浅谈数学美

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjfjh2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘要】说到数学美,很多人第一反应便想到的是 “简洁、统一、对称、协调、和谐和奇异”等,笔者则认为,数学真正的美在于它的火热思考之美,即“思维之美”.笔者认为其主要体现在两个方面:一是数学知识的板块与板块之间通过思考建立联系的过程;二是数学解题中的“另类”思考方式和“巧妙”处理方法.本文笔者通过对数学思维美得论述,并给出其对中学教学的启示.
  【关键词】数学美;数学思维美;数学本质
  一、引 言
  当前我们大部分人眼中的“数学美”,即是指我们利用数学知识,创造出来的具有“简
  洁、统一、对称、协调、和谐和奇异等特性”的实物的外观美,或则是数学解题中推导出来的一些公式、定理等.正如张奠宙等人所指出的:“近来又见对数学美十分关注,但是翻阅一下,大同小异,无非是简约美,和谐美,对称美,奇异美那么几条,但对中学教材内容的美作些分析如何?概念之美,证明之美,体系之美,无限之美,平衡之美,可探讨的方面很多,何必总说那几句老话?”这里笔者将从数学思维的角度来阐述数学的真正美,这种美不是凭肉眼能看到的,是一种从理解、认可和精神层面去欣赏的美,是需要我们去感受的美——数学思维美.
  二、数学思维美的体现
  所谓数学思维美,笔者总结得出:数学思维美是数学学习过程中火热思考的过程,是波利亚所说的“解题过程中关键性步子”,是弗赖登塔尔所说的“再创造”,是涂荣豹教授所说的“数学本质”.其最重要表现在:1.数学知识的板块与板块之间通过思考建立联系的过程;2.数学解题中的“另类”思考方式和“巧妙”处理方法.
  1.数学知识的板块与板块之间通过思考建立联系的过程
  正如顾沛教授所说“数学的美,在于数学思想深刻之美”.而数学的思想的深刻,就要求我们必须对数学知识有深刻的理解和认识,没有深刻的认识和理解,是不能体会这种思维之美的.而对相关知识的深刻理解,正是在数学知识与知识之间建立联系,其实就是我们数学学习中说的认识数学的本质问题,其集中体现在“同一知识的不同表现形式之间的关系和建立这种关系的思维过程”.
  这种理解和认识,就是要我们能慧眼识珠,在数学这个茫茫大海中,抛其迷雾,视其本质.例如:对于圆的方程(x-a)2 (y-b)2=R2,我们就可以将其从两个方面来看:一是勾股定理,可将|x-a|,|y-b|,R分别看作直角三角形的两直角边和斜边;二是三角函数,从cos2θ sin2θ=1,可将(x-a)2=R2cos2θ,(y-b)2=R2sin2θ从而将x,y用三角函数表示出来使得很多问题简化;类似的还有椭圆、双曲线、以及函数部分都可用类似的方法找到各个板块之间的联系,使得问题简单化.试想在教学中,我们注意这方面能力的培养,引导学生自己去发现这些关系,他一旦理解了这种美,那么就不会出现“教师在讲台上一脸沉醉的欣赏着欧拉公式:eix=cosx isinx将指数函数、三角函数以及复数通过这么简单地数学公式联系起来是多么的美丽,而学生却在下面一脸茫然,不知老师为什么因为一公式沉醉成这样”.学生为什么会这样想?究其原因,其最根本的问题还是学生没有深刻理解这些知识和这些知识板块之间的关系,这就好比让一个不懂美学的人去欣赏最后的晚餐一样,他看到就只能想到,就是一些人在一起吃最后一顿饭,却不能根深层次的理解这种美.
  2.数学解题中的“另类”思考方式和“巧妙”处理方法
  数学的美,表现在很多方面,但是思考方式和对问题的处理方法是其最重要和最特殊的一点.对于中学生来说,学生能接触的数学美,除了表面的美,就是在解题中来接触数学思维的美,而这种美是集中体现在数学解题过程中,对问题的思考方式和处理方法.这里“思考方式”是“处理方法”的先决条件,只有经过思考才能得出漂亮的处理方法;而“处理方法”又是“思考方式”的呈现方式,思考的方式方法,即是说看问题的角度,从不同的角度去看待一个问题,就会有不同的处理方法,例如下题第二小问:
  (2014年全国统一考试北京卷.19题)已知椭圆C:x2 2y2=4
  (1)求椭圆C的离心率;
  (2)设为O原点.若点A在椭圆C上,点B在直线y=2上,且OA⊥0B,试判断直线AB与圆x2 y2=2的位置关系,并证明你的结论.
