谁知道国际上有一个中国学习者悖论?就是说中国的学生学习成绩在全世界排名第一,是没用疑问的,但是中国的学生对学习的兴趣好像是倒数的。所以有人起了这样一个名字叫中国学习者悖论。这两个正好是成负相关的,也就是学习成绩好的学生不一定喜欢数学,反而好多学习好的学生是讨厌数学的。今天我们就这个话题来探讨一下,我的题目是千万别恨数学,“数学好玩”是陈景升国际数学家大会上提出来的,但是就我接触的一些新闻报道和一些学生,以及我自己的一些感受,数学真的好玩吗?我们今天探讨一下这个话题,是思考不是反思。
从这五个方面探讨。首先,我们看北京高考新方案:2016年起,英语从150分调至100分。网上也有这样的呼吁:让数学也滚出高考!联系于丹、鲁豫有关数学的调侃,不由引起思考,为什么数学让人如此深恶痛绝,竟然动用了“滚”字。其实名人不喜欢数学,很早就有,不是个别现象,比如崔永元的书里就这样写:“大概是到了发育的年龄,我经常盯着黑板发愣。数学老师……掰了一小段粉笔,准确无误地砸在我的脸上。数学老师说:‘你把全班的脸都丢尽了。’嗷——全班一片欢呼,几个后进生张开双臂,欢迎我加入到他们的行列。从此我的数学成绩一落千丈,患上了数学恐惧症。高考结束,我的第一个念头就是,从此不再和数学打交道了。38岁生日前一天,我从噩梦中醒来,心狂跳不止(进水管和出水管问题)。对我来说,数学是疮疤,数学是泪痕,数学是老寒腿,数学是类风湿,数学是骨头坏死,数学是心肌缺血,数学是中风……当数学是灾难时,它什么都是,就不是数学。”从此在崔永元的人生走廊里关闭了数学这扇窗。我在微信里偶然遇到了这样的学生,他写了首诗:“假如我的生命只剩三天,我会在第一天和我的亲人们道别,感谢他们给予我的爱和温暖,我还会给这个世界写一封信,告诉人们我曾来过这里。而剩下的两天,我会在教室里度过,不是因为我有多么好学,而是因为——在教室里我度日如年。”总共剩三天,有两天留在教室里,两天就可以当两年过了。2005年一月的报道,这是一位十岁学生写的:“数学是死亡资源,它像入地狱般痛苦,它让孩子想尽脑汁,他让家长急得转圈,它让校园死气沉沉,它使生命慢慢离去,生命从数学中走去,一代代死得超快,那是生命的敌人,生命从数学中走去,珍惜宝贵的生命吧,一代代死得超快,数学是死亡之源。”为什么学生这么痛恶数学。读了这首诗之后,让我觉得刺痛,但是结合你自己的学习经历想一想,数学好玩吗?现场做一个小调查,觉得好玩的请举手,最多不过1/3。为什么不好玩?工程问题、进水问题等这些真的很难,而且不是一般的难,最后老师专门出一张一张的卷子做练习,练到头都晕了,还是学不会。让我喜欢上数学的是初三的一位数学老师吴兴晖,当然我本身数学成绩还不错,但学习好不好这和数学好不好玩没多大关系。老师需要进一步反思,数学到底好不好玩?如果不好玩,哪些地方不好玩?我归纳了几点:一,数学自身的特点——高度的抽象性。比如张兴华老师讲的《圆的认识》,他问学生圆有多少条半径?孩子说无数条。为什么是无数条呢?怎么证明?孩子说让铅笔细一点还可以再画。其实画半径,和到底是不是有无数条关系不是那么密切。为什么?你怎么知道圆上有无数个点?铅笔可以削到不能再细,但是到了不能再细了还是会有宽度,所以这个跟画半径没关系。我们只能用数学的办法让学生理解,张老师这一节课就达到了这一点。有孩子说圆上有无数个点,把圆心和这些点连起来就有无数条半径。其实这是一个逻辑推理,是用笔根本画不出来的。那圆上为什么会有无数个点呢?这就涉及到数学自身的特点——点没有大小,线无粗细,面无厚度,从这些基本的公理上再推出来的。其实数学是非常非常抽象的,那我们怎么办?那就靠想象。六年级的孩子基本会想象了,要培养学生的想象能力,让他知道点没有大小,线无粗细,一条线上是有无数个点的。但是分数之所以抽象,一方面涉及到概念的歧异性、多义性,另一方面就是单位“1”往往是多变的。所以分数其实是一个非常难理解的概念,西方人说一个人陷入困境,就形象地说是“掉进分数里”了。