來(lái)自深圳師者情懷
當(dāng)前,“核心素養(yǎng)”引發(fā)了教育界的廣泛熱議。今天本號(hào)推送著名數(shù)學(xué)教育專家、原大連教育學(xué)院副院長(zhǎng)、國(guó)務(wù)院特殊津貼獲得者孫宏安教授的近作。該文從思路、基礎(chǔ)、探討和結(jié)論等四個(gè)方面展開(kāi)論述,最終比較準(zhǔn)確地定位了數(shù)學(xué)素養(yǎng):數(shù)學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力。必備品格是指具有必要的數(shù)學(xué)知識(shí),具有數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)、數(shù)據(jù)意識(shí)和計(jì)算意識(shí),具有科學(xué)態(tài)度和正確的數(shù)學(xué)價(jià)值觀。關(guān)鍵能力包括空間想象能力、邏輯推理能力、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)能力,包括數(shù)學(xué)抽象和概括能力、數(shù)學(xué)表達(dá)和交流能力等。本文觀點(diǎn)新穎獨(dú)到,論述嚴(yán)謹(jǐn),令人嘆服。品讀本文,相信定能引發(fā)大家對(duì)素養(yǎng)、核心素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)的思考、討論與實(shí)踐探索。(深圳市寶安區(qū)官田學(xué)校 葉建云,深圳高級(jí)中學(xué)黃元華微信hyh7261917)
數(shù)學(xué)素養(yǎng)探討
《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的意見(jiàn)》(2014,以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)指出:課程改革的深化“將提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系,明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,突出強(qiáng)調(diào)個(gè)人修養(yǎng)、社會(huì)關(guān)愛(ài)、家國(guó)情懷,更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實(shí)踐”。在具體的課程改革中,將基于學(xué)科本質(zhì)觀來(lái)確立學(xué)科素養(yǎng),基于學(xué)科素養(yǎng)來(lái)選擇學(xué)科課程內(nèi)容,基于學(xué)科課程內(nèi)容來(lái)研究學(xué)業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。確定數(shù)學(xué)素養(yǎng)則是深化數(shù)學(xué)課程改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。《意見(jiàn)》指出了核心素養(yǎng)就是學(xué)生發(fā)展的根本目標(biāo),又指出“核心素養(yǎng)”就是“適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”,這為界定數(shù)學(xué)素養(yǎng)指出了方向。我們可以在這個(gè)核心素養(yǎng)界定下探討各個(gè)學(xué)科素養(yǎng),一般來(lái)說(shuō),各個(gè)學(xué)科素養(yǎng)應(yīng)該就是核心素養(yǎng)在各該學(xué)科的“投影”,或者說(shuō)核心素養(yǎng)就是各個(gè)學(xué)科素養(yǎng)的整合。
1、思路
這樣對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的研究就有兩種思路:一,由學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng),即學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力,進(jìn)行數(shù)學(xué)或者數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的抽象,從而得出數(shù)學(xué)素養(yǎng);二,由數(shù)學(xué)學(xué)科可能為學(xué)生提供的品格和能力出發(fā),整合出可以作為學(xué)生的某些必備品格和關(guān)鍵能力的因素,就是數(shù)學(xué)素養(yǎng),最后可以由各學(xué)科素養(yǎng)整合(具體化)為學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)。前一思路是由具體到抽象的思維展開(kāi)途徑;后一思路是由抽象到具體的思維上升過(guò)程。
