清華數學家:不要讓孩子戰勝數學

01
數學:全民公敵
有一個老掉牙的笑話,是這麼說的——朋友會背叛你,愛人會離開你,金錢會誘惑你,生活會刁難你,只有數學不會。數學不會就是不會。
這個笑話與其說是好笑,不如說是心酸。我們作為一個數學強國,似乎很少有人真正享受數學,反而普遍對數學有一種畏懼心理。

很多孩子覺得數學很可怕,不管怎麼努力也很難學好,還不如躺平一點別努力了。而家長呢,往往自己也覺得數學很可怕,擔心孩子如果數學沒學好,就會徹底敗給“可怕的數學”,一輩子成為學渣。於是乎,家長拼命逼著孩子學數學,孩子拼命拖延牴觸,雙方一起痛苦。
這種情況乍一看是家長和孩子的對抗,實際上反而是家長和孩子達成了一致——數學是一個可怕的敵人,我們必須打倒他,戰勝他,不成功就成仁。
家長的焦慮是在對抗數學,孩子的拖延也是在對抗數學,方法不同,但是動機是一致的。在這種觀點下,數學就像一個陰森恐怖的碉堡,我們的任務是冒著槍林彈雨把它炸掉。大人拼命逼孩子往裡衝,而孩子拼命想當逃兵。
為什麼在這個如此重視數學的國家,數學卻成為了全民公敵呢?
一個重要的原因是,我們常常在孩子小時候用力過猛,霸王硬上弓地將數學壓在孩子身上,粗暴地要求孩子按照某種特定的方式去接觸數學,然後不斷用數學知識來測試孩子,讓孩子從一開始就抗拒、反感、厭惡數學。
大家還記得自己的初戀嗎?我們為什麼會喜歡上一個人,為她痴、為他狂?肯定不是因為他一上來就強勢登場,開門見山地告訴你:“我們將來是要過一輩子的,所以你最好要認真瞭解我,好好記住我的各種特點,我過兩天可是要考你的啊!”
更有可能的情況是,某個人出現在你生命中,她忽然因為某些特點而引起了你的注意,出於好奇,你開始想要更多瞭解她,於是增加了彼此打交道的機會。隨著你們見面的數量和質量逐步提升,你確認自己真的很喜歡她,希望能夠了解她所有的喜好和秘密,一日不見就格外想念。
沒有人天生就愛數學或者怕數學,孩子對於數學的態度完全取決於他們是如何接觸到數學的。

由於應試教育的選拔機制,大多數老師沒有時間和精力引導孩子看到數學的美好和意義,只能強硬地把數學塞到孩子嘴裡,讓他們顧不上細細品味和咀嚼就匆匆嚥下去。本來非常美味的食物,經過這一頓猛塞,也變成了難以下嚥的乾糧,讓人胃口全無。

更讓人遺憾的是,被硬塞數學長大的孩子,又變成了懼怕數學的老師和家長,一代代將“數學是敵人”的信念傳承下去,不斷培養“小戰士”去衝鋒陷陣,試圖徹底戰勝數學。
02
重新認識數學
然而,數學真的是敵人嗎?

我想,每個人身邊,總還是能見到幾個喜歡數學的人;每個老師, 也一定見過一些喜歡數學的孩子;更何況,世界上還有許許多多像我一樣熱愛數學的數學家。這些人為什麼喜歡數學呢?難道是因為數學對他們來說很容易嗎?那肯定不是的。數學深不可測,所有人都必須承認數學很難。但是對這些喜歡數學的人來說,困難並不可怕,反而充滿了享受的樂趣。
這是為什麼呢? 我想,假如數學真的是一個碉堡,與其想要炸掉它,不如帶著好奇心走進去探險。碉堡總是很堅固的,數學總是很難的,但是既然是探險,我們就不想要太簡單太無聊的探險。我們希望幽深曲折,暗藏精彩,回味無窮的探險。只要抱著開放的心態,我們就會發現這座名為數學的碉堡裡面充滿了秘密,我們的探險之旅總能帶給我們新的驚喜。
當我們放下“炸掉數學碉堡”的執念,重新認識數學,我們會發現數學並不像想象中那麼兇猛。數學不僅可以充滿樂趣,還無處不在地充滿著我們的生活。甚至可以說,

數學就是生活中帶著思考的探索,而生活中帶著思考的一切探索都是數學。

假設你痴迷音樂,喜歡探索音樂為什麼好聽。那麼,節奏的關係和變化,這是數學;音調的高低頻率和複合,這是數學;音符之間的音程,樂章的演化,和諧與不和諧的本質,這也是數學。
假設你痴迷做飯,熱衷於探索做飯的方法。那麼,思考調味料的比例,這是數學;把握外焦裡嫩的火候,這是數學;如何安排一頓飯幾道菜的先後準備流程才能最大化節省時間,這也是數學。
總而言之,

