<p>系列文章:學數學的意義在哪?(上篇)&nbsp;</p>

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  「怎麼學好數學?」可能是許多家長關心的問題,而「為什麼要學數學?」則是許多同學們的疑惑。「數學」在很多人心中就像一位大魔王,好像遇到他就束手無策,只能等著挨打。實際上,這兩個看似沒有關聯的問題,確實有緊密的連結,因為先知道自己學數學的原因與目的,才能進一步讓學習的方向正確,並讓學習的時間持久,最後方能學好數學。這系列文章希望以輕鬆的口吻,來回答學生、家長的常見問題,並給予一些建議。

  在我們開始談以上兩個問題前,不妨先讓我說說自己的經歷。

一、我的數學學習歷程

  我的歷程並非一帆風順。從國小一入學開始,我的數學呈現一齣悲劇,曾拿零分、二三十分。不像許多同學計算能力很好,看到題目可以心算出來;我連十位數的借位都有問題,最後好不容易才學會了數的計算。一直到國小快畢業,除了學會辨別幾何圖形之外,我認為數學就像一本天書,永遠無法理解。

  實際上,我對數學因此產生厭煩,並一直延續到了國中。國中的數學讓我覺得更加無法親近,我時常想那麼乾脆放棄數學,將時間挪去讀其他科就好了,但後來發現這難以行得通,畢竟數學是主科,成績的加權數最重,怎麼拿社會三科(公民、地理、歷史),加上程度不怎樣的英文,來拯救整體難看的成績呢?

  出於現實目的,我開始聽數學老師講課,好像就聽出些興趣來,發現數學似乎也有好玩的部分。不過我的國中成績依舊很糟糕,並沒有戲劇性的變化,我只能理解老師上課講過的例題,其他的習題與講義完全不碰,因為我知道打開了也看不懂。最後我國中升高中的考試,憑著四選一的機率,勉勉強強沒落到最低評比C。

  身為一個數學一路差勁的人,要到了高中,我的數學才開始有了轉捩點。這個轉捩點,不是來自老師,而是來自課本。我認真開始一行一行研讀課本的那一刻,我突然發現,數學原來不是那麼難以親近。

  原來數學只是不能透過一個「外人」來親近,就像愛情和友情一樣,想跟數學當朋友或情人,你必須自己親自去認識他,別人終究只是一個中間人,向你介紹有「數學」這號人物。

  我想到這裡,個人故事告一段落,讓我們來開始討論家長關心的第一個問題「怎麼學好數學?」

二、「怎麼學好數學?」

1. 預備動作:調整心態

  要學好數學,所有的條件都要建立在正確的心態上,這在討論第二個問題時還會再做詳細介紹。以下僅列出四條重點:

  • 不要認為自己就是學不會數學,數學是可以克服的
  • 不要認為數學不好也沒關係
  • 不要因為認真學習後,還是沒有進步,就放棄數學
  • 不要給自己設下不可能達到的目標:(例如:一次要從三十幾分進步到七、八十分)

如果已經調整好心態,則可以進入以下的學習步驟:

2. 親自接觸數學,打穩基礎

「數學」一定必需親自閱讀定理或定理的來源,「課本」是奠定基礎最好工具,任何一個單元應該先從親自閱讀課本開始。如果只靠上課聽老師講課,有很多項缺點,以下僅列舉幾項:

  • 下課之後,多半容易忘的一乾二淨
  • 上課看著老師表演解題,感覺都聽懂了,拿起筆來卻一片空白
  • 就算成功模仿老師的解題思路,遇到變化題目,可能變得什麼也不會

  注意!我並不是鼓勵家長,告訴同學上課不必聽課,靠自己閱讀,而是你應該在課前自己讀過課本,咀嚼裡面的內容,若無法在課前先閱讀內容,仍要找時間在課後自習閱讀課本。因為自己理解的定理,才有機會進入大腦的深層記憶;也才會建立自己的數學系統。

  在看課本時不要焦慮,市面上的課本多半寫的很白話,依照順序說明:這個單元用在生活、科學的哪;詳細解釋這整個單元的內容重點;最後對每個細節定理做說明,所以絕對不會讀不懂,如果真的有閱讀上的障礙,不妨將不懂的部分畫線,找班上同學、老師請教

3. 學習推理、證明

  除了清楚閱讀課本的說明文字之外,課本在介紹每個新的定理(公式)一定都會附上證明,或是較不嚴謹的說明,至於更高深的理論,課本則有可能略過,教同學直觀上導出理論。

  實際上同學不必鑽牛角尖,如果遇到較不嚴謹的說明,可能是因為這個定理需要更深的數學基礎,若心有餘力可再透過網路加以深究,若只是初學者,只要先了解課本已經寫好的證明/說明內容就好。

  學習數學證明和定理說明有以下步驟:

1. 仔細閱讀課本的說明或數學證明
2. 若有不懂,可以請教同學和老師,或在努力想想
3. 關閉課本,拿出一張計算紙,自己將證明重演
4. 重演證明時,需徹底釐清因果關係,在腦中想的是因果關係,切勿用死背的方式
(比如:因為要證明......,所以要先從.....開始,因為遇到以下難題.....,所以要再改用另一個....,這裡難以計算,要先化簡成....,根據基本定義...,因此就可以發現....)