關(guān)于數(shù)學(xué)素養(yǎng)國(guó)內(nèi)早有研究,按照一位研究者的綜述,20世紀(jì)50年代就有散在的自發(fā)性研究,90年代起跨世紀(jì)期間進(jìn)行了多元性研究,本世紀(jì)10年代以來(lái),人們進(jìn)行了趨于統(tǒng)一性的研究。數(shù)學(xué)素養(yǎng)的說(shuō)法正式進(jìn)入了國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn),特別是上海市數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了正式的界定。國(guó)內(nèi)2009年參加PISA測(cè)試以來(lái),研究者廣泛引用了以PISA數(shù)學(xué)測(cè)試的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述為代表的國(guó)外的各種數(shù)學(xué)素養(yǎng)界定,并進(jìn)行了一些本土化工作。[[1]黃友初,我國(guó)數(shù)學(xué)素養(yǎng)研究分析[J],課程·教材·教法,2015(8):55-59][1]此外,對(duì)數(shù)學(xué)能力國(guó)內(nèi)也早就進(jìn)行了比較詳盡的全面的研究;對(duì)與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)的若干必備品格,例如思維品質(zhì)、價(jià)值觀、應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)等也有不少研究;特別是國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)學(xué)教育有著系統(tǒng)的深入的研究,得到了極其豐碩的成果。這些都是我們探討數(shù)學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)性條件。
2、基礎(chǔ)
2.1國(guó)內(nèi)的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述
數(shù)學(xué)素養(yǎng)是什么?前面說(shuō)的每一種研究都落實(shí)到對(duì)這一個(gè)問(wèn)題的一種表述。國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的表述一般地可以分為兩類。
一類是從素養(yǎng)是一種心理狀態(tài)或者特征出發(fā)作數(shù)學(xué)的限定,也就是對(duì)素養(yǎng)作數(shù)學(xué)領(lǐng)域的抽象。一個(gè)例子是:“數(shù)學(xué)素養(yǎng)指學(xué)生在已有數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)活動(dòng)對(duì)數(shù)學(xué)的體驗(yàn)、感情和反思,并在真實(shí)情境中表現(xiàn)出來(lái)的一種綜合性特征。廣義的講是一種綜合特征,狹義的講,是指在真實(shí)情境中有意識(shí)地應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)與技能理性地處理問(wèn)題的行為特征。”[[2]康世剛、宋乃慶,論數(shù)學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵及特征[J],數(shù)學(xué)通報(bào),2015(3):8-11][2]說(shuō)這是對(duì)素養(yǎng)做數(shù)學(xué)限定或者抽象而得出的是有依據(jù)的:只要把上面引文中的“數(shù)學(xué)”換成其他學(xué)科例如物理、化學(xué)、地理、歷史等,就會(huì)發(fā)現(xiàn),這段話仍然成立,表明著這個(gè)定義并不是從數(shù)學(xué)活動(dòng)或者數(shù)學(xué)教育活動(dòng)中概括出來(lái)的,是由“素養(yǎng)”概念或者由“特征”概念限定(抽象)出來(lái)的或者說(shuō)演繹出來(lái)的。
另一類是由數(shù)學(xué)學(xué)科(教學(xué)科目)活動(dòng)中概括出來(lái)的,例如:數(shù)學(xué)素養(yǎng)“就是數(shù)學(xué)思維能力,亦即數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、邏輯思維能力和空間想象力,其核心則是邏輯思維能力”。[[3]張奠宙、李仕錡、李俊,數(shù)學(xué)教育學(xué)導(dǎo)論[M],高等教育出版社,2004:54][3]