  一般地,判断直线与圆的位置关系,我们采取圆心到
  直线的距离和半径比较,但这里我们不用点到直线的距离公
  式,尝试采取在动直线上任取一点(这里取中点),求的定
  点和该动直线上任一点连线的长度,那么该
  长度的最小值必为该定点到该直线的距离,由于直线
  在运动过程中,必然会运动到,定点和动直线上一点
  的连线垂直于该动直线,而此时就是该线段的最小值——定
  点到该动直线的距离.如图中,BD是动直线l,则直线外一点A与线段BD上任一点连线(如AC)的最小值都是过点A向l做垂线的垂线段AN的长;因此,如果我们要求点A到直线l的距离,那么我们只需在直线l上任取一点C,求得AC的最小值即可.
  此种思考方式、处理方法令人拍手称绝,巧妙地将点到直线的距离这一机械的代公式求法,转换为动点到定点的最小值问题,使问题有了思考的火花.
  三、数学思维美在中学教学中的应用建议
  1.注重数学本质的理解——知识与知识之间的联系
  就数学知识的教学而言,掌握和理解数学的本质是第一位.在中学教学中,无论是数学知识的新课教学,还是解题教学,我们都应该注重对数学本质的挖掘,让学生真正理解和掌握数学的本质,而这种本质正是我们所说的同一知识的不同呈现形式,即同一内容在不同的知识板块他们的不同呈现形式,让学生从根本上认识和掌握这些知识,也只有真正的理解和掌握了这种数学本质,学生才能在数学的海洋里“潜泳”而不是“漂浮”;才能做到在问题与问题之间的转化,使我们的教学达到事半功倍的效果.
  2.充分暴露数学思维过程
  数学自身即是抽象的思想化材料,那么在教学中暴露数学的思维过程是必然的.当然我们不仅要暴露数学家的思维过程,还要暴露教师的思维过程、学生的思维过程,让学生将自己的思维过程和数学家、教师的思维过程进行比较,从比较中体会数学的思维美.更重要的是要学习数学家的思维方式和方法,从思维上进行理解和认识数学的思维美,从而提升学生对数学的兴趣,以达到数学教学的质量.
  3.注重思维方法的再创造
  正如大数学家和教育家弗赖登塔尔所说:“重要的不是仅仅会使用构造好的材料,而是以这种材料更好的进行创造性活动”.如果说前两者是对于知识的储备,那么“思维方法的再创造”则是具体的实际应用.在教学中,我们已通过前两点让学生体验到数学的思维之美,那么,接下来就是让学生学会自己去领悟和体会这种来自思维的美;这就要求教育者在暴露了自己的思维过程之后,再通过知识与知识之间的联系,来进行对思维方法的拓展思考,即在不同的角度和不同的知识板块对现有问题的进行新的思路和理解的探究,从而达到培养学生的创造能力.
  【参考文献】
  [1]转引张雄.数学美与数学教育.中学数学教学参考[J].1997.8-9.
  [2]顾沛.数学的美在于数学思想深刻之美.数学教育学报[J].2011.4.
  [3]杨泽忠.陈焕法.中学CAMI过程中数学美的教学研究.数学教育学报[J].2010.19(3).88-92.
  [4]王钦敏.感受数学美的两个重要途径.数学教育学报[J].2014.23(2).53-56.
  [5]温建红.涂荣豹.中学数学教学中有效运用信息技术的思考.数学教育学报[J].2008.17(1).91-94.
  [6]涂荣豹.数学教学认识论[M].南京师范大学出版社.2004.
  [7]杨孝斌.数学教学思维导向的研究[M].四川大学出版社.2010.08.
  [8]弗赖登塔尔(荷).陈昌平/唐瑞芬译.作为教育任务的数学[M].上海教育出版社.1995.
