A friend of mine told me recently that her six-year-old son had come from school and said he hated math. And this is hard for me to hear because I actually love math. The beauty and power of mathematical thinking have changed my life. But I know that many people lived a very different story. Math can be the best of times or the worst of times, an exhilarating journey of discovery or descent into tedium, frustration, and despair. Mathematical miseducation is so common we can hardly see it. We practically expect math class to be repetition and memorization of disjointed technical facts. And we're not surprised when students aren't motivated, when they leave school disliking math, even committed to avoiding it for the rest of their lives. Without mathematical literacy, their career opportunities shrink. And they become easy prey for credit card companies, payday lenders, the lottery, (Laughter) and anyone, really, who wants to dazzle them with a statistic. Did you know that if you insert a single statistic into an assertion, people are 92 percent more likely to accept it without question? (Laughter) Yeah, I totally made that up. (Laughter) And 92 percent is - it has weight even though it's completely fabricated. And that's how it works. When we're not comfortable with math, we don't question the authority of numbers. But what's happening with mathematical alienation is only half the story. Right now, we're squandering our chance to touch life after life with the beauty and power of mathematical thinking. I led a workshop on this topic recently, and at the end, a woman raised her hand and said that the experience made her feel - and this is a quote - "like a God." (Laughter) That's maybe the best description I've ever heard for what mathematical thinking can feel like, so we should examine what it looks like. A good place to start is with the words of the philosopher and mathematician René Descartes, who famously proclaimed, "I think, therefore I am." But Descartes looked deeper into the nature of thinking. Once he established himself as a thing that thinks, he continued, "What is a thinking thing?" It is the thing that doubts, understands, conceives, that affirms and denies, wills and refuses, that imagines also, and perceives. This is the kind of thinking we need in every math class every day. So, if you are a teacher or a parent or anyone with a stake in education, I offer these five principles to invite thinking into the math we do at home and at school. Principle one: start with a question. The ordinary math class begins with answers and never arrives at a real question. "Here are the steps to multiply. You repeat. Here are the steps to divide. You repeat. We've covered the material. We're moving on." What matters in the model is memorizing the steps. There's no room to doubt or imagine or refuse, so there's no real thinking here. What would it look like if we started with a question? For example, here are the numbers from 1 to 20. Now, there's a question lurking in this picture, hiding in plain sight. What's going on with the colors? Now, intuitively it feels like there's some connection between the numbers and the colors. I mean, maybe it's even possible to extend the coloring to more numbers. At the same time, the meaning of the colors is not clear. It's a real mystery. And so, the question feels authentic and compelling. And like so many authentic mathematical questions, this one has an answer that is both beautiful and profoundly satisfying. And of course, I'm not going to tell you what it is. (Laughter) I don't think of myself as a mean person, but I am willing to deny you what you want. (Laughter) Because I know if I rush to an answer, I would've robbed you of the opportunity to learn. Thinking happens only when we have time to struggle. And that is principle two. It's not uncommon for students to graduate from high school believing that every math problem can be solved in 30 seconds or less, and if they don't know the answer, they're just not a math person. This is a failure of education. We need to teach kids to be tenacious and courageous, to persevere in the face of difficulty. The only way to teach perseverance is to give students time to think and grapple with real problems. I brought this image into a classroom recently, and we took the time to struggle. And the longer we spent, the more the class came alive with thinking. The students made observations. They