建立討論文化 打造理想數學課室

建立討論文化 打造理想數學課室

 

文/鍾靜(國立臺北教育大學數學暨資訊教育學系教授)

 

  十二年國教欲培養學生適應現在生活及面對未來挑戰的能力,所需具備的核心素養分別為:自主行動、溝通互動與社會參與,其在各學習領域的具體內涵,包括知識、能力與態度都應具有「學習遷移」的成效。因此,數學教學必須落實學生為中心的教學,培養學生有學科素養、溝通素養、工具素養及應用素養。

  學生為中心的數學教學,最重要的是培養學生能主動思考與解題,互動討論與溝通,擴展觀點與應用,以上並非在課室採用分組教學,讓學生解題、發表想法就可達成。本文將從數學教學的理想樣貌,發表和討論能力的精進,辯證和質疑能力的建立,來談教師如何經營數學課室的討論文化。

 

培養教學理想樣貌 需有實質群體討論

  數學課室中,無論以排排坐還是分組坐的形式都不是重點,重點是要有實質上的小組或全班群體討論產生。

  教師在教學上,要將個別學生聚在一起的上課方式,轉為數學學習社群的形態;將提供正確答案給學生,轉為由學生邏輯思考和驗證解題;將重視計算過程,轉為讓學生表達數學推理想法;將教導學生公式化的尋找答案,轉為由學生運用推想和創意解題技能,並且引導學生將這些獨立概念和作法,與生活應用產生連結。

  基本上,教師如果能著重舊經驗與新目標的連結,讓學生主動解題和探索,引導小組與全班群體討論和辯證,就可逐步培養學生群體討論文化的發展。

  理想的數學課室目標是,教師能提問更多開放式問題,促進學生間對話,學生能對同儕所發表的解法提問,仔細聆聽彼此間的討論;教師更深入了解學生的解法並細緻處理學生的描述,學生能說明他們的解法並辯護他們的答案和做法;教師能利用學生的解法作進一步的教學,運用學生錯誤的解法作為學習的強化,學生解法與他人不同時也能展現自信,澄清自己和其他人想法的差異。

 

教師耐心引導學生 精進發表和討論力

  許多教師認為高成就學生比較會發表,較低成就學生不願意發表,而中成就學生就看他當下解題的信心來決定是否要發表。實際上,不論哪一類學生要進行有意義的發表,都需要經過時間的培養。

  高成就學生的發表,教師應引導至能讓同儕理解的程度,發揮教學相長的功能;中成就學生通常只能將寫出的解題方法念一遍,教師應引導他們說出算式中數字所代表的意義;較低成就學生只要能上臺,在教師的引導下說出他解題的想法即可。重要的是關注所有學生是否都認真聆聽,而非只是發表者和教師的互動,僅有少數學生參與討論。學生能聆聽同儕的發表和討論十分重要,可以了解多元解法外,還可以增進自己的批判分析能力,這也是一種學習中的學習。

  學生不是上臺朗讀解法就好,而是要引導他們深入說明解題想法和題目情境的關聯。通常,低年級要培養學生敢說、願意說的心理層面;中年級要引導學生小組或全班討論的社會層面;高年級要鼓勵學生用數學語言溝通的科學層面。但是,新接一個班級時,要經營討論文化必須歷經這三個階段,只是不同年級在心理性、社會性、科學性的著重有所差異。

 

數學思維連結生活 建立辯證和質疑力

  以學生為中心的教學,雖然發表和討論是核心,但也必須提升學生主動參與和思考的能力;學生不僅要學會數學思維,更要透過數學學會思維,並能將數學在生活中連結和應用。尤其,學生到了中、高年級,如何從聆聽、發表、提問,進階到說理、辯證、質疑呢?以下,筆者分享一名有討論式教學經驗的高年級教師,新接五年級班級時的教學策略。

