آمارهایی از افت یادگیری ریاضیات در کشور

به گزارش ایران اکونومیست، گویند قبل از اینکه محمد بن موسی خوارزمی در دارالحکمه مستقر شود، به سرزمین هند فرستاده شد تا حساب هندی را بیاموزد. خوارزمی پس از بازگشت از هند دو اثر «حساب الهند» و «الجبر و المقابله» را نگاشت. وی نتایجی را که یونانیان و هندیان بدست آورده بودند را تلفیق کرد و بدین ترتیب سبب انتقال مجموعه‌ای از معلومات جبری حسابی شد که در ریاضیات قرون وسطی تأثیر عمیقی گذاشت.

محمد بن موسی خوارزمی در قرن سوم هجری، علمی را برای نخستین بار صورت‌بندی و تدوین کرد که خود آن را «الجبر و المقابله» نامید که امروزه ما به اختصار «جبر و معادله» می‌نامیم. او توانست توسط این علم جدید معادلات درجه دوم را حل کند و راه را برای حل معادلات درجه بالاتر نیز هموار کرد.

بر اساس الواح بابلی و آثار برجای‌مانده از محاسبه‌گران هندی در عهد باستان، مردمان بابل و هند به حل حالات خاصی از معادلات درجه دوم نائل شده بودند، اما راه حل‌های آنها فقط به صورت دستور ارائه می‌شد ولی ابتکار خوارزمی در آن است که وی نخست همه معادلات درجه دوم شناخته شده زمانش را بررسی می‌کرد، سپس روش حل هر یک از آنها را ارائه و  سرانجام این روش‌ها را با کمک علم هندسه اثبات می‌کرد. این‌ها مؤلفه‌هایی هستند که در مجموع علم جدیدی به نام «جبر» را تشکیل می‌دهد.

این علم، از طریق ترجمه‌های لاتینی کتاب خوارزمی در قرون وسطی به اروپا راه یافت و هم در قرون وسطی و هم در عصر رنسانس تحول بزرگی در علم ریاضیات را موجب شد، چنانکه در قرن شانزدهم میلادی نیکولو تارتالیا و کاردان، ریاضیدانان ایتالیایی که با ترجمه لاتینی جبر و مقابله، آشنا بودند؛ روش این ریاضیدان ایرانی را برای حل معادله درجه سوم تعمیم دادند و بدین‌ترتیب گام دیگری در گسترش ریاضیات برداشته شد.

خوارزمی علاوه بر ریاضیات در حوزه تهیه نقشه‌های آسمان و زمین نیز تبحر داشته، به گونه‌ای که وی مسئول تهیه اطلسی از نقشه‌های آسمان و زمین بود. شاید وی از جمله کسانی بوده که در اندازه‌گیری طول نصف‌النهار کره زمین در دشت سنجار شرکت داشته‌است.

زندگی و حیات خوارزمی

در تقویم‌ها، روز ۲۲ تیرماه به عنوان سالروز تولد ابوجعفر محمد بن موسی خوارزمی ریاضیدان، ستاره‌شناس، جغرافیدان، فیلسوف و مورخ و همه‌چیزدان ایرانی است که در دوران خلیفه منصور عباسی و خلیفه مهدی عباسی می‌زیسته است.

از زندگی خوارزمی اطلاعات زیادی در دست نیست، ولی آثار او جایگاه والایش را در حوزه‌های علمی آشکار می‌کنند. خوارزمی در دربار مأمون عباسی بسیار مورد توجه قرار داشته و پیش از ۱۹۸ قمری و در حالی که مأمون هنوز در مرو (در ترکمنستان فعلی) می‌زیست، به دربار وی وارد شد و سپس همراه وی به بغداد رفت.

شهرت علمی وی مربوط به کارهایی است که در ریاضیات، به‌ویژه در رشته جبر انجام داده، به‌طوری‌که هیچ‌یک از ریاضیدانان سده‌های میانه مانند وی در ریاضی تأثیر نداشته‌اند و وی را «پدر جبر» نامیده‌اند. به گونه‌ای که جرج سارتُن، پژوهشگر آمریکایی در کتاب خود به نام «مقدمه بر تاریخ علم» آورده است: «خوارزمی بزرگترین ریاضیدان عصر خود و در صورت در نظر گرفته شدن همه‌ جوانب، یکی از بزرگترین ریاضیدانان همه‌ اعصار به شمار می‌آید». او خوارزمی را یکی از بنیانگذاران آنالیز یا جبر به صورتی جدا از هندسه دانسته است، زیرا کتاب جبر و مقابله حل آنالیزی معادلات درجه‌ اول و دوم را در بر دارد. سارتن به همین جهت نیمه‌ اول قرن نهم میلادی را «عصر خوارزمی» نامیده و فصلی از کتاب خود را به نام او مزین‏‏‏‎ کرده است.

