最新的國中會考數學題,有核心素養導向嗎?──《科學月刊》

  • 舒宇宸/臺灣大學應用數學博士,用數學經歷過財務金融、奈米科技、醫學影像及科學防疫的跨域工作者。

「如果人們不相信數學簡單,那是因為他們不知道真實世界有多複雜。」

──諾伊曼(John von Neumann)

素養並非將考題回答正確,而是在持續思索探究期後留下的本質。 108 課綱以素養為導向,考題除了追求生活化並貼近日常,更重要的是培養學生融合各學科的思辨能力。本文將會考的數學題目出發,探討並思考各種問題的本質。

以國中會考「簡單」的數學題目為例

今 (2019) 年,國中會考出現一題「簡單」的數學問題 (圖一)。以題目所提供的防護率公式,在第一小題由防護率反推防曬指標 SPF ,並於第二小題由 SPF 推導防護率。題目定義, SPF 25 的防護率是 24/25 = 96% , SPF 50 則是 49/50 = 98% ,代表第二代防曬乳液只比第一代多提供 2% 的防護率,所以此文宣並不合理。看完本題,感覺似乎非常生活化,但是當筆者靜下心,用手指沾個水在腦袋上畫個圈,於此完美犯案的場景中,靈光一閃地說出柯南的招牌對白:「犯人,就在題目中!」

2019 年國中會考考題。圖/科學月刊提供

李組長眉頭一皺,案情似乎不單純

108 課綱採取素養導向,看得出大考中心試圖讓數學考題取材生活化,以檢驗學生是否能運用數學解決問題。

可是瑞凡,你知道真實世界有多複雜嗎?

防曬係數的問題留在課堂中探究會是一個非常好的課題,但基於這是數學考卷,那就只好假裝「簡單」地在實驗室中,處理這個數學問題。 SPF 25 指塗上防曬乳後只有 1/25 的灼傷輻射可以通過塗層到達皮膚,假設沒擦防曬乳會在曝曬 1 分鐘後曬傷,那麼擦了 SPF 25 防曬乳的曬傷時間就會增加為 25 分鐘。而 SPF 50 就只有 1/50 的灼傷輻射可以傷害皮膚,按時間計算是 50 分鐘,一堂體育課回來都不會被曬傷呢!

而筆者所說的完美犯案,就是題目的防護率公式,強迫讀者以防護率看待此問題。

所以,過程沒有錯,答案也非常完美。但仔細思考,能把皮膚曬傷的部分,應該考慮的變因是會穿透防曬乳的灼傷輻射比例,而非被阻擋掉的比例

因此考慮 SPF 25 防曬乳的穿透比例是 1/25=4% ,而 SPF 50 的穿透比例降到 1/50=2% ,不就是少一半的穿透光,提高對皮膚的保護 2 倍嗎?

這不該是個數學公式跟科學素養起衝突的年代,運用科學或數學解釋生活的情境,不正是希望學生學會的嗎?如果考生以上述穿透比例方式作答,在標準答案的框架下可能不會得分,因為對老師而言,考試的答案要能簡單批改用此考題來測驗科學素養,合適嗎?

在這樣的考題裡,學習數學與科學素養兩者之間,似乎產生了矛盾。圖/pixabay

這一題不只科學素養,連媒體素養也可以探討!

談完科學素養,接著討論媒體素養。這次的會考據說示範如何以數學考題檢驗媒體素養,甚至有粉絲專頁提到讀者曾讀過相關網路文章。

會造成此情況,筆者認為有一類的網路文章是假新聞中較難破解的,舉例來說,一篇假新聞中 87% 使用數學工具等難以被推翻的過程,接著給讀者豁然開朗的精神刺激,再夾雜著13%的假資訊(註一),人們便很容易信以為真。於是筆者搜尋相關資料,發現之前網路上曾流傳防曬乳從 SPF 25 到 SPF 50 防護只有提升 2% 的文章。筆者沒想到這種不會考也不該考的網路文章居然真實成為會考的考題

這類文章,常常誤導思考,網路上的數學題「為何多/少了一塊錢」就是一例:

某人原先口袋中有 50 元。購買 20 元的防曬乳與 15 元的數學考卷,再買 9 元數學答案卷,再把剩下的 6 元買零食。然後他就利用試算表將交易的細項做成表格:哇!花費的加總沒錯,但找錢的加總卻比原來多 1 元!