  雖然師生都有數學課堂討論的經驗,但不代表討論活動就能自然發生。學期初的課堂中,學生舉手發言者不多,這名教師決定由心理層面入手,師生共同訂定數學討論規範,並引導學生說出解題的想法,當學生無法明確表達時,教師會逐步示範。開學一個月後,為解決教學進度落後,各組討論狀況不均的問題,這名教師重新採用異質性分組,促進群體討論的有效進行;此階段只要學生的討論未偏離主題,教師就不介入。開學三個月後,課堂氣氛熱絡,師生間默契十足,學生可以主動發表討論,進行質疑辯證,教師更注意數學概念的探討。

 

 

(本文原刊載於《國語日報》2018年4月3日13版)

 

素養導向教學 如何落實於國小數學?

素養導向教學 如何落實於國小數學?

 

文/鍾靜(國立臺北教育大學數學暨資訊教育學系教授)

 

  十二年國教新課程強調核心素養的養成,重視學生知能和態度的培養,延續和擴大九年一貫課程帶得走的能力。剖析數學領域國小階段三面九向的具體內容,以及分析國內外數學素養的相關文獻,數學核心素養不外乎與「數學的思維」、「生活的應用」有關;數學的思維就是對應內部連結的深度,生活的應用就是對應外部連結的廣度。

  通常,課本教材只能靜態的線性呈現,教學卻是動態的師生互動、提問討論等。所以,學生舊經驗到新經驗的發展,具體活動到抽象概念的提升,數學概念和生活情境的關聯等,都是教學要考量的。

  那什麼是「數學素養導向教學」呢?除了能落實以學生為中心的數學教學外,就是要加強數學思維、生活應用在教材和教學中的成分。

  這些成分如果要有效的融入數學教學,或發展校訂課程,我推荐小而美的教學設計,就是以數學單元為背景,設計一節課教學。當然,數學素養導向教學可有不同的想法和作法,本文將介紹以探究教學深化數學的思維,以數學繪本擴展生活的應用,落實新課綱的數學素養教學理念。

 

以探究教學 深化數學的思維

  探究教學強調以學生為主體,主動探尋問題,並尋求解決問題的過程。過程中提供充分探索和操作,發表和討論的機會。數學教學時,如果只有解題、發表、討論的樣態,雖然也有探究的味道,但這與所謂的「以學生為中心的數學討論教學」內涵,或與本文介紹的探究教學差異相當大。根據數學教學現場的實務和考量,探究教學的內容最好能和課本單元教學有關,且針對其重要概念,設計一節課的活動最佳。

  在探究教學模式中,透過分析內涵,並強調以引導式教學為核心。

  在國小階段,可實施Chapman數學探究模式,它透過「引入、探索、分享與討論、結論」四個階段進行。探究教學必須設計具有且須問題厚實的「主探究問題」,讓學生有興趣主動探索和發展概念。因此,探究教學是以數學思維為主,生活應用為輔的素養實踐。

  在一節課中,經由四個階段的歷程,教師和學生的不同任務,與關鍵性問話,引導學生建構數學概念的發展。例如將報紙上對兒童節入園人數的報導設定為主探究問題,讓兒童在引入階段產生排序的需求;在探索階段教師提問什麼是「近兩萬」、「近四萬」,各組學生發展出不同的想法;在分享與討論階段,教師從學生的發表引出概數概念,並請學生再思考報導中的「二點三五萬」、「三點一萬」、「四點五萬」是精確數還是概數,教師下節課將教四捨五入的概念等;最後在結論階段,學生自行總結學到什麼,以及什麼是概數,也充分掌握對概數意義的了解。

 

以數學繪本 擴展生活的應用

  數學給予學生許多抽象的觀念,兒童文學在數學教室有獨特的優勢,因為數學的觀念或想法能以故事脈絡、圖片呈現,用更多非正式或學生熟知的語言,來引導學生學習某個數學概念,並將數學概念連結學生的生活經驗。數學繪本充分展現生活的應用和關聯,提供數學的思維和視野,藉以培養學生的數學素養。

