學好數學,真的需要天賦嗎?聽聽數學家怎麼説 .

編者薦語:

這篇文章來源於果殼旗下公眾號 " 果殼童學館 ",提供硬核又有趣的育兒乾貨,幫助你成為具有未來視野的家長,幫助孩子探索世界學會思考。

以下文章來源於果殼童學館 ,作者 Yilong& 邱天

果仁媽經常聽到家長們把這些話掛在口頭上:

我們家娃沒有音樂天賦,天生五音不全;

沒有藝術細胞,畫畫、舞蹈啥都不行;

沒有運動天賦;

沒有數學天賦;

沒有語言天賦;

......

" 天賦 " 的説法真的靠譜嗎?影響到底有多大呢?今天,我們就先來探討下 "數學天賦"。

果仁媽邀請了數學家 Yilong 和她的太太邱天,請他們一起來聊聊 "學好數學,是否真的需要天賦?" 以及 "數學學不好的真正原因是什麼?"。文章深入淺出,對數學學習的方法解剖得非常精闢,千萬不要錯過。

學數學需要天賦嗎?這是一個很熱門的話題。作為一個數學家和數學教育工作者,今天來談談我的看法。

1

數學考試,需要天賦嗎?

首先,成為數學家顯然是需要一定天賦的。不過,很多家長提出這個問題,並不是想看孩子能否成為數學家,實際想問的是:中高考的數學考試需要天賦嗎?

我們很多時候會看到,一些孩子相當機靈,學習其他科目都沒什麼問題,單單數學學不好。他們是否缺乏某種神秘的 " 數學天賦 " 呢?

其實,大多數情況下,天賦都是無辜的背鍋俠。

當一個孩子的數學成績不好,家長心中會感到十分憋屈,總想找個負責的東西。怪孩子嗎?捨不得,再説孩子可能也盡力了,不是故意不學。怪老師嗎?可是同一個老師教的,怎麼有的孩子數學就很厲害,好像也不是老師的問題。找來找去,不知道怪啥。算了,怪天賦吧。

這種時候的 " 怪天賦 ",其實就是 "誰知道這孩子為什麼數學不好?反正我真的搞不清楚" 的意思。如果就此放棄努力,未免有些令人遺憾。

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那麼,如果不是天賦,到底是東西造成了數學不好的困境呢?

想要理解為什麼學不好數學,首先要對數學有一個粗淺的瞭解。數學和其他科目相比,確實有一些顯著不同的特徵。

比如説,很多人都會提到 " 開竅 " 這個説法。有的孩子似乎數學就是 " 不開竅 ";而有的孩子原本數學很差,突然 " 開竅 " 了,數學一下就有了飛躍。是什麼發生了改變呢?

肯定不是知識,知識是一個逐步累積的東西,只有可能量變,不可能發生質變。我覺得更可能發生的改變,是孩子青春期的性格和習慣上的改變,導致孩子解決問題的方式和能力發生了質變,從而數學 " 開竅 " 了。

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為什麼其他科目很少會 " 開竅 " 呢?因為許多學科是不需要創造力的——你認真看書聽課,知識都搞懂了,題刷夠了,考試成績自然就會得到提高。

然而數學就要靈活得多了。數學問題往往需要你發揮一定的創造力,從而解決陌生的問題。如果老師的水平不夠,而你又沒能自己找到正確的方法和方向,很有可能白努力,越學越崩潰。

歸根結底,數學考試往往考的並不是知識本身,而是解決問題的能力、習慣和性格。

因此,如果大家在乎的是小學、中學的數學考試,那麼與其盯着並沒有什麼直接關聯的 " 天賦 ",不如來看看怎麼樣培養孩子解決問題的能力、習慣和性格。

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2

數學成績不好的真正原因

1、解決問題的方法論

大多數時候,我們做不出來一道數學題,差的並不是天賦,而是解決問題的習慣有問題。

比方説,我們來考慮這樣一個有趣的問題:

我們面前有一杯純牛奶(假設不含水)和一杯水,牛奶和水一樣多。假設我用一個勺子,盛一勺牛奶到水裏,攪拌均勻;再從混合物裏面盛一勺,放回到牛奶裏。問:現在是牛奶裏面的水多,還是水裏面的牛奶多?

