大象、柯西先生与冯·诺依曼

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  摘 要:作为一种文化现象,数学的内涵十分丰富。随着数学文化研究的深入,数学文化如何走进中小学课堂,渗入到实际数学中,需要我们去探究与尝试。本文主要通过对自己编辑的《数学小读本》的阅读与赏析,使学生们在了解数学文化过程中,真正受到文化感染,产生文化共鸣,体会数学家的魅力,培养他们写出自己的读后感,提升自己的数学文化品位。
  关键词:数学文化;数学素养;数学名言
  “给我五个系数,我将画出一头大象,给我六个系数,大象将会摇动尾巴。——柯西”
  多么生动形象的一句话,亲爱的读者朋友们,谁能告诉我它的含义?
  一、数学文化
  从狭义上讲,數学文化是指数学的思想、精神、方法、观点、语言,以及它的形成和发展;从广义上说,数学文化还包含数学家、数学史、数学以及数学发展中的人文成分、数学与社会的联系、数学与各种文化的关系等等。
  什么是数学素养?顾沛先生说,很多年的数学学习后,那些数学公式、定理、解题方法也许都会被忘记,但是所形成的数学素养却是终身受用。下面我举出本人在教学中的一点尝试,希望各位读者能通过这些小故事,体会到我们的数学素养。
  二、数学热爱者的尝试
  作为一位数学教师,其实也是一位数学热爱者。让我着迷的不仅是数学本身的美,还有数学的文化气息,数学家们的人格魅力。于是自己编制了《数学素养小手册》,培养孩子们上网收集,查阅资料能力,了解数学家,数学名言,数学小谜语,以及与大家分享,数学小故事,小知识和小趣题等,还有亲子活动,我是爸爸妈妈的小老师以及自我评价等,受到孩子们的喜欢。
  在孩子们中间开展课题研究,如关于桥梁的“我是小小设计师”,鼓励有条件的孩子制作自己的桥梁设计等,孩子们积极性很高,也调动了家长的共同参与。学到圆这一部分时,调动孩子们自己查资料,制作关于的PPT,自创以圆为主题的设计图,绘画小小纸盘画等,并以此整合成为数学公开《穿越千年的》,以课堂情景剧的形式演绎的过去与现在。大家积极参与,热情高涨,印象深刻,爱上了小。注重对孩子想象力和创新能力的培养,给孩子充分的尊重,让他们爱上数学,发现数学,享受数学,展示数学才能。只要有创意,都乐于及时与同学分享,在QQ群里与家长们分享。
  三、我们的心灵鸡汤——数学早点心
  数学老师上早读,读什么呢?读公式,读法则,读定律?还可以来点儿什么呢?我决定为孩子们编辑一本数学小读本,其中收录了几十条数学名言,选编了几名极具代表性的中外数学家的故事,编成了我们的《数学小读本》。利用早读时间朗读与赏析,渗透数学知识,开拓视野,一起跟我们来看看吧!
  首先全班齐读“数学名言”部分,孩子们,说说你的理解。你最欣赏哪句名言?孩子们大方地站起来,纷纷表达自己的想法:
  我最喜欢这句话
  1.上帝是一位数学家!——雅克比
  这句话简洁明了,大气磅礴!得到了众多学生的追捧。
  2.数学的本质在于他的自由。——康托尔
  数学家的心是自由的,我们学数学,做数学的时候也能体会到,特别是数学题的方法多种多样。
  3.一个数学家越超脱越好!
  远离城市,远离喧嚣,静心于自己的一片天地,享受心灵与大师的对话。
  4.纯数学是魔术家真正的魔杖。——诺瓦列斯
  我便在旁边画上一个数学王冠,再配上一根魔术杖,孩子们都笑了!
