教育 - 日本學術會議公佈政策建議：讓中小學生及高中生具備數學素養

作為支撐人工智慧（AI）、資料科學、數理科學乃至社會課題的理解與解決的基礎，數學正發揮著比以往更加重要的作用。日本學術會議公佈了一份文件，彙總了到高中畢業前所有學生應掌握並提升數學素養的意義與相關舉措。日本文部科學大臣的諮詢機構中央教育審議會也在圍繞下一期學習指導要領的制定開展類似的討論。儘管義務教育階段結束時，日本學生數理學科的學習達成度位居世界前列，但存在難以銜接理工方向升學與職業選擇的問題。為了解決這一結構性問題，今後應如何改革中小學算數與數學的教育呢？類似這樣的討論，今後或將愈發活躍。

對數學的片面認知

9月4日，日本學術會議數理科學委員會數學教育分會發布了題為《關於改善初等中等教育階段算術與數學教育》的意見書。意見書指出：「數學本是一門尊重多元思考過程、能夠通過交流探討得以深化的學問。另一方面，‘數學是以背誦和計算為核心的學科’這一固化觀念根深蒂固，阻礙了算術與數學課堂的多樣化發展」。文件首先點明的就是日本社會普遍延續著對數學的不當與錯誤認知這一現狀。

「在算術、數學課堂上，學生在運用四則計算器、科學計算器等計算工具、電子表格軟體以及可實現圖表繪製、作圖、統計處理功能的數學應用軟體的同時進行思考的機會十分有限。相應地，用於掌握各種計算技能的時間和精力佔比過高。其背後顯然受到入學考試的影響。」意見書以此指出日本教育難以適應新形勢的現實情況，同時提出觀點，認為這也是日本理工科人才相較於其他國家偏少的原因之一。

文科生也應學習機率、數列、矩陣和統計

為了讓學生在高中畢業前掌握並進一步提升數學素養，應該怎麼做？現行學習指導要領中作為高中選修科目的數學A、數學B、數學C，將在下一期學習指導要領中整合為一門全新的選修課程，學生可從「排列組合與機率」「數列」「矩陣」「統計推論」「平面上的直線與複數平面」「幾何向量」六個模組中進行選修。意見書在介紹中央教育審議會正在推進的上述研討事項之後指出，除當前必修科目「數學Ⅰ」之外，學生最好能夠學習更多科目；希望升入文科院系的學生，除必修科目「數學Ⅱ」外，也建議至少修完四門選修模組（「排列組合與機率」「數列」「矩陣」「統計推論」）。

意見書認為，初高中數學學習應當重點深化概念理解、提升思考能力與判斷能力。文件建議積極定位計算器、電子表格軟體、數學應用軟體等工具的作用，將手算容易變得繁雜的處理交由上述工具完成。意見書同時指出，應當重新審視傳統測驗與考試形式，例如根據實際需要允許使用計算器，營造一個能夠專注於培養和評估符合時代要求的素質與能力的環境。

此外，意見書還指出，必須重視線性代數、數學分析（解析學）、機率論、統計學基礎的學習。因為這些知識是理解併合理運用人工智慧技術、數理科學、資料科學等現代社會重要基礎設施原理的理論與技術基礎。儘管各界已認識到STEAM（科學、技術、工程、藝術、數學）教育的重要性，但數學的作用並未得到充分定位。意見書也提醒人們關注這一現狀，並強調，不能僅將STEAM教育視為單純的跨學科活動，需要在學習指導要領中將其明確定位為一種運用數學的視角與思維方式把握現實課題、梳理課題結構、進而推動問題解決的學習過程。

性別與多樣性視角

意見書進一步指出，應在中小學和高中的學習指導要領中明確納入性別多樣性視角。不分性別，日本擁有大量潛在的理工人才，但其潛力尚未得到充分發揮。為了充分發掘這一力量，建議書指出，應在「學習指導要領」中確保學生不分性別都能對理工科領域產生興趣，並將其學習與自身的發展方向和未來的社會參與結合起來。為此，意見書提出了以下糾正與改善措施：「除將性別多樣性教育列為師範課程與在職教師研修的必修科目並加以推進之外，還應向家長積極提供有關理工科發展路徑和多樣化職業形象的資訊等，從制度上引入性別視角」「設計不以文理分科為前提的教育課程體系的同時，通過在小學階段實施數理學科專任教師制度和配備專用教室等措施，建構能夠發揮專業性的教育體制」「為增加數理學科女性教師，推進完善彈性工作模式，並充實研究持續支持制度」。

