走進數感實驗室辦公室,桌上設計精美的教具、匠心獨運的空間設計,顯示它不平凡的教育理念。成立於2016年的數感實驗室,和傳統著重考試得高分的教學方式很不一樣,致力於讓孩子們愛上數學,而且學習時充滿信心!
破除數學魔咒,數感實驗室讓孩子有自信和興趣
今年12月初,國際教育成就評鑑協會(International Association for the Evaluation of Educational Achievement, IEA)發布「國際數學與科學教育成就趨勢調查2023」(Trends in International Mathematics and Science Study,簡稱為TIMSS)調查結果顯示:台灣四年級學童的數學能力排名世界第二,但信心和興趣卻是全球倒數兩名,更彰顯這套教學理念在台灣落地的必要性。
數感實驗室共同創辦人、國立臺灣師範大學電機系副教授賴以威解釋,上一代的數學教育重視「數學內部知識」,也就是熟知日常生活鮮少出現的觀念,但在108課綱,更重視的是數學知識如何應用在現實生活中。
而AI應用的成熟,就像是計算機出現時為數學教學帶來的改變。賴以威解釋,過去「計算」是很重要的能力,但有了計算機、AI等輔助工具,計算交給這些工具處理就可以,轉而把重心放在「思考」,也就是數學觀念的應用、數學家如何循序漸進產生觀念。
甚至學習方法也有所不同。相較於傳統學習方法,學生遇到不會做的題目,只能翻課本、詳解或請教老師,但如今學生只要問AI,就能得到詳盡解說,如果看不懂,還可以再問。「學習會更有效率、客製化,」賴以威觀察。
推素養題型、AI火柴盒、辦數感盃,讓數學教育不一樣
在這些趨勢之下,數感實驗室也推出一系列針對國中生的素養題型。賴以威指出,數感實驗室過去寫過上千篇科普文章,這些文章經過轉譯後,就能成為很好的素養題材,於是團隊把文章一篇篇去對應國中數學教育知識點,讓老師在教學時,也能精確對應課本內的概念。
另外,數感實驗室也針對國小中、高年級孩子研發「AI火柴盒」,也就是復刻1961年科學家米奇(Donald Michie)開發的AI雛形MENACE(Matchbox Educable Noughts And Crosses Engine,意思是「會學習圈圈叉叉的火柴盒子」),了解它如何在遊戲中戰勝人類,進而使孩子理解AI基礎運作原理,以及函數、機率、向量和AI運算息息相關的數學工具。
除了洞悉AI基本原理,數感實驗室自六年前開始,更創辦「數感盃」創作競賽,鼓勵孩子創作數學詩,把數學觀念融入在文學創作中,例如「我跟你的距離就像兩條平行線」、「我是圓心,但你卻走在圓周上」等文句。
回首數感盃的源頭,其實是賴以威有一次到高中學科中心研習時,發現北一女、成功高中校內都有結合數學與文學的創作競賽,可讓孩子看到不同數學面向,也能鼓勵孩子創作,因而將它擴大舉辦,成為全國競賽。
力推親子共學,提升學習與溝通品質
然而,若要翻轉數學,光是透過這些機制還不夠,仍建議要親子共學。賴以威觀察,很多時候孩子們的教育方向是由大人所決定,如果父母能有開放觀念,孩子在學習數學時,會更樂於嘗試,也會有更豐富的學習體驗,而孩子也能覺得自己的想法被理解。他建議,孩子在小學階段,一定要親子共學。到了國中,孩子通常自主意識較高,則可透過素養教材指引,提高學習品質。
而父母和國小孩子共學時,最重要的一件事,就是「聽」。賴以威觀察,不少家長時常認為自己的解題方法正確、有效率,卻忽略了理解小孩怎麼思考。倘若只是一味背誦公式,看似很會解題,卻不了解公式推演的過程。反之,如果小孩願意「繞路」,從頭理解公式的價值,家長也能尊重孩子解題時的「創作自由」,才能提升孩子學習、親子溝通品質。
「直線往往是最遠的距離!」賴以威以「數學王子」稱號的德國數學家高斯(Carl Gauss)故事為例,高斯小時候做數學題,要從1加到100,若用傳統作法只能一路往上加,但他卻發現1到100,每一個頭尾數字(如1和100、2和99、3和98,以此類推)加總都是101,一共50組,得出答案是5050。「家長要用更開放的心態,看待孩子的思考過程,」賴以威強調。
為了推廣親子共學,數感實驗室也舉辦大量說明會,讓家長在聽專家說明共學經驗與理念時,孩子們則在另一個空間實作體驗,以更通用的數學思考邏輯,在信心和興趣支撐下學習,真正把數學學好。
AI時代培養「數感詩人」,第七屆數感盃即日起徵件起跑
展望未來,已啟動徵件的第七屆的數感盃,也結合時下AI應用浪潮,把數學教育推向新里程碑。數感實驗室在OpenAI 開發的大語言模型ChatGPT上所打造的「數感詩人NumNum」,學生將藉助這個被訓練好的AI模型,創作數學詩圖文。
賴以威觀察,在ChatGPT問世以前,創作數學詩的門檻很高,必須同時精通數學與文學,但如今透過AI工具,就可把原本看似純創意的工作,轉由AI輔助產出,但為了使其品質穩定,創作者仍需要和ChatGPT不斷互動。因此,第七屆數感盃在評分標準也做了調整,除了原有「詩作文學性」、「數學應用比重」、「獨到觀點角度」,更增加「圖像藝術性」、「指令精確完整度」、「修改互動歷程」等評分面向。
同時,為了讓科技應用素養向下扎根,第七屆數感盃首度規劃為專屬於國小學童的創作競賽,並分為「國小中年級」、「國小高年級」兩組,希望讓學生從更純真、創意視角出發進行創作。賴以威期許,透過數、詩、AI三者結合,可幫助學生打破傳統寫作的既有框架,養成創新跨領域學習方式。
第七屆數感盃徵件即日起開跑,至2025年3月14日為止,歡迎所有國小中年級、高年級,或是有同等學歷的自學生一起來參與!
數感實驗室官網:https://numeracylab.com/
AI數感盃活動網址:https://ai-award.numeracylab.com/