had questions. Like, "Why do the numbers in that last column always have orange and blue in them?" and "Does it mean anything that the green spots are always going diagonally?" and "What's going on with those little white numbers in the red segments? Is it important that those are always odd numbers?" Struggling with a genuine question, students deepen their curiosity and their powers of observation. They also develop the ability to take a risk. Some students noticed that every even number has orange in it, and they were willing to stake a claim. "Orange must mean even." And then they asked, "Is that right?" (Laughter) This can be a scary place as a teacher. A student comes to you with an original thought. What if you don't know the answer? Well, that is principle three: you are not the answer key. Teachers, students may ask you questions you don't know how to answer. And this can feel like a threat. But you are not the answer key. Students who are inquisitive is a wonderful thing to have in your classroom. And if you can respond by saying, "I don't know. Let's find out," math becomes an adventure. And parents, this goes for you too. When you sit down to do math with your children, you don't have to know all the answers. You can ask your child to explain the math to you or try to figure it out together. Teach them that not knowing is not failure. It's the first step to understanding. So, when this group of students asked me if orange means even, I don't have to tell them the answer. I don't even need to know the answer. I can ask one of them to explain to me why she thinks it's true. Or we can throw the idea out to the class. Because they know the answers won't come from me, they need to convince themselves and argue with each other to determine what's true. And so, one student says, "Look, 2, 4, 6, 8, 10, 12. I checked all of the even numbers. They all have orange in them. What more do you want?" And another student says, "Well, wait a minute, I see what you're saying, but some of those numbers have one orange piece, some have two or three. Like, look at 48. It's got four orange pieces. Are you telling me that 48 is four times as even as 46? There must be more to the story." By refusing to be the answer key, you create space for this kind of mathematical conversation and debate. And this draws everyone in because we love to see people disagree. After all, where else can you see real thinking out loud? Students doubt, affirm, deny, understand. And all you have to do as the teacher is not be the answer key and say "yes" to their ideas. And that is principle four. Now, this one is difficult. What if a student comes to you and says 2 plus 2 equals 12? You've got to correct them, right? And it's true, we want students to understand certain basic facts and how to use them. But saying "yes" is not the same thing as saying "You're right." You can accept ideas, even wrong ideas, into the debate and say "yes" to your students' right to participate in the act of thinking mathematically. To have your idea dismissed out of hand is disempowering. To have it accepted, studied, and disproven is a mark of respect. It's also far more convincing to be shown you're wrong by your peers than told you're wrong by the teacher. But allow me to take this a step further. How do you actually know that 2 plus 2 doesn't equal 12? What would happen if we said "yes" to that idea? I don't know. Let's find out. So, if 2 plus 2 equaled 12, then 2 plus 1 would be one less, so that would be 11. And that would mean that 2 plus 0, which is just 2, would be 10. But if 2 is 10, then 1 would be 9, and 0 would be 8. And I have to admit this looks bad. It looks like we broke mathematics. But I actually understand why this can't be true now.
Недавно моя подруга рассказала мне, что её шестилетний сын пришёл домой из школы и сказал, что ненавидит математику. Мне было больно это слышать, потому что я математику обожаю. Красота и сила математического мышления изменили мою жизнь. Но я знаю, что далеко не все со мной согласятся. Занятия математикой могут быть как лучшим, так и худшим временем, захватывающим путешествием в мир открытий или же падением в пропасть скуки, разочарования и отчаяния. Математическая необразованность так привычна, что мы её едва замечаем. Практически мы считаем урок математики повторением и запоминанием бессвязных технических правил. И мы не удивляемся тому, что у учеников нет