  選一本合適的數學繪本進行教學,可配合某一單元安排一節課,發展先備知能或引起動機,了解其中數學概念及技能,提供回顧概念或延伸綜合的一項目的。

  同一本繪本的內容可使用於不同的年級,只是教學時討論的重點、呈現的知能可能不同。

  從〈親近數學,可從閱讀繪本開始〉一文,了解好的兒童文學作品能讓數學課非常的生動,創造積極的數學學習環境,也能將數學概念結合生活經驗。適合國小階段的數學繪本能有效提升、擴展,讓學生理解抽象的數學概念。

 

 

  透過數學繪本,兒童在閱讀和討論的過程中自然增進其認知能力;尤其可以讓學生感受到數學有趣、有用,在生活中存在。

 

(本文原刊載於《國語日報》2019年10月2日13版)

 

建構反應題 有效評量國小數學素養

建構反應題 有效評量國小數學素養

 

文/鍾靜(國立臺北教育大學數學暨資訊教育學系教授)

 

  十二年國教新課程從一百零八學年度起逐年實施,親師生最關心的就是評量。

  許多國小的親師都對數學素養導向評量有所誤解,認為一定要有生活情境,並以「國際學生評量方案」(PISA)的數學素養測驗為參照,卻忽略了該測驗是針對完成國民教育且年滿十五歲者,了解其在情境脈絡中使用數學,解決問題的狀況。

  基於國小學生尚未完成九年的國民教育,也未具有豐富的生活經驗,而「數學的思維」、「生活的應用」都是數學核心素養的重要成分,這時學生能否具備數學知能更顯重要。雖然強調基本知能的評量,但是不能只用傳統的紙筆測驗,數學素養評量可有不同方式。

  建構反應題已在教學現場現身多年,是掌握學生學習表現的利器,本文將以建構反應題為重點,談它在評量上的價值與功能,以及作為數學素養導向評量的作法。

 

雙北採建構反應題 評量學生學習狀況

  國際的大型測驗包括「美國國家教育進展評測」(NAEP)和「國際數學與科學成就趨勢調查」(TIMSS),兩者都是以建構反應題,評量學生對數學知能的理解和應用能力。

  臺北市國小基本學力檢測於九十六學年度起,每年以六題建構反應題抽測六年級學生,一百零二學年度起改為五年級,並自一百零三學年度起以兩題進行普測。新北市國小基本學力檢測自一百零二學年度起,也以每年兩題非選題普測五年級學生,此非選題就是建構反應題,並自一百零六學年度起每年增加六題抽測,以加速掌握學生的學習狀況。

  建構反應題的評量目的,是了解學生數學概念理解情形、解題思考歷程、解題推理能力、情境應用能力、數學表徵能力等,一般選擇題、填充題、計算題和應用題並不能反映出這種現象。基本學力檢測的建構反應題,不以資優題、大型題等為訴求,而以小型且貼近教學內容的親民題為主。

  從臺北市或新北市的檢測結果來看,普遍都不理想,例如臺北市一百零四學年度的普測,有關兩步驟併式的建構反應題,該題重點是:「8+10=18(公斤)、432÷18=24(元),記成算式432÷8+10=24正確嗎?為什麼?」該題零分類型有百分之四十點六,一分類型有百分之十八點二,兩分類型有百分之四十一點二。但兩分類型中,不少學生只是用432÷8+10重算,未指出併式和四則運算規則的關連。

  在新北市一百零七學年度抽測,有關加油站降價的建構反應題,該題重點是「甲每公升降價零點八元、乙每公升降價百分之三,每公升三十二元需四十公升,用哪家信用卡較划算?說明理由」,該題零分類型有百分之三十九,一分類型有百分之四十八點四,兩分類型有百分之十二點六,許多學生混淆零點八和百分之三的意義。詳細的檢測分析和教學,兩個縣市均有相關報告出版。

 