這兩類表述并不是互相對(duì)立的,恰恰相反,它們是互相兼容而且互補(bǔ)的。前一類可以稱為“屬概念+種差”的定義,后一類可以稱為“指明外延”的定義,它們?cè)谶壿嬌隙际呛鲜降?,本質(zhì)上則是一致的。有一位作者同時(shí)運(yùn)用了兩種表述:“數(shù)學(xué)素養(yǎng)是指學(xué)生為了滿足自身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所必備的數(shù)學(xué)方面的品格和能力,是數(shù)學(xué)的知識(shí)、能力和情感態(tài)度價(jià)值觀的綜合體?!睂?shí)際上就是運(yùn)用了“數(shù)學(xué)素養(yǎng)是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的核心素養(yǎng)”這樣的抽象表述。但是接著又指出:“數(shù)學(xué)素養(yǎng)的構(gòu)成要素為:數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)推理、數(shù)學(xué)意識(shí)、數(shù)學(xué)思想方法和數(shù)學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀?!敝该髁藬?shù)學(xué)素養(yǎng)的外延![[4]何小亞,學(xué)生“數(shù)學(xué)素養(yǎng)”指標(biāo)的理論分析[J],數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào),2015(1):13-20][4]回到本文開(kāi)頭說(shuō)的研究數(shù)學(xué)素養(yǎng)的兩種思路,在本例中是由前一種思路得出數(shù)學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵,由后一思路得出數(shù)學(xué)素養(yǎng)的外延或者結(jié)構(gòu)。
2.2外國(guó)的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述
國(guó)外的被我們翻譯為數(shù)學(xué)素養(yǎng)的詞語(yǔ)有:Mathematical Literacy,Numeracy,Mastery of Mathematics,Mathematical Competence,Mathematical Proficiency等,不同國(guó)家不同學(xué)者用的不同詞語(yǔ)的意義略有差。舉出兩種。
2.2.1 PISA測(cè)試的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述
PISA(Programme for International Student Assessment,PISA;中文:國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目)是經(jīng)合組織(OECD)發(fā)起的學(xué)生能力國(guó)際比較研究項(xiàng)目(從2000年開(kāi)始每三年測(cè)試一次),測(cè)試主要聚焦在閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)上。
2012年P(guān)ISA測(cè)試對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的定義是:
數(shù)學(xué)素養(yǎng)是個(gè)體能夠在不同情境中形成、運(yùn)用和解釋數(shù)學(xué)的能力,包括數(shù)學(xué)推理,運(yùn)用數(shù)學(xué)概念、程序、事實(shí)和工具來(lái)描述、解釋、預(yù)測(cè)。能幫助個(gè)體理解數(shù)學(xué)在社會(huì)生活中的作用,做出好的判斷和決策,成為一個(gè)有建設(shè)性、參與性和反思能力的公民。[[5]參見(jiàn):國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目上海項(xiàng)目組,質(zhì)量與公平——上海2012年國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目(PISA)結(jié)果概要[M],上海教育出版社,2015:8][5]
要運(yùn)用已有的數(shù)學(xué)概念、知識(shí)和技能解決真實(shí)情境的問(wèn)題,而問(wèn)題解決是一個(gè)過(guò)程。首先需要把情境數(shù)學(xué)化,叫做數(shù)學(xué)表述;接著需要利用數(shù)學(xué)的概念、原理和方法解決數(shù)學(xué)問(wèn)題,得到數(shù)學(xué)結(jié)果,稱為數(shù)學(xué)應(yīng)用;然后需要結(jié)合情境來(lái)解釋該結(jié)果在情境中的意義,并評(píng)估結(jié)果針對(duì)原始問(wèn)題的合理性。
在問(wèn)題解決的過(guò)程中,學(xué)生需要靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)的基本能力,包括:溝通(交流);數(shù)學(xué)化;表述;推理和論證;設(shè)計(jì)策略;使用符號(hào)化的、正式的術(shù)語(yǔ)和運(yùn)算;使用數(shù)學(xué)工具。
