爱好者杰西·埃姆斯帕克在Twitter上观察到的:“争论的不是数学。真正的问题是,除了特权阶层,是否还有人应该接受教育。”

南加州大学弦理论家尼克·华纳在他对海克的回复中谈到了这一点,雄辩地阐明了利害关系

代数不仅仅是数学精英的语言,它也是我们从由少数有时能够进行抽象思维的精英统治的农民社会,发展成为复杂、充满活力的民主社会的基石之一。代数帮助我们超越了对直接、有形经验的简单理解,并构建问题,寻找能够给我们更深入理解的关键数据。

只有专制和反动的政客才能从抽象概念对他们毫无意义的人口中获益。这样的人口会满足于花言巧语和挥舞旗帜,并且会在经济被颠覆和民主崩溃时被面包和马戏团所安抚。就像物理学中的力学问题一样,代数的研究及其培养的技能不仅对我们个人的长期健康至关重要,而且对我们作为一个社会的生存也至关重要。

这对我来说是一个非常私人的问题。我的父亲是他的蓝领家庭中第一个通过退伍军人法案接受大学教育的人。当然,他有时会努力填补他背景知识中的空白,但他坚持不懈。他成为了一名土木工程师,这使他能够给他的孩子们(包括我)他所缺乏的那种稳定的中产阶级成长环境。他确保我们也接受了大学教育,因为他相信这是通往更美好生活的钥匙。

毫无疑问:取消大多数学生的代数学习最终将剥夺他们从事任何数量的潜在职业的权利:物理学、工程学、生物学、化学、流行病学和心理学,正如PZ指出的那样。这很重要,因为我们大多数人在青少年时期都不知道自己想从事什么职业。我们不知道我们需要什么知识。我甚至不知道科学写作是一种选择。当我们弄清楚这一点时,通常为时已晚,无法弥补我们缺乏背景知识的缺陷。

《教导丽塔》是一部1983年上映的迷人喜剧,讲述了一位名叫丽塔(朱莉·沃尔特斯饰)的英国理发师,她决定想要从生活中获得更多。她的丈夫认为她只需要一个孩子;相反,丽塔报名参加了一位酗酒的英语教授弗兰克(迈克尔·凯恩饰)的私人辅导课程,弗兰克沉浸在愤世嫉俗和自我厌恶之中。

一开始并不顺利;她根本没有文化背景和支持框架,甚至无法开始理解对她的期望。她对文学的理解是哈罗德·罗宾斯和杰基·柯林斯,她与E.M.福斯特的作品斗争得很厉害。她的第一篇论文作业是:“建议解决易卜生《培尔·金特》制作中舞台困难的方法。”她厚颜无耻的回答是:“在广播里演。”

但丽塔坚持了下来。她经历了一些痛苦的成长。最终,她以优异的成绩通过了大学考试。当她翻开试卷时,她看到的第一题是什么?“建议解决易卜生《培尔·金特》制作中舞台困难的方法。”她本可以写“在广播里演”。弗兰克会非常欣赏这种做法。曾经有一段时间,讽刺是她唯一的选择。但因为弗兰克,“我有了选择。我参加了考试。”他给她的,除了教育,还有选择。

当我们因为大多数学生“永远不会需要它”而取消像代数这样的基础学科时,本质上,我们是在他们有足够的知识做出明智决定之前剥夺了他们的选择权。我们在他们甚至还没有开始的时候就限制了他们。人生不会在高中或大学结束。我们中的一些人,像我和朱迪·博尔顿-法斯曼一样,需要更长的时间才能体会到数学的文化丰富性和重要性。但我们最终会到达那里。当我们晚年重新燃起兴趣时,我们会非常感谢我们学过的数学。是的,包括代数。

亲爱的教育工作者:我理解你们感到沮丧,你们承受着巨大的压力,要用越来越少的资源完成更多的工作。我理解你们薪水过低,并且不被赏识。毫无疑问,每周都盯着那些冷漠、没有动力的面孔,听到他们下意识地抱怨这门你如此热爱的学科有多么糟糕,这会让人感到沮丧。

但请不要放弃我们。还不是时候。我们需要代数,无论我们是否意识到这一点,无论我们是否在工作中用到它。帮助我们认识到,教育不仅仅是职业培训,“文化”不仅仅包括艺术、文学、音乐、历史和哲学;它还包括数学和科学。不要让我们仅仅满足于勉强及格,满足于低于我们的最佳水平。让我们认识到,仅仅因为某件事很难,而且不容易做到,这并不是放弃和停止尝试的理由。有些事情注定是困难的,而那些困难的事情是值得做的。

让我们做数学题。总有一天,我们会感谢你们的。

 

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