引导学生发现数学之美

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  “爱美之心人皆有之”,美的事物总是特别引人注目,你可能会为一处壮丽的景色而流连忘返,可能会为一幅精美的图画而感叹不已,可能会为一曲绝妙的弦律而欣然雀跃。但你可曾对数学有过如此热情之心,可曾发现数学也有如此让人痴醉的优美。数学在很多人的心目中是枯燥的、单调的、乏味的,特别是初中生,所有的科目里面,或许就是数学让人学得很不是味道,除了问题就是练习,往往也不知道所学的内容有什么实用之处,渐而失去学习的兴趣。其实,数学不缺少美,只缺少发现的眼睛,学好数学,生活将会有意想不到的惊喜。以下我浅述自己对数学之美的几点见解:
  一、美在独特的韵味
  数学历史源远流长,跌宕起伏,是一首独具韵味的诗篇,是在实际需要的基础上产生并发展起来的,它是推动社会发展的源泉。从上古的“结绳而治”,春秋的“筹算”、 “勾三股四弦五”,战国的 “圆,一中同长也”再到后来的《九章算术》、《周髀算经》、《缀术》,元朝的“珠算“等等。都是古人数学智慧的结晶,很多方法到现代一直沿用。数学在历史的长河之中不断地扩大完善,其丰厚的底蕴,正如陈年的美酿,愈发地浓厚、香醇,愈发地吸引人。无数先人孜孜不倦地追求绝对的真理,探索世界的奥秘,为找寻数学的奥妙鞠躬尽瘁,并谱写了人类文明社会的新篇章,让数学在生活中的指导人们,也便利了人们的生活。这不也是一种精神上纯美的执着吗?
  二、美在浪漫的理性
  提到浪漫,很多人想到的是诗词歌赋,华丽文藻。数学却给人理性、单调的感觉,跟感性的浪漫全不搭调。恰恰相反,数学的真实不假将描叙另一个层面的浪漫,数学从最简单的计算,到深奥的函数,无一都隐含着浪漫。
  “9对3说,我除了你,还是你; 1对0说,我除了你,一切都没有意义;0对1说,我除了你,就是孤独的自己 。”当小学生知道数字运算如此有趣的意义,还会厌恶计算么?相信会更认真的学习运算,找出更多可爱意义的结果,这也是一种有趣的学习方法。而初中生,开始学习了有理数的运算,那就有更深一步的理解能力,创造能力。我曾在课堂教学生有理数的倒推运算,让学生心里设想一个数字,进行以下的计算:先加上52.8,再乘以5,然后减去3.9343,接着除以0.5,最后减去这个数的10倍,(既:[(x+52.8)×5-3.9343]÷0.5-10x)求出其结果。当每个学生用不同的数字,求出相同的运算结果“520.1314”时,都呼叹老师好浪漫,表现出很大的学习兴趣,正好转入正题,教导学生了解这道题的运算本质,让学生设想结果,自己编出运算题,掌握其特点。
  当学到直角坐标和函数的时候,当然不会忘了卡笛儿——第一个发现直角坐标的著名数学家,因为逃难当了瑞典公主的数学老师,将一生研究倾囊相授给公主,并发生了不一样的情愫,但是遭到国王的反对,与公主书信来往总被国王截拦,在病痛气绝身亡时写下“第13封另类的情书”,只有短短的一行符号:“r=a(1-sinθ)”,国王请了很多科学家来研究,都不能懂其中的意思,最后只把信交给了公主,在当时只有卡笛儿师生两人知道直角坐标,公主最后解出这道题的答案。这是数学上既浪漫又凄美的故事。
  不同于其他科目,数学存在着无限的可能性。其精妙婉转的表达,更是体现了其独特的智慧。
  三、美在绮丽的艺术