二,课标和教材。其实我们的教材改变了很多,最早叫“算数”,加入代数之后才叫“数学”,然后又加入概率统计,现在的几何也不是只计算周长面积了,而是培养空间观念。但是没有什么趣味性,所以自学还是很有难度,特别是对小学生。何况内容太多,我们的数学以前过于强调知识和技能,现在知识技能还是很多的,一节课除了讲授那么多的知识,培养孩子那么高的技能,根本没办法再去顾及其他。很多老师都说了孩子们基本上都学过了,特别是城市的孩子,那该教什么呢?其实我觉得一年级第一学期是最重要的,另一方面是培养孩子良好的习惯,把这两点作为重心,后面的讲授可能就比较容易。现在的教材要求太高,特别是理解、掌握、经历、体验、应用、创新,很多人呼吁把教材课标的难度再降低一点,但是降低的标准有时候也很难。比如初中欧式几何证明删去了很多,现在又恢复了很多,为什么?家长接受不了,老师也接受不了。改革迈的步子太大了也不行,大家都接受不了的话还要改回来,当然不是原封不动,必定是有所精简的。我之所以把应试教育划到主观因素里面,这不是某一个人的问题。在学校、在我们老师的头脑里面也不能说它不存在,就是单纯地追求分数,枯燥、机械的训练——教学缺乏艺术性。这些情况相对来说还是非常普遍的。
这是近期的一篇报道,一个孩子小丁当本学期的期末考试考了96分。班里共47人,满分13人,平均分98分,这说明他在平均分以下。孩子的家长说儿子的数学成绩连中等生都没达到,又接着想:这样下去,不是输在起跑线上了吗?现在和人家差4分没什么,要是高考差4分,那该让人落下多远距离啊!这不是应试教育是什么?如果这样苛刻地对待学生,学生能感兴趣吗?举一个挺典型的例子,很有意思,我们听听孩子得到的待遇:家长给儿子检查作业,有这样一道题,判断是不是直角。孩子量了量说只有88︒,不是直角。妈妈好气又好笑,指着直角符号说:“儿子,以后见到这样的情况,不用量,一定是直角。有直角符号,你能说它不是直角吗?”儿子说:“不是,只有90︒的角才是直角,它不是90︒,光有个符号就行了?”妈妈说:“对,有这符号就说明他是直角。”孩子不服就是不改,爸爸回来了:“你们吵什么啊?”儿子说:“这个角本来就不是直角,我妈非说见到这个符号就是直角,有这么不讲理的吗?”爸爸说:“公共厕所的门口明明写着“男”、“女”,你不承认,非要到里面看看才承认吗?”儿子哑口无言,乖乖地把题改了过来。所以对待孩子的态度一定要心细。为什么学生的问号越来越少、举手的积极性越来越低、想象力越来越差?这里有这方面的因素,当然我不是说所有的老师都有,但是我们还是有则改之无则加勉。比如像苏霍姆林斯基说的,如果没有足够深刻的学科知识,跟教师谈讲课方法、分析文艺作品的方法,是毫无帮助的。如果数学教师只能勉强对付当天要交的一段教材,那么这个班上的学生是出不了数学人才的。不仅出不了数学人才,课程也可能讲不到深入浅出,孩子不感兴趣,那就是失败的。所以老师的数学学科的知识其实是非常重要的,能够站稳脚跟,不随风漂不随风倒。现在你感觉到数学好玩了吗?还是只有三分之一。既然如此,我们就要想办法找到数学哪些地方是好玩的。刚才提到的中国学习者悖论,其实说的就是,有时候学习好的学生都不觉得数学好玩。如果老师上的数学课不是那么严密,而孩子就是喜欢数学,那我觉得你的数学教学真的是到家了。但做到这一点谈何容易!举几个例子,这是去年十一月份的几节课。第一个片段,经历一般到特殊,感受取值范围。用x代表李明的岁数,用x+5代表李勇的岁数。想一想,当李明1岁时李勇6岁?李明2岁时李勇就是7岁,有几种情况?学生说有无数种,似乎有道理。我们分析一下,当李明10岁时,李勇就是15岁;当李明100岁时,李勇就是105岁;李明1000岁,甚至10000岁,孩子都可以回答出李勇的岁数。但有的孩子说人不可能活到一千岁一万岁的。x代表的年龄不可能有无数种,x最多代表的是一百多岁。孩子很聪明,x是自由的,它可以代表任何数,不过用它代表年龄就不能是任何数了。这说明x可以任意取值,它是自由的,但是它代表年龄的时候,是有取值范围的。