解释——用符号系统推理得出结论并检验这些结果的准确性和合理性的能力。
当然计算器和计算机在发展符号意识中起着重要作用。因为强有力的计算器将恰像影响算术如何做一样深刻影响符号操作。在中学目前强调操作技能需要改成大大强调理解和问题解决。新技术对中学课程的影响无疑将是发展高经软件使学生能够去发现模式而不仅仅是符号操作。
第八,中学数学应当引进整套数学科学
中学数学必须为就业、升学和作公民给学生作好准备,要达到这些目标,课程性质包括充分反映数学科学威力的广泛的课题:
代数,包括一般算法和各类函数(多项式函数,三角函数,指数函数,对数函数)。
几何,包括变换几何、向量几何、立体几何和解析几何。
数据分析,包括不确定性的度量、概率和抽样分布、以及推理论证。
离散数学,包括组合论、图论、递推关系、递归——都要强调算法思想。
最优化,包括数学建模,“如果……会怎样”(What if)分析、系统思想和网络流程图(Network flows)。
强调计算机条件下的一般算法会使代数和三角更有趣。尽管几何作为一个科目有使人厌烦的坏名声,但是由于它的与物理世界的联系,它总是一门有很大兴趣的科目。数据分析与离散数学和最优化一样能够很容易同有趣的、有意义的应用联系。
数学教学中重要的是阐明这门科目的统一性和完整性。例如,分形几何(Fractal geometry)高中学生是十分能够接受的并且包含代数、几何和离散数学的一些方面。还提供了计算机的诱人使用。数据分析直接导致代数和几何方法,而代数和几何本身又结合成解析几何。这些把一个课题和其他课题联系起来的纽带常常和这些课题本身一样重要。
第九,学生应当领悟,在数学中推理得真理的标准
学会理解和建立逻辑的、首尾一贯的数学谁是学校数学的主要目的,然而,欧几里得几何不是教学生推理的唯一载体,代数和离散数学都为谁提供了很好的机会;甚至流程图和电子数据表也能用来说明数学论证的逻辑性质。
比熟练形式证明更加重要的是从各种基本例子中理解数学真理是逻辑的不单纯是经验的。少年儿童能够从算术的基本经验中发展逻辑意识。一旦理解了符号,许多基本思想就可以证明,常常可以用各种方法来证明。代数结果的几何证明(例如,毕达哥拉斯公式用重组正方形的方法展示)常常特别使学生信服。
第十,所有学生在校期间每年都应当学习数学
数学应当在所有学生而不仅是升学的教育中发挥重要作用。核心的中学数学对所有学生基本上应当是一样的,尽管表述的深度上可以不同。核心以外的扩充自然是不同的,要估计到学生的不同志向和可能的进一步教育。学生能够学会去应用数学。他们的确常常能够在与数学有联系的学科(如自然科学、地理、商业)中学到新的数学。数学和语文一样是一门应当“跨课程”来教的科目。
5、新数学课程设计中的几个问题 第一,关于教学内容
60年代 “新数”运动后,中学数学教学内容包含了代数、几何、分析加上一点在力学上的应用、统计和概率。1986年在讨论“九十年代学校数学”的ICMI Kuwoait会上把代数看作仍然“在中学课程中占中心的重要地位”,“ 然而,重要的事情浊让学生掌握操作技能(如多项式运算)而是教学生把代数看作解决问题的自然工具”。有的国家取消了欧氏几何,感到后悔,因为“大量从事科技工作的人需要掌握非常严格的逻辑性或数学性的陈述”。没有取消的仍然坚持,因为几何有利于激发学生的学习动机,为以后的学习和工作作准备。Kuwoait 会建议的课程内容,改革以微积分占优势的状况,引进与计算机科学有关联的离散数学的概念,此外,还包括了那些由于有了计算机而可能搬上课堂的内容,如数据分析,这些都是计算机发展带来的影响。这里再补充三点:一是算法得到重新强调,并且要比较解决同一问题的不同算法的效率;二是符号操作;三是离散数学,对于程序设计的价值的看法有分歧,一方面看到,在填写程序中许多是纯技术性的工作;另一方面,有一些重要的研究表明,在程序设计中的认知活动可以起到概念化的辅助作用,这个问题需要通过实验研究来解决。