  在我们的眼中,谈得上最艺术的应该是美术和音乐,再者就是语言、服装等等,数学的艺术表现在哪里呢?在于各方各面,深藏在灵魂深处,之于你所看到的所有表象之内。事物因应用了数学而产生了艺术的美感。
  谈艺术之美就会想到艺术的评判标准之一——黄金分割。就会想到古希腊时期的毕达哥拉斯。据说有一天毕达哥拉斯走在街上,在经过铁匠铺前他听到铁匠打铁发出的和谐之声,于是驻足倾听,他发现铁匠打铁节奏很有规律,启发了他,通过比较不同重量铁锤发出的不同声音测定各种音调的数学关系。之后,毕达哥拉斯又继续在琴弦上进行试验,找出了八度、五度、四度音程的关系。这样,毕达哥拉斯得出结论:和谐的音乐关系乃是一种数的关系。此后把这个称为“毕达哥拉斯音律调“。而这数的关系,就是今天所学的黄金分割比列。现代的芭蕾舞艺术无论是优美的音乐、背景舞台的设计、舞蹈演员的优雅舞姿,都跟这个息息相关。
  谈完音乐谈美术。黄金分割的应用,在于美术方面可以说是处处可在,著名的画家之一——达芬奇,就非常擅于应用黄金分割,其代表作《蒙娜丽莎的微笑》和《维特鲁威人》。就是成功地运用了黄金分割的技巧。欣赏过《维特鲁威人》这幅画的人,没有不被它巧妙的构图所震撼的。它的画面并不复杂,主要由一个圆,一个正方形和一个裸体的人构成,圆与正方形相切,圆、正方形又与人体不同的姿态相切,整个画面显得十分和谐、对称和精美;而《蒙娜丽莎的微笑》中的蒙娜丽莎秀丽的脸庞竟然也符合黄金分割率。除此之外,还有被誉为美神的“断臂维纳斯”等等。
  四、美在高雅的品味
  品位一词,总是给人联想到内在气质的高雅、格调内涵,档次、鉴赏等等。有品位的生活,是生活质量更深层面的提升,“玩味生活”是我们的追求,数学,提高我们的生活素质。
  大到国内生产总值(GDP),小到家庭的恩格斯系数,全部都充斥着数与财经的计算公式,这些跟我们的生活似乎不相关,但一旦了解其中某些定义,我们可以快速了解这个社会的发展,融入这个社会。有学生曾对我提出这样的问题“家里的老长辈没有学过数学,种地日子也照样过呀,所以数学没那么重要。”对此,我布置一个作业:请学生观察一个家庭的生活点滴,看谁整天能不使用数学知识。结果可想而知,每个家庭从早上几点起床、煮多少份量的早餐、需要多长时间,再到上班、上学、买菜等等日常行为活动,都用到了点滴的数学知识。其实那学生不明白,种地也要学会数学,也要知道植物的生长时间,化肥的用量等等,才能得个好丰收。这跟数学知识是密切联系在一起的。最后大家做了一个小比较,卖菜的农民每天都得用到数学来计算斤两跟价钱,工厂公司的大老板也得用到数学知识对其运营进行掌握、发展;工地的建筑工人每天都得用到数学对混凝土等材料进行恰当量的配合,同样的建筑工程师,他也得用数学对每栋楼层各项细節进行精细的测量等等。最后大家发现,生活中使用了大量的深层的数学知识的人要比少量的简单的用到数学知识的人过得更小康,更有品位。
  五、美在宏伟的建筑
  建筑离不开数学。建筑的点、线、面、体跟数学无不相关,重量、角度、强度等“量”更是离不开数学的计算。建筑是数与形的结合,数学更赋予了建筑活力。
  数学的美,是“犹抱琵琶半遮面”的美,要揭开她神秘的面纱,发现其美丽的真面貌,就需要我们去探索,去了解。当我们在认识数学的时候,一定会被她别具一格的美丽所吸引,从而爱上数学,学好数学,享受数学,让奇妙的数学装扮我们的生活。
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