2022年的PISA数学题中有一道要求学生不用量角器得出转盘上两个扇形的圆心角。题目概述如下:准备一转盘,将其一面划分成黄紫橙绿四个不同大小的扇形区域。扇形面积依序为黄最大绿最小,而其中橙绿扇形的圆心角已知(图一)。学生可启动七次模拟器转动转盘,转动次数分别设置为10、50、100、500、1000、5000和10000。每启动一次模拟器,转盘上的箭头落在四个不同区域的次数和百分比马上会列在表格中(表一)。学生需通过实验找出黄紫扇形的圆心角。
图一
解这一道题,要求学生事前‘明白’,扇形面积越大,其圆心角就越大。这其实直观图一即可知。稍微间接一点的是要求学生知道,扇形圆心角越大,其占一周角(360度)的百分比也就越高。
完成实验后,要依据实验结果成功解题,学生就得能‘发现’,已知的橙绿扇形圆心角占一周角的百分比,其实是和转动10000次转盘的实验中,箭头落在橙绿色区域的概率(用百分比表示)是非常接近的。
表一
这个发现不是单纯发现数字的吻合,而是发现概率和扇形圆心角的内在关系。既然内在关系成立,则通过推理即可从表一展示的黄紫区域的概率,得出此两扇形圆心角占一周角的百分比,进而算出圆心角。注意,扇形圆心角占一周角的比例以百分比表示,转盘上箭头落在不同区域的概率也以百分比表示,这成了两者得以连接起来的桥梁,也是学生得以‘发现’的契机。
为什么题目要提供七种不同转动次数的选项?因为转动次数大所得的概率更准确。明白概率这一性质的学生,自然会马上把注意力放在5000 甚或10000次转动的实验上,而不是每个选项做一遍。
这是一道要求学生明白(扇形、概率等基本概念等)、计算(百分比、圆心角等)和发现(圆心角和概率的关系)的题目。能成功解题的学生,我们相信他们明白、能计算、已发现。试题能测量的一般上就是这些东西,即知识和技能。我个人解了这道题后因发觉‘原来测量圆心角未必要用量角器’这一点而内心产生美感,我相信许多学生也会有相似的感觉。我是要借这道PISA数学题说明,试题一般上都很难测出学生对学问的美感。
对学问之美的体验在我国的教育一向不受重视,老师的教不重视,学生的学也不重视,考题的设计和作答也不动这一块。拿数学和需以数学为重要工具的一些自然科学而言,我们的教学常强调计算能力和速度,学生一般在计算方面不成问题(那些高中毕业后连基本的运算都不行的就别提了),但常常不知道自己在算什么,每一个步骤的背后原因是什么说不出来,对逻辑推理是否成立无法自己检验,对计算结果不懂得诠释,更别谈对整个解题过程的鉴赏了。
如果不自我设限在试题,其实还有其他管道可以评估学生对学问之美的体验。同样是考满分的学生,只要通过面谈、讨论,之间的差异,哪个只有知识和技能哪个还有热情,老师和父母不难明白地看在眼里。我之所以把父母也纳入,因为其实孩子对学问的感觉,在家庭生活中也时常会表露出来的。
老师和父母理应善用这些管道,因为其中的信息可以比从学校正规考试中所得的信息更加重要。只是这样的评估角度需要对学问有一定的认识和热爱,还盼望大家基于对孩子教育的关心,愿意进修提升自己。这样的评估也要求老师和父母不时和孩子聊天,这方面往往更难腾出的是意愿,之后才是时间。每天与孩子在一起的老师和父母若忽略、舍弃此类管道,只依赖试题评估孩子,无非是以管窥天。而只凭考题所测得的去规划孩子的未来,难以帮助孩子踏上符合个性的升学道路。