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数学之美,美在内心,著名数学家陈省身先生曾不止一次地提出:“数学是美的。”数学的美体现在方方面面,也许美在她是探求世间现象规律的出发点,也许美在她用几个字母符号就能表示若干信息的简单明了,也许美在她大胆假设和严格论证的伟大结合,也许美在她对一个问题论证时殊途同归的奇妙感受,也许美在数学家耗尽终生论证定理的锲而不舍,也许美在她在几乎所有学科中的广泛应用。而美的数学,在自古崇尚诗书传世的中国,竟也浸染着扑鼻的书香。中国悠久历史所积淀出来的文学底蕴,为中国的数学染上了一层夺目的别样颜色,这就是数学的文采。
关于数学美,目前已有不少探讨,说法不一,但是总起来有几点是可以肯定的:其一,数学中充满着美的因素;其二,追求数学美在一定程度上促进了数学的发展;其三,要注重数学审美能力的培养。
作为科学的语言数学,具有一般语言文学与艺术所共有的美的特点,这就是数学在其内容结构与方法上都具有某种美,但数学美又有自身的独特含义。什么是数学美呢?历史上许多学者、数学家对数学美从不同侧面作过生动的阐述。
亚里士多德说:“虽然数学没有明显地提到善和美,但善和美也不能和数学完全分离。因为美的主要形式就是‘秩序、匀称和确定性’,这些正是数学所研究的原则。”
达·芬奇认为:“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”
彭加勒说:“数学家把重大意义与他们的方法和他们的结果的美联系起来。这不是纯粹的浅薄涉猎。事实上,在解题、证明中,给我们以美感的是什么呢?是各部分的和谐,是它们的对称、它们的巧妙平衡。总而言之,就是引入秩序,给出统一,容许我们同时清楚地观察和理解整体与细节的东西”
维纳认为:“数学实质上是艺术的一种。”徐利治认为:“数学在其内容结构上和方法上也都具有其自身的某种美。”
认真研究上述看法,从美学与数学角度进行总结,可以这么说,数学美是数学科学的本质力量的感性与理性的显现,是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现。它是一种真实的美,是反映客观世界并能动地改造客观世界的科学美。数学美既有第一性美的特征,更具有第二性美的特征。数学美不仅有表现的形式美,而且有内容美与严谨美;不仅有具体的公式、定理美,而且有结构美与整体美;不仅有语言精巧美,而且有方法美与思路美;不仅有逻辑抽象美,而且有创造美与应用美。
一是:自然之美
数学美的存在的意义,在于理性地揭示自然界的一些现象规律,帮助人们认识自然,改造自然。可以这样说,数学是取诸生活而用诸生活的。数学最早的起源,大概来自古代人们的结绳记事,一个一个的绳扣,把数学的根和生活从一开始就牢牢地系在了一起。后来出现的记数法,是牲畜养殖或商品买卖的需要,古代的几何学产生,是为了丈量土地。中国古代的众多数学著作(如:《九章算术》)中,几乎全是对于某个具体问题的探究和推广。
在中国,数学源于生活,在外国,历代数学家也都宗法自然。阿基米德的数学成果,都用于当时的军事、建筑、工程等众多科学领域,牛顿见物象而思数学之所出,即有微积分的创作。费尔玛和尤拉对变分法的开创性发明也是由探索自然界的现象而引起的。
二是:简洁之美
数学的简洁明了,微言大义。数学和诗歌一样,有着独特的简洁美。数学之美如同诗歌的简洁,众所周知——着寥寥几字,却为读者创造出了广阔的想象空间,这大概正是诗歌的魅力所在。