  5.一个没有几分诗人气的数学家永远成不了一个完全的数学家。——维尔斯特拉斯
  我同样很欣赏这句话:不能在心灵上作为一个诗人,就不能成为一位数学家。
  俄罗斯女数学家柯瓦列夫斯卡娅语。丘成桐先生也有很好的历史文化底蕴,大师绝不是只局限于某个狭隘的专业的。
  6.这是一个可靠的规律,当数学或哲学著作的作者以模糊深奥的话写作时,他是在胡说八道。——怀德海
  所以我们也要学习白居易平易近人的“大白话”,把复杂的问题简单化,化繁为简才是高手也。
  7.无限,再也没有其他问题如此深刻地打动过人类的心灵!——希尔伯特
  在找规律问题中我们可以体会到。
  8.如果谁不知道,正方形的对角线同边是不可通约的量,那他就不值得人的称号。——柏拉图
  可怜又可敬的无理数发现者希帕索斯却为真理献出了生命!
  9.在数学的领域中,提出问题的艺术比解答问题的艺术更为重要。——康托尔
  所以才有了千年难题,吸引一代又一代的爱好者去探究,也促进了数学各分支的发展。
  10.上帝创造了整数,其余所有的数都是人造的。——克隆内克
  万物皆数也,毕达哥拉斯学派一直所推崇的。
  11.数学发明创造的动力不是推理,而是想象力的发挥。——德摩
  人类离开了想象。世界将会怎样?
  12.“给我五个系数,我将画出一头大象,给我六个系数,大象将会摇动尾巴。——柯西”
  有一次,孩子们读完后照例相互提问与赏析。一个孩子文问道:“请问这句话是什么意思?”其他同学无人应答,科代表便顺势抛给了我,“下面请老师给我们讲讲这句话的含义。”
  这句看似简单,却又令人疑惑的一句话我也未去细究呀!那我得利用课间时间赶紧上网去查呀,还真是没有查到这句话出自于柯西的哪本书,或是什么时候,什么场合的妙语!
  第一节上课了,没办法,硬着头皮上吧。好吧,我们不妨先来画头大象的简笔画:为了突出大象的特点,姑且认为是五个系数,大大的脑袋,长长的鼻子,大大的耳朵扇子,壯实的身子,四根大柱腿,那就五个要素了!还有一个,谁来画?
  同学们果然自告奋勇者,画上了一根飘逸的尾巴!还可分享一下盲人摸象,曹冲称象等故事。   当然还是老实告诉孩子们,这只是一个趣解而已,柯西先生的真正含义还得孩子们继续去探究呢。谜底也许藏在他研究的单复变函数或是常微分方程中,柯西定理、柯西不等式还是柯西收敛准则?
  上网一查,柯西先生还真有趣:柯西(Cauchy,1789—1857)是法国数学家、物理学家、天文学家。其父亲是一位精通古典文学的律师,与当时法国的大数学家拉格朗日与拉普拉斯交往密切。少年时代的柯西数学才华颇受他们的赞赏,并预言柯西日后必成大器。拉格朗日向其父建议“赶快给柯西一种坚实的文学教育”,父亲因此加强了对柯西的文学教养,使他在诗歌方面也表现出很高的才華。
  柯西在学生时代,有个绰号叫“苦瓜”,因为他平常像一颗苦瓜一样,静静地不说话,如果说了什么,也很简短,令人摸不着头绪,和这种人沟通,是很痛苦的。柯西的身边没有朋友,只有一群妒嫉他聪明的人。当时法国正在流行社会哲学,柯西工作之余常看的书,却是拉格朗日的数学书,这使他赢得另一个外号“脑筋劈哩啪啦叫的人”,意即神经病。
  柯西的母亲听到了传言,就写信问他实情。柯西回信道:“如果基督徒会变成精神病人,那疯人院早就被哲学家充满了。亲爱的母亲,您的孩子像原野上的风车,数学和信仰就是他的双翼一样,当风吹来的时候,风车就会平衡地旋转,产生帮助别人的动力。”1816年,柯西回到巴黎,担任母校的数学教授,柯西自己写道:“我像是找到自己河道的鲑鱼一般地兴奋。”不久他就结婚,幸福的婚姻生活,有助于他与别人沟通的能力。可见柯西语言幽默,文化功底深厚。
  柯西在纯数学和应用数学的功力也是相当深厚的,在数学写作上,他是被认为在数量上仅次于欧拉的人,他一生一共著作了789篇論文和几本书,其中有些还是经典之作。据说,由于柯西的作品实在太多,印刷厂为了印制这些论文,抢购了巴黎市所有纸店的存货,使得市面上纸张短缺,纸价大增,印刷厂成本上升,因此,科学院后来规定论文最长的只能有四页,所以,柯西较长的论文只得投稿到其它地方了。
  感悟:文学功底很重要!