老师顺着孩子的思路,课堂就变得很有意思。第二个片段,还有一个人叫做李刚,他是x*2岁,老师问这三个人中谁最小。学生回答肯定是李明x岁最小,接下午是李勇x+5岁,然后李刚x*2岁。那最大的是谁呢?有的孩子说最大的是李刚;另一个孩子说不一定,有的时候李明大,有的时候李刚大。这道题还是有点难度的,需要分情况讨论。孩子汇报时分析:如果李明1岁,李勇就6岁,李刚就是2岁,李勇大,;如果李明6岁,李勇11岁,李刚就是12岁,李刚大;还有可能是一样大,如果李明5岁,李刚和李勇就一样大了。各种不同的情况就是分类讨论。最后老师总结,用字母表示数,让数学变得更有变化了,你们喜欢这种充满变化的数学吗?其实从算数到代数,最大的变化是什么?就是有变化,或者说有一定的取值范围。第三个片段,青蛙歌:一只青蛙一张嘴两只眼睛四条腿,两只青蛙两张嘴四只眼睛八条腿……经过调整,最后得到了2n和4n。这位老师又编一首歌,叫做小猫歌:几只小猫几张嘴几只眼睛几条腿?还有一首歌是同学歌:N只同学N张嘴?是不是发现了哪里错了,4n条腿。有时候你顺着孩子的思路,让他自己犯错,然后再帮他纠正过来,印象会更深刻。老师还表演了一个魔术,引起学生的兴趣。最后老师的总结很重要,用字母表示数帮我们揭开了这个魔术的神秘面纱。这节课从孩子的思路出发,让学生不断争论,老师不断地向学生提出来那些有意思的问题,魔术和青蛙歌这些形式也深受孩子喜欢,从形式到内容,这位老师做得还是非常好。第四个片段,低年级教学减法的初步认识。停车场原来有五辆车,开走了两辆,还剩几辆?学生顺利列出算式,五减二等于三。然后让学生用学具自己创造一个用减法解决的例子,并列式解决。有一个女孩这么写:我拿了五个小水果,送给同桌两个,我还剩几个水果?算式是五减二等于三。男孩说怎么还是五减二等于三?和例题重复了。女孩说没重复,这次不是汽车,是水果。大部分学生同意男孩的观点,但是觉得女孩说得也有道理,辩论不出结果。遇到这样的冲突,应该怎么样处理呢?这位老师的处理方法是先问你能再想一件事情,也用五减二等于三来表示吗?孩子们编出了很多情景,如教室有五个小朋友,走了两个还剩几个?草地上有五朵小花,摘走了两朵还有几朵?有五支铅笔,借给同学两只,我还有几只?孩子们马上意识到这样的事情说都说不完。老师继续捅破窗户纸,有的事情发生在停车场里,有的事情发生在教室里,为什么完全不一样的事却能用同一个算式表示呢?学生们终于发现,虽然事件不一样,但同一个算式所表示的意思都是一样的。老师趁热打铁,算式三加六等于九,可以表示的事情多不多?数字八表示的多不多?数和算式都太神奇了,能表示那么多不同的事物,抽象有抽象的好处。数学之所以应用得那么广泛,就是它有高度的抽象性。
怎么样才能使数学好玩?我做了以下思考。首先我们来看谈祥柏老师的一段话:“要让学生感兴趣,有两个因素很重要,一个是师生感情,我没有架子,学生都喜欢;另一个是要靠学科本身的魅力来吸引学生。”其实我觉得一方面是师生感情,另一方面是学科魅力,中间呈现的形式也很重要。小学生依赖性比较强,容易爱屋及乌,这是肯定的。有一项调查好老师的十条标准。比如不偏向女孩子、不拖堂、去哪春游先问问学生、能跟学生聊天、犯错误请家长、做了好事也要通知家长、知道学生喜欢什么、能控制自己的情绪。总之老师要爱学生是最基本的。“唤醒学生的最好方法是向他们提供有吸引力的数学游戏、智力题、魔术、笑话、悖论、打油诗、那些呆板的教师认为无意义而避开的其他东西。”这是加德纳说的一段话,这里面包含了一些形式活泼的,能让学生喜欢的行式。比如数学游戏有很多24点、明七暗七、幻方等。幻方是什么?幻方是把数字1-9填到九宫格里面。九宫格是三阶幻方。如果是16个数字的话那就是四阶幻方。我在教初中数学的时候,就给学生出过这样的题,四阶幻方、五阶幻方能填出来吗?其实是很有意思,而且入门容易难度却分了很多级。我们的编辑部主任晚上回家就从网上下载几种题做一做。如电脑游戏、七巧板、魔方、数独等。