第一段是一個(gè)按第一種思路做出的定義,“能力”是屬概念,“個(gè)體能夠在不同情境中形成、運(yùn)用和解釋數(shù)學(xué)”是種差,后面的分句是對(duì)種差作解釋;下一句話則是指出個(gè)體具有數(shù)學(xué)素養(yǎng)的意義。下兩段按第二種思路對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)作了外延分析。
2.2.2 美國(guó)NRC提出的數(shù)學(xué)素養(yǎng)
美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)(National Research Council,NRC)之下的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)研究委員會(huì)(MLSC)2001年把數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述為描述成功數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵用詞和所有學(xué)生須達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo),數(shù)學(xué)素養(yǎng)由概念理解、過(guò)程流暢、策略能力、合適推理和價(jià)值傾向等5個(gè)相互交織、互為依存的要素構(gòu)成。這一數(shù)學(xué)素養(yǎng)的表述后來(lái)影響到整個(gè)西方世界。[[6]廖運(yùn)章,美國(guó)NRC數(shù)學(xué)素養(yǎng)觀及其影響[J],外國(guó)中小學(xué)教育,2015(2):59-65][6]其中的策略能力指的是提出、表征和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力;價(jià)值傾向指把數(shù)學(xué)看作理性、有用、有價(jià)值的習(xí)慣性傾向,以及自我努力和自我效能的信念。這個(gè)定義非常重視過(guò)程,第三個(gè)和第四個(gè)要素指的就是過(guò)程。
先把數(shù)學(xué)素養(yǎng)定義為某種關(guān)鍵詞和學(xué)習(xí)目標(biāo),這是一種“屬概念+種差”的形式定義,然后闡述了數(shù)學(xué)素養(yǎng)的外延,重點(diǎn)在于這個(gè)“指明外延”的定義。
2.3國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究的成果
國(guó)內(nèi)數(shù)學(xué)教育研究的成果,相當(dāng)集中地體現(xiàn)在普通高中的課程標(biāo)準(zhǔn)之中。課標(biāo)“前言”就指出:“數(shù)學(xué)素質(zhì)是公民所必須具備的一種基本素質(zhì)。”“課程目標(biāo)”則指出:“進(jìn)一步提高作為未來(lái)公民所必要的數(shù)學(xué)素養(yǎng),以滿足個(gè)人發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的需要?!边@也是一個(gè)“屬概念+種差”的“形式”定義,指出了需要但是沒(méi)有說(shuō)需要的是什么。
在“課程目標(biāo)”中對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的組成(外延)做了詳細(xì)的論述,摘錄如下。
“獲得必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,理解基本的數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)結(jié)論的本質(zhì),體會(huì)其中所蘊(yùn)涵的數(shù)學(xué)思想和方法。
提高空間想象、抽象概括、推理論證、運(yùn)算求解、數(shù)據(jù)處理等基本能力。
提高數(shù)學(xué)地提出、分析和解決問(wèn)題的能力,數(shù)學(xué)表達(dá)和交流的能力,發(fā)展獨(dú)立獲取數(shù)學(xué)知識(shí)的能力。
發(fā)展數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí),力求對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中蘊(yùn)涵的一些數(shù)學(xué)模式進(jìn)行思考和做出判斷。
提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,樹(shù)立學(xué)好數(shù)學(xué)的信心,形成鍥而不舍的鉆研精神和科學(xué)態(tài)度。
具有一定的數(shù)學(xué)視野,逐步認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和文化價(jià)值,形成批判性的思維習(xí)慣,崇尚數(shù)學(xué)的理性精神,體會(huì)數(shù)學(xué)的美學(xué)意義,從而進(jìn)一步樹(shù)立辯證唯物主義和歷史唯物主義世界觀。”
