Einfaldar spurningar, óvænt svör

Þessa spurningu sá ég í grein eftir John Mason í dag:

Af 200 hlutum eru 98% af einni gerð. Hve marga slíka hluti þarf að fjarlægja til þess að 96% hlutanna verði af þeirri gerð?

Hverskonar svar dettur manni fyrst í hug? Segjum að við skjótum á eitthvað um-það-bil. Ég var mjög langt frá!

Stærðfræðikennsla gæti byggst meira eða minna á spurningum sem þessum, sem vekja undrun, og krefjast þess að við höfum raunverulega stærðfræði á valdi okkar, eða finnum hana út. (Hér er aðeins um basic bókstafareikning að ræða, nú eða einhverskonar háþróaða hlutfallahugsun.)

Andstæðan eru verkefni þar sem lausnin er augljós með eða án stærðfræði, eða vekur engan áhuga.

Hvernig er best að læra (stærðfræði)?

Ég er alltaf að fara að skrifa lítinn bækling um það hvernig sé hægt að læra (skóla)stærðfræði með góðum árangri. (Ekki að það sé þekkt einhver pottþétt leið til þess.) En ég kem mér aldrei alla leið að því. Í viðleitni til að ýta þessu verkefni áfram ætla ég að setja inn nokkrar úrklippur úr nýlegri bók um nám, Make it Stick: the science of successful learning eftir Brown, Roediger og McDaniel. Bókin er skrifuð út frá hefðbundnu sálfræðilegu sjónarhorni, semsagt ekki út frá félagssálfræði, hugsmíðahyggju eða samskiptakenningum (sem væru meira innan míns eigin kenningarramma en, ágæt engu að síður).

Nokkur meginatriði í þessari bók eru í grófum dráttum:

1. Nám er betra ef það er erfitt.

Screen Shot 2014-10-27 at 17.33.44 pm

Það er algengur misskilningur að góður kennari geri námið léttara. Góður kennari gerir það erfiðara. (Ef til vill er mikilvægt að taka fram að það sem á að vera erfitt eru ekki hlutir eins og samskipti, andrúmsloftið í kennslustofunni eða þess háttar hlutir.)

2. Við áttum okkur oft illa á því sjálf hvenær við erum að læra og hvenær ekki.

Screen Shot 2014-10-27 at 17.42.21 pm

Okkur hættir mjög til að detta í aðferðir sem láta okkur líða eins og við séum að læra en nei, þær virka ekki.

3. Að endurlesa og æfa, æfa, æfa sama atriðið samfellt, virkar illa.

Screen Shot 2014-10-27 at 17.44.49 pmVirkar ekki þótt vinsælt sé. Og hreinlega villir um fyrir okkur.

4. Betra er að rifja upp (sjálf) en að lesa yfir.

Screen Shot 2014-10-27 at 17.49.32 pm

 

Screen Shot 2014-10-27 at 17.53.58 pm

Margir halda að það sé sniðugt að „lesa yfir“ glósur eða texta kennslubókar. En mun áhrifaríkara er að reyna að rifja upp án hjálpar, og hreinlega „endurbyggja“ þekkinguna frá minni. Þetta er líka mun áhrifaríkara en að „læra“ einhverja aðferð, og æfa hana svo strax á eftir með mörgum dæmum. Það er: það skiptir máli að rifja upp með nokkru millibili – áður en maður er „alveg búinn gleyma“ en eftir að maður er aðeins farinn að ryðga. Þess vegna er líka betra fyrir próf, að prófa sjálfan sig, heldur en að „renna yfir efnið.“

5. Betra er að leysa verkefni en að leggja lausnir á minnið.

Screen Shot 2014-10-27 at 17.14.24 pm

Screen Shot 2014-10-27 at 17.13.20 pmMargir halda að góð leið til að læra stærðfræði sé að kennari sýni nemendum fyrst einhverja aðferð við að leysa eitthvert dæmi, og svo hermi nemendur eftir lausnarleiðinni í æfingadæmum. En það er mun áhrifaríkara fyrir nemendur að reyna sjálfir að leysa verkefnið, án þess að þeim hafi verið sýnd lausnarleið. Eftirá er sjálfsagt að kennari og nemendur tali sig saman um lausnarleiðir, og nemendur æfi sig, auk þess að ígrunda og reyna að festa skilning sinn betur.

6. Úrvinnsla og eigin framsetning eykur skilning og gerir manni mögulegt að læra meira og meira 

Screen Shot 2014-10-27 at 17.55.35 pm

Minnið er ekki takmarkað. En það er takmarkað hvað hægt er að muna af samhengislausum og merkingarlausum hlutum. Þetta er eitt af því sem gerir stærðfræðinám svo gríðarlega erfitt fyrir þá nemendur sem reyna að muna í stað þess að skilja. Auðvitað er stærðfræði oft kennd með þeim hætti að það er ekki ætlast til að nemendur skilji neitt, og þá er ekki von á góðu.

