数学有一种惊人之美——读王金战育才方案《学习哪有那么难》有感

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  笔者有幸拜读王金战老师《学习哪有那么难》,被王金战老师深遂思想,浅显易懂的教学方法深深吸引,不绝于耳的共鸣所震撼,数学有一种惊人之美,数学的美那可不得了,如果说自然美术、艺术美是由视觉、听觉等感官所接受的美感 ,数学美则是大脑思考所产生的思想结构上的精神美,数学美是一种理性的美,抽象之美。数学知识并不存在缺少美的例证,而是缺少科学美的发现。英国数学家哈代:“美是首要的标准,不美的数学在世界上是找不到永久的容身之地的“,王金战老师认为美在什么呢?
  一、数学的对称和谐之美
  初中数学中,有许多图形都具有对称性,基本知识也体现出对称思想。亚里士多德:“虽然数学没有明显提出善和美,但善与美也不能和数学完全分离。因为美的主要形式是“秩序、匀称和确定性”。例如,数轴上到原点的距离等于3的点点有两个,这两点关于原点对称,而这两个点表示的数是±3,它们互为相反数,欣赏这种对称美可以加深对数的知识扩充的理解。初中数学中如等腰Δ,菱形、矩形、圆是对称图形。对数与指数运算互为逆运算,这些都具有对称美的特征,同学们可尽情欣赏这些对称美,美和对称是紧密相连的。
  中国古代建筑奇思妙想,美仑美奂,精典绝伦,在建筑布局上,无不应用数学的对称之美,如北京的故宫布局,在中轴上,东西依次相互展开,宏伟壮观,形成了一个非常和谐的城市;2008年北京奥运比赛场所,鸟巢、水立方建筑设计都体现对称之美,结构精巧、功能完备,确实令人震撼。
  二、数学的波澜壮阔之美
  我国著名数学家华罗庚说过:“就数学本身而言,是壮丽多彩、千姿百态、引人入胜的……认为数学枯燥乏味的人,只是看到数学严谨性,而没有体会出数学的内在美。”初中数学中将线段分割时,在长度为全长约0.618处进行分割,这叫做黄金分割,这个分割点就叫做黄金分割点,把一条线段分割成两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与远部分之比。
  黄金分割应用不仅仅体现在诸如绘画,雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理,工程设计等方面有着不可忽视的作用。舞台上的报幕员并不是站在舞台正中央,而是偏在台上一侧,以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播最好。科学家何做出测试,最完美的人体:肚脐到脚底的距离、头顶到脚底的距离=0.618,最漂亮的脸庞:眉毛到脖子的距离/头顶到脖子的距离=0.618。
  王金战老师在讲堂上举例,为什么女子愿意穿高跟鞋呢?大家可能感觉穿上高跟鞋漂亮,但是漂亮的原因是什么呢?有些人说穿上高跟鞋,走起路来那种风姿绰约的感觉挺动人,还有飘飘欲仙的感觉。其实不是这样,女孩穿上高跟鞋好看原因就是一个,实现了黄金分割,这样体形看上去特别和谐,视觉的冲击就特别大。
  三、数学的跌宕起伏之美
  苏联哲学家柯普宁:“当数学家列出方程式和公式,如同看到雕像,美丽的风景,听到优美的曲调等等一样而得出充分的快乐。”数学它体现在一个人思维跨度的要求,特别是当你在苦苦思索中,突然眼前一亮,找到解题思路,那种对灵魂的冲击,可以让人心情久久难以平静。
  在1874年-1876年期间,不到30岁的年轻德国数字家康托尔向神秘的无穷宣战,他靠着辛勤的汗水,成功证明了一条直线上的点能够和平面上的点——对应,也能和空间中的点对应。康托尔的创造性工作与传统的数学观念发生尖锐冲突,遭到一些人的反对,攻击甚至谩骂,康托尔的集合论是一种“疾病”,康托尔的概念是“雾中之雾”,甚至说康托尔是“疯子”。
  真金不怕火炼,康托尔的思想终于大放光彩,1897年举行的第一次国际数学家会议上,他的成就得到承认,伟大的哲学家,数学家思素称康托尔的工作,“可能是这个时代所能夸越的最巨大的工作”,他所创立的集合论已被公认为全域数学的基础。
  四、数学的茅塞顿开之美
  罗素:“数学,如若正确的看,不但拥有真理而且也具有至高的美”。王金战老师认为:“凡是好的数学题目,往往都稍有难度,当我们通过认真思考,突然找到它的答案,就会感受到一种豁然开朗的美”。“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
  法国大数学家费马是历史上最杰出的数学业余爱好者,在其一生中,他给后代留下了大量极其美妙的定理。费马有一个习惯,他在读书的时候喜欢把思考的结果简略。有一次,他在阅读时写下了这样的话:“……将一个高于2次的幂分为两个同次幂,这是不可能的。关于此,我确信已发现一种美妙证法,可惜这里空白地方太小,写不下”。这个定理被命名为“费马大定理”。为了寻找这个定理的证明,后世无数的数学家发动了一次又一次冲锋,1676年数学家根据费马的少量提示证明n=4,1678年和1738年德国数学家莱布尼兹和瑞士数学家欧拉也各自证明n=4,1770年欧拉证明n=3,……经过三个半世纪的艰辛探索,1993年6月英国数学家,美国普林斯顿大学教授安德鲁·怀尔斯证明费马大定理,这一消息在讲演后不胫而走,许多大学都举行了游行和狂欢。
  数学的美还有它的一题多解之美,有时候有一个看似很平常的题目,有时可找出七八种解法,而且每一种解法隐含 着一个非常美妙的技巧,再一个就是多题一解之美,数学可谓题海无边,但是只要注意归纳,就会发现,数学中的许多题目都是可以归类的,万变不离其宗。
  数学美有别与其它的美,它没有鲜艳的色彩,没有美妙的声音,没有动感的画面,它却是一种独特的美。美国数学家克莱因曾对数学作过这样描述:“音乐能激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学使人获得智慧,科技可以改善物质生活,但数学却能提供以上的一切”。
  参考文献:
  [1]王金战育才方案《学习哪有那么难》
  [2]科学时报——数学家故事(作者星河)
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