به خاطر همین است که در ایران «جشنواره خوارزمی» نام یک جشنواره علمی در ایران است که به منظور ارج نهادن به مقام دانش پژوهان و فناوران نوآور به نام این دانشمند بزرگ ایرانی اسلامی «ابوجعفر محمد بن موسی خوارزمی» نام‌گذاری شده است. همچنین در سال ۱۳۶۲ هجری شمسی برابر ۱۹۸۳ میلادی، به مناسبت هزار و دویستمین سالگرد تولد خوارزمی یادنامه‌ای به زبان روسی در ۲۶۰ صفحه و مشتمل بر ۱۶ مقاله در مسکو و یادنامه دیگری در تهران به زبان فارسی و به همت کمیسیون ملی یونسکو منتشر شده است.

«پدر بزرگ علوم کامپیوتر» لقب دوم خوارزمی

خوارزمی همچنین در طول حیات خود مفهوم الگوریتم را در ریاضیات توسعه داد؛ از این رو لقب «پدربزرگ علوم کامپیوتر» نیز به وی داده شد. یکی از اختراعات بزرگ خوارزمی، احتمالاً ایجاد رقم صفر است. افزودن صفر به سیستم عددها انقلابی بود و درک بسیاری از بخش‌های ریاضیات و اعداد منفی را آسان کرد.

اصطلاح «الگوریتم» از لاتین‌سازی نام «خوارزمی» گرفته شده و همچنین کلمه «جبر» از لاتین‌سازی «الجبر» که بخشی از عنوان کتاب مشهور وی است و در آن روش‌های جبری اساسی معرفی شده، مشتق شده است. رویکرد انقلابی وی در ریاضیات، اساس تمامی الگوریتم‌های مبتنی بر رایانه فعلی ما را فراهم کرده است.

این واقعیت موجب شد که در سال ۱۳۹۸ شمسی، سازمان نظام صنفی رایانه‌ای استان تهران پیشنهاد داد تا روز ۲۲ تیرماه که با تولد محمدبن موسی خوارزمی، دانشمند بزرگ ایرانی همزمان است، به عنوان «روز ملی فناوری اطلاعات» انتخاب و در تقویم رسمی کشور ثبت شود. پس از آن و با پیگیری‌هایی که از سوی سازمان نصر تهران صورت گرفت، روز ۲۲ تیر توسط شورای عالی انقلاب فرهنگی به عنوان «روز ملی فناوری اطلاعات» تعیین شد.

انتخاب یک روز از سال به عنوان «روز ملی فناوری اطلاعات»، اهمیت بسیاری دارد. این اقدام هدفمند برای جلب توجه مردم و دولتمردان به مساله فناوری و ترویج آن، به منظور ایجاد زندگی بهتر و آینده روشن‌تری برای نسل‌های آینده است. به عبارت دیگر، فناوری می‌تواند جامعه را به حکمرانی هوشمند متصل کند و در پیشرفت و توسعه جامعه نقش مهمی ایفا کند.

افتخارات جهانی دانشمند ایرانی

کتاب الجبر خوارزمی دو بار توسط جرارد کرمونا و رابرت چستر در قرن دوازدهم به لاتین ترجمه شد که صدها معادله درجه دوم ساده را با تجزیه و تحلیل و همچنین با مثال هندسی به کار می‌برد. همچنین دارای بخش‌های قابل توجهی در مورد روش‌های تقسیم ارث و بررسی قطعات زمین است.

خوارزمی همچنین اثر مهمی در زمینه نجوم نوشت که شامل تقویم‌ها، محاسبه موقعیت‌های واقعی خورشید، ماه و سیارات، جداول سینوس‌ها و مماس‌ها، ستاره‌شناسی کروی، جداول نجومی، محاسبات اختلاف منظر و کسوف و دید ماه می‌شود. 

خوارزمی چندین پیشرفت مهم در تئوری و ساخت ساعت‌های آفتابی ایجاد کرد که از پیشینیان هندی و هلنیستی خود به ارث برده بود. او جداولی برای این ابزار درست کرد که زمان مورد نیاز برای انجام محاسبات خاص را به میزان قابل توجهی کوتاه کرد. ساعت آفتابی او جهانی بود و از هر جای زمین قابل رصد بود. از آن به بعد ساعت‌های آفتابی مکرر بر مساجد برای تعیین وقت نماز گذاشته می‌شد.