以先評量、後討論 強化思維與辯證力

  建構反應題不是課本的例行題,它要求學生運用知識和技能,進行思考和理解,學生無法模仿或熟記解題方法,尤其擴展或延伸式的建構反應題,學生必須發揮並創造他們的回應,而教師則能藉此測量學生數學概念的理解程度,以及課程目標的應用程度。

  建構反應題可幫助學生深層思考,充分達成數學素養中「數學的思維」評量,至於「生活的應用」評量,則需有適當且自然的情境來結合。

  教師如果為了提高學生檢測表現,直接將建構反應題拿來教學,則失去了解學生學習表現的意義;如果只做總結性評量,則只是學習結果的評量,並不是促進學習的評量。

  透過評量單的小型任務,進行建構反應題的「先評量、後討論」活動,學生可以看到多元的解法,也可學習較佳的解題方式。在學生間交互辯證的溝通過程中,不但強化了他們的數學思維,也提升了評析辨證的能力。教師可經由檢視學生的解題歷程,了解學生錯誤的原因,再透過提問與學生進行對話,澄清學生的迷思。

 

 

  如果是學生對於概念的理解有困難,教師可以立即調整教學,幫助學生解決學習困難。這樣有評量且有豐富討論的教學活動,不但是數學課室中到位的形成性評量,也是一種高層次的數學任務。

 

(本文原刊載於《國語日報》2019年10月9日13版)

 

十二年國教-國小數學課綱差異說明

十二年國教 國小數學課綱差異說明

 

文/鍾靜(國立臺北教育大學數學暨資訊教育學系教授)

 

  十二年國民基本教育課程即將於107學年實施,國小從一年級開始逐年進入教學現場;此時,國小級任或數學老師一定很關心數學課程有何變革?本文將從課程理念、課程實施二個方向來說明。

 

國小數學課程理念的新重點

  九年一貫數學課程不論是九二課綱還是九七課綱,都是強調五大主題:數與量、代數、幾何、統計與機率、連結,前四項是數學學習的內容、後一項是數學學習的過程;強調培養學生可以帶得走的數學能力(competence),是以能力指標和分年細目來呈現。現在十二年國教(國家教育研究院,2016)則以學習表現和學習内容來呈現,前者非內容向度,具體地展現或呼應核心素養(competency);後者在國小階段是數與量、空間與形狀、關係、資料與不確定性的內容向度。並且,數學領域為落實基本理念與課程目標,強調數學素養的培養。

 

以數學素養呼應核心素養

  總綱的核心素養是指一個人為適應現在生活及面對未來挑戰,所應具備的知識、能力與態度,它有自主行動、溝通互動、社會互動三面向,以及各有三項目。廣義的素養主要包括功能性知識外,還有溝通、問題解決、推理、創意、團隊合作等等的共通性能力(林永豐,2016)。簡言之,筆者根據相關文獻分析,認為在國小階段,可以數學的思維、生活的應用二向度(鍾靜,2016),從數學內部、數學外部的跨領域統整,來落實數學素養的實施。當然在跨領域外部統整時,適時、適機地考量性別平等教育、人權教育、環境教育與海洋教育等議題的融入,可豐富數學素養的涵育。

 

以關係突顯在國小的代數內容

  十二年國教的數學學習內容,在國小階段的四類中,不再強調「代數」,而是恢復「關係」的說法;這一類相關的數學內容,在國高、中階段才稱為代數、函數。筆者最認同的是將等量公理,明確延後到七年級和移項法則一起;還有,加減互逆延後至二年級、乘除互逆延後至三年級,如此學童才不會混淆加法和減法、乘法和除法的問題。另外,在關係的數學內容中,三、四年級還增加了數量模式與推理。

 

 

