就像一加一等于二一样,这种情况年年都在发生。那些在化学课上拿了A,在AP微积分上拿了A的孩子们进入大学时,他们的脑海里都是STEM职业的愿景。然后他们撞上了一堵看不见但非常痛苦的墙。

根据加州大学洛杉矶分校的研究,在所有打算学习STEM(科学、技术、工程、数学)学科的大学生中,多达60%的人最终转学。在这个时代,与上海和日本的神童相比,美国学生的数学和科学成绩落后,这让政界人士和教育工作者非常担心,这种流失趋势让专家们感到困扰,它催生了一个关于“STEM辍学生”的整个研究领域,其原因包括性别、种族、gpa和同龄人关系等。

有一种理论认为,美国学生在数学方面没有很好的基础,而数学是许多科技课程的必要技能。毕竟,大约三分之一的美国高中生在数学上成绩不佳。但更重要的是:在最挑剔的大学,STEM的流失率甚至更高——比如常春藤盟校——这些地方的孩子需要惊人的AP分数和成绩才能进入。

那么,为什么即使是最有成就的学生在进入大学后也会对STEM项目失去兴趣呢?一个最近的一篇文章纽约时报探索了可能的原因——从艺术和人文学科诱人的分数膨胀,到一位工程学教授所描述的枯燥的、以理论为主的“数学科学死亡行军”的第一年要求。

这或许可以部分解释这一现象。但是全国的数学专家指出了另一个罪魁祸首。Richard Rusczyk是前奥林匹克数学冠军,也是在线数学项目的创始人解决问题的艺术她是一群数学教育工作者中的一员,他们从不同的角度看待正在消失的STEM专业的奥秘。他们说,并不是孩子们没有得到足够的数学知识,而是我们教K-12的数学完全是错误的。

拉斯奇克的见解是基于他亲眼目睹的一种现象,当时他来到普林斯顿大学,开始和那些曾就读于美国最负盛名的高中的孩子们一起学习数学。他解释说:“这些孩子在考试中除了95分和100分以外什么都没得过,突然之间他们变得很吃力,考试成绩变成了62分,他们认为自己(数学)一点也不好。”

下一页:数学现实检验

称之为数学现实检验。拉斯奇克回忆说,突然之间,以前成绩优异的学生们面临着一个新的想法:数学需要的不仅仅是死记硬背——它需要创造力、毅力和艰苦的脑力训练。他回忆道:“他们被教导数学是一组目标,他们被教导要遵循一套规则来达到这些目标。”“他们从来没有被教过如何看地图,甚至不知道有地图。”

事实上,传统的数学课程是教授离散算法,一套引出正确答案的规则,比如如何做长除法,或者如何使用勾股定理。然后学生通过做大量类似的问题来“学习”材料。Rusczyk说,结果是学生很少被要求解决他们不完全熟悉的问题。相反,他们认为数学是一系列需要记忆的规则。问题是,孩子们不一定要学习如何处理一个新的或不同类型的等式。

拉斯奇克看到他的许多同学,长期以来习惯了“快速学习”,在经历了他们认为的失败后,对数学产生了厌恶。他们放弃了——把他们的希望和梦想转移到数字上不那么有挑战性的领域,比如社会学或平面设计。

相比之下,拉斯奇克在面对一个他不知道如何解决的问题时,感觉准备充分得多。虽然在没有很多高等数学课程的普通公立学校上学,但他参加了数学俱乐部和竞赛。在数学俱乐部,他已经习惯了面对更难的、多方面的问题,在这些问题上,正确的方法并不能立即显现出来。

数学是解决问题的方法

他解释说:“在数学竞赛中,我学会了如何解决以前从未见过的问题。”他不再把数学看成是一件可以获得高分的事情,而是把数学看成是解决问题的过程——一种令人兴奋的乐趣,这与死记硬背算法的苦差事是一种遥远的关系。

当拉斯奇克环顾四周时,他注意到一个模式。他的同学们经历过这种难题的解决——通常是在课外数学俱乐部——能够在过渡到大学数学的过程中生存下来。那些只接触过传统数学课程的学生,如Rusczyk所说,那些经历过“100%专制”的学生——他们很容易就放弃了,因为他们认为如果他们得不到高分,他们就不应该做数学。他回忆道:“突然之间,一个优秀的B成绩变成了40%,最高成绩是82%,其次是68%,没有人能得到100%。”“但他们不知道这一点。”拉斯奇克意识到这些孩子受到了不好的对待:“他们被教导(数学)是一组事实,而不是一个过程。”

这些基本思想——数学不是遵循规则而是解决问题,数学意味着有趣的心理斗争,而不是枯燥的死记硬背——构成了他在线数学学校和课程的基础,目前包括微积分和一年(三年级)他的新小学项目野兽学院。与传统的数学课程不同,解决问题的艺术书籍首先会给孩子们带来问题(而不是解释如何解决这些问题),然后引导他们思考一些问题,然后再给他们简单的算法。

他的程序是为数学天才学生设计的,但他声称他的想法可以帮助所有的孩子,无论是否有天赋。他的观察为那些想要帮助他们的孩子保持STEM机会大门敞开的父母提供了一个解决方案。为此,他向评估孩子数学经验的家长们传达了一个明确的信息。孩子们应该从数学中学些什么?对于年幼的孩子来说,培养他们对数学的热爱是很重要的——就像我们努力培养孩子对阅读的热爱一样。

数学是一个挑战

“孩子们闻到了恐惧,”他说。“很多小学老师喜欢阅读,但不喜欢数学。”一旦孩子长大了,不要害怕让你的孩子参加挑战他的项目。“这应该是很难的——如果你在课堂上得到了98%的分数……这可能太简单了。”

他还建议家长把目光投向教室之外,为孩子们提供挑战的最佳场所。“数学竞赛、夏季项目、数学圈(在非主观环境中提供具有挑战性的数学项目)——你能找到的任何东西都能让你的孩子体会到为什么数学是有趣的。”

最后,也是最重要的一点,拉斯奇克希望父母能给孩子更多的时间去探索他们的激情所在。“这是可怕的。孩子们的日程排得太满了,他们做的这些都是垃圾,对他们的长远发展没有好处。”

拉斯奇克警告说,热爱数学和科学的孩子最后往往会把时间用在AP课程上,这些课程对他们的抱负并不重要,而是更专注于GPA计算(比如AP艺术史),在探索课堂之外的数学和科学学习时,他们欺骗了自己。

最后,解决一个复杂问题所需的技能——把问题分解成更小的部分,从不同的角度用不同的方法来解决它,当路径不明显时不害怕或不沮丧——在任何领域都很实用——从天体物理学到育儿。理想情况下,无论孩子们在哪里学习,数学都能让他们成为更好的思考者。现在,父母们可以用这些技巧来填补孩子的数学缺陷,一次一题。

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更新日期:2018年6月21日