جهانیان قطعا به خوارزمی به خاطر «جبر» مدیون هستند و اکنون این ما هستیم تا با بسط تئوری‌ها، نسبت به کاربست این علم بنیادین اقدام کنیم؛ ولی این در حالی است که روزگار «علوم پایه» از جمله «ریاضیات» در ایران مساعد نیست. علوم پایه، پل ارتباطی میان دنیای دانش با فضای مادی و زندگی بشر است و کشورها به‌خاطرداشتن دانشمندان قوی و پیشرو در این حوزه توانسته‌اند ثروت‌آفرینی کنند، اما در ایران بیماری عقب ماندگی علوم پایه با این مسکن‌های موقتی بهبود نخواهد یافت.

به استناد نتایج آزمون تیمز Thames که سطح پیشرفت دانش‌آموزان را در یادگیری علوم و ریاضیات در پایه‌های چهارم و هشتم هر چهار سال یک بار اندازه‌گیری می‌کند، وضعیت کشور ایران، مناسب نیست. دانش‌آموزان ایرانی در سال ۲۰۱۹، در آزمون دروس ریاضی و علوم پایه چهارم، نمرات ۴۴۳ و ۴۴۱ را کسب کرده‌اند که هر دو نمره زیر نقطه مرکزی مقیاس تیمز یعنی۵۰۰ بوده است. همچنین با استناد به گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس از نتایج آزمون تیمز، ایران دربین ۵۸ کشور دنیا به ترتیب رتبه ۵۰ و ۴۸ را در پیشرفت دروس ریاضی و علوم کسب کرده است.

همچنین با استناد به نتایج همان آزمون در آزمون دروس ریاضی و علوم پایه هشتم، دانش‌آموزان ایرانی نمرات ۴۴۶ و ۴۹۹ کسب کرده‌اند که هر دو نمره مشابه با پایه چهارم زیر نقطه مرکزی مقیاس تیمز بوده است. ایران در پایه هشتم نیز در دروس ریاضی و علوم به ترتیب رتبه‌های ۲۹ و ۳۲ را بین ۳۹ کشور جهان به‌دست آورده است. 

روند افت یادگیری دروس ریاضی و علوم در آزمون سراسری نیز تداوم دارد؛ به‌طوری‌که میانگین دروس مرتبط با علوم پایه شدیدا افت کرده است. بنا به گزارش مرکز پژوهش‌ها، میانگین درس ریاضی در هر سه گروه ریاضی فیزیک، علوم تجربی و علوم انسانی در سال ۱۳۹۶ به ترتیب از نمره ۶.۳، ۱۰ و ۲.۹ درصد به ۳.۹، ۳ و ۱.۵ رسیده است.

بنا به اطلاعات موجود از قوانین و اسناد بالادستی، سهم هزینه‌کرد دولت در پژوهش‌های پایه‌ای کشور از سال ۱۳۹۵ تا ۱۴۰۰ روند کاهشی داشته است. این اعتبارات طی این دوره زمانی از ۲۶درصد به ۲۰درصد رسیده است. در سال گذشته سهم پژوهش‌های علوم پایه از اعتبارات فقط ۴هزار و ۵۰۰ میلیارد تومان بود. جالب است بدانیم که آمریکا در سال ۲۰۱۸ به میزان ۶۰۷ میلیارد دلار در فعالیت‌های تحقیق و توسعه هزینه کرده است. آمریکا ۱۷ درصد از هزینه‌های تحقیق و توسعه خود را که معادل ۱۰۱ میلیارد دلار برآورد می‌شود، به تحقیقات علوم پایه تخصیص داده است. اوضاع در فرانسه و چین نیز به همین ترتیب است. چین ۲۶ میلیارد دلار از بودجه تحقیق و توسعه سالانه خود را که معادل ۶درصد از کل اعتبارات می‌شود، به علوم پایه تخصیص داده است و فرانسه نیز رقمی بیشتر از چین هزینه کرده است.

به گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس، بیکاری گسترده و نبود شغل مناسب برای دانش‌آموختگان رشته‌های علوم پایه، پرهزینه بودن این رشته‌ها، رغبت نداشتن داوطلبان کنکور درتحصیل در این رشته‌ها به‌ویژه در سال‌های اخیر، دیربازده بودن این رشته‌ها، نیاز به تجهیزات، آزمایشگاه‌ها و امکانات فراوان ازجمله عللی هستند که به کاهش تقاضا در تحصیل در این رشته‌ها منجر شده‌اند.