Математическое мышление. Книга для родителей и учителей

Когда я демонстрировала все эти идеи слушателям своего онлайн-курса, некоторые из них не соглашались со мной, заявляя, что математика в природе и мире животных — это не математика. Эти люди признавали только область чисел и вычислений. Я хотела подтолкнуть слушателей к более широкому восприятию предмета. И достигла своей цели. К концу курса среди слушателей был проведен опрос, в ходе которого 70% респондентов сказали, что изменили свои представления о том, что такое математика. При этом 75% слушателей убедили себя, что они могут добиться успеха в математике.

Математика есть повсюду в природе и искусстве, и все же большинство школьников даже не слышали о золотом сечении и не воспринимают математику как науку о закономерностях. Если мы не откроем ученикам эту дисциплину во всем ее многообразии, то лишим их возможности ощутить волшебство математики.

Не я одна считаю, что школьная математика не имеет ничего общего с математикой истинной. В 1999 году Рубен Херш написал замечательную книгу под названием «Что же такое математика?» (Hersh, 1999). Он утверждает, что математику представляют на уроках в искаженном виде. Большинство учеников воспринимают ее как совокупность ответов на вопросы, которых никто не ставит. Но Херш отмечает следующее.

Речь о вопросах, которые стимулируют развитие математики. Решение задач и постановка новых — основа этой науки. Если математику представить в отрыве от жизни, она действительно покажется мертвой.

Научные исследования (Silver, 1994) показали: когда ученикам дают возможность сформулировать математическую задачу, проанализировать ситуацию и придумать вопрос к ней (в этом и состоит суть истинной математики), это повышает их вовлеченность и успеваемость. Но это редкость. Помните, в известном фильме 2001 года «Игры разума» Джон Нэш (которого играет Рассел Кроу) изо всех сил пытается найти интересный вопрос? Это и есть крайне важный первый этап математической работы. На школьных уроках математики у учеников нет возможности выполнить это важное действие; они тратят время на вопросы, которые кажутся им не имеющими отношения к жизни и которых они не ставили.

В своей книге «При чем тут математика?» я описываю подход к организации урока математики, основанный на постановке вопросов (Boaler, 2015a). Преподаватель Ник Фиори создавал для учеников математические ситуации с участием таких предметов, как сосновые шишки, игральные карты, цветные бусины, кости, различные детали, и предлагал сформулировать свои вопросы. Поначалу ученикам было трудно выполнять это задание, но постепенно они заинтересовались и научились использовать свои идеи, проводить математические изыскания и осваивать новые методы.

Много лет школьная дисциплина теряла связь с наукой, которую используют ученые, и с математической жизнью. Ученики тратили тысячи часов на изучение процедур и правил, которые им никогда не пригодятся. Конрад Вольфрам — директор Wolfram-Alpha, одной из важнейших математических компаний во всем мире — резко критикует традиционный подход к преподаванию математики и категорически заявляет, что суть ее не сводится к вычислениям. В своем выступлении на конференции TED[10], которое посмотрели более миллиона людей, Вольфрам предложил, чтобы занятия математикой состояли из четырех этапов.

1. Постановка вопроса.

2. Переход от реального мира к математической модели.

3. Выполнение вычислений.

4. Возврат от модели к реальному миру, чтобы определить, получен ли ответ на исходный вопрос.

Первый этап подразумевает постановку продуманного вопроса по поводу определенных данных или ситуации. Это первое математическое действие, которое необходимо выполнить на рабочем месте. В США самая востребованная профессия — аналитик, или специалист по обработке больших данных, имеющихся в распоряжении каждой компании, и постановке важных вопросов по поводу этих данных. Второй этап, о котором говорит Вольфрам, — создание модели, позволяющей найти ответ на поставленный вопрос; третий — вычисления, а четвертый — возврат от модели к реальному миру, чтобы определить, точен ли ответ. Вольфрам отмечает, что 80% времени на уроках математики в школе тратится на третий этап (вычисления вручную). При этом способность работников делать вычисления не нужна работодателям: это могут делать калькуляторы или компьютеры. Вольфрам предлагает, чтобы вместо третьего этапа школьники уделяли больше времени этапам 1, 2 и 4.

Вольфрам утверждает, что в наше время работодателям необходимы люди, которые умеют задавать верные вопросы, разрабатывать модели, анализировать результаты и интерпретировать ответы, а не быстро выполнять вычисления, как раньше.

В список Fortune 500 входят 500 крупнейших компаний США. Когда в 1970 году руководителей этих компаний спросили, какие качества новых сотрудников представляют для них самую большую ценность, ответы выглядели так (табл. 3.1).