3、探討
如前文,作為基礎(chǔ)舉出的國(guó)內(nèi)外數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述的共同點(diǎn)是其方法:先按前面指出的第一種思路得出一個(gè)“屬概念+種差”的定義,然后再采用第二種思路得到“指明外延”的定義,兩者結(jié)合起來(lái)正好就是數(shù)學(xué)素養(yǎng)概念的內(nèi)涵和外延,完成了對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)是什么的回答。其不同點(diǎn)在于所給出的屬概念和所分解的外延的差別。
我們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)探討就是沿《意見(jiàn)》指出的定義數(shù)學(xué)素養(yǎng)的方向,整合作為基礎(chǔ)性條件的國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的表述,得出一個(gè)清晰明確簡(jiǎn)潔而反映數(shù)學(xué)學(xué)科本質(zhì)的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述。采用的就是前引表述的共同性方法:用第一種思路得到數(shù)學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵表述,用第二種思路得出數(shù)學(xué)素養(yǎng)的外延表述。
3.1 內(nèi)涵探討
需要對(duì)前舉的所有的內(nèi)涵定義的屬概念在《意見(jiàn)》指出的方向上加以整合。
按照《意見(jiàn)》“核心素養(yǎng)”就是“適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”,于是“必備品格和關(guān)鍵能力”就是“核心素養(yǎng)”的屬概念。那么作為核心素養(yǎng)的下位概念的“數(shù)學(xué)素養(yǎng)”能不能以“適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力”為屬概念呢?可以做一點(diǎn)兒數(shù)學(xué)說(shuō)明。
數(shù)學(xué)上可以設(shè)種概念和屬概念的關(guān)系為“包含于(?)”:
就是說(shuō)用“數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力”作為數(shù)學(xué)素養(yǎng)的屬概念與文獻(xiàn)[2]的數(shù)學(xué)素養(yǎng)表述是協(xié)調(diào)的。
PISA測(cè)試的數(shù)學(xué)素養(yǎng)直接以能力作為屬概念,其中數(shù)學(xué)素養(yǎng)對(duì)個(gè)人的意義的描述就是指的數(shù)學(xué)所帶來(lái)的品性特征也就數(shù)學(xué)引起的必備品格。與“數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力”作為數(shù)學(xué)素養(yǎng)的屬概念是完全一致的。
NRC把數(shù)學(xué)素養(yǎng)定義為某種關(guān)鍵詞和學(xué)習(xí)目標(biāo),這是一種“屬概念+種差”的形式定義,其屬概念“關(guān)鍵詞和學(xué)習(xí)目標(biāo)”是一種“空格”形式,可以填寫想填寫的內(nèi)容,因此與“數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力”作為數(shù)學(xué)素養(yǎng)的屬概念是無(wú)矛盾的。
我們的高中課程標(biāo)準(zhǔn)也做出了這樣一個(gè)形式定義,只列出了“空格”(需要),但是沒(méi)有填空(需要什么),因此與“數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力”作為數(shù)學(xué)素養(yǎng)的屬概念也是無(wú)矛盾的。
3.2 外延探討
從數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)來(lái)探討數(shù)學(xué)素養(yǎng)的外延,前面舉出高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)是一個(gè)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的指明外延的定義。在這個(gè)外延定義中,對(duì)關(guān)鍵數(shù)學(xué)能力和必備的數(shù)學(xué)品格都做了解構(gòu)。