数独其实就是九个九宫格放在一起,然后横竖都必须是1-9,而且每一个九宫格里面也都必须是1-9。折飞机也进入了教材,而且变成了主流教材。如果这一堂课让孩子折飞机的话,估计会出现飞机满天飞。能接受也行。我们可以让孩子们去操场上,扔飞机,看谁的飞机在空中滞留的时间最长,飞的时间最长。做这样的活动也不是没有意思的,把数据统计下来后可以再让学生自己探究。这样是不是更有意思了?就像曹老师说的,有的时候老师不一定要有很高的技能,只要你有某一节课甚至某一点能让孩子记住你的话,他可能就会因为喜欢你而喜欢上数学。有很好玩的数学游戏,形式活泼多样,如数学魔术、谜语、相声、笑话、对联,就不一一举例了,主要还是靠老师去收集。东北师大在嘉兴有一所实验学校,孔凡哲教授在那当校长,去年他们举办了快乐数学节。有很多相关的数学游戏,有一些是规定动作,而有一些是自选动作。学生可以随意参加,得到不同的分数,都有一定的规则。我觉得非常有意思。
再谈谈回文数。回文数有一个猜想:任意一个自然数不包括零,与它的倒序相加,得到的和是回文数。回文数是什么意思,如121、323,即中间对称的那些数。若是所得的和不是回文数,就在于这个和倒序数相加,经过有限次步骤后,必定得到一个回文数。比如,68加上86,也就是加上它的反序数,得到154,再把451和154相加,逐步地加下去,就能得到一个回文数。但是这仅仅可能是一个猜想,有些数可能就得不到。比如196就得不到回文数,因为它仅仅就是一个猜想。再看这个例子,“客上天然居乘以4得到居然天上客”,这是古代的一个名联,把它融到算式里,像这样的式子很多。这个算式比较特殊的一点在于它只有一个唯一的答案。回文数还有这样类似的应用——回环诗。中间的那边开始,“赏花归去马如飞,去马如飞酒力微,酒力微微醒时已暮,醒时已暮赏花归。”这样一直算下去会得到什么呢?最后结果总是得到一个421。网络上有很多这样有意思的题目。
另外还有数学文化综合与实践。虽然现在仍然是应试教育,还是希望老师能在综合与实践这方面多一些关注。综合与实践,就像我刚才说的折飞机,领着孩子动手做一做,统计统计,最后探讨探讨原因,这是个非常有意思的经历。这样做,孩子们对数学的感悟会更深刻。很早我就在思考这样一个问题,为什么我们的学生就不能做研究?这是一个关于创新的问题,创新不是说光做一些难题怪题,这方面老师一定要把握。数学的阅读,老师们也应该尝试着做一做,比如李毓佩写的《爱克斯探长》、《奇妙的数学王国》都不错。当然这里有一个选择的问题,有些适合学生,读有些不适合学生读。《篮球运动中的角度》,这是刘坚教授最近翻译的数学阅读丛书。另一本书《海洋地图》,这两本很有意思,可以让学生参考。有些学校会安排“大家玩数学”的活动,这样做很不错,那能否开设数学阅读课、数学欣赏课?最重要的还是数学自身的魅力。我们现在讲情景——数学化——应用,我觉得最关键的还是抽象话化和数量化。前年央视有一个访谈类节目叫做“你幸福吗”,出示了各种指标,收入公平也划入了指标类。,恩格尔系数都可以计算出来。虽然这些计算非常复杂,但是也介绍给学生。又如,如今污染比较严重,国际上出现一些通行的方法,把它抽象化,抽象成一个数学问题,然后进行替代。再比如,数学模型的建立。加法本身就是一种模型,而乘法的模型有四种情况,包括几个几、倍、面积、组合等。总之三大特性——高度的抽象性、严密的逻辑性、广泛的应用型。数学的这三大特点,我们在教学中如何体现?希望老师们多多思考。
最后我们探讨一个有趣的例子——芝诺悖论。芝诺悖论提出的情况是这样的:有一个神行太保跑得非常快,他的速度是乌龟的十倍。乌龟在前面一千米处开始跑,他在后面追上乌龟。悖论说的就是这个问题一直在细分,但是一直都追不上。大家回去思考思考。还有谢尔宾斯基三角形,它的周长是无限的,但是它的面积是趋于零的。这些就不多说了,希望咱们共同努力,实现亲近数学、玩转数学、迷上数学、爱上数学,最起码是不恨数学。
作者:殷现宾(《小学教学》副主编)