мотивации, что они не любят математику, оканчивая школу, и даже пытаются её избегать на протяжении всей жизни. Без математической грамотности их карьерные возможности сужаются. Они становятся лёгкой добычей для кредитных компаний, финансовых предложений, лотерейного бизнеса (Смех) и вообще любого, кто захочет ослепить их статистикой. Вам известно, что если вы добавите в утверждение какую-то статистику, вероятность того, что люди поверят вам на слово, возрастёт на 92 процента? (Смех) На самом деле я это выдумал. (Смех) Но 92 процента имеют вес, хотя и полностью сфабрикованы. Так оно и работает. Когда у нас проблемы с математикой, мы не признаём за числами авторитета. Но последствия математической недостаточности — это лишь половина дела. Прямо сейчас мы упускаем шанс прикоснуться к жизни после жизни с помощью красоты и могущества математического мышления. Недавно я вёл семинар по этой теме, и в конце одна женщина подняла руку и сказала, что этот урок заставил её почувствовать себя, цитирую: «богиней». (Смех) Это, пожалуй, наилучшее описание того, как ощущается математическое мышление, так давайте попробуем выяснить, на что оно похоже. Хорошим началом являются слова философа и математика Рене Декарта, который произнёс знаменитую фразу: «Я мыслю — значит существую». Но Декарт ещё глубже смотрел на природу человеческих мыслей. Когда он определил себя как сущность, которая думает, он продолжил: «А что такое думающая сущность?» Это сущность, которая сомневается, понимает, предполагает, которая подтверждает и отвергает, решает и отказывается, которая также воображает и воспринимает информацию. Именно такое мышление нужно на каждом уроке математики. И если вы учитель, или родитель, или кто-то, заинтересованный в обучении, я предлагаю вам пять принципов, приглашая вас вдумываться в математику и дома и в школе. Принцип первый: начинайте с вопроса. Обычный урок математики начинается с ответов и никогда не доходит до настоящего вопроса. «Умножать нужно так. Повторите. Делить нужно так. Повторите. Мы изучили материал, двигаемся дальше». В таком методе важно запоминание шагов и правил. В нём нет места для сомнений, гипотез и несогласия, он не требует мыслительного процесса. А что будет, если мы начнём с вопроса? Например, здесь представлены числа от единицы до 20. В этой картинке скрывается вопрос, он прячется на самом видном месте. К чему здесь эти цвета? Интуитивно нам кажется, что есть некая связь между числами и цветами. Пожалуй, даже можно расширить эти цвета на большее количество чисел. В то же самое время значения цветов здесь непонятны. Это действительно загадка. Поэтому здесь естественно напрашивается вопрос. И подобно большинству настоящих математических вопросов на него есть ответ, который и красив, и приносит полное удовлетворение. Но я вам его, конечно же, не скажу. (Смех) Я не считаю себя жестоким человеком, но я намерен лишить вас того, что вы так хотите узнать. (Смех) Так как знаю, что если поспешу с ответом, я украду у вас возможность самостоятельно узнать это. Мы мыслим только в те моменты, когда бьёмся над задачей в поисках решения. И это второй принцип. Нет ничего необычного в том, что ученики, окончившие школу, считают, что любую математическую задачу можно решить за 30 секунд и меньше, а если они не находят ответ, значит, математика просто не их предмет. Это недостаток системы образования. Мы должны учить детей быть настойчивыми и решительными, проявлять упорство, сталкиваясь с трудностями. Единственный способ научить детей упорству — это давать им время подумать и побороться с реальными проблемами. Недавно я показал эту картинку в классе, и нам потребовалось время, чтобы решить эту проблему. И чем дольше мы искали ответ, тем активнее ученики размышляли. Они выдвигали гипотезы, задавали вопросы. Например: «Почему у чисел в последнем столбце всегда есть оранжевый и голубой цвет? Значит ли что-то, что зелёные цвета всегда расположены диагонально? Что происходит с теми мелкими белыми числами в красных сегментах? Важно ли то, что они всегда нечётные?» В попытках ответить на трудный вопрос ученики углубляют любознательность и усиливают наблюдательность. Они также развивают способность пойти на риск. Некоторые ученики замечали у всех чётных чисел оранжевый цвет, и они заявляли: «Оранжевый должен означать чётный». А потом они спрашивали: «Это правильно?» (Смех) Эта ситуация может показаться пугающей для учителя. К вам подходит ученик с оригинальной идеей. А что, если вы не