美国著名心理学家布隆菲尔德说:“数学是语言所能达到的最高境界。”如果说,诗歌的简洁,是写意的,是欲言还休的,是中国水墨画中的留白,那么數学语言的微言大义,则是写实的,是简洁精确、抽象规范的,是严谨的科学态度的体现。数学的简洁,不仅使人们更快、更准确地把握理论的精髓,促进自身学科的发展,也使数学学科具有了很强的通用性。
最为典型的例子,莫过于二进制在计算机领域的的应用。试想,任何一个复杂的指令,都被译做明确的01数字串,这是多么伟大的一个构想。可以说,没有数学的简化,就没有现在这个互联网四通八达、信息技术飞速发展的时代。
三是:悬念之美
传统文学中的小说以设置悬念见长,在开头先抛出一个引人入胜的画面、出人意表的事件、叫人揪心的矛盾、令人关注的悬念、发人深省的问题,然后一步步去描写、讲述、展开、解答、思考;或者在最后留下一个无结局、无论断、无答案、无终点的结尾,让读者自己去想象、去求证、去追问、去体验。照米兰·昆德拉的说法:小说家的才智就是把一切肯定变成疑问,教读者把世界当成问题来理解。
这种现象,在数学中绝非少见。许多数学问题都是从一个看不出任何端倪的方程式开始,运用各种方法,一步步求解,最终得出一个清楚明白的结论。而数学的乐趣,在于人们抱着探求事实真相的态度,满怀好奇的求解过程和最终真相大白时的快感。这一点,和人们读悬疑小说所产生的感觉是相似的,难怪有人说,世界本身就是个未知数,而文学本身就是探索世界之谜的方程式。
四是:逻辑之美
提起逻辑,就不能不提中国四大名著之一的《红楼梦》。复杂的人物关系,缜密的故事情节,引得至今仍有大量学者终生考证,乐此不疲。《红楼梦》迷人之处在于由卷初一首诗开始,章回紧扣地发展下来。优美的数学也是在一个宏观的概念之下,经由严谨的论证,简单有力地表达出来。
在数学教学中应重视培养学生用数学美的思想方法解决问题和探索问题,“使学生从行之有效的数学方法和灵活巧妙的解题技巧中感受和发现数学美,并通过优化自己的解题方法和解题技巧来表现和创造数学美”。
数学美育只能是“润物细无声”式的渗透,通过耐心启发,步步诱导,使学生在潜移默化中去感受和领会。另外,数学美感的形成不是一朝一夕的事,不能指望在短期内收到明显的效果,而只能靠日积月累。因此,培养学生的美学素质,必须长期坚持,既要有长远的目标和计划,更要有顽强的毅力。
总之,数学并不像有些人认为的那般枯燥乏味,它不是长篇的定理公式的累积,而是一种美的学科。感受生活之美,数学之美,才能让我们的学生更热爱数学,喜欢数学,欣赏数学,最终区研究数学,让数学及数学课堂教学闪烁着不一样的光辉。
关于数学美,目前已有不少探讨,说法不一,但是总起来有几点是可以肯定的:其一,数学中充满着美的因素;其二,追求数学美在一定程度上促进了数学的发展;其三,要注重数学审美能力的培养。
作为科学的语言数学,具有一般语言文学与艺术所共有的美的特点,这就是数学在其内容结构与方法上都具有某种美,但数学美又有自身的独特含义。什么是数学美呢?历史上许多学者、数学家对数学美从不同侧面作过生动的阐述。
亚里士多德说:“虽然数学没有明显地提到善和美,但善和美也不能和数学完全分离。因为美的主要形式就是‘秩序、匀称和确定性’,这些正是数学所研究的原则。”
达·芬奇认为:“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”
彭加勒说:“数学家把重大意义与他们的方法和他们的结果的美联系起来。这不是纯粹的浅薄涉猎。事实上,在解题、证明中,给我们以美感的是什么呢?是各部分的和谐,是它们的对称、它们的巧妙平衡。总而言之,就是引入秩序,给出统一,容许我们同时清楚地观察和理解整体与细节的东西”