關(guān)于數(shù)學(xué)能力的外延,課程標(biāo)準(zhǔn)做了從數(shù)學(xué)活動(dòng)出發(fā)和從能力推導(dǎo)的混合式表述,先提出空間想象能力、抽象概括能力,推理論證能力、運(yùn)算求解能力,數(shù)據(jù)處理能力;然后換一個(gè)角度,再提出數(shù)學(xué)地提出、分析和解決問(wèn)題的能力,數(shù)學(xué)表達(dá)和交流的能力。我們以此為基礎(chǔ)整合一下對(duì)數(shù)學(xué)能力的表述。
文獻(xiàn)[3]指出數(shù)學(xué)能力“就是數(shù)學(xué)思維能力,亦即數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、邏輯思維能力和空間想象力,其核心則是邏輯思維能力”。強(qiáng)調(diào)了數(shù)學(xué)思維能力,在課標(biāo)中數(shù)學(xué)思維能力被分解為抽象概括能力和推理論證能力;PISA強(qiáng)調(diào)推理和論證能力,NRC強(qiáng)調(diào)的是“合適推理”,意思是即不僅僅是邏輯推理還要有合情推理能力,其實(shí)合情推理也沒(méi)有超越邏輯推理的范疇,所以用邏輯推理表述推理論證的要求還是可行的;抽象和概括是思維的兩個(gè)方向,NRC說(shuō)的“概念理解”就離不開(kāi)思維的這兩個(gè)方向。要談思維能力,概括是極其重要的,所謂知識(shí)的遷移就在于概括。當(dāng)然,思維能力不僅僅是數(shù)學(xué)能力,更是人的一般能力,任何一個(gè)學(xué)科教育教學(xué)都有培養(yǎng)思維能力的任務(wù),所以很多時(shí)候人們說(shuō)的數(shù)學(xué)能力并不直接包括思維能力在內(nèi)。有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)中的思維能力,可以加上數(shù)學(xué)限制表明是數(shù)學(xué)能力,就是數(shù)學(xué)思維能力,按前面的分析可以整合為“數(shù)學(xué)抽象概括能力和邏輯推理能力”。
運(yùn)算是數(shù)學(xué)活動(dòng)的一大特點(diǎn),許多數(shù)學(xué)活動(dòng)都會(huì)歸結(jié)為計(jì)算,特別是通過(guò)計(jì)算工具計(jì)算機(jī)的計(jì)算,一個(gè)計(jì)算是由許多運(yùn)算組成的,說(shuō)到運(yùn)算往往就指“一次基本計(jì)算例如加法乘法的計(jì)算”,我們說(shuō)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度為3千萬(wàn)億次運(yùn)算/秒,指的就是3千萬(wàn)億次加法運(yùn)算,運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行若干次組織起來(lái)的運(yùn)算解決一個(gè)問(wèn)題叫做進(jìn)行一次計(jì)算。在數(shù)學(xué)教學(xué)大綱中是“計(jì)算”“運(yùn)算”反復(fù)改來(lái)改去的,如果考慮PISA數(shù)學(xué)素養(yǎng)的“使用數(shù)學(xué)工具的能力”和“運(yùn)用數(shù)學(xué)概念、程序、事實(shí)和工具”的素養(yǎng)要求的話,還是叫做計(jì)算能力為全面,不僅實(shí)施基本運(yùn)算而且需要編制計(jì)算程序研究計(jì)算方法(就是某個(gè)計(jì)算需要的各種運(yùn)算的組織方法)。
關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)能力課程標(biāo)準(zhǔn)用“數(shù)據(jù)處理能力”,而實(shí)際上,對(duì)數(shù)據(jù)的需要是由數(shù)據(jù)識(shí)別、收集、處理、分析、運(yùn)用多個(gè)環(huán)節(jié)組成的,而其中數(shù)據(jù)分析的環(huán)節(jié)就可能比數(shù)據(jù)處理更為重要,所以這個(gè)涉及數(shù)據(jù)的能力就整合叫做“數(shù)據(jù)能力”好了。
課標(biāo)的一個(gè)重點(diǎn)是數(shù)學(xué)解決問(wèn)題的能力,這一點(diǎn)在其他所有的論述中都得到同樣的重視,PISA測(cè)試說(shuō)的比較詳細(xì),指出解決問(wèn)題包括抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題即數(shù)學(xué)表述,得到數(shù)學(xué)結(jié)果即數(shù)學(xué)應(yīng)用,解釋和評(píng)估數(shù)學(xué)結(jié)果針對(duì)原始問(wèn)題的合理性這樣一系列的過(guò)程。這個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程一般地就是建立并使用數(shù)學(xué)模型的過(guò)程,因此相關(guān)的能力有時(shí)就稱為“建模能力”;又由于建模不僅僅是數(shù)學(xué)的要求,物理、化學(xué)甚至歷史、政治也有建模能力的需要,因而也需要加以數(shù)學(xué)限制:數(shù)學(xué)建模能力。