因為誤導思考而多出來的 1 塊錢。圖/科學月刊提供

此題目讀者或許能一眼看出問題,但是在生活中筆者也曾遇過類似案例,尤其是在記帳時,將消費時找回來的錢記在收入,導致總計越來越多的窘況。同理,防護率公式並沒錯,只是會引導學生錯誤的思考方向。在今年 1 月舉辦數學建模黑客松時,就希望學生們學習運用數學方式破除假新聞。當時邀請的師大電機系教授賴以威,示範利用數學分析新聞中的數字估計。他曾在數感實驗室撰寫一篇關於高雄跨年夜市賣出 2 萬杯木瓜牛奶新聞的看法。這些案例都是提醒讀者,當看到誇大的新聞或文章時,是不是該靜下心來,思考內容的邏輯與數字的關聯性?筆者感嘆:「這不就是我們希望學生獲得的媒體素養嗎?」

千萬不可以小看這個世界,它很不簡單!

其實要處理真實世界的問題,除了簡單的數學,還有許多應考量的因素。

舉例來說,在處理學生成績問題時,是否應依照考試的成績結算,還是同理學生在學習上的挫折進行非線性調分?在生活方面,因生活費有限,是否利用數學最佳化規劃預算,或全用在結婚紀念日給內人一個驚喜?生活中,數學能處理的,僅僅是「簡單」的層面。買禮物付錢是減法,而收禮人的心情雀躍則是魔法。如同忙碌的生活中,會有撰寫此文章的衝動,除了讓學生對會考的題目有正確的認識,另一個關鍵點是今年的數感盃

2019數感盃|青少年數學寫作競賽。來源/數感實驗室官網

活動當中,有一篇高中組的得獎作品在網路上被大肆批評,工作團隊及小編出面為該篇作品辯護。但意外的是,原作者來信表示要自己面對,並給出說明。這對一個高中生來說實屬不易,也感動了團隊。當筆者翻閱自己對該篇作品的評審紀錄,筆者在數學上並無給予高分。但由於評審們是一個跨領域的團隊,評分方式不只侷限於數學,進而觸發整起事件。

在思考探究數感盃事件之後,筆者認為這其實是跨領域團隊所帶來的效益,或許上述的會考題目經過物理老師檢視後會有所不同。所以筆者在此也邀請更多數學家能參與類似的跨域活動,轉換一下思想的羅盤,跳脫數學的邏輯框架。舉例而言,在面對數感盃的新詩或專題寫作,數學與文學的跨域對談,絕不能死守數學非黑即白的領域;其中詩詞間的想像、男女之間的愛情或兄弟之間的義氣等,會感動人的,極少是邏輯推理的結論,反而是人與人之間的情義。

在真實的世界中,如果每件事情都能預料,那還會有驚喜嗎?而不在邏輯推理範圍內的,是人性。而唯一看透真相的,不是柯南,是數學。

筆者認為:「如果人們相信數學簡單,那是因為他們已體悟真實世界的複雜。

(註一) 87% 與 13% 源於網路用語,並非真實數據。

延伸閱讀

  1. 有效防曬指標一篇完全搞懂!除了 SPF 跟 PA 你還至少該懂這些!防曬全攻略 2 
  2. 數感生活—— 2 萬杯木瓜牛奶得用多少牛奶?
  3. 在泛科學臉書引發網友熱烈討論的數感盃青少年寫作競賽【#高中職組專題報導類】銅獎作品

〈本文轉載自《科學月刊》2019年7月號〉 一個在資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫的科普雜誌。

編按:透過教育,能帶領我們更快的認識世界。但在學校時,卻有好多壓力推拉著我們前進,於是周遭的風景模糊,甚至不知道自己的目的地;直到徬徨地到站,還有些人不知自己身在哪裡、該往哪去。這真的是我們希望的教育嗎?
在108課綱上線之際,本月《科學月刊》的轉載文章正好也與本次泛科學的專題《科學教育科科科》相互呼應。一起來
就來一起聊聊科學教育,和讓我們不能與科學成為朋友的那些事吧。

https://pansci.asia/archives/167115


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