斯坦福教授基思·德夫林:未来需要什么样的数学教育?

2020-05-19
“我们的数学教育还停滞在19世纪”,斯坦福大学人文科学和技术高级研究所的基思·德夫林如此说道。

编者按:本文来自微信公众号腾云(ID: tenyun700),创业邦经授权转载。

教育科技正在流行。我几乎每天都能在某些文章和谈话里听到熟悉的论调:“教育是唯一一个还没接受21世纪新科技的行业。”

我们确实应该接纳一些现代工具和技术,来提高教育工作者的影响力。但是,对痴迷于科技创新和新鲜事物的现代人类来说,教育科技的引入必须是基于其有效性,而不是盲目跟风。

为了保证教育工作者选择“正确”的科技,在引入之前,我们最好先想清楚以下三个问题。

Q1

科技是否能增强教学内容的意义?

我们运用知识的方式需要改变了。目前最大的困境在于,虽然我们不应该直接传授学生工作上的技能,但也无法预测他们成长过程中将会需要什么样的技能。

幸运的是,教育不是只与培训工作技能有关。相反,教育是一种现代文明的育儿行动。

我们教导下一代日益全球化的集体主义、社会和认识论契约,培养他们成为有思想的公民,另一方面,我们使用批判性思维,运用学术语言来表达我们的想法。

只有这样,我们才能在这个不断变化的世界中保持一定的灵活性。

始终记住:人生的体验是动态的。教师、管理人员和政策制定者需要寻找的新技术,必须是能够提供有意义的学习体验的。简单来说,你只需要明白,所有优秀的技术都可以激发学生的创意。

Q2

科技是否把学校变得人性化?

近些年来,“实用”总是人们优先考虑的对象。用经商的头脑办学,这恰恰是导致如今美国陷入高风险测试的罪魁祸首。

换而言之,我们视学习成果为利润率,计算技术和基础设施投资回报的红利,甚至将儿童当作工业资源一般去评估他们习得“工作技能”的能力。学生好似经过编程的机器。

我们渐渐忽略了通过反思、联系语境的手法全面创造意义的能力。和感性的诗意相比,我们更重视理性的精度。但这恰恰是我们需要思考的。

Q3

科技背后隐藏了什么涵义?

学校其实是一种“提升自我的技术”(借用米歇尔·福柯的一句话)。

学校是一个系统的过程,在这个过程中我们培养个人的自主感、礼仪和责任感。学校是一种结构,学校还是一种架构,我们从上一辈那里继承了智力结构和学习技能,然后在学校这个架构中逐渐建立起个人与集体认同。

数字化工具可以为学校添砖加瓦,但我们需要确定这些工具可以保证良好的学习成果,把人类尊严放在草率、损耗和算术度量之前。

因此,当我们设计、使用工具和科技来教导我们的孩子如何认知世界、如何思考知识和信息、如何建立与他人的联系的时候,我们必须大体上认可工具背后隐藏的涵义。工具背后往往预示着一种理想生活方式,包含了我们想了解的最重要的问题——也是我们经常忽视的问题。

专访

滞后的数学教育

我们曾经学习数学的方法,已经不能适用于21世纪的孩子了。

我在写一本关于数学教育的书时,认识了基思·德夫林,他是斯坦福大学人文科学和技术高级研究所的共同创始人和执行董事,也是学习游戏软件的开发者,他创建了一家叫做BrainQuake的公司。不过,他最为人熟知的称呼是“NPR(美国国家公共电台)数学先生”。

与德夫林的对话改变了我对数学教育的看法。我把他的话提炼成下面五个主要观点,关于数学教育的未来,你所需要了解的信息都涵盖其中。

数学教育还停滞在19世纪

夏皮罗:我想问的是,“新时代”意味着什么,为什么我们需要一种不同的数学教育?

德夫林:对于大多数人来说,数学意味着运用标准的方法来解决问题,并且答案唯一。他们有充分的理由这么认为,因为直到19世纪末,这就是数学的意义。

但随着现代科技的兴起,对数学的需求开始发生变化。

总的来说,除了数字时代在过去二十年的快速发展之外,大多数数学领域以外的人都没有明显体会到这种变化。无处不在的廉价计算机设备,可以比人工更快、更准确地完成所有的程序性数学演算,所以想要一份或者说留住一份好的工作的话,就无法忽视从以前的“已知程序的应用”向“创造性问题的解决”的转变。

夏皮罗:这对于数学教育来说意味着什么?