  若能成功導出定理,多半你對這個定理已經有足夠的認識了。此時,你不再是死背公式或定理,而是清清楚楚這條公式、定理的緣由,它也會永遠深印在你的腦海裡。

  有些同學因為不讀課本的說明或證明,會死背高中廣義角三角函數的變號方式,最後卻全部搞混,實際上透過簡單的作圖、討論就可以輕鬆記住許多三角函數的定義,在未來文章會詳細說明,以下僅舉基本例子:

  我們知道繞原點不論順時針、逆時針旋轉360度,顯然都會回到原來的點,這是因為一個圓的圓心角就是360度。故此,請讀者先想像一個以原點為圓心的圓,大小自訂,並在圓上任意取一點,就會發現,無論怎麼取點,無論順時針或逆時針,在圓上繞了一圈(360度)後仍會回到原始的點。

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  此外讀者可在想像,繞得再多圈,只不過是不斷重複上述動作,所以永遠會回到同一個點。既然回到同一個點,「x座標與y座標、與原點距離r」都沒有變,根據廣義角定義,就發現正弦、餘弦、正切函數都沒有變:

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因此我們可以推論出以下公式:

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4. 練習題目

  經過親自地閱讀與證明之後,對定理和公式會產生深刻的印象,也能夠了解數學工具的發明精神,例如:對數可以簡化許多天文數字的運算:「將乘、除分別化為加、減,次方化為乘法」,此時便能開始做題目練習,題目練習有幾個原則:

  • 練習順序由基礎到複雜,由課本、習作習題到講義習題,最後才做其他補充用的題目、考卷,過於艱深的資優題目、特殊資優題型不該是練習的主體
  • 較為進階題目看不懂很正常,請反覆推敲,並翻閱課本或講義的說明,或是回想基礎題目的解決方式,在重新嘗試解題,不要急著看詳解
  • 看到題目,請先把題目的文字描述、畫出幾何圖形(簡圖)或嘗試寫出數學方程式,釐清題目未知、要求出的部分是什麼,而題目又給了哪些線索。
  • 聯想自己證明過的定理、公式,以及最基本的數學定義,在腦中搜尋適合的數學工具。
    (比如:若為三角形要求邊長、角度之間的關係,就在腦中搜尋自己證明、學過的相關定理:正弦定理、餘弦定理...等)
  • 最後經過思考後,將腦中想到的合適定理與定義,與題目已知的部分比較、結合,看看套用這個定理列式之後,是不是能解出題目的未知部分。若經過腦中搜索後,發現題目給的已知條件符合多個定理,也可以逐條列出多個式子,在解決未知部分,若不行,可能需要重新釐清題目給的線索,或嘗試調整自己透過題目列出的式子或條件,找到更適合可以使用的定理,不需要死背題型。

5. 利用詳解訂正錯誤

  寫完題目之後,不論對錯都應該閱讀詳解。仍要翻閱寫對的題目,是因為詳解的方法和思考模式,可能比你自己想到的更好。至於寫錯的部分,則要釐清自己是觀念錯誤,還是計算錯誤,計算錯誤多半是欠缺練習,或是粗心大意,下次注意即可。但若是觀念錯誤,就要思考題目、公式、定理的哪個部分被你誤會了,如果沒有詳解,也可以選擇詢問老師或同學,但務必要找出觀念錯誤的根源

  我最後成功不斷突破原有的極限,從不及格到及格,到最後成功拿下滿分的紀錄。但現在,我仍不會誇口說:「我是一個數學很好的人」。因為數學領域十分龐大,永遠學習不完。但是用對學習方法,我們就能不斷地進步,並朝著更高、更好的目標邁進,而不會原地打轉。

  下一篇將會從學生角度探討「為何要學數學」

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Caspar的沙龍
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由於學校上課時間有限,老師礙於進度壓力,時常無法慢慢一步步地帶領學生思考和理解數學中的觀念,而是倉促講解完概念後,開始進入計算解題。然而數學不單是計算而已,數學真正的精髓卻是在於背後觀念中,邏輯的推演與歸納。也因此期盼透過本專題的數學科普文,能幫助讀者看見數學的美,並提升讀者的思考、推理邏輯能力。
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