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無處不數學
2020.07.01 瀏覽數:11394

無處不數學
文‧攝影/逢甲大學工程與科學學院


 
「國英數」是從小學到大學的基礎學科,相較於國文與英文的用處,數學卻難以融入日常生活。上街買菜用不到因數分解,廚房做飯用不著數列級數,連微積分也難以在上班工作時派上用場。數學似乎只在課堂上才有用的學科,也因此「為什麼要學數學?」、「唸數學能做什麼?」成了許多學生與家長共同的疑問。
幾乎理工科系的老師都能同意數學有大用,因為數學的確幫助解決各專業領域的種種問題與挑戰,同時也往往是關鍵技術的核心。有許多老師與企業喜歡數學系畢業的學生,儘管他們缺乏相關背景知識,但只要有興趣肯學習,憑藉著之前在數理邏輯的扎實訓練,不難快速地掌握相關知識並加以運用。然而,難以三言兩語就回答「為何要學數學?」的原因與數學的本質有關。
數學是對模式的研究,是對事物的數量、關係、狀態等進行表達與詮釋的一種手段。許多學生對數學的理解僅止於完成老師指派的作業與考試,並非擴展自己對角度、體積、函數等的真正理解。在升學主義掛帥下,數學很大程度被視為一種計算技能的菜單來教授。例如我們照著步驟A B C這樣一路做下去後就得出問題的答案,但往往沒有先釐清整個問題,對解決問題的「原料」也不求甚解。過分強調計算技能會損害學生發展以數學家思維(思考、推導、建模等)解決問題的能力,進而令人望而生厭、避而遠之。
美國力推STEM教育(Science, Technology, Engineering, Mathematics)目的在於鼓勵創新,培養學生解決未知問題的能力;而108新課綱以「素養」為課程發展主軸,強調培養學生為適應現在生活及面對未來挑戰所應具備的知識、能力(包含技能)與態度。考慮國內外趨勢與學生未來發展,本系積極推行數學接地氣,在傳統數理必修課程除建立扎實的基礎與邏輯訓練外,也介紹相關實務應用與發展;而在進階選修課程則探討專業領域的背景知識及數理應用,期待同學能結合自身興趣應用到各領域。

 







 
數年努力之下,系上學生的表現讓師生們又驚又喜,尤其在校內外競賽的表現與專門科系學生相比毫不遜色。例如憑藉數學培養的空間幾何與視覺推理能力,結合對設計、製造的興趣,同學們參加3D列印競賽屢屢獲獎(圖一)。本系在程式設計的訓練也相當扎實,同學曾於全國型的Python程式設計競賽囊括第二、三名,且程式與跨域結合的化學反應也讓人驚豔,同學們運用擴增實境技術開發辨識數學方程式並繪圖的程式,於『科技與人文科技藝術創意競賽』中榮獲「科普特別獎」。此外,在系上近幾年著重的《數據分析》領域,同學參加競賽每每都面臨沒有相關背景知識的窘境,但憑藉著自行研讀資料抽絲剝繭、建立分析模型進行評測、調教參數解讀結果等過程後,常有優異的表現。例如在分析智慧電表數據的競賽中榮獲特優與佳作(圖二),而在學習數據分析的全國競賽也獲得第一名與佳作。最近參加中山大學主辦的商業數據分析競賽,分析由台新銀行提供的客戶消費資料,並預測是否會申購金融商品,參賽同學由65支隊伍中脫穎而中,經複賽簡報後最終獲得優選(圖三)。
若將數學比擬成武功,那麼數學能力可視為武者的內功,數學應用知識則是前人傳下來的招式,內功越深便可駕馭越強的招式,用以通過各應用領域的魔王關卡。因此,僅僅完成作業、拿到學分難以擴展對數學的認識,而是要建立在興趣、與生活的相關性並積極投入運用,這時就會發現生活無處不數學。
 



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