究竟什么是数学素养

究竟什么是数学素养

孙宏安

编者按

当前，“核心素养”引发了教育界的广泛热议。今天本号推送着名数学教育专家、原大连教育学院副院长、国务院特殊津贴获得者孙宏安教授的近作。该文从思路、基础、探讨和结论等四个方面展开论述，最终比较准确地定位了数学素养：数学素养是学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的数学领域的必备品格和关键能力。必备品格是指具有必要的数学知识，具有数学应用意识、数据意识和计算意识，具有科学态度和正确的数学价值观。关键能力包括空间想象能力、逻辑推理能力、计算能力、数据能力，包括数学抽象和概括能力、数学表达和交流能力等。本文观点新颖独到，论述严谨，令人叹服。品读本文，相信定能引发大家对素养、核心素养、数学素养的思考、讨论与实践探索。

数学素养探讨

《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（2014，以下简称《意见》）指出：课程改革的深化“将提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践”。在具体的课程改革中，将基于学科本质观来确立学科素养，基于学科素养来选择学科课程内容，基于学科课程内容来研究学业质量评价标准。确定数学素养则是深化数学课程改革的一项重要任务。《意见》指出了核心素养就是学生发展的根本目标，又指出“核心素养”就是“适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”，这为界定数学素养指出了方向。我们可以在这个核心素养界定下探讨各个学科素养，一般来说，各个学科素养应该就是核心素养在各该学科的“投影”，或者说核心素养就是各个学科素养的整合。

1、思路

这样对数学素养的研究就有两种思路：一，由学生发展的核心素养，即学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，进行数学或者数学教育领域的抽象，从而得出数学素养；二，由数学学科可能为学生提供的品格和能力出发，整合出可以作为学生的某些必备品格和关键能力的因素，就是数学素养，最后可以由各学科素养整合（具体化）为学生发展的核心素养。前一思路是由具体到抽象的思维展开途径；后一思路是由抽象到具体的思维上升过程。

关于数学素养国内早有研究，按照一位研究者的综述，20世纪50年代就有散在的自发性研究，90年代起跨世纪期间进行了多元性研究，本世纪10年代以来，人们进行了趋于统

一性的研究。数学素养的说法正式进入了国家课程标准，特别是上海市数学课程标准对数学素养进行了正式的界定。国内2009年参加PISA测试以来，研究者广泛引用了以PISA 数学测试的数学素养表述为代表的国外的各种数学素养界定，并进行了一些本土化工作。[[1]黄友初，我国数学素养研究分析[J]，课程?教材?教法，2015（8）：55-59][1]此外，对数学能力国内也早就进行了比较详尽的全面的研究；对与数学学习相关的若干必备品格，例如思维品质、价值观、应用意识、创新意识等也有不少研究；特别是国内对数学教育有着系统的深入的研究，得到了极其丰硕的成果。这些都是我们探讨数学素养的基础性条件。

2、基础

国内的数学素养表述

数学素养是什么？前面说的每一种研究都落实到对这一个问题的一种表述。国内对数学素养的表述一般地可以分为两类。

一类是从素养是一种心理状态或者特征出发作数学的限定，也就是对素养作数学领域的抽象。一个例子是：“数学素养指学生在已有数学经验的基础上，通过数学活动对数学的体验、感情和反思，并在真实情境中表现出来的一种综合性特征。广义的讲是一种综合特征，狭义的讲，是指在真实情境中有意识地应用数学知识与技能理性地处理问题的行为特征。”[[2]康世刚、宋乃庆，论数学素养的内涵及特征[J]，数学通报，2015（3）：8-11][2]说这是对素养做数学限定或者抽象而得出的是有依据的：只要把上面引文中的“数学”换成其他学科例如物理、化学、地理、历史等，就会发现，这段话仍然成立，表明着这个定义并不是从数学活动或者数学教育活动中概括出来的，是由“素养”概念或者由“特征”概念限定（抽象）出来的或者说演绎出来的。