знаете ответ? Итак, это третий принцип: вы не являетесь ключом к ответам. Учителя, ученики вправе задавать вам вопросы, на которые вы не знаете ответа. Это может ощущаться как угроза. Но вы не ключ к ответам. Наличие любознательных учеников — это прекрасно для вашего класса. И если вы можете ответить им: «Я не знаю, давайте разберёмся», математика становится приключением. Родители, вас это тоже касается. Когда вы занимаетесь математикой со своими детьми, вы не обязаны знать ответы на все вопросы. Вы можете попросить ребёнка объяснить вам математику или попробовать разобраться вместе. Учите их тому, что незнание не является неудачей. Это первый шаг к пониманию. И когда ученики спрашивали меня, значит ли оранжевый, что число чётное, я не обязан был давать им ответ. Я даже не обязан был знать ответ. Я мог попросить одного из них объяснить мне, почему он так считает. Или же мы могли предложить эту идею на рассмотрение классу. Потому что они знают, что от меня ответа не получат. Они должны рассуждать сами и убеждать друг друга, чтобы установить правду. Итак, один говорит: «Смотрите: два, четыре, шесть, восемь, 10, 12. Я проверил все чётные числа. У каждого есть оранжевый. Чего вам не хватает?» А другой ему отвечает: «Так, погоди минутку, я вижу, к чему ты клонишь, но у каких-то из тех чисел один оранжевый сегмент, а у некоторых — два или три. Например, посмотри на число 48. У него есть четыре оранжевых сегмента. Ты хочешь сказать, что число 48 в четыре раза более чётное, чем 46? Тут должно быть что-то ещё». Отказываясь от роли ключа с ответами, вы создаёте ученикам пространство для математической беседы и дебатов. И этот процесс затягивает каждого, ведь мы любим смотреть, как люди спорят. В конце концов, где ещё вы можете увидеть, как люди мыслят вслух? Ученики сомневаются, утверждают, отрицают, понимают. Всё, что вы должны делать как учитель, — не быть ключом для ответов, а соглашаться с их предположениями. Это принцип номер четыре. И он непростой. Что, если к вам подойдёт ученик и скажет, что два плюс два равно 12? Вам придётся его поправить, верно? И это правильно, ведь мы же хотим, чтобы ученики знали основные факты и понимали, как их использовать. Но сказать «да» не то же самое, что сказать: «Ты прав». Можно принять на рассмотрение даже неправильную идею и сказать «да», разрешая ученикам участвовать в процессе математических рассуждений. Отказ от рассмотрения идеи без вопросов вселяет неуверенность. А её принятие, изучение и отмена оказываются признаками уважения. При этом гораздо убедительнее выявлять ошибку в среде равных, чем если учитель скажет, что вы неправы. Но позвольте мне зайти ещё немного дальше. Почему вы так уж уверены, что два плюс два не равно 12? Что произойдёт, если мы скажем «да» этой идее? Я не знаю. Давайте выясним. Итак, если два плюс два равно 12, то два плюс один должно быть на единицу меньше, значит будет 11. Тогда получится, что два плюс ноль, то есть просто два, равно 10. Но если два — это 10, то один — это девять, а ноль — это восемь. И я вынужден признать, что это выглядит плохо. Мы будто сломали математику. Но зато теперь я понимаю, почему это не может быть правдой.
Just from thinking about it, if we were on a number line, and if I'm at 0, 8 is eight steps that way, and there's no way I could take eight steps and wind up back where I started. Unless ... (Laughter) well, what if it wasn't a number line? What if it was a number circle? Then I could take eight steps and wind back where I started. 8 would be 0. In fact, all of the infinite numbers on the real line would be stacked up in those eight spots. And we're in a new world. And we're just playing here, right? But this is how new math gets invented. Mathematicians have actually been studying number circles for a long time. They've got a fancy name and everything: modular arithmetic. And not only does the math work out, it turns out to be ridiculously useful in fields like cryptography and computer science. It's actually no exaggeration to say that your credit card number is safe online because someone was willing to ask, "What if it was a number circle instead of a number line?" So, yes, we need to teach students that 2 plus 2 equals 4. But also we need to say "yes" to their ideas and their questions and model the courage we want them to have. It takes courage to say, "What if 2 plus 2 equals 12?" and actually explore the consequences. It takes courage to say, "What if the angles in a