判断卡片:光滑化最后落地的地方不是任何人的观念,是排版。"先定义、后分类、再归纳"这个次序,把发生链的终点摆在了第一段,把中段降为末尾的补丁;而这个次序不是任何人决定的,它是一种格式,格式不需要信徒。判断一段呈现有没有执行这道工序,不必读它的立场,只需数一件事:那个概念是为解决什么而出现的——这句话出现在第几段。
前两章一个给了工序,一个给了材料。本章要把它们合起来落到一个任何人当场可以核对的地方。
拉图尔与伍尔加在第十二章给了一个便宜的指标:数一个陈述周围挂着的限定词是在增加还是在减少。本章给数学与数学教育一个同族的指标:数"这个概念是为解决什么而出现的"这句话,出现在第几段。
去翻任何一本教材的任何一章。绝大多数情况下,答案是三种之一:它不出现;它出现在末尾的"背景""拓展""数学史小知识"里;它出现在开头,但是以一句装饰性的话出现——"分数在生活中有广泛的应用",这句话不是困境,它是一句广告。
这个指标的好处是它不问立场。一本自称建构主义的教材,若它的每一章仍然从定义开始,它在这个指标下与最传统的教材没有区别。
通行的呈现次序是三段:先定义与分类,再结论与模型,最后附加机制讨论与背景说明。
请注意这三段各自的功能,以及它们的次序造成了什么。
第一段(定义与分类)是发生链的终点。第十一章那份档案已经证明,"多面体"这个定义是与反例搏斗了两百年才勉强稳定下来的产物;把它放在第一段,就是把两百年搏斗的结算单摆在开场。
第二段(结论与模型)是终点的推论。它建立在第一段之上,因此它的严密性完全依赖第一段的稳定性——而第一段的稳定性从哪来,这一段不问。
第三段(机制与背景)是被降格的中段。
第三段的位置是全章的要害。同样的内容,放在第一段和放在第三段,功能完全不同:机制讨论放在结论之前,是发动;放在结论之后,是说明。背景放在概念之前,是它出现的理由;放在概念之后,是一条注释。
一件东西是发动机还是说明书,不由它的内容决定,由它在文本里的位置决定。而通行格式把它一律放在后面。
位置安排会逐步塑造一整套认知习惯,而且这套习惯在教师与学生两侧同时形成:先要结果,后补解释;先要结构,后谈发生;先要可用,后问何以可用。
后果不是"解释不重要",而是解释被迫以补丁的形式存在。补丁式解释在成熟领域运转得不错,因为稳定结构已经长期固化,补丁足以应付渐进扩展。它在两种情形下立刻失效:面对复杂的、跨域的新问题时(研究一侧),以及面对一个还没有这个对象的人时(教学一侧)。两侧失效的原因相同:决定成败的恰恰是被放到最后的那一段。
在学生一侧,这套习惯有一个非常具体、每位教师都听过的外显形式。当一堂课试图从困境讲起时,班上总有几个成绩很好的学生会礼貌地等一会儿,然后问:"老师,你直接讲结论吧。"
这句话不是不耐烦。它是一份精确的报告:在这个学生的理解里,一个数学对象没有来路这回事,把时间花在"它怎么来的"上是浪费。 他要的是那个可以被记住、被使用、被考的成品——而这正是他十年来每一本教材的排版教给他的。
第四编会论证,这句话是本书全部工作的入口。
第十三章列了三重代价,前两重已在前节展开,第三重要在这里正式处理,因为它落在语言上,而语言正是文本的材料。
发现学的语言是结构语言:以名词化、范畴化、层级化为主,以"是什么"为轴心,擅长定义、分类、规则与框架。它的优势是清晰,而且这个优势是真的——没有它,公共协作不可能,一本教材也写不出来。
问题在独占。当结构语言成为唯一的语言时,会出现一种很难被指认的贫血:句子可以非常精确,却缺少推进;术语可以非常齐整,却缺少张力;逻辑可以非常严密,却缺少生成。
这种贫血在教学上有三个可观察的表现:· 学习被等同于"记住定义并学会归类";· 理解被等同于"能够复述结构并套用规则";· 掌握被等同于"能够在结构框架中填入例子"。
三条都成立时,知识确实可以被大规模复制。问题在于,被复制的是一具名词化的骨架。 一个概念的推进(它是被什么逼出来的、在哪一步卡住、怎么转过来的)与它的牵连(它一旦成立,别的哪些东西必须跟着改) —— 这两样在纯结构语言里没有句法可以承载。说不出来,不是因为说的人笨,是因为那套语言里没有那个位置。
这里必须做一处收窄,因为原初的表述极容易走得太远。这不是主张结构语言有害,更不是主张要用更"生动"的语言去教数学。 后者是一个常见且有害的误读,它会把数学课上成故事课,而故事课并不产生任何改写——第三十一章会论证,讲一段动人的数学史与摆一个真实的困境,是两件不同的事,前者常常只是换了一种更好听的成品。
本书的主张很窄:结构语言应当回到它应有的位置——它是成果,是暂时的中心,是沉淀物;它必须能被推进与牵连持续改写,否则它就从成果退化为枷锁。
而判据仍然是位置的,不是风格的:定义在第几段。
诚实起见,记一条对本章不利的证据。
这个次序有一个极强的实际理由:查阅。
一本教材不只是用来学的,也是用来查的。一个已经学过分数的人回头翻这一章,他要的正是那一句干净的定义,摆在最显眼的位置;把它埋在三页的困境叙述之后,对他是一种折磨。同理,一篇论文的读者绝大多数不是来学的,是来查这篇文章做了什么的——摘要、定义、结论前置,是对读者时间的尊重。
