臺灣100專案介紹
楊伯軒 國立新竹女中教師

不只是數學的數學課


對許多學生來說,數學課不外乎老師出題、學生解題,要是答對便得分,答錯就重新校正,叮嚀自己下次別再犯錯即可。但你有沒有想過,「運動彩券會賺錢嗎」「學會投資理論就能賺大錢」「篩檢陽性就等於確診嗎」這一個個看似來自生活不同面向的問題,其實都和數學有關!

新竹女中設計的「不只是數學的數學課」,便是讓學生在高一時接受先備課程,從學習資源利用、閱讀理解、小論文寫作三大面向,帶領學生完成自主學習。進入高二後,則藉由數學詩模組,引導學生進行跨域的數學寫作,提升文字創作及寫作表達能力;數學影集模組,是帶學生進行數位共編實作及分享,提升文書處理及組織能力;至於科普書模組,透過導讀心得文撰寫及科普短講,提升閱讀理解及領導協調能力。

在精細規劃的課程中,學生能從國文科、影集、紀錄片等不同角度看見數學,提升學習數學的廣度與深度,進而往「自信竹女人」的路上一步步邁進。


專案具體內容:

一、活動課程化
將過去指導學生參加台積電盃青年尬科學、數感盃青少年數學寫作競賽的歷程經驗、收穫成長,轉化為課程,引導學生在課程中完成任務,並參加競賽,展現多元表現。

二、課程模組化
109至110學年度,於高二全年級跨班開課,由本校數學科團隊授課,這兩年間,進行數學影集課程模組、科普書閱讀和短講課程,111學年調整為至人文社會學群開課,新增跨域數學詩寫作模組。

(一)數學與國語文:數學詩為數感盃競賽的項目,透過數學詩模組,引導學生進行跨域的數學寫作,提升文字創作及寫作表達能力。
1. 首先介紹過去的數學詩及數學詩人,以及各種數學詩的取徑,學生透過ORID焦點討論法及4F法,進行數學詩的賞析
2. 藉由田字法則(Frayer Model),進行數學元素的概念解構與個人分享
3. 賞析歷屆得獎作品,讓學生換位思考,找到得獎作品在數學、文學的創意亮點,並在小組討論後撰寫初稿
4. 各自完成初稿、分享後,蒐集同儕及師長的回饋,進而精修出最後的定稿
5. 分享定稿,進行他評、自評,除了為別人的優點按讚,更增加自己數學寫作的多元性

(二)數學與資訊科技:在數學影集模組中,融入SDGs議題,進行數位共編實作及分享,提升文書處理及組織能力,期盼學生從多元角度,看見數學的美與價值。
1. 自當年台積電盃青年尬科學複賽決賽指定閱讀的美國影集《數字搜查線》(NUMB3RS)中取材:
(1) 質數與密碼的關係:過去大家不清楚為什麼數學家要用盡各種力量找到超大質數,原來現在的各種資訊,都必須透過加密保存,而超大質數就是讓資料更安全保存的關鍵呢!
(2) 疫情傳播的數學模式(對應SDGs目標3「良好健康與社會福利」):讓學生認識SIR模型、R0值,理解指數的傳播模式和透過條件機率解決普篩的決策問題。
(3) 鑑識科學的誤差問題(「賽局理論」分析):好奇指紋鑑定的原理嗎?列隊指認和序列式指認的差別在哪裡?協商認罪是什麼?犯人為什麼要協商認罪呢?
2. 自中國紀錄片《被數學選中的人》中取材。此為線上公開學習資源,亦有許多議題值得和學生切磋討論,舉例說明如下:
(1) 數學家是如何工作的?他們經常研究與生活無關的東西,到底有什麼用呢?(對應SDGs目標8「體面工作與經濟成長」)
(2) 《蒙娜麗莎的微笑》為什麼這麼美?為何「數學」成為全世界每一個孩子的必修課?(對應SDGs目標4「優質教育」)
(3) 普通人距離數學家有多遙遠?抽象思維是與生俱來的嗎?
(三)數學與自然科學:壓軸是科普書模組,取材自當年台積電盃青年尬科學指定用書,課程透過Rubrics評量尺規分為簡潔有力、引發動機、亮點刺激、想像空間、問題解決等五大面向,引導學生進行導讀心得文撰寫的個人任務,以及科普短講的小組任務,在「閱讀」中訓練理解與歸納的能力,「寫作」中訓練邏輯和傳播能力,「口說敘事」則強化思辨與表達能力
1. 學生能完成導讀文及心得反思,讓未閱讀完整科普書的學生,在科普短講前閱讀暖身
2. 學生能精煉科普書內容,完成10分鐘科普短講,扣緊量尺規分五大面向,成為科普分享的「自信竹女人」
3. 學生能理解科普書內容,接受導讀文撰寫同學及老師的提問,並有系統脈絡的分析、解釋