日本學術會議已於2023年9月由理工學性別多樣性分科會公佈了題為《為加快女性走向理工升學道路所需：在初等中等教育導入性別視角並建構理想的數理教育環境》的意見書。在針對數理科目的國際理解度調查中，日本中小學生無論男女均取得了較高分數。然而，將科學應用於生活的意識淡薄，尤其是許多女生並不將理工科視為未來的發展選項。該意見書此前就已經指出了日本的這一現狀。

國際調查印證日本學生數理能力出眾

此次，能夠佐證意見書所指出的日本學生數理能力出眾這一結論的國際調查之一是，經濟合作與發展組織（OECD）開展的「國際學生評估項目（PISA）」。2023年12月公佈的以81個國家和地區15歲學生為對象的「PISA 2022」結果顯示如下：若僅統計81個國家和地區中的37個OECD成員國，日本取得了「科學素養」第1位、「數學素養」第1位、「閱讀素養」第2位的優異成績（在全部81個參與國家和地區中，新加坡等亞洲非OECD成員國和地區進入前列，日本的「科學素養」降至第2位、「數學素養」降至第5位、「閱讀素養」降至第3位，排名略有下降）。

此外，2024年12月國際教育成就評價協會（IEA）公佈的「國際數學與科學教育成就趨勢調查研究（TIMSS）2023」結果也顯示（對象為58個國家和地區的小學4年級、44個國家和地區的初中2年級）中，日本小學4年級算術排名第5位、理科第6位，初中2年級數學第4位、理科第3位，均位居前列。從該調查結果中能夠看出日本一個獨特現狀：學生在義務教育結束前數理學科成績優異，但升入高中之後情況便發生巨大轉變。

在日本學術會議公佈此次見解四天後的9月8日，OECD的最新調查「PISA 2025」結果也正式公佈（PISA大約每三年實施一次）。從這一調查結果來看，日本的整體形勢並未發生明顯變化。儘管「閱讀素養」和「科學素養」的平均分與PISA 2022相比出現了顯著下降，但原本在PISA 2022位列OECD成員國第二位的「閱讀素養」躍升至第1位，最終日本在38個OECD成員國中包攬「科學素養」、「數學素養」、「閱讀素養」三項第一名。最新PISA結果也再次證實了日本學生在初中畢業前數理學科依然強勁的狀況沒有改變（在包括非OECD成員國在內的91個國家和地區中，亞洲國家和地區繼續位居前列，日本排名為「科學素養」第5位、「數學素養」第5位、「閱讀素養」第4位）。

PISA2022三個領域平均分的國際比較

＊帶有「＊」的國家和地區表示未滿足一項或多項PISA抽樣標準。
※信賴區間表示調查對象全體學生（總體）平均值可能存在的分數範圍。由於PISA調查為抽樣調查，看待平均分需要考慮相應區間誤差。
（摘自文部科學省國立教育政策研究所《PISA 2022要點》）

（摘自文部科學省國立教育政策研究所《PISA 2025要點》）

AI也在迫使對教育進行根本性重新審視

另一方面，現實狀況卻不允許僅僅滿足於上述優異成績。2023年5月訪日並在日本記者俱樂部舉行記者會的OECD教育與技能司司長兼秘書長教育政策特別顧問安德烈亞斯·施萊歇爾（Andreas Schleicher）表示，隨著AI的飛速進步，正迫使從根本上重新審視教育應有的形態。此前一年，也就是2022年11月美國OpenAI公司發布對話型AI「ChatGPT」給世界帶來衝擊後不久的2023年3月，OECD公佈了題為《教育是否在與技術的競爭中落敗？AI在閱讀能力和數學思維能力方面的進步》的報告書。這份報告基於以往「OECD成人能力調查（PIAAC）」中各國國民閱讀理解能力與數理思維能力的調查結果、以及AI的飛速發展為依據，評估了電腦對就業與教育產生的影響。