德夫林:现在为人父母的这群人在学校时,学习的主要焦点是掌握一套标准程序来解决问题,答案明确且唯一。如果你做得很好,就能保证得到一份好的工作。几千年来数学学习一直如此,数学教科书基本上是食谱书。

现在所有这些“数学配方”都被编入设备中,其中一些就放在我们的口袋里。突然之间,仅仅用一代人的时间,是否掌握三千年以来最重要的程序性数学技能,在很大程度上变得无关紧要。

在我小时候还需要长时间的计算练习,而现在的学生不需要了。所以现在我们需要做的是,去更深入地了解这些古老的数学运算工作原理。

旧的数学教育无法为未来的工作提供帮助

夏皮罗:我们都看到统计显示STEM(科学,技术,工程,数学)技能的需求量很大。所以数学学位对于找到一份好工作还是有好处的?

德夫林:数学仍然可以为你提供就业机会,但是目前需求量很大,并且还会继续增长的技能需求是:能够在没有明确定义、甚至没有明确答案的状况下,接受一个新的任务,并且尽力去取得进展、去解决它。

某种程度上来说,基于真实世界并从其中抽丝剥茧地找到你所需要的,并且取得进展,这种“数学思维”才是目前需要的。

在我的数学思维MOOC的四个课程中,我遇到过有多年经验的工程师,当他们被软件系统(或是海外外包服务)取代时,才意识到自己原来已经失业了。现在,这些工程师不得不重新学习这个创造性的解决问题的技巧——数学思维。

数字和变量不是数学的根基

夏皮罗:你说电子游戏是数学教学的最好方式,这与“数学思维”有何联系?

德夫林:传统的数学符号是为了在一张纸上做数学而开发的。实际上,它们最初用沙子、粘土片做载体,后来是羊皮纸,然后是在纸张(和黑板)上进行演算。

总的来说,它基本是一个动态东西的静态表示,也就是一种思维方式。

平板电脑和电子游戏提供交互式的动态表示,这意味着它可以更接近思维,并突破符号障碍。这种新的、更有效的表达方式可以为学生带来极大的改变。

我们可以越过符号的藩篱

夏皮罗:数学思维,就是隐藏在基础程序背后的抽象逻辑,可以这样理解吗?这是否意味着我们已知的符号和数字是会变化的?

德夫林:至少在我看来,没有人会说我们应该放弃传统的数学符号表达。如果你想继续从事科学或工程方面的职业,以及其他许多职业,就需要掌握该语言。大多数高等数学本身就具有象征意义,我不认为任何现有技术会改变这一点。

我想说的是,基于大量事实证实,数学符号的表现方式门槛高并且难以理解,我们不应该把符号表示作为进入数学的入口路径。它剥夺了太多有能力的人享受数学的权利。

可以先去考虑,什么样的电子游戏技术可以提供一个更适合初学者学习的数学用户界面。对数学符号的研究,可以推迟到学生以更有效的方式掌握基本的数学思想之后开展。

夏皮罗:在实际操作中我很难理解这意味着什么。你能给我一个真实世界的例子吗?

德夫林:计算中也发生过同样的事情。从Macintosh开始,然后是Windows,现在(在某种程度上)平板电脑触摸界面,我们已经让所有人都可以使用计算机。这并不意味着学习如何编码不再有用。

但在我的日子里,使用电脑的唯一方法是从学习如何编码开始。今天,你首先学习如何使用电脑,然后学习编码。这为更多的人开启了计算(和编码)的世界。

我们需要知道数学的局限性

夏皮罗:你曾经写过一本书,叫做《再见,笛卡尔:挥别传统逻辑,重新看待推理、语言与沟通》。你能简单解释一下其中的观点吗?

德夫林:在当今世界,我们基于笛卡尔的科学和技术,在生活和社会结构中发挥巨大的作用,让人们意识到数学的内在局限性和权力一样重要。

数学就像火,我们需要它的力量来生活。但它也可能具有令人难以置信的破坏性,我们必须始终以极大的尊重对待。

正如我们在自然科学和工程领域取得重大进展时一样,其他研究人员也在神经科学以及社会、心理和学习科学方面取得了长足的进步。(顺便说一下,后三者是真正的“硬科学”。)

我在1987年搬到斯坦福大学,我从这个世界领先的技术研究中心中受益颇多。但真正改变我的是,我遇见了斯坦福大学人类科学领域的世界级专家。

在与著名的人类科学家以及哲学家合作(主要是倾听)之后,我不得不重新评估数学在人类科学中的作用。

在自然科学中,数学是绝对的统治者。如果你违反数学规则,物理学、天文学或其他任何科学学科的研究都不再有意义。但在人文科学中,数学只是一种工具。

本文(含图片)为合作媒体授权创业邦转载,不代表创业邦立场,转载请联系原作者。如有任何疑问,请联系editor@cyzone.cn。


来源:腾云