最近大家都在談STEM,它是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)的簡寫,但STEM 并不是這四個學科簡單的組合,而是將這些學科有機地融合為一個整體。通過學習STEM 課程,學生能夠將所學到的各學科知識能有機融合在一起, 從一個被動接受學習轉變成探究事物之間相互聯系的過程。而數學就是STEM 的核心,是最基礎和應用最廣泛的學科。就如丘成桐教授所說,數學教育看起來只是一種知識教育,但本質是一種素質教育。數學會讓人變得更聰明智慧和更有競爭力,讓人終身受用不盡。
數學如此重要,因此,不論在中國還是在北美,數學都是中小學教育最重要的學習科目之一。兩者的數學教育有共同性的地方,比如都是為了孩子們的數學能力打下良好基礎,但也存在著顯著區別。
首先是教育理念的差異。在北美,數學被看成是哲學philosophy 的一個范疇,它著重強調學生的個性和興趣,不太注重解題的思路和技巧;而在中國,數學只是一個技術,或者當做解決問題的工具,因此我們比較注重解題的技巧方法或者套路。對于數學所附帶的思想性和個性化的東西,國內的教育并不提倡和重視。我們的數學教育更多關注數學的計算、概念以及邏輯推理等,雖然這些年國內提倡素質教育,培養孩子的數學興趣,但是國內數學教材內容并沒有完全體現出來,而北美的數學教材,就像一個百科全書,內容簡單,但涉及的知識面特別廣,學生學習起來比較輕松有趣。
就教學進度來講,北美教學進度比較慢,中國教學進度比較快。如果中國的孩子過來北美, 會發現他們在國內的數學課比這邊的孩子大概快一到兩年。此外,北美的學習環境相較于國內,比較輕松自由,功課不太繁重,學生的壓力也沒有那么大。從教師的資質來看,國內數學老師一般畢業于師范大學數學系,比較專業;北美的數學老師不是非常固定,有的老師可能這個學年教物理,下學期教數學或者科學,與國內數學老師相比,北美數學老師的專業性會稍微弱一些。
此外,兩者數學教育最大的不同是,北美數學教育對學生們演算和邏輯推理能力的要求弱一些,但是學生們的創造力和想象力的發展得到了充分的鼓勵和支持。北美基礎數學教育的這種特色帶來的后續效應就是,學生數學基礎能力普遍不是太強,本地學生滿足不了北美大學理工技術專業的招生需求,而國內的孩子從小受到了很嚴格的數學基礎能力培訓,所以他們中的很多人都能進入到北美知名大學的理工科繼續學習,畢業后也能成為合格的科研人員和工程師。
但由于國內孩子的創造性思維從小受到了壓抑,雖然涌現了很多科研人才,但至今無法出現像比爾蓋茨、喬布斯、扎克伯格這樣創造性理念特別超前的大師級人物。當然,這種現象并不是一個數學教育能夠解釋的,但不能不說中國與北美數學教育的差異是其中一個很重要的因素。
如果數學需要有展示成果的“出口”,那么一定是數學競賽。數學競賽面向的是一些有數學天賦和學有余力的孩子。這是因為如果某個孩子邏輯思維能力比較強,那么課本上的基礎性數學應該滿足不了這個孩子的胃口,所以教師可以對這部分孩子接更系統的和更深層次數學訓練,奧數培訓就是這樣的一種數學能力培訓。
當然我們也不應神話奧數,和送孩子學鋼琴體育等項目相比,奧數是一種針對大腦思維的綜合訓練,有利于提高孩子思維的深度和廣度,培養孩子的專注嚴謹的品格和克服困難的毅力。但奧數教育不能泛化并被異化為升學和擇校的工具,家長要有良好的心態,不要認為孩子學習了奧數就會變成神童,參加比賽就一定要獲獎,這種功利的想法最終會給孩子帶來精神壓力,損害孩子們學習數學和探究自然科學的興趣。
