“怎麼培養數學邏輯思維？來點編程試試？”大概這是很多人的既有認知，畢竟感覺程序員們的數學都挺好的。巴特，反轉來了。來自巴黎大學的研究人員發現，小學生改用編程課學數學后，對成績不僅沒有明顯幫助，甚至會產生一些負面影響。
在歐幾里得除法、加法分解、分數運算幾個方面，影響範圍為-0.16 ~ -0.21（值為負數即代表表現不如標準組）。而且編程軟件的可視化界面，還影響了孩子的注意力集中能力。
沒錯，這裡說的就是風靡少兒編程圈的 Scratch，它最大的特點就是通過動畫塗鴉的表現方式，讓小孩子喜歡上編程。
△ 圖源百度百科
要知道，很多家長給小孩報編程課就是為了提高數學成績…… 怎麼現在反倒成絆腳石了？
從編程邏輯轉到數學邏輯才是關鍵
其實這事兒的關鍵就是，小孩子們到底能不能把從編程里學到的邏輯思維，轉化到數學方面。按照學習遷移的思路，通常認為計算機思維和技能是能夠輕鬆轉移到其他領域的。尤其在解決問題這方面，編程和數學被認為密切相關。
話雖如此，一直以來卻沒什麼有力的研究證明。
為了搞清兩者之間的關係，2017 年 10 月到 2018 年 2 月，大概 4 個月的時間裡，研究團隊招募了四、五年級共 2472 名學生進行實驗。這些學生年齡在 9-11 歲之間，來自 46 所學校的 107 個班級。
以學校為單位，學生隨機分配到兩個組別：編程組（28 所學校，68 個班級，1519 人）和對照組（18 所學校，41 個班級，953 人）。簡述一下實驗方法，就是讓兩組小孩分別上編程數學課和普通數學課，然後對比期末成績。
教學內容涉及三個部分，分別是歐幾里得除法、加法分解和分數。以歐幾里得除法為例，所有小孩都需要在數學寫作中構造一個方程，如 a = b*q + r。小孩們花了同樣的時間來理解新的數學概念。看看教學實踐的具體操作。
假設有這樣一道題目：
把 23cm 的絲帶切割，分成幾個 5cm 的絲帶段和一個 3cm 的絲帶段。
編程組的小孩需要構建一種算法，使用指定長度（這裡是 5）的幾個跳轉和一個較短的（這裡是 3）通配符跳轉，移動數字條上的光標，以達到目標。
△ 編程組的練習截圖
對照組的小孩則採取傳統方法，用剪刀把絲帶剪成幾個部分，然後寫成代數公式：23 = (4*5) + 3。介紹一下，編程組小孩用的是 Scratch 圖形化編程。
Scratch 是 MIT“終身幼兒園團隊”在 2007 年發布的一種圖形化編程工具。使用者可以不會英語，也可以不會鍵盤，只要玩一個類似搭積木的動畫遊戲，就能避開複雜語法來學習編程思維。作為少兒編程入門課程，國內少兒編程班用的基本都是它。
回到實驗本身，在入學前、三個教學內容前後這七個時間點，兩組學生進行了數學測驗。測驗內容大體分為三年級水平的數學知識、計算和解決問題的能力這三個知識點，旨在衡量相同技能。
每次測驗都會產生一個全局分數，並被居中和降低，以便比較不同概念的效果大小，如此一來，得到了三次測驗后的是三個因變量。由於學生屬於各個班級，因此採用了多級模型統計方法，它可以將因變量歸因於正確的水平。
模型規範過程包含四個步驟：
1、對空模型的每個概念進行估計，以估計類內方差和類間方差；
2、添加 1 級變量（學生特徵）；
3、添加 2 級變量（類別特徵）；
4、添加實驗變量（編程與傳統方法）。
為了擬合解釋每個知識點最終表現的簡約模型，模型中刪除了非顯著變量。模型中涉及變量的描述性統計如下。
△ 歐幾里得除法的描述性統計
△ 加法分解的描述性統計
△ 分數的描述性統計
研究結果顯示，每個知識點的前測得分對最終成績有顯著的正向影響；入學分數對最終成績也有積極而顯著的影響，但這個效應小於前測效應。
而相比上普通數學課的小孩，上編程數學課的小孩影響都是負數：編程思維對最終性能的平均影響為−0.16 SD（歐幾里得除法）、−0.19 SD（加性分解）和−0.21 SD（分數）。也就是說，對比對照組，編程組的學生進步更小。
儘管這些效應量在大型隨機試驗的預期範圍內，但效應量位於數學學習隨機試驗分佈的下尾。
研究人員認為，這些負面影響表示出，即使在老師指導水平不賴、且擁有“近遷移”假設的最佳條件下，從編程思維到數學思維的學習遷移並不能自發進行。
編程和數學的關係沒那麼簡單
實際上，如果從大腦活動角度來看，編程和解決數學邏輯問題時，激活的範圍也並不相同。此前研究表明，人類大腦在處理數學邏輯問題時，主要依賴於左腦的多需求（multiple demand，MD）網絡的分佈式網絡。
但是在 MIT 神經科學家發現，當人在讀代碼（Python）時，似乎同時激活了 MD 網絡的左右兩個部分。並且，讀 Scratch 可視化代碼（ScratchJr）時，對右側大腦的激活程度略高於左側大腦。也就是說，讀代碼和處理數學邏輯問題時的大腦活動並不相同。
有網友看了最近的這項研究也表示，這次實驗之所以會得出一個出乎意料的結論，關鍵點或許不在編程上，而是 Scratch 到底適不適合小孩拿來學數學。
還有人提到，編程更像是結合邏輯、推理等方面的學科，而不是數學。
如果一定要把數學和編程聯繫在一起，可能大家更認可的是數學對編程的影響。
有位網友就想到了自己的辛酸史 —— 他因為沒有拿到加拿大大學要求的數學成績，沒法攻讀計算機學位（好在最後他還是從事了軟件開發）。
（在加拿大等國家和地區，大多數大學級別 CS 課程的錄取都要求了較高的數學成績，整個專業也會偏愛對數學有高度熱情的同學。）
但不可否認的是，的確有很多人在學了編程后，數學物理都有提升。
只能說編程肯定能幫助小孩學到一些技能，但會不會像一些機構吹得那麼神乎其神、宛若是學數學的捷徑，這事兒還有待驗證。
一作曾在南京大學任教
本篇論文的一作及通訊作者為 Manon Laurent。她現在是巴黎大學社會系的博士。此前曾在南京大學、康考迪亞大學、巴黎大學有過任教經驗。研究的興趣領域為中國城市社會關係。
話說，你學編程后，數學成績有提高嘛？
參考鏈接：
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[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959475222000883#!
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[2]https://www.publicbooks.org/author/manon-laurent/
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[3]https://news.ycombinator.com/item?id=32728636
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[4]https://www.cessma.org/LAURENT-Manon