至于表達(dá)和交流是人的發(fā)展的一個(gè)最基本的途徑,是任何學(xué)科都需要的,為了“全面”起見(jiàn),可以加上數(shù)學(xué)限制列入數(shù)學(xué)的關(guān)鍵能力。
數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)素養(yǎng)外延表述除了能力之外都可以視為“必備品格”的要求,結(jié)合其他論述,我們整合如下:
首先是數(shù)學(xué)知識(shí)方面,要獲得必要的數(shù)學(xué)知識(shí)(按廣義的知識(shí)理解,數(shù)學(xué)技能、數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)思想數(shù)學(xué)方法都包括在知識(shí)之中)。因?yàn)槟軌蚪虝?huì)的作為教學(xué)目標(biāo)的能力可以而且必須用廣義的知識(shí)來(lái)解釋,離開(kāi)對(duì)學(xué)科知識(shí)的思維(認(rèn)知)過(guò)程就無(wú)法形成學(xué)科的關(guān)鍵能力。本文開(kāi)頭說(shuō)的“在具體的課程改革上,將……基于學(xué)科素養(yǎng)來(lái)選擇學(xué)科課程內(nèi)容”指的就是選擇形成數(shù)學(xué)關(guān)鍵能力必要的數(shù)學(xué)知識(shí)構(gòu)成數(shù)學(xué)課程內(nèi)容。
其次是數(shù)學(xué)意識(shí)方面,應(yīng)用意識(shí)自不必說(shuō)了,其余應(yīng)該是數(shù)據(jù)意識(shí)——從數(shù)據(jù)的角度思考問(wèn)題分析問(wèn)題是大數(shù)據(jù)時(shí)代的基本要求,還有就是計(jì)算意識(shí)——隨時(shí)自覺(jué)的運(yùn)用數(shù)學(xué)工具,以適應(yīng)普適計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。
再次是科學(xué)態(tài)度和正確的數(shù)學(xué)價(jià)值觀,它們可以涵蓋所有關(guān)于興趣愛(ài)好、世界觀、價(jià)值觀念、決策判斷、參與和反思、理性精神、審美情趣等的要求。
4、結(jié)論
本文探討的結(jié)果是:
數(shù)學(xué)素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的必備品格和關(guān)鍵能力。必備品格是指具有必要的數(shù)學(xué)知識(shí),具有數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)、數(shù)據(jù)意識(shí)和計(jì)算意識(shí),具有科學(xué)態(tài)度和正確的數(shù)學(xué)價(jià)值觀;關(guān)鍵能力包括空間想象能力、邏輯推理能力、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)能力,包括數(shù)學(xué)抽象和概括能力、數(shù)學(xué)表達(dá)和交流能力,還包括數(shù)學(xué)地提出、分析和解決問(wèn)題的能力(數(shù)學(xué)建模能力)。
本文原載于:中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考(上旬,2016(4):7-10,
后被收入:人民大學(xué)復(fù)印報(bào)刊資料,高中數(shù)學(xué)教與學(xué),2016(7):7-10
作者簡(jiǎn)介:孫宏安,教授,原大連教育學(xué)院副院長(zhǎng)、遼寧師范大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師,國(guó)務(wù)院特殊津貼獲得者。研究方向:課程與教學(xué)論、數(shù)學(xué)史、科學(xué)教育。出版著作《中國(guó)古代科學(xué)教育史略》《中國(guó)近現(xiàn)代科學(xué)教育史》《楊輝算法譯注》《科學(xué)教育概論》《世界數(shù)學(xué)通史》《課堂教學(xué)目標(biāo)研究》《中國(guó)古代數(shù)學(xué)思想》《紅樓夢(mèng)數(shù)術(shù)談》等80余部,發(fā)表“課程概念的一個(gè)闡釋”“中國(guó)古代科學(xué)發(fā)展的文化背景”“數(shù)學(xué)應(yīng)用對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展的作用”“中美科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)比較”“中美數(shù)學(xué)課程目標(biāo)比較”“數(shù)學(xué)素養(yǎng)探討”等文章200多篇。
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