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解決這個問題,一般可能會有以下幾種思路。大家可以自己體會其中方法論的不同與優劣。

直覺瞎猜法

拍腦袋想——水裏面摻了牛奶之後,似乎水就變濃了一點。盛一勺混合物,似乎水少盛了一點?畢竟一勺裏面不全是水了,還有一點點牛奶。所以,最後是牛奶裏的水少。

這個思路到這裏就結束了,好像沒有其他可能性了。

但是,不好意思猜錯了,答案不是這個。

機械狂算法

設未知數,開始計算。然而怎麼設未知數?具體怎麼算?這等於是在賭老師和刷題。

老師講過,或者刷過類似的題目,那麼機械作答即可。如果老師沒講過,也沒見過這種題型,那麼很可能就要腦袋空空了。

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嘗試極端情況

假設勺子的體積為零。那麼我一來一回,等於什麼都沒盛。所以水中的奶和奶中的水一樣多。

再假設勺子的體積等於杯子中全部溶液的體積。那麼首先我們把所有的奶都盛到了水裏,然後牛奶的杯子空了,而水杯裏面混合之後是各 50% 的混合液。再把混合液盛回去,兩杯現在都是一半一半,於是我們發現水中的奶和奶中的水還是一樣多。

如果是選擇題的話,正確答案已經可以猜出來了。

高級數學視角

採用抓不變量的思路。盛一勺過去,再盛一勺回來,那麼兩杯各自的溶液量都是不變的。

因此牛奶杯中少了多少牛奶,就多了多少水。而少的牛奶,恰恰就是加到水中去的。因此牛奶中的水和水中的牛奶一樣多。

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顯然這四種思路中,後面的三種方法都能夠得到正確答案,而後兩種需要更高級的方法論。理論上來説,一個好的老師肯定講過以上全部的方法論,不僅是中學老師講,很多小學老師都會教。

遇到難題怎麼辦?先試試一個簡單的情況嘛,比如遇到選擇題,代個數進去看看到底發生了什麼,這就是剛才第三種方法。

遇到複雜問題怎麼辦?抓不變量嘛,大家在物理課上都學過能量守恆吧!抓不變量是近代數學和物理的最核心的思路之一,這就是剛才的第四種方法。

那麼,為什麼老師講過,到了考場上,面對考試題,自己卻用不出來呢?除了不專心聽講,或者不求甚解之外,很多時候還是一個習慣的問題。

這種解題習慣並沒有説起來這麼輕鬆。養成習慣之前,我們必須先要克服一些阻力,比如我們的直覺。靠直覺去猜是最省事的方法,所以我們總是有惰性去依賴直覺,但是當我們的知識功底還不夠深厚的時候,直覺往往很不可靠。

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為了幫助我們在面對題目的時候能調取合適的方法論,也就是養成一個好的解題習慣,我們需要在平時學習的時候付出很多努力。比如説,

我們對知識的理解不能停留在內容表面,更要對知識之間的聯繫有着比較深刻的把握;

一定要養成一題多解的習慣,不斷去使用不同的方法論來打磨自己的技藝;

當然還要有足夠的做題量,如果題都沒做過幾道,方法論的應用也就無從談起了。

幸運的是,這些都不需要天賦。數學考試,和鋼琴考級有些相似——成為鋼琴大師需要天賦,而鋼琴考級卻基本不用。只要有好的老師(課內或課外甚至是家長自己都可以),好的學習態度與習慣,外加刻苦努力,就一定能成功。

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2、解決問題的能力和性格

學習數學、解決數學問題,尤其是涉及到一些難題,往往考驗的不是知識,而是一個人的整體解決問題的能力和性格。當一個方法失敗了,你遇到挫折,是否能夠不氣餒?一個方法差一點就成功了,你能否靈活一點,變通一下,把差的這一點繞過去?

解數學難題也常常是這樣的——直接成功是罕見的,遇到挫折和阻礙是常見的。怎麼和阻礙共生,和挫折周旋,不屈不撓,越戰越勇,是我們必須要學會的課題。只有這樣,我們才有可能戰勝他們,從而解決這些難題。

當家長討論數學天賦的時候,往往有一種錯覺,彷彿天賦能夠解決一切問題,只要孩子有了天賦,數學生涯就能一帆風順、一往無前。

事實並非如此。

在我的數學工作生涯中,我有幸和唯二的華人數學菲爾茲獎得主共事過。他們無疑都極具天賦,聰慧過人,但他們的數學之路都不是一帆風順的。天賦可以帶你走一程,但你最終能走多遠,仍然是你解決問題的能力和性格決定的。

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我們的教育理念, 非常重視孩子的自我探索和自由玩耍, 因為這是幫助他們培養解決問題的能力和性格的最核心要素。

尤其是對於學齡前的孩子來説,大量的自由玩耍,雖然不能提升孩子的天賦,但卻是每一個孩子發揮自己全部天賦的必要條件。和學習知識相比,學齡前的自由玩耍,不僅可以幫助孩子練習解決各種問題,更可以鍛鍊他們堅韌不屈的性格。

如果沒有時間去自由玩耍,去自己支配和探索,如果家長和老師總是急於幫助孩子,迫不及待地把問題的答案都展示給孩子,那麼這些孩子在成長的過程中,就幾乎沒有機會去練習,去真正自己獨立解決問題。