以解題和操作活動增強解題表現

  描述解題表現的專有名詞,有關認識/理解/熟練、情境、具體情境、報讀等,都是在九二和九七課綱中出現的語詞,現在則用來描述學習表現;而解題、操作活動則是新增的語詞,具體情境、操作活動則是小學階段更重要的語詞。在十二年國教數學領域課綱中,數學的解題泛指能應用數學概念與程序,解決日常、數學、其他領域的應用問題。在小學階段宜著重其數學解題經驗之建立,其所面臨的解題初步應以日常生活問題為主,低年級更應該多用活動方式引導;在學習內容中特別標出解題,提醒老師處理這些體材時,應從解題的精神出發,並掌握它的應用性。至於,操作活動泛指由操作中察覺、形成概念,甚至簡單連結各概念的各種活動;在低、中年段必須藉生活情境來引導,許多題材的教學宜先以操作活動進行。而且,在低、中年段具體情境與生活情境不做區分;從高年段起,學童學習數學所依賴的具體情境,就可不限於生活情境。

 

 

國小數學課程實施的新重點

  國小的數學教學大都是由級任老師擔任,有關教學時數、教學內容、教學方式是教學者最關心的問題。不論課程如何變革,教師教學應以學生為主體、考量學生數學能力的發展、鼓勵學生提出多元的解法,並能與他人溝通解題想法。課綱雖未預設特定的教學法,但引導學童合作解題、探究討論等是被例舉的;尤其在國小階段更需培養。教師還應提供學童有啟發性的練習,而非機械式反覆練習,讓學童從這些實作中,沉澱自己新學的概念,並能夠與原先的數學知識相連結。

 

各年段教學時間均為四節課

  在九二課綱和九七課綱時期,各領域的教學節數是各年段總節數的10%~15%,大多數學校的數學課是低年段排3節、中年段排4節、高年段排4節,有不少學校的高年段再用彈性節數加1節;這與早期數學課程標準規範低、中、高年段分別排3、4、5節一致,也是老師們習慣的節數。現在十二年國教,各年段的數學課節數都是4節;低年段增加一節,老師有較充足的時間,可把學童的數學基本概念扎根,並能在數學內部、數學外部的題材增加討論機會。

 

連結的想法持續被重視

  九年一貫課程數學領域跟之前數學課程最大不同處,就是重視學童數學學習的歷程,增加了連結主題;連結主題有察覺、轉化、溝通、解題、評析等五項內涵,透過數學內部連結、外部連結來達成。這些與國際間,重視培養學生的解題、溝通、推理、聯結、表徵等能力相關;也與素養的共通性能力有交集。因為連結不是內容目標,而是過程目標;十二年國教數學課綱自然無法將其放入學習內容。所以在十二年國教的實施要點,特別指出教科用書在題材呈現上,要能反應出各數學概念的內在連結外;也能引導學生體驗日常生活、其他領域/科目素材與應用的外部連結。

 

數學奠基與探索活動的實施

  十二年國教課綱的教學實施,特別提及國小及國中階段,除原定課程內容外,教師可於彈性學習課程規劃數學奠基與探索活動,讓學生探索、討論、培養對數學的喜好,奠立學習的先備基礎,以進行有意義的學習。課綱進而說明教師也可運用數學奠基與探索活動,鼓勵學生利用數學解決生活中的實際問題。筆者認為,好的數學教學就是要從學童的舊經驗開始,透過討論和探究建立新概念;處處在奠基及探索。所以,針對數學是有系統和脈絡的學科,應藉由有內、外部連結的教材,且具數學素養的教學,在日常數學教學活動中落實即可!

 

 

  整體而言,十二年國教數學領域課綱相較九年一貫課綱,雖然有上述六個新重點,但是國小階段的數學內容、教學本質相差不大;老師們只要能掌握十二年國教數學課程的新觀念,選擇不錯的教科用書一定能勝任愉快。

 

參考文獻

林永豐(2016.12)。核心素養與素養導向教學。發表於國立臺北教育大學與中華民國教材研究發展學會共同主辦之「十二年國教課程」系列研討會,臺北市。

國家教育研究院(2016)。十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校數學領域(草案)。新北市:作者。

鍾靜(2016.12)。國中小數學素養之教學與評量。發表於國立臺北教育大學與中華民國教材研究發展學會共同主辦之「十二年國教課程」系列研討會,臺北市。