于是本书必须承认:通行次序不是一个愚蠢的安排,它是为"查"优化的安排。 而它的问题在于,为"查"优化的次序被当成了为"学"优化的次序,而且这个替换从未被人决定过。
这一条与第二章那个判断完全同构:欧几里得做的是存储与核查的工作,而产物被后世当成了教学的次序。第十八章要正式处理的,就是这一处分岔:存储形态与习得形态,什么时候可以合用一份,什么时候不能。
第一节给了一个指标:数"这个概念是为解决什么而出现的"这句话出现在第几段。本节把它实际用一遍,用在四类不同的文本上。
其一,一本小学数学教材的"分数的初步认识"。 通行的开头是一幅情境图(分月饼、分蛋糕),然后一句"把一个物体平均分成若干份,其中的一份就是它的几分之一"。
请注意那幅情境图的功能:它是插图,不是困境。 图上的两个孩子在分月饼,而月饼已经被画成了两半,答案就在图里。没有任何一步要求学生先用整数去够、够不着、卡在那里。 按第一节那个指标,这一章的答案是:困境不出现;出现的是困境的插图。
其二,一本大学数学分析教材的"极限"一章。 开头通常是数列的定义,然后是极限的ε–N 定义,然后是唯一性、有界性、四则运算。贝克莱那句诘难、柯西那次改写、无穷小那一百多年的争论——若出现,出现在章末的"注记"或"数学史简介"里,用小字排。
其三,一篇数学论文。 结构是摘要、引言、定义与记号、主要结果、证明、参考文献。"我们为什么需要这个定义"这句话若出现,在引言里;而引言的写法本身有一套惯例——它交代的是这个问题在文献中的位置,不是作者当初为什么会想到这样定义。真正的来路(试了几种定义、哪几种崩了、为什么最后选了这一个)从不出现在任何位置。
其四,作为对照,一本商用算书或应用手册。 这一类的开头往往是一个具体问题:某商人有若干货物,如何分账;某工程需要多少材料。定义(如果有)出现在问题之后。
四类文本,前三类的答案一致,第四类不同。 而第四类恰恰是编二第二章那条反读所指出的:不受"什么算一本正规数学书"这个标准约束的地方,光滑化更弱。
这不是四个统计样本,本节也不假装它是。 它是一份任何读者可以自己重做的核对:拿起你手边任何一本数学教材,翻到任何一章,数一数那句话在第几段。本书的判断如果错了,这个核对会立刻显出来。
一条从出版与写作实务出发的反读,而且它比第五节那条"为查阅优化"更硬。
反读是:"定义在第几段"这个指标测的不是知识观,是篇幅约束。
一本小学教材每一课只有两页,一学期要覆盖法定的全部课程内容;一本教材若给每个概念都配三页的困境铺陈,它会厚三倍,装不进书包,也上不完。教材编者不是不知道来路,是没有位置写。 同样,一篇论文的篇幅由期刊定,一本大学教材的厚度由一学期的课时定。
于是本书那个指标测到的,可能只是"每一页要装多少内容"这个纯粹的工程约束,与任何本体论无关。
本书接受这个反读的大部分,并做两处回应。
第一处回应:这条反读恰好解释了为什么这道工序不需要任何人同意。 它与编一第二章那条判断完全一致——光滑化的每一次制度化不是由某个人决定的,是由某个成功决定的。篇幅约束正是这类"没有人决定"的力量之一。 一位完全同意本书的教材编者,在两页的篇幅里仍然只能写定义。这不削弱本书的诊断,它指出了这道工序的又一个动力源。
第二处回应,也是可以被检验的一处:篇幅约束预测的是"来路被压缩",本书的机制预测的是"来路被移到末尾或删除"。这两者不同。
若纯粹是篇幅问题,那么在篇幅不受限的场合,来路应当回来。可以核对的场合有几个:教师用书(篇幅宽裕得多)、教学参考资料、大部头的多卷本教材、面向教师的教法专著。
按篇幅解释,这些地方应当有大量"这个概念是为解决什么而出现的";按本书的机制,它们仍然主要是"怎么讲清楚这个定义、学生会犯哪些错、如何纠正"。
这个核对本书没有系统做过,只做过零星翻阅,印象偏向后者,但印象不算证据。 本节把它列为一条尚未执行的核对,并写明它的判决效力:若在篇幅不受限的教师用书中,"这个概念是为解决什么而出现的"普遍出现在靠前的位置,则本章那个指标测的是篇幅,不是知识观,第一节须撤回。
这是编三唯一一条可以由读者独立执行、且能推翻本章的核对。
本章最后给一个不需要任何理论准备、任何教师明天就可以做的动作,它也是本书对"可核对"这条要求的一次兑现。
拿出你要教的下一章,做三件事:
其一,找出那句困境。 问:"如果没有这个概念,哪一件事做不成或者贵得不能接受?"(第十四章那两类的区分在这里用得上:是"贵"还是"没有"。)如果找不到这句话,说明你自己也没有这个概念的来路,而一位不知道来路的教师,无法带学生去走那条路。
其二,看它现在在第几段。 通常是不在,或者在最后。
其三,把它挪到第一段,把定义挪到它该在的位置——结算点,而不是起点。
这三步不需要改动任何一条数学内容,不需要新教材,不需要额外课时。它只是把同一批东西换了个次序。 而第四编将论证,正是这个次序,决定了接收者身上被写下的是这个概念,还是一条关于所有概念的规则。