等到孩子大一點,開始面對越來越困難的題目,他們就要花費更多的時間去從頭練習 " 解決問題 " 這種技能,而課業的壓力從各個方面席捲而來,他們很可能沒有這個時間和精力去彌補童年的功課。

造成的結果是,我看到很多人直到成年、工作之後,仍然沒有解決問題的能力,他們對數學如此恐懼也就不難解釋了。

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3、邏輯不是數學

邏輯不是數學,但是大家很容易將兩者混為一談。簡單來説,掌握一個規律,和把這個規律説清楚,是兩碼事。數學是前者,邏輯是後者。

比方説,我們都知道可口可樂是什麼味道的。但是你能否對一個從來沒喝過可口可樂的人,描述出可口可樂的味道呢?

再比方説,一道幾何題要證明兩個東西垂,看了題目描述之後,發現這兩個東西顯然垂直。但如果要證明,就要了老命了!這麼顯然的東西,為什麼沒法搞出一個證明呢?

也就是説,你心中已經掌握了這個規律,但是描述不出來這個規律。其實,你差的並不是數學能力,而是邏輯化表達能力。

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在中小學的數學教育中,其實數學本身的難度相對較低,也就是説很少有孩子完全理解不了課本上的數學概念,但是做題的時候,除了考驗理解題目中的數學, 更重要的是需要邏輯語言把題目解答出來,所以邏輯表達的能力會直接影響做題。

邏輯是一種 " 語言 ",它的作用在於 " 非常清楚地描述 "。

比方説,你的上司做了一個決定,你覺得顯然是錯的,脱口而出反駁了你的上司。但是如果你邏輯不好,你就描述不出來 " 為什麼顯然是錯的 ",最終上司不會被説服,反而覺得你有問題。而如果你的邏輯給力,你就能清楚地描述這種 " 顯然 ",上司就有可能會被説服,還會覺得你口才好。

邏輯語言有着自己的詞彙,語法,造詞法,造句法等等。就像所有的語言一樣,掌握它需要的就是大量的練習。不僅僅需要你去閲讀,去理解,還需要你親手去進行寫作,進行應用,才可能最終掌握這門語言。

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3

每個人都是數學天才

每個人都是數學天才,都有自己獨特的數學天賦。我這麼説並不是譁眾取寵,也不想散播雞湯,而是我堅信不疑的事實。

如果你以為數學需要某種 " 特定的 " 天賦,可能是因為你還不懂數學。幾何要求的天賦,代數要求的天賦,拓撲要求的天賦,數論要求的天賦,微積分要求的天賦,完全都是不一樣的。

一般來説,每個人都會至少擅長某一種數學,而不擅長另一些數學。有的人可能幾何很好,但是一看到代數就冒汗;還有的人代數很好,但是一看到微積分就暈了。

有人説,可是我真的不擅長任何數學啊!我只擅長打遊戲。我認為,只要你擅長一種事情,你一定擅長某一種數學。

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就拿遊戲來説吧——有即時戰略遊戲,解謎遊戲,密室逃脱遊戲,射擊遊戲,回合遊戲,RPG 遊戲 ...... 每種需要的技能都不一樣的,需要的天賦也不一樣。所有遊戲的技術層面,全是數學,只要你擅長某一種遊戲,其對應的數學就是你的天賦。

沒有人擅長所有的數學,但是每個人都擅長某個領域的數學。

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圖片作者:Dominic Walliman @ flickr

4

結論

説來説去,學數學到底需要天賦嗎?用簡短的話來説,如果你並不指望成為一代數學大師,那麼數學天賦並不重要。

在大多數孩子所經歷的小學、中學、甚至大學時期,數學都並沒有上升到需要使用天賦的地步。如果你認為數學很難,數學考試的成績總是提升不上去,請不要責怪天賦——你更應該關注的是解決問題的方法論,解決問題的能力和性格,以及你的邏輯表達。

如果你成功調整了關注的重點,有效提升了以上幾種能力,你會發現不止是數學變得簡單而有趣,你的生活也會變得更加順利。

- END -

作者 1 |邱天,布朗大學心理系畢業,就職於清華 THBI 兒童認知研究所,公眾號 " 阿肉阿團 "(ID:yiqiuyiyang)創始人。

作者 2丨 Yilong,清華助理教授,數學界最懂心理學的教育學家,本是個宅數學家,意外晉升二胎奶爸,實踐自己的教學理念,老婆幼兒園打雜。

編輯 |章魚媽,一個兩歲男孩的媽媽,樂於研究各種育兒產品。

圖片來源 |文中未標註出處的圖片均來自圖蟲創意

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