其他文献
【摘要】数学思想是数学的核心,也是数学最精髓的理念.数学的发展与人类社会的进步有着密切的联系,尤其是在数字化的信息时代,数学更是起着不可替代的作用.因此,如何更快的领会并掌握数学思想,成为教育工作者们亟待解决的重要问题.初中数学的数据收集、整理与描述这一单元中也包含了很多数学思想,本文主要对本单元中出现的数学思想进行了简单的分析.  【关键词】数学思想;初中数学;数据收集;整理与描述  一、函数方
【摘要】微格教学是训练师范生掌握教学技能的一种方式.本文采用教学实验法,运用数学微格教学法对喀什大学数学与统计学院数学专业的师范生教学技能进行培训.实验表明:通过数学微格教学对数学专业学生的数学教学技能进行培训可以提高他们的教学能力,是南疆地区数学专业学生掌握教学技能行之有效的方法.  【关键词】微格教学;数学专业学生;数学课堂教学技能  【基金项目】新疆自然科学基金资助项目(2016D01A01
【摘要】数学家哈尔莫斯曾说:“问题是数学的心脏”,问题又是思维的起点,创造的起点.在以学生为主体的理念下,通过导学案呈现出数学教学主线中的关键问题,引导学生在思考和解决问题的过程中获得新知,更加有效地进行数学学习,培养数学能力.  【关键词】二分法;函数零点;学案  学案是学生学习新知识,形成独立思维的导航图,是课堂顺利,有效进行的方向标.因此,学案的编制至关重要.函数与方程作为高中数学的重要内容
一、研究背景  数学核心素养是具有数学基本特征、适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格与关键能力,是数学课程目标的集中体现.它是在数学学习的过程中逐步形成的.数学核心素养包括:数学抽象、逻辑推理、数学建模、数学运算、直观想象、数据分析.  如何培养学生的数学核心素养呢?教学的主阵地就是课堂!把课堂还给学生并不是说把“课堂全盘丢给学生”.学生学会学习并不是一朝一夕的事情,需要的是教师的引导和帮助.
【摘要】数学研究的是高度抽象了的东西,数学发展所依赖的数学思想是推动数学前进的本质源头,当代从事数学教育的一线教师需在课堂教学中引导学生会用数学的思维来认识数学的本质,这就要求教师在知识传授中注重数学思想方法的教学.  【关键词】数学思想;数学本质;抽象  关于数学是什么可以说是众说纷纭,但数学以其独有的形式存在于我们身处的客观世界,并服务于人类的进步和发展这一点毋庸置疑,在当代的中国数学教育,处
【摘要】 基于建构主义学习理论指导下,讨论了数学多媒体课件的制作原则,以及在进行信息技术整合中应注意的问题.  【关键词】 数学; 多媒体课件;制作原则;应对策略  【基金项目】 北京电子科技职业学院社科类基金项目(YYR2014031)  从上世纪中叶开始,以电子信息技术为先导的高新技术革命,对经济、社会、文化、等各个领域产生了深刻的影响.以计算机为核心的电子信息技术进入教育领域对传统教育提出了
随着《义务教育数学课程标准(2011年版)》的颁布,越来越多的数学教师对新课标进行研究并在教学中不断探索如何更好地实现新课标的要求.新课标中提出的课程总目标中“增强发现和提出问题的能力、分析和解决问题的能力”,简称“四能”.对于如何在函数的教学中切合学生需要,帮助学生提高“四能”做出了教学探索.本文简述一节课的构思过程以及课堂中一些引人深思的片段,并把自己的教学反思提供给大家研究.  一、教学设计
【摘要】 微课教学是一种新的教学模式,本文通过实例来谈谈在高中数学教学中的应用.  【关键词】 微课设计;翻转课堂;向量;立体几何  一、微课及其特点  (一)微课程的特点  微课创始人戴维彭罗斯认为,微课是一种知识挖掘的工具,可以作为知识脉冲,在相应的作业与讨论的支持下,可以取得与长时间授课相同的效果.胡铁生老师认为微课是指按照新课程标准及教学实践的要求,以教学视频为主要载体,反映教师在课堂教学
【摘要】知识的本身就是由形式知识与暗默知识所构成的.SECI模型是知识创造过程的核心所在.SECI模型的四种转化模式:共同化、表出化、联结化、内在化.笔者以《平面向量》教学为例谈SECI模型的应用,旨在使数学课程具备多样性与选择性、使学生用积极主动、勇于探索的学习方式、提高学生的数学思维能力.  【关键词】SECI模型形式知识暗默知识引导自我生成  日本学者竹内弘高在《知识创造的螺旋》一书中认为“
【摘要】 本文通过对独立学院高等数学教学现状的分析,提出了将数学建模思想渗透到高等数学课堂教学,并结合自身实践具体从概念教学,定理教学和习题作业三个方面阐述了如何将数学建模渗透到高等数学教学中,充分体现出高等数学的应用价值,培养学生利用数学知识解决实际问题的能力,为独立学院高等数学教学改革提供参考.  【关键词】 独立学院;数学建模;高等数学  【基金项目】江西农业大学南昌商学院科研扶助基金项目“