報告書給出的評價是：「AI潛在的‘閱讀能力’已接近具備3級能力成人的水平」。3級是將個人各項能力分為5個等級中從下往上數第3個等級。在2021年的「PIAAC」結果中，OECD成員國平均有90%的成年調查對象「閱讀能力」在3級及以下。「數學思維能力」也有88%的成年調查對象在3級及以下，而面對「PIAAC」當中難度更高的題目，AI展現出的數理思維能力與3級水平成人相當。報告書指出：「在數學思維能力和閱讀能力方面，AI有可能比大部分人取得更好的結果。」

施萊歇爾在介紹了上述報告書概要後評價道：「對話型AI‘ChatGPT’已經達到與人同等的水平」。他指出「如今數字世界與現實世界已經無法分割」，並針對當下教育難以順應這類變化的現狀表達強烈危機感：「教育不能只是單向傳授知識，需要培養學生更加主動、自主的學習能力。」

此外，他還斷言：「我可以篤定地說，AI未來必將能夠解答絕大部分大學入學考試題」。並提議將入學考試轉型為側重考核思考能力的模式。他還指出大學生與教師的關係也將發生變化，今後重要的是讓學生以科學家的視角看待事物。既然AI可以傳授科學技術相關知識，他呼籲學生向著科學家、哲學家、藝術家的方向成長，具備面向各領域開展思辨的能力。

施萊歇爾提出的根本性改革訴求還涉及到了初等與中等教育。必須將教育場所從教師教、學生被教的模式轉變為師生共同協作創造的學習場所。為此，他要求教師應當具備資料科學家的素養，將資料分析結果運用到教學方式當中。他還引用了顯示15歲孩子比10歲孩子創造力更差——即隨著年齡增長創造力下降的孩子很多的調查結果，強調教育改革的緊迫性。此外他還明確表達擔憂，倘若不推進教育改革，優秀人才將不再願意從事教師職業。

（2023年5月15日在日本記者俱樂部舉行記者會的OECD教育與技能司司長兼秘書長教育政策特別顧問安德烈亞斯·施萊歇爾，圖片取自日本記者俱樂部「YouTube記者會影片」）

促進女性活躍雖取得一定進展

日本學術會議意見書著重強調的性別多樣性視角的重要性，現已成為日本政府核心政策之一。2020年內閣會議決定的《第5次男女共同參與基本計畫》中提出：「力爭在2020年代儘早實現女性在領導層中的佔比達到30%左右，並為此推進各項舉措」。由全國85所國立大學組成的國立大學協會也在2000年以「為推進國立大學中的男女共同參與」為題的文件中表明了積極推進女性教師錄用和晉升的意願。在最新的行動計畫中，按照第5次男女共同參與基本計畫所示的目標，設定的到2025年應達成的女性比例目標值為：「除助手外的教師（教授、副教授、專職講師、助教）」24%以上、「教授」20%以上、「副教授」30%以上、「校長、理事、副校長」20%以上、「（除校長、理事、副校長外）大學決策機構成員」20%以上。

然而，根據該協會今年2月公佈的「關於國立大學男女共同參與推進實施情況的追蹤調查」報告書顯示，雖然女性佔比有所改善，但多數目標仍未達成。截至2025年5月1日，「除助手外的教師（教授、副教授、專職講師、助教）」為20.7%、「教授」13.2%、「副教授」20.1%、「校長、理事、副校長」19.2%、「（除校長、理事、副校長外）大學決策機構成員」16.3%，多數未達目標值，其中教授崗位的實際佔比與目標值之間差距尤為突出。

另一方面，依據最新發布的日本科技領域官方調查報告「科學技術指標2026」（文部科學省科學技術與學術政策研究所於8月7日公佈），女性研究人員數量成為日本為數不多呈現向好改善態勢的指標。2025年日本企業、大學、公共機構合計女性研究者人數為19.0萬人（比上年增長4.2%），其中博士學位持有者為3.9萬人（同比增長3.4%），數量在穩步增加。但女性研究者在全體研究者中的佔比僅為19.0%，在除去暫無相關資料的美國、中國之外的20個主要國家及地區當中，仍然處於最低水平。

日文：小岩井忠道（科學記者）
翻譯：JST客觀日本編輯部

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