  四、关于数学家的故事
  我首选取了天才的大数学家——高斯,他那从1加到100的故事早已成为了经典。三岁就已经会计算,而且还可以指出爸爸计算帮工的工钱算错了,不是天才又是什么?
  第二位选取了数学家欧拉,一个喜欢追问的孩子,追问老师,天上的星星有多少颗?却被教会里信奉上帝的神学老师赶回了家,成了一个放羊娃。年幼的他成功地帮爸爸不花钱地解决了,新羊圈的围栏问题。这也正是长方形和正方形面等周长,面积最大问题,直到现在也常出现在各种考题和故事中,被人们所还津津乐道。
  第三位是20世纪最重要的科学家之一——冯·诺依曼,计算机之父。周末让孩子们写了读后感,有的孩子们写的还真棒呢(请见后面)。
  第四位选择现代著名数学家陈景瑞,沈元教授给他上了一节课,“送他一颗明珠”,在他心中埋下了一颗种子,立志要证明出哥德巴赫猜想,拿下世界难题。赠人玫瑰,手有余香,我们数学老师,也有这样的权利和义务,多么幸福和圣神呀!
  后面我还特意选了几位女数学家,这对女孩子学好数学有很大的激励作用呢。 最后选了苏步青和熊庆来,特殊抗战时期,不忘初心,为国效力,可钦可敬!
  最后,给大家推荐一本好书——北京大学出版社《美妙的数学》(吴振奎著),让我们一起爱上数学,欣赏数学,享受数学吧!
  请欣赏孩子们的读后感吧:
  在这个星期,我读到计算机之父冯·诺依曼的故事。在故事中介绍了,他是美国核计划的协调员,“曼哈顿计划”中最重要的科学家之一,长崎原子弹的缔造者。看了这些对他的介绍,我不禁尊重起他来,心中有一种暗暗的敬佩感。
  当我看到他居然六岁时就能心算做八位数乘除法,八岁可以精通微积分……这时我又开始暗暗吃惊了。再往下看,当时人们对他的学问,编成了一句长期流传的笑话:诺依曼其实是一个懂得怎样完美模仿人类的外星人。
  此时此刻,我想:他能够取得这么大的成就,这么多人的赞赏,与他刻苦钻研,勤奋努力是分不开的,以后我也要努力学习,像他一样取得伟大的成就!——欧阳思捷
  更有给冯·诺依曼画漫画的:
  我觉得冯诺依曼的样子:
  样式一:大家好,我叫诺依曼,今年3000000亿岁了,我有着最强大脑,是个surper数学家。
  样式二:思考中,翘着二郎腿,耍酷最重要!
  样式三:还是电磁波,思考中……因为头脑太重,必须要强壮的脖子,头大最重要。
  ——刘耘文字配漫画
  再欣赏一位学霸的感悟吧:
  冯·诺依曼是匈牙利的一位重要而又不可一世的数学家,他从小就是举世公认的天才,以惊人的数学天赋和全面的知识,在学术界获得了极高的名望。他不像与他齐名的英国数学家哈代,有着广泛的兴趣。
  我经常认为自己很了不起,但是在认识冯·诺依曼之后,我把整个眼光转向了整个math界,发现这五年多,我仅仅卖出了微不足道的一小步。我一定要努力学习更深的知识,向诺依曼学习。——黄景泓
  相信若干年后,他们中大部分孩子早已记不住那些数学公式、定理、解题方法,但是所形成的数学素养却是受益终身的。
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