Þetta voru nokkur helstu áhersluatriði bókarinnar í stuttum og grófum dráttum. Eftir stendur spurningin hvort nemendur geti nýtt sér þennan lærdóm, hvort það sé yfirhöfuð hægt að kenna fólki þessi atriði.

Hvítþvottur og svartar skýrslur (færsla 3 af 100)

Það getur verið að síðasta færsla hafi verið óljós, og ekki sjáanlegt að hún hafi einhverja megin niðurstöðu eða boðskap. Enda var ætlunin ekki önnur en að benda á nokkur atriði sem „flækja“ spurninguna um það hvers vegna markmið um „leikni og hæfni varðandi tungumál stærðfræðinnar, miðlun, stærðfræðilega hugsun, lausnir þrauta og verkefna og röksemdafærslur verði útundan.“ Til að skýra þetta betur fyrir sjálfum mér og öðrum, þá dreg ég saman og einfalda nokkrar tilgátur um þetta, og tek fram að þetta er ekki sér-íslenskt vandamál:

  • kennarar hafa ekki næg tök eða nógan skilning á stærðfræði sjálfir,
  • kennarar hafa ekki næga þekkingu á stærðfræðikennslu og -námi,
  • kennarar eru íhaldssamir í eðli sínu,
  • kennarar hafa ekki tíma eða orku til að skipuleggja nám til að ná þessum markmiðum,
  • skólakerfið gefur kennurum ekki færi á því, vegna þess að nemendur (og þar með kennarar) eru metnir út frá árangri á prófum þar sem aðallega eða eingöngu reynir á tóma reiknitækni,
  • samfélagið þarf á „aðgreiningu“ að halda sem lítur út fyrir að vera byggð á hlutlægum, náttúrlegum mælikvarða – þannig lærir fólk sinn „eðlilega stað“, sumir verða smiðir, aðrir listamenn og enn aðrir læknar. Eitt þessara aðgreiningartækja er skólastærðfræði,
  • foreldrar og nemendur eru íhaldssamir í þeim skilningi að þeir vilja ekki taka áhættu innan skólakerfisins, þeir vilja að hlutirnir haldi sér eins og þeir hafa alltaf verið í skólanum,
  • eitt skólastig er háð öðrum skólastigum, breytingar á einum stað hafa afleiðingar á öðrum stað, og það er erfitt að breyta einhverju á einum stað ef ekki er breytt á öðrum,
  • það er ekki samkomulag í samfélaginu um tilgang stærðfræðináms eða menntunar yfirhöfuð.

Undirliggjandi í allri umræðu um stærðfræðimenntun eru óorðaðar forsendur og gildi sem hafa úrslitaáhrif, og skiptast algerlega í tvö horn. Ég nota oft tilvitnun í Richard Skemp (allir ættu að lesa þessa grein sem tengt er á) til að lýsa þessu,

Einu sinni hélt ég að stærðfræðikennarar væru allir að kenna sömu grein, sumir betur en aðrir. Nú er ég þeirrar skoðunar að það sé í raun verið að kenna tvær ólíkar greinar undir sama nafninu, stærðfræði.

Þessu er ætlað að ögra og kannski finnst sumum þetta hrokafullt. Í framhaldinu skilgreinir Skemp tvenns konar skilning: annars vegar tengslaskilning (relational understanding), sem gengur út á (í mjög einfölduðu máli!) að vita bæði regluna og hvers vegna hún er sönn og hvernig hún tengist öðrum reglum og veruleikanum, og hins vegar tæknilegan skilning (instrumental understanding) sem gengur út á að vita regluna en ekki hvers vegna hún er sönn, hvernig hún tengist öðrum reglum, eða heiminum. Hann rökstyður svo hvers vegna við ættum að reyna að kenna tengslastærðfræði í stað tæknilegrar stærðfræði. Staðreyndin er hins vegar að í skólum heims ríkir tæknileg stærðfræði. Og hér að ofan hef ég minnst á nokkrar kenningar um það hvers vegna það er, fyrir utan þá sem er nú augljós, að fleiri en færri kennarar, nemendur, foreldrar og aðrir, telja tæknilegu stærðfræðina vera réttu greinina til að kenna í skólum.