另一类是由数学学科（教学科目）活动中概括出来的，例如：数学素养“就是数学思维能力，亦即数学运算能力、逻辑思维能力和空间想象力，其核心则是逻辑思维能力”。[[3]张奠宙、李仕錡、李俊，数学教育学导论[M]，高等教育出版社，2004：54][3]这两类表述并不是互相对立的，恰恰相反，它们是互相兼容而且互补的。前一类可以称为“属概念+种差”的定义，后一类可以称为“指明外延”的定义，它们在逻辑上都是合式的，本质上则是一致的。有一位作者同时运用了两种表述：“数学素养是指学生为了满足自身发展和社会发展所必备的数学方面的品格和能力，是数学的知识、能力和情感态度价值观的综合体。”实际上就是运用了“数学素养是数学领域的核心素养”这样的抽象表述。但是接着又指出：“数学素养的构成要素为：数学运算、数学推理、数学意识、数学思想方法和数学情感态度价值观。”指明了数学素养的外延！[[4]何小亚，学生“数学素养”指标的理论分析[J]，数学教育学报，2015（1）：13-20][4]回到本文开头说的研究数学素养的两种思路，在本例中是由前一种思路得出数学素养的内涵，由后一思路得出数

学素养的外延或者结构。

外国的数学素养表述

国外的被我们翻译为数学素养的词语有：Mathematical Literacy，Numeracy，Mastery of Mathematics，Mathematical Competence，Mathematical Proficiency等，不同国家不同学者用的不同词语的意义略有差。举出两种。

PISA测试的数学素养表述

PISA（Programme for International Student Assessment，PISA；中文：国际学生评估项目）是经合组织（OECD）发起的学生能力国际比较研究项目（从2000年开始每三年测试一次），测试主要聚焦在阅读素养、数学素养和科学素养上。

2012年PISA测试对数学素养的定义是：

数学素养是个体能够在不同情境中形成、运用和解释数学的能力，包括数学推理，运用数学概念、程序、事实和工具来描述、解释、预测。能帮助个体理解数学在社会生活中的作用，做出好的判断和决策，成为一个有建设性、参与性和反思能力的公民。[[5]参见：国际学生评估项目上海项目组，质量与公平——上海2012年国际学生评估项目（PISA）结果概要[M]，上海教育出版社，2015:8][5]

要运用已有的数学概念、知识和技能解决真实情境的问题，而问题解决是一个过程。首先需要把情境数学化，叫做数学表述；接着需要利用数学的概念、原理和方法解决数学问题，得到数学结果，称为数学应用；然后需要结合情境来解释该结果在情境中的意义，并评估结果针对原始问题的合理性。

在问题解决的过程中，学生需要灵活运用数学的基本能力，包括：沟通（交流）；数学化；表述；推理和论证；设计策略；使用符号化的、正式的术语和运算；使用数学工具。

第一段是一个按第一种思路做出的定义，“能力”是属概念，“个体能够在不同情境中形成、运用和解释数学”是种差，后面的分句是对种差作解释；下一句话则是指出个体具有数学素养的意义。下两段按第二种思路对数学素养作了外延分析。

美国NRC提出的数学素养

美国国家研究委员会（National Research Council，NRC）之下的数学学习研究委员会（MLSC）2001年把数学素养表述为描述成功数学学习的关键用词和所有学生须达到的学习目标，数学素养由概念理解、过程流畅、策略能力、合适推理和价值倾向等5个相互交织、互为依存的要素构成。这一数学素养的表述后来影响到整个西方世界。[[6]廖运章，美国NRC数学素养观及其影响[J]，外国中小学教育，2015（2）：59-65][6]其中的策略能力指的是提出、表征和解决数学问题的能力；价值倾向指把数学看作理性、有用、有价值的习惯性倾向，以及自我努力和自我效能的信念。这个定义非常重视过程，第三个和第四