目前,美國和加拿大都設有數學競賽,美國的數學競賽基本上對加拿大的學生開放。美國的數學競賽比較有代表性的如美國數學競賽,AMC8主要針對八年級和以下的學生,AMC10是為10年級及以下的學生準備的,涵蓋10年級以下的高中課程,AMC12則是11和12年級的學生。越是高級別的競賽,涉及到的數學知識一定會超出學校所教授的范圍,如果學生沒有經過奧數訓練,肯定完成不了比賽。
另一個知名美國數學競賽是AIME,這項比賽規定只有AMC 10 考試120 分以上獲得者或者當年AMC 10 所有考生的前2.5%才能獲得參加AIME 的資格;同理,AMC 12 考試100 分以上獲得者或者當年AMC 12 所有考生的前5%可晉級。可想而知,AIME 競賽的難度提高了很多。
此外,美國最著名的一項數學競賽是Math Kangaroo,難度與MC8 的題目大概難度差不多但是趣味性比較強,因此在美國小學生中很受歡迎。美國區域數學聯賽(簡稱ARML)則是另一個有較大影響力的國際數學競賽,ARML 國際賽主要在美國賓夕法尼亞大學、佐治亞州立大學、愛荷華州立大學和位于拉斯維加斯的內華達州立大學四所大學同時舉辦。不過,ARML 的影響力不如AMC。美國的知名大學也有數學競賽如普林斯頓大學的數學競賽,這項比賽主要面向高中生,選拔優秀數學人才。
加拿大小學數學競賽是之前提到的Math Kangaroo。一般來說,數學學習比較好的孩子在這個競賽里面基本能夠取得好的分數,獲獎面大概是百分之十,我每年都會帶學生參加這個數學競賽。在魁北克省,AQJM 數學競賽是較具知名度的數學競賽之一。這項競賽的特點是1年級到11 年級的學生共享一套試卷。高年級的學生題目做得多,低年級的學生就做前面幾道題。題量比較少,面太窄,這是我做為數學老師不太贊同的一點。另外還有一種數學競賽是Mathematics Centrum,我感覺這個比賽沒有什么難度,基本上跟課后輔導和課堂題目的難度差不多;另外Opti-Math 數學競賽是魁省本地比較小型的賽事,經常會在本地的一些學校內組織開展。
COMC 是加拿大最重要的全國數學競賽,是為加拿大選拔參加國際奧林匹克數學競賽苗子的。對高中數學有興趣的學生開放。每年大約排名在COMC Top50-70 將會收到邀請參加Canadian Mathematical Olympiad Qualifying Repêchage (CMOQR),然后再進行選拔,最終Top 10-15 邀約參加加拿大奧數代表隊,然后再在這些選手中選拔6名選手最終參加國際奧林匹克競賽。
滑鐵盧大學數學競賽是加拿大另一項頗受矚目的知名項目。因滑鐵盧大學在數學領域的優良聲譽及傳統,以及競賽考察標準的嚴格性和專業性,該競賽成績在加拿大和美國大學已經得到廣泛認可,被譽為類似加拿大"數學托福"的考試。如果學生獲得了獎項,對申請滑鐵盧大學非常有幫助。因此每年有來自不同國家和地區的學生參加此項比賽。這項競賽,對大多數學生來講,難度適中,我非常推薦學生們參與它。
總之,在數學競賽方面,加拿大的學生更幸運一些,他們可以同時參加美國數學競賽,也可以參加加拿大的所有競賽。所以說,從九月份開始一直到來年夏天。學生基本上每隔一個月都有參加對應級別數學競賽的機會,這對于學生數學能力的培養和鍛煉非常有益。
目前,魁北克的數學教育水準在加拿大還算靠前,雖然有人說在加拿大奧林匹克數學競賽里面,來自魁北克的選手比較少。但是分析一下會發現,越是華人移民數量多的省份如安省,參加奧賽的華裔選手就越多,而魁省的華裔數量無法與安省或者BC 省相比,自然奧賽選手的數量也不占優勢了。最后,對數學既有天賦又有興趣的學生,希望你們堅持下來,一定會發現數學的樂趣,用數學的思維去看待并思考這個世界。
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