Í framhaldinu mun ég ef til vill geta farið nánar út í þetta, og rætt hugmyndir til úrbóta, sem vissulega er að finna í úttektinni („svörtu skýrslunni“). En ég held að það þurfi einmitt alltaf að ræða gildi og tilgang (stærðfræði)menntunar þegar rætt er um stærðfræðikennslu. Og spurningin „hvað er stærðfræði“ er einfaldlega lykilspurning, þótt sumum geti þótt hún einkennileg eða heimspekileg. Það er ekki samkomulag um svarið, og eðli svarsins hefur miklar afleiðingar. Ég gef enn eina tilvitnun sem mér þykir góð, þessi er í Reuben Hersh:

Hugmynd manns um það hvað stærðfræði er hefur áhrif á hugmyndir manns um það hvernig eigi að setja hana fram. Það, hvernig maður setur hana fram, gefur til kynna hvað maður trúir því að sé kjarni hennar. … Vandinn er þá ekki, Hver er besta leiðin til að kenna stærðfræði? heldur, Um hvað er stærðfræði í raun og veru?

Góður kennari útskýrir vel … eða ekki.

Eitt af því merkilegra sem ég hef lært um stærðfræðikennslu er eftirfarandi „lögmál“:

Eftir því sem kennarinn sýnir skýrar og nákvæmar hvaða atferli hann vill sjá hjá nemendum, þeim mun auðveldara er fyrir nemendur að sýna atferlið án þess að skilningur liggi að baki.

Hér getur atferli til dæmis þýtt reikniaðferð, svör, lausnir verkefna. Ef til vill á þetta við um fleira en stærðfræðikennslu en ég las um þetta fyrst fyrir nokkrum árum hjá John Mason sem hafði þetta eftir franska stærðfræðimenntunarfræðingnum Guy Brousseau. Þeir nefna þetta fræðslutogstreituna (the didactic tension).

calvin2

 

Það er ekki hægt að „losna“ undan þessari togstreitu. Verkefnið er að lifa í henni og nýta orkuna í spennunni í kennslu án þess að láta hana, tja, toga sig í sundur. Það er freistandi fyrir kennara að vera hjálpsamur, útskýra betur og ítarlegar og reikna fleiri sýnidæmi. Nemendur vilja gjarnan fá sýnidæmi af öllum gerðum sem gætu mögulega komið á prófi. En eftir því sem kennari gerir þetta „betur“ þeim mun líklegra er að nemendur missi af því sem þeim er ætlað að læra á því að leysa verkefnið og þeim alhæfingum sem tilgangurinn með verkefninu er að þeir taki eftir. Afleiðingin verður gjarnan að nemendur geta ef til vill leyst stöðluð dæmi en þeir eru ráðalausir ef þeir eru beðnir að fást við eitthvað sem er að einhverju leyti nýtt fyrir þeim.

Kennari þarf stöðugt að vega og meta annars vegar þörf nemenda fyrir öryggi og sýnilegan árangur og hins vegar þörf nemenda til að rækta hæfileika sína til stærðfræðilegrar hugsunar með því að takast sjálf (en oft í samvinnu við aðra) á við hið nýja.

(Ég var að endurlesa um þetta efni í frábærri bók Masons, Mathematics Teaching Practice: Guide for university and college lecturers.)

Vilja nemendur láta mata sig?

contructivistcartoon-2d5vhhy

 

Ég sýndi þessa mynd í einum bekk (man ekki hvar ég fann myndina) og sagði nemendum að ég vildi vera nær neðri myndinni en efri myndinni. Reyndar sé ég að ég hef verið full fljótur á mér með þetta, því ég er ekki alveg sammála nálgun neðri myndarinnar, eða það er að minnsta kosti hægt að misskilja hana (eins og kom í ljós). En ég smellti þessu á glæru því mér fannst efri myndin sniðug lýsing á hefðbundnu skólastarfi.

Það sem er hægt að taka of bókstaflega við neðri myndina er að barnið segist ætla að sýna kennaranum hvernig það lærir. Og hvað sögðu nokkrir nemendur við mig? Jú, að þeir lærðu einmitt best með aðferð efri myndarinnar(!) Þetta hefði ekki átt að koma mér á óvart því margar rannsóknir sýna að nemendur í skólum (vanir hefðbundnu skólastarfi og prófum) sýna viðleitni til breytinga mikla andspyrnu. Sérstaklega allar breytingar sem miða að því að færa nám í átt til „skilnings“ eða gefa nemendum sjálfum meira frelsi eða leggja á þá að hugsa sjálfstætt. Það er eðlilegt vegna þess að markmið nemenda er að „vinna vinnuna“ sem þarf til að uppfylla „samninginn“, það er að framleiða nógu mikið til að fullnægja kröfum kennarans og skólans og fá að halda áfram (ná prófum og standast aðrar formlegar kröfur). Verkefni sem krefjast hugsunar skapa áhættu og gera erfiðari og óljósari kröfur – þetta myndar óöryggi. Sígild grein um þetta efni er eftir Walter Doyle: “Academic work.” Review of educational research 53.2 (1983): 159-199. Þar er vitnað í enn aðra grein sem tengist efninu beint:
Davis and McKnight (1976) met with strong resistance from high school students when they attempted to shift information-processing demands in a mathematics classroom from routine or procedural tasks to understanding tasks. The students refused to cooperate and argued that they had a right to be told what to do.

