Les passionnés d'Alice au pays des merveilles ont récemment célébré l'anniversaire de l'histoire avec des événements créatifs comme jouer avec des énigmes et le temps, et les futures expositions d'Alice sont en préparation. Le livre pour enfants original de 1865 Les aventures d'Alice au Pays des Merveilles , sorti de l'imagination d'un mathématicien, continue d'inspirer l'exploration et le plaisir.

Mais un lien entre les mathématiques et la créativité est-il capturé dans les écoles ? De nombreuses discussions à travers le monde occidental de la part des experts et du public ont souligné la nécessité de revitaliser les mathématiques au secondaire :les critiques disent que l'expérience est ennuyeuse ou sans signification pour la plupart des élèves. Les experts concernés par l'intérêt public et la prise de décision affirment que les étudiants ont besoin de compétences en pensée critique, la créativité, communication et collaboration.

Mathématiciens, les philosophes et les éducateurs sont également concernés par l'excitation et l'énergie de l'expression créative, avec invention, avec émerveillement et même avec ce qu'on pourrait appeler le roman de l'apprentissage.

Les mathématiques ont tous les attributs du paragraphe ci-dessus, et il me semble donc que ce qui manque aux mathématiques du secondaire, ce sont les mathématiques elles-mêmes.

Je travaille maintenant avec des collègues de l'Université Queen's et de l'Université d'Ottawa pour développer RabbitMath, un programme de mathématiques de niveau secondaire conçu pour permettre aux élèves de travailler ensemble de manière créative avec un niveau élevé d'engagement personnel. Ma préparation pour cela a été 40 ans de travail avec des enseignants dans des classes de lycée.

En partenariat avec des professeurs de mathématiques de 11e et 12e année, nous allons piloter ce programme au cours des prochaines années.

Romans mathématiques

Lorsque les élèves étudient la littérature, le théâtre ou les arts créatifs au lycée, le programme est centré sur ce que l'on peut appeler des œuvres d'art sophistiquées, créé en réponse aux luttes et aux triomphes de la vie.

Mais actuellement en mathématiques à l'école, c'est rarement le cas :les étudiants ne sont pas connectés aux grands projets imaginatifs à travers lesquels les mathématiciens professionnels affrontent les problèmes du monde ou explorent les mystères du monde.

Le mathématicien Jo Boaler de la Stanford Graduate School of Education affirme qu'un "grand fossé entre les vraies mathématiques et les mathématiques scolaires est au cœur des problèmes mathématiques auxquels nous sommes confrontés dans l'enseignement scolaire".

Du sujet des mathématiques, Boaler note que :« Les étudiants diront généralement que c'est un sujet de calculs, procédures, ou des règles. Mais quand on demande aux mathématiciens ce que sont les maths, ils diront que c'est l'étude des motifs qui est une esthétique, Créatif, et beau sujet. Pourquoi ces descriptions sont-elles si différentes ?"

Elle souligne que le même fossé ne se voit pas si les gens demandent aux étudiants et aux professeurs de littérature anglaise de quoi parle la littérature.

Dans le processus de construction du programme RabbitMath, les problèmes ou les activités sont inclus lorsque les membres de l'équipe les trouvent engageants et un défi pour leur intellect et leur imagination. Suivant l'analogie avec la littérature, nous appelons les modèles que nous travaillons avec des romans mathématiques.

Par exemple, un projet invite les élèves à travailler avec les marées océaniques. Il serait difficile de trouver un cycle dramatique aussi majestueux que l'effet de cette sublime lune lointaine sur le puissant mouvement des marées dans la baie de Fundy.

Engagement étudiant

Dans les années 1970, l'extraordinaire mathématicien et informaticien du Massachusetts Institute of Technology, Seymour Papert, remarqué qu'en classe d'art, étudiants, tout comme des artistes matures, sont impliqués dans un travail personnellement significatif. L'objectif de Papert était de pouvoir dire la même chose d'un étudiant en mathématiques.

J'ai eu une expérience parallèle en 2013 lorsque j'étais examinateur interne pour le programme d'art dramatique à Queen's. J'ai été émerveillé par la passion créative des étudiants alors qu'ils se préparaient à mettre en scène un spectacle. Et ils n'étaient pas tous acteurs :ils étaient chanteurs, les musiciens, écrivains, compositeurs, réalisateurs et techniciens.

Dans le modèle de programme de Papert, des étudiants ayant des capacités et des intérêts divers travaillent ensemble sur des projets, par lequel ils collaborent sur des problèmes, stratégies et résultats.

En tant qu'informaticien pionnier, Papert a compris que les étudiants pouvaient accéder directement aux processus de conception et de construction grâce à la technologie numérique. Papert a utilisé son système informatique LOGO pour cette interface technique. LOGO était limité dans sa portée, mais l'idée de Papert était bien en avance sur son temps.

Les élèves de la classe RabbitMath travailleront ensemble en utilisant le langage de programmation Python pour construire des diagrammes et des animations afin de mieux comprendre leurs expériences avec les ressorts et les pneus, miroirs et musique. Ils produiront des vidéos qui pourront expliquer à leurs camarades de classe le fonctionnement d'une structure sophistiquée.

Aujourd'hui, La technologie, l'Internet, les systèmes de calcul formel et la programmation mathématique offrent des possibilités d'engagement immédiat dans les processus de conception et de construction, exactement ce que voulait Papert. La plate-forme pour RabbitMath est le Jupyter Notebook, un descendant direct de LOGO.

Compétence technique

Pendant trop d'années, les progrès réels de l'enseignement des mathématiques à l'école ont été entravés par une confrontation ridicule entre les mathématiques dites "traditionnelles" et "de découverte". Le premier concerne les installations techniques et le second les compétences d'enquête et d'investigation.

Il n'y a pas de conflit entre les deux; en fait, ils se soutiennent plutôt bien. Chaque entreprise humaine sophistiquée, de la direction d'un orchestre symphonique à la mise en orbite d'un satellite, comprend la nature complémentaire de la facilité technique et de l'investigation créative.

Le mathématicien Keith Devlin de la Stanford University Graduate School of Education conseille aux parents de s'assurer que leur enfant maîtrise ce qu'il appelle le sens des nombres, « la fluidité et la flexibilité avec les chiffres, une idée de ce que signifient les chiffres, et une capacité à utiliser les mathématiques mentales pour négocier le monde et faire des comparaisons. » Mais pour les étudiants qui se lancent dans une carrière scientifique, technologie ou ingénierie, ce n'est pas suffisant, il dit. Ils ont besoin d'une compréhension approfondie à la fois de ces procédures et des concepts sur lesquels elles s'appuient, c'est-à-dire la capacité d'analyser et de travailler avec des systèmes complexes.

Une classe de mathématiques au secondaire est un écosystème riche de capacités différentes, capacités, objectifs et tempéraments.

L'objectif de l'éducateur doit être de permettre à un mélange diversifié d'élèves de travailler ensemble dans une classe de mathématiques aussi créativement et intensément que les élèves du programme d'art dramatique, ou d'apporter la même passion personnelle qu'ils pourraient à l'écriture de fiction.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.