三、課程數位化
「班班有網路、生生用平板」的數位精進計畫挹注硬體資源,老師將整學期課程轉化為平板實作的課程,並建置網站,把握當下溫度、紀錄歷程;網站上整理出學生的課程成果檔案,包括數學詩、影集任務協作、導讀文寫作等,以及科普書短講等學生小組成果發表影片,並運用SAMR模型設定數位轉型的發展階段:
(一)替代(Substitution)階段:規劃全學期使用Chomebook平板教學,教學資料全數整理於Classroom平台,所有表現任務線上完成,教師的課程規劃及授課投影片網站化。除了減少教材及學習單的紙張印刷,更讓數位原住民的學生能學習運用網路資源並透過線上工具解決問題
(二)增強(Augmentation)階段:以高協作的方式運作課程,並實踐教師導學、學生自學、組內共學、組間互學等「數位四學」,透過平板及數位學習平台功能,讓即時反饋系統IRS(Interactive Response System)發揮效用
(三)轉化(Modification)階段:網站整理學生的數學詩、影集任務協作、導讀文寫作等課程成果檔案,以及科普書短講等學生小組成果發表影片
(四)重構(Redefinition)階段:蒐集學生回饋,調整教學:
1. 進行授課前後測,了解學生對數學的信心、對數學實用價值的認知
2. 透過課程評鑑,了解同學對課程模組任務的難度及課程滿意程度
3. 評鑑後教師反思:
(1) 由於是循序漸進的課程,原先設定是愈到後面的任務愈複雜,但學生特別喜歡跨域的數學詩寫作,對於影集的數位學習表現任務感到容易駕馭,科普書導讀文寫作與科學短講則擔任最後壓軸,可以思考教學順序,以期讓學生充分展能
(2) 學生普遍對《數字搜查線》影集反應較好,對於中國《被數學選中的人》紀錄片反應較差,原因為後者的難度、廣度較大。但教師仍對學生的學習廣度深度有所期待,未來可以調整比例,並持續追蹤適合的數學影集設計課程
(3) 科普書取材以當年台積電盃青年尬科學選書為主,首先有豐富的成果能讓學生參考,讓學生能清楚表現任務的成果樣態,待完整執行一次後,未來可以依據學生提供的素材,持續滾動式修正取材,豐富學生的閱讀廣度及分享深度
(4) 新課程的設計與執行是吃力不討好的任務,但是秉持數學教育的熱忱,加上學生給予回饋激勵,相信教師在課程設計上能倒吃甘蔗,享受學生的成長和成就。



成果與效益:

人文社會學群學生對數理學科的信心本就偏低,加上本課程也有未選課而被分發來的學生,學習動機相對較低,但透過課程循序漸進的引導,在滿分為5分的自評中,修課學生對數學的信心(自我效能),由前測的2.83分大幅提升至4.11分。而課程跳脫傳統教科書、講義及解題的框架,透過三大課程模組的運作,讓學生從不同的角度看見數學,在滿分為5分的自評中,學生認為數學的實用價值(工具價值),由前測的3.89分提升至4.17分。

針對數學詩、數學影集、科普書等三大課程,學生也有不同回饋。像是對於數學詩的表現任務,學生自評4.33分,總體評價達4.61分;對於數學影集的表現任務,自評則有4.67分,課程總體評價為4.50分;至於科普書的表現任務,學生自評為4.39分,課程總體評價為4.33分。學生在課程中,也不吝發表意見、給予同儕回饋,例如對於報告「職業賭徒的秘密」組別的同學,學生們便七嘴八舌給出「講解清楚順暢且舉出許多事例」「如果介紹時能跟同學互動會更好」等讚美與建議。

學生的好表現,還外溢到了課堂之外,有同學榮獲110學年數感盃卓越指導獎,而111學年課程的學生,則全數完成數學詩任務,並向外投稿。

為了與更多夥伴一同切磋討論,課程亦進行公開授課,包括在108學年度,在新竹女中進行優質化亮點課程分享,有校長、教授等18位夥伴參加;109學年度大學招生專業化公開觀課時,則開放3場次,共有9位大學教授參與;在111學年度數位精進計畫教案諮詢及公開觀課中,也有校長、教授等15人共襄盛舉。藉由公開授課,不僅獲得社群夥伴的專業支持,還得到滿滿回饋。

同時,教師還樂於將經驗推廣至校內外,在全國數學教師研討會(MTS2020)、新竹女中、建國中學、北一女中、板橋高中、竹北高中、磐石高中、曙光女中、中山附中、關西高中,分享數學活動與思維;並在新竹女中、建功高中、竹北高中和曉明女中,探討數學閱讀與表達的教學;也與新竹市教務主任社群、成德高中和新北高中,討論如何將數位工具融入教學。此外,教師在總結教學經驗、歷程後,投稿至112學年度國教署創新教學個人獎,並獲得普高及綜高組金質獎肯定。



影響力與擴散性:

一、數學閱讀與表達課程面
1. 108至110學年試行單元教案,新竹女中及清華大學約300位學生參加。
2. 109至110學年試行課程模組,新竹女中約100位學生參加。
3. 111學年度上學期,於新竹女中高二人文社會學群開設完整課程,共計18位同學參加。
4. 預計於112學年度,開設跨校遠距線上課程,除了新竹女中高二人文社會學群約30位學生實體參加,另有竹北高中約20位學生,線上同步混成參加。

二、授課教師面
透過網站資源及校內外社群分享,協助更多數學教師,讓教學方案能因地制宜、因材施教,於各地順利開課。



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