Allt þetta þýðir ekki að það sé ekki hægt að breyta. En það þýðir að það er erfitt og kannski ekki líklegt að það takist hjá einum kennara, ef allt annað umhverfi er við það sama og nemendur eiga von á prófi sem sker úr um gengi þeirra á hefðbundinn hátt.

Margliðudeiling: til hvers?

Í síðustu viku var ég að „kenna margliðudeilingu“. Ég set gæsalappir utan um vegna þess að mér finnst óþægilegt að tala um „að kenna“ eitthvert hugtak eða aðferð þegar ég á við að ég hafi sýnt nemendum hugtak eða aðferð og svo fengið þá til þess að æfa sig í notkun á því með því að reikna kennslubókardæmi. Ég hallast að þeirri skoðun, eins og flestir fræðimenn í stærðfræðimenntun, að yfirleitt sé skynsamlegra að láta aðferðirnar verða til (í samræðu, glímu við verkefni, vísbendingum) við það að nemendur kljást við einhverja spurningu (eða spurningar) sem eru áhugaverðar í sjálfu sér og raunverulegar fyrir nemendum. Auðvitað er misjafnt hvað vekur áhuga og það er líka misjafnt hvað er raunverulegt fyrir manneskju. Tölur og aðrir stærðfræðilegir hlutir geta til dæmis verið raunverulegir ef þeir eru hluti af persónulegum merkingarvef manneskju. En það er mjög sjaldgæft að fólki finnist áhugavert að læra að nota hugtak/aðferð ef það tengist engu öðru í þeirra reynsluheimi. Ef hinsvegar hugtakið/aðferðin er kynnt eða leidd fram sem rökrétt leið til þess að leysa einhverja raunverulega spurningu, þá fyrst svarar námið einhverrri (vitsmunalegri) þörf hjá nemandanum.

Af þessum ástæðum finnst mér ekki skynsamlegt að „kenna margliðudeilingu“ ef slík vitneskja svarar engri vitsmunalegri þörf hjá nemendum. (Hið sama á við um öll stærðfræðihugtök.) En „til hvers er margliðudeiling“? Eins og um flest stærðfræðihugtök er dálítið erfitt að svara því – við erum að tala um einn þráð í risastórum vef eða eina steinvölu í stórri byggingu. Fyrir „almenning“ eru ekki beinlínis mikil not af því að kunna að framkvæma margliðudeilingu – helst að það nýtist til að finna stofnföll vissra falla (heildun). Það má svo spyrja hvort ástæða sé til þess að læra að finna umrædd stofnföll á pappír. Tölvur geta svo leyst öll þessi dæmi.

Mér datt reyndar í hug að tengja margliðudeilingu við sígilt verkefni:

Marglidud_kornHér er ekki um það að ræða að kynna margliðudeilingu sem leið til að leysa verkefnið – og það eru til aðrar mjög skemmtilegar og lærdómsríkar leiðir til að takast á við það – en ef kona er á annað borð að kynna sér margliðudeilingu þá er hægt að skoða það gegnum eftirfarandi dæmi:

deilingarOg alhæfa út frá þessum dæmum, skoða almennu niðurstöðuna. Í ljós kemur hin magnaða jafna

deiling_utkoma

Með því að velja viðeigandi gildi fyrir n og x má finna svarið við þrautinni.

Mýtur um stærðfræðimenntun: getuskipting

Mjög oft leiða rannsóknir í ljós að það sem virðist bara almenn skynsemi, sjálfsagt og eðlilegt er bara rangt. Ég hef heyrt það oftar en ég man að það sé nemendum til gagns að skipta þeim í hópa eftir getu. Kannski hraðferð, miðferð og hægferð. Stundum eru fundin upp heiti til að fela skiptinguna. Er ekki gott fyrir þá slakari að fara hægar, og er ekki gott fyrir þá kláru að spretta úr spori?

Hér segir Jo Boaler frá nokkrum rannsóknum sem segja annað, og næstu kaflar í myndbandaröðinni fara dýpra í helstu ástæðurnar.