triangle didn't add up to 180 degrees?" or "What if there were a square root of negative 1?" or "What if there were different sizes of infinity?" But that courage and those questions led to some of the greatest breakthroughs in history. All it takes is willingness to play. And that is principle five. Mathematics is not about following rules. It's about playing and exploring and fighting and looking for clues and sometimes breaking things. Einstein called play the highest form of research. And a math teacher who lets their students play with math gives them the gift of ownership. Playing with math can feel like running through the woods when you were a kid. And even if you were on a path, it felt like it all belonged to you. Parents, if you want to know how to nurture the mathematical instincts of your children, play is the answer. What books are to reading, play is to mathematics. And a home filled with blocks and puzzles and games and play is a home where mathematical thinking can flourish. I believe we have the power to help mathematical thinking flourish everywhere. We can't afford to misuse math to create passive rule-followers. Math has the potential to be our greatest asset in teaching the next generation to meet the future with courage, curiosity, and creativity. And if all students get a chance to experience the beauty and power of authentic mathematical thinking, maybe it won't sound so strange when they say, "Math? I actually love math." Thank you. (Applause)
Просто если думать о том, что мы находимся на числовой прямой, и когда я стою в нуле, восемь — это восемь шагов вправо, то я никак не смогу сделать восемь шагов и вернуться в исходную точку. Если только... (Смех) что, если бы это была не числовая прямая? Что, если бы это была числовая окружность? Тогда я мог бы сделать восемь шагов и вернуться в исходную точку. Восемь стало бы нулём. Вообще, все бесконечные числа на реальной прямой поместились бы в эту восьмиместную окружность. И мы оказываемся в новом мире. Но здесь мы просто играем, ведь так? А ведь новую математику изобретают именно так. На самом деле математики довольно давно изучают числовые окружности. У этой науки есть даже своё забавное название: модульная арифметика. И ею занимается не только математика, она оказывается полезной во многих сферах, таких как криптография и информатика. И на самом деле не будет преувеличением сказать, что номер вашей кредитки в сети защищён, потому что кому-то пришла мысль: «А что, если цифры расположить на числовой окружности, а не на линии?» Так что да, мы должны учить тому, что два плюс два равно четырём. Но мы также должны говорить «да» идеям и предположениям учеников и формировать в них решительность, которой мы от них так ждём. Нужна смелость, чтобы сказать: «Что, если два плюс два будет 12?» и исследовать последствия такого предположения. Нужна смелость, чтобы сказать: «Что, если сумма углов в треугольнике не была равна 180 градусам?» или: «Что, если бы был квадратный корень из числа минус один?» или: «Что, если существуют различные размеры бесконечности?» Ведь эта смелость и эти вопросы приводили к некоторым величайшим прорывам в истории науки. Всё, что нужно, — это желание поиграть. Это принцип номер пять. Математика — это не следование правилам. Это скорее игра, исследование, борьба и поиск ключей к разгадке. А иногда даже разрушение стандартов. Эйнштейн называл игру наивысшей формой исследования. И преподаватель, который позволяет ученикам играть с математикой, дарит им владение этой наукой. Игры с математикой похожи на бег по густому лесу в детстве. Даже если ты стоишь на тропинке, кажется, что весь лес принадлежит тебе. Родители, если вы хотите знать, как воспитать в детях математические инстинкты, то вот вам ответ — игра. Суть книг — чтение, суть математики — игра. И дом, наполненный кубиками, головоломками, играми и игрой — это дом, где в ребёнке расцветает математическое мышление. Я верю, что мы в силах помочь расцвету математического мышления повсюду. Нельзя использовать математику, просто создавая пассивных исполнителей правил. Математика должна стать нашим величайшим вкладом в подготовку следующего поколения к тому, чтобы встретить будущее смело, любознательно и творчески. И если все ученики получат возможность почувствовать красоту и мощь настоящего математического мышления, может, не будут звучать так уж странно их слова: «Математика? Вообще-то, математика мне нравится». Спасибо. (Аплодисменты)