享受數學絕對不是聰明人的特權。

只要你這輩子痴迷過哪怕一件事情,試圖對一件事進行帶著思考的探索,那麼你已經享受過數學了。 

03
享受數學的重要性
有些家長從孩子很小就開始關注孩子有沒有數學天賦。其實數學天賦這件事在幼兒園是看不出來的,在小學也很難進行判斷,因為

中學以前的數學知識實在太淺了,很容易透過刷題或者背誦來實現超越同齡人的做題能力。

與此同時,無論孩子是提前學課內數學,還是學習較深的奧數,當下付出的大量努力,等孩子長大一點之後用更少的時間就能追上。比如小學三年級花費一整年學習的內容,六年級時一個月就輕鬆學會了,這是孩子的認知發展特點所決定的。所以這些傳統“雞數學”的效率實在是很低,對於孩子長期的數學發展並沒有什麼好處。
因此,小學數學的重點,不應該是知識的傳輸,也不應該是考試的提升或者競賽的成績;小學數學教育的真正重點應該是培養孩子對數學的興趣,讓孩子能夠享受數學。這是唯一值得花費時間精力去好好做的事,但是事實上卻很少有人在做。
數學學習有一個和其它學科非常不一樣的特點:它要求我們高度專注,必須主動轉動大腦,才能實現真正的學習,不然浪費很多時間,最多隻能把題目背下來

,碰到難一點的問題,一旦需要舉一反三就做不了了。如果一個學生不願意主動思考,作為老師或者家長,你能怎麼樣呢?你也許可以逼著他的肉身去不斷刷題,但你無法迫使他轉動腦筋。我們越生氣,越怒吼,孩子就越慌張,大腦越罷工。最後數學沒學好,親子關係先被破壞了。

那麼,怎麼才能讓孩子專注呢?認知心理學家發現,專注是一個非常複雜的過程,很難被培養或訓練出來。不過,當人對一件事感興趣的時候,專注力會達到很高的水平,並且非常容易維持這種專注力。
大家可能已經發現了,當孩子玩喜歡的遊戲時,可能輕輕鬆鬆就專注一整天也不喊累;而遇到無聊的數學課,孩子可能堅持不了一分鐘就走神了。實際上,從短影片網站的資料來看,普通人對一個內容的專注力往往是以秒來計算的,三秒內沒有被吸引,馬上就會把影片划走。而我們想要讓孩子對一件事情專注,核心就是提升興趣。興趣到了,孩子自然就專注了。
所以讓孩子學會享受數學,是學好數學的最大法寶,更是一個對時間的投資。

在小學階段,數學內容相對而言十分簡單。這時候,如果我們多花一些時間,多培養一下孩子享受數學的能力,那麼等到孩子進入中學甚至大學,面對更困難的數學學習的時候,孩子的興趣會帶來更高的學習效率,更深入的學習能力,並且往往是所有理科一起出現這種現象,這可以給孩子節省很多時間。節省下來的時間,孩子可以用來彌補其它弱科,可以深入探索他們感興趣的東西,還可以打遊戲放鬆,甚至可以談個戀愛。

從這個角度來說,如果大人的目的僅僅是提升孩子在一個學年之內的成績,那麼享受數學可能沒什麼用,讓孩子不斷刷題是提升短期成績的最快方法,這也是大多數校內老師會採取的無奈之舉。但是目光越長遠,比如看到中考、高考、甚至更遠,那麼幫助孩子去享受數學的回報就高得驚人了,而且沒有可以取而代之的方法。
04
讓孩子愛上數學
既然讓孩子享受數學、愛上數學這麼重要,那大人應該怎麼做呢?

最理想的做法,肯定是大人自己先愛上數學,並把自己對數學的熱愛展現出來。在一個洋溢著“數學真美好”的環境里長大的孩子,想不愛數學也很難。
但是很多家長確實對學習數學有陰影,自己畏懼數學,也不知道如何幫助孩子。於是每當別人來向我請教,“如何幫孩子提升數學能力?”“應該讓孩子上什麼數學課?”我都會建議他們不要管具體的課程,關鍵是要給孩子找一個真正熱愛數學的老師。
孩子一生要跟隨許多老師進行學習,但只要有一個老師能夠用自己對學科的熱愛來打動孩子、影響孩子、點亮孩子,孩子就能擁有足夠的能量來自己走完剩下的路。只是,這樣的老師在生活中確實可遇不可求。
我想,也許我可以在線上教一教數學,把我對數學的熱愛傳播出去,雖然比不上孩子們身邊的老師影響力那麼大,但總歸是一個良好的開始。

