一些領導者把我們的數學危機歸結為兩個字:考試分數。幾十年來,人們對進步的期待一次次落空,分數不是停滯不前,就是持續下滑。隨之而來的,是對美國全球競爭力衰退的全面恐慌,是要求增加操練、練習單和雙倍輔導的急切呼聲。
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總之,不惜一切代價,也要把分數提上去。
但真正的危機不在這里。我們教錯了數學,也用錯了方式來考數學。我們把數千小時投入到高風險考試中那些早已過時的機械數學上——學生成年后幾乎永遠用不上——卻完全忽視了真正塑造我們生活的數學。這套失敗的議程出自對數學缺乏理解的政策制定者,而同樣對數學缺乏理解的公眾也默認了這一切。
“數學”這個詞,可能會一下子把你拉回高中時代。代數、幾何、三角,天賦出眾的人再學微積分。各種艱深零碎的內容撲面而來:多項式因式分解、邊角邊、無理數、鏈式法則。練習單訓練的是我們用手快速而準確地完成少量步驟的程序性能力。
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后來,計算機出現了。從20世紀60年代少數幾臺大型主機,到今天無處不在、堪比超級計算機的智能手機,我們生活在一個到處都是數據的世界。算法、優化、統計、概率和人工智能,讓數學包圍著我們,也定義著我們。
這些變化本應促使學校徹底重構數學教育的內容。但我們的選擇恰恰相反:越是與現實脫節的機械數學,越被賦予更高的利害關系。我們把機械數學的分數變成衡量教育質量的決定性標準,而這套體系的作用,就是給學生排名、分流并施加懲罰。
但事情本不必如此。學校完全可以教授真正重要的數學,教授那些決定我們看什么、讀什么、相信什么的數學。數學支撐著所有美國人在金融和醫療上的重大決策。數學既可能幫助公民社會繁榮,也可能因為我們對它的無知而把社會撕裂。正確的數學教育能夠吸引學生、賦權學生、提升學生,也能讓公眾具備應對人生重大挑戰所需的數學能力。
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比如,設想你生病了,醫學檢測結果呈陽性。醫生告訴你,這項準確率為90%的檢測意味著你有90%的概率患病。但醫生混淆了兩個概率:一個是“在檢測陽性的情況下,你患病的概率”,另一個是“在你確實患病的情況下,檢測呈陽性的概率”。這兩句話聽起來很像,但這兩個概率可能相差25倍到50倍。如果缺乏足夠的判斷,你就可能基于一次錯誤的數據推斷,倉促做出關乎生死的決定。
再設想一下,你是一個剛成年的年輕人,開通了范杜爾賬戶,確信自己能戰勝賠率。你用信用卡填補前期虧損,卻無法預見復利帶來的長期破壞性后果。為了填上財務窟窿,你又花錢購買了一個來路可疑的在線證書。結果,原本糟糕的財務狀況進一步惡化。
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除了這些微觀經濟層面的情境,數學還以更深刻的方式影響著整個社會。每個月,美國失業率都會占據新聞中心,并影響政策制定,關注點幾乎都集中在“U-3”這一指標上,也就是失業總人數占平民勞動力的比例。問題在于,很少有人真正理解這個數字。
如果一個人在過去一個月里哪怕只工作過1個小時并獲得報酬,官方就會把他歸為“就業”;而只有在過去一個月里獲得過一次工作面試的人,官方才會把他歸為“失業”。那些已經放棄找工作的人,則被排除在外。但你很難看到有報道解釋U-3到底是什么,更別說介紹更能揭示現實的TRU指標了。TRU將失業者、找不到全職工作的兼職者,以及年收入低于20000美元的人都計算在內,目前這一指標為23.6%。
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如果連這些指標是如何定義的、又遺漏了什么都缺乏基本理解,美國人就無法準確判斷經濟現實,也無法有效追究政策制定者的責任。
每10年,美國都會花費數十億美元統計人口。2020年美國人口普查給出的數字是331449281。精確到個位,看似嚴絲合縫,實際上純屬虛構。美國人口普查局自己的分析也承認,黑人和拉丁裔人口被少算的比例,是白人的數倍。
而這些存在缺陷的數據,決定著國會席位、選舉人票以及每年超過2.8萬億美元聯邦資金的分配。一個具備數學素養的公民社會,不會滿足于這樣的結果,而會要求更好的統計。
很多美國人還會把相關關系誤當成因果關系。比如,一些研究向我們保證,數學成績是日后人生成功的關鍵。但很少有人明白,所謂“成功”究竟如何定義;也很少有人知道,這些被引用的相關性其實相當弱,而且兩者都受到一個共同底層因素的影響,那就是父母擁有的資源。當我們把相關關系誤認為因果關系,教育政策就建立在海市蜃樓之上。
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遺憾的是,我們整個教育體系正是建立在這種數據幻象之上。我們讓中小學學生淹沒在112場標準化選擇題考試中,而機械數學恰好最適合這種考試。只要考試被明確設計成可以由計算機評分,成本就會被壓到最低。而如果一臺計算機能給某項任務打分,它也就能完成這項任務。
說得更直白一點,我們竟然用計算機可以瞬間且完美完成的狹窄技能,來定義教育中的成功。然后,我們又漫不經心地強行讓這些考試分數服從鐘形曲線分布,把孩子們推入你死我活的競爭之中。這種競爭消耗心理健康,也趕走了學習本應具有的樂趣和意義。我們把美國的孩子當作數據點來對待,而真正需要做的,是讓他們掌握數據分析能力。
而這樣的考試,并沒有為孩子們未來成年后的生活做好準備。美國成年人中,只有37%具備處理日常金融或醫療決策所需的數學能力。大約93%的美國人表示自己經歷過數學焦慮。至于這樣一個問題——如果你的儲蓄賬戶年利率是1%,而通貨膨脹率是2%,一年后你的錢購買力是變多、變少還是不變——能答對的人還不到一半。
這一切并非不可避免。隨著聯邦教育部被拆解,各州迎來了把數學教育做對的機會。學校應當把重點放在數據素養和金融素養、統計推理,以及數學中那些強有力的思想上。
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機械性的運算環節可以交給人工智能處理,讓學生把精力放在掌握和運用真正重要的數學觀念上,從而看見數學與現實的關聯、數學的創造性,以及數學本身的樂趣。
如果我們能做到這一點,就能培養出具備數學能力的年輕成年人,讓他們自己、他們所在的社區,以及我們的民主共同繁榮。
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