我回到清華教數學已經有八年時間了。這八年裡,我推動了清華本科生的數學教學改革,為本科生重新編寫了線性代數教材;我幫助丘成桐先生教授全國中學的丘成桐少年班課程,也為丘少班的幾千個學生編寫了一整套教材。今年,我的兩個孩子都上了小學,也是時候為小學生做點什麼了。
於是,今年暑假,我製作了一套錄播的小課,專門為小學生提升數學興趣而設計,目的只有一個,就是幫助孩子們愛上數學。 
關於一龍數學小課
現在市面上有一些號稱“啟迪數學思維”、“提升數學興趣”的線上課,我做過一點簡單的研究,基本上和我的課程設計思路完全不同。

有些人認為用動畫的形式,設計一些卡通形象來講數學,孩子覺得很可愛,就會產生興趣;還有些人以為只要把數學題穿上游戲的外衣,孩子就會來者不拒。但是無論怎麼改變展示形式,絕大多數課程還是在“說教”,課程本質的核心仍然是在灌輸知識。
這些數學內容本身沒有創新,仍然是傳統教學的那一套:重技巧,輕聯絡,沒思想。
在這些老套的課程裡面,數學概念彼此之間的聯絡非常薄弱,圖形是圖形,運算是運算;數學概念彼此間過於獨立,使得它們很難被孩子們理解和內化;它們也很少跟生活建立聯絡,或者只是勉強建立了膚淺的聯絡,讓孩子一眼就能看穿。這些課程非常缺乏一個引導學生思考的過程,沒有真正的代數思想或者幾何思想融入到課程裡,只是教會大家如何做題。
那麼如何才能從數學的本質出發,讓孩子發現並親身體會到數學的樂趣呢?
1. 找到數學與生活之間的聯絡
首先,在我們的小課裡,我們會把數學和生活之間真正的聯絡找出來,並不斷向孩子去展示。
比如,有些人找到的淺層次的聯絡可能會說,2+3=5可以看成兩個蘋果加三個蘋果等於五個蘋果,或者兩層樓再上三層是五層。
而我們找到的深層次的聯絡則會說,加法、乘法有各種運算律,那我們生活中的其他事情是否存在類似的運算律呢?比如吃飯、穿衣、親屬關係有交換律、結合律嗎?透過生活中這些日常內容的類比,我們讓孩子深刻地理解運算律到底是什麼,有什麼用處。
2. 認識到數學是動態而不是靜態的
接著,我們會幫助孩子去認識到數學是動態而不是靜態的。
比方說,3+2+1可以並不是一個靜態的數字,而是一個跑步的人,他越跑越累,一開始一秒跑了3米,然後一秒跑了2米,然後一秒跑了1米——加法的結果此時並不重要,反而是這種逐漸收斂的數學情景更加重要。
當數學描述的物件都是變化的時候,數學概念和數學公式就變成了一個個故事,數學就變得好玩起來了。這些變化都會有一些情節、衝突、戲劇性在裡面,這部分數學可能跟生活沒什麼關係,但是它本身就非常有趣。我們在課程裡把這些戲劇性挖掘出來,展示給孩子這種數學內容的趣味性。
3. 點明數學內部的關聯性
此外,數學的內容之間也是彼此關聯的,就像故事裡的人物是彼此關聯的一樣。

比方說,“乘以負一”,實際上是整個數軸的翻轉過程。因此兩次“乘以負一”,就等於把數軸翻過去又翻回來,結果就回到了初始狀態——這就是負負得正的數學情景,也是幾何和運算結合起來的應用。
數學內容往往是動態的、多變的,就像小說中的情節是動態、多變的。學習數學,就應該像看小說一樣,每一章都解鎖新的劇情,新的驚喜。這也是我們小課試圖帶領孩子們去體會的數學的魅力,讓孩子總是能興致勃勃地往下看,期待接下來會發生什麼。
4. 讓孩子主動體會數學
最後,從課程的形式上來講,我們希望孩子在學習數學的過程中有很多探索的經歷,自己去體會數學,而不是被動地接受數學。
一種吸引孩子探索的方法是給出孩子感興趣、切身相關的問題和遊戲,讓孩子去思索解決問題、打贏遊戲需要什麼樣的策略。在思考策略、追尋策略、比較策略的過程中,孩子就親自成為了數學家,親手挖掘數學真相。這種經歷對於興趣和能力的激發都是非常重要的。
透過這個課程,我們還希望能給孩子一副特殊的眼鏡,幫助他們發現生活中無處不在的數學。
一方面,我們的課程本身就包含大量生動有趣、貼近生活的例項;另一方面,我們還會授人以漁,為孩子展示在生活中找到數學、用到數學的過程,讓他們在課程結束之後,還能夠不斷發現數學的美好和用處。

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