维纳认为:“数学实质上是艺术的一种。”徐利治认为:“数学在其内容结构上和方法上也都具有其自身的某种美。”
认真研究上述看法,从美学与数学角度进行总结,可以这么说,数学美是数学科学的本质力量的感性与理性的显现,是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现。它是一种真实的美,是反映客观世界并能动地改造客观世界的科学美。数学美既有第一性美的特征,更具有第二性美的特征。数学美不仅有表现的形式美,而且有内容美与严谨美;不仅有具体的公式、定理美,而且有结构美与整体美;不仅有语言精巧美,而且有方法美与思路美;不仅有逻辑抽象美,而且有创造美与应用美。
一是:自然之美
数学美的存在的意义,在于理性地揭示自然界的一些现象规律,帮助人们认识自然,改造自然。可以这样说,数学是取诸生活而用诸生活的。数学最早的起源,大概来自古代人们的结绳记事,一个一个的绳扣,把数学的根和生活从一开始就牢牢地系在了一起。后来出现的记数法,是牲畜养殖或商品买卖的需要,古代的几何学产生,是为了丈量土地。中国古代的众多数学著作(如:《九章算术》)中,几乎全是对于某个具体问题的探究和推广。
在中国,数学源于生活,在外国,历代数学家也都宗法自然。阿基米德的数学成果,都用于当时的军事、建筑、工程等众多科学领域,牛顿见物象而思数学之所出,即有微积分的创作。费尔玛和尤拉对变分法的开创性发明也是由探索自然界的现象而引起的。
二是:简洁之美
数学的简洁明了,微言大义。数学和诗歌一样,有着独特的简洁美。数学之美如同诗歌的简洁,众所周知——着寥寥几字,却为读者创造出了广阔的想象空间,这大概正是诗歌的魅力所在。
美国著名心理学家布隆菲尔德说:“数学是语言所能达到的最高境界。”如果说,诗歌的简洁,是写意的,是欲言还休的,是中国水墨画中的留白,那么數学语言的微言大义,则是写实的,是简洁精确、抽象规范的,是严谨的科学态度的体现。数学的简洁,不仅使人们更快、更准确地把握理论的精髓,促进自身学科的发展,也使数学学科具有了很强的通用性。
最为典型的例子,莫过于二进制在计算机领域的的应用。试想,任何一个复杂的指令,都被译做明确的01数字串,这是多么伟大的一个构想。可以说,没有数学的简化,就没有现在这个互联网四通八达、信息技术飞速发展的时代。
三是:悬念之美
传统文学中的小说以设置悬念见长,在开头先抛出一个引人入胜的画面、出人意表的事件、叫人揪心的矛盾、令人关注的悬念、发人深省的问题,然后一步步去描写、讲述、展开、解答、思考;或者在最后留下一个无结局、无论断、无答案、无终点的结尾,让读者自己去想象、去求证、去追问、去体验。照米兰·昆德拉的说法:小说家的才智就是把一切肯定变成疑问,教读者把世界当成问题来理解。
这种现象,在数学中绝非少见。许多数学问题都是从一个看不出任何端倪的方程式开始,运用各种方法,一步步求解,最终得出一个清楚明白的结论。而数学的乐趣,在于人们抱着探求事实真相的态度,满怀好奇的求解过程和最终真相大白时的快感。这一点,和人们读悬疑小说所产生的感觉是相似的,难怪有人说,世界本身就是个未知数,而文学本身就是探索世界之谜的方程式。
四是:逻辑之美
提起逻辑,就不能不提中国四大名著之一的《红楼梦》。复杂的人物关系,缜密的故事情节,引得至今仍有大量学者终生考证,乐此不疲。《红楼梦》迷人之处在于由卷初一首诗开始,章回紧扣地发展下来。优美的数学也是在一个宏观的概念之下,经由严谨的论证,简单有力地表达出来。
在数学教学中应重视培养学生用数学美的思想方法解决问题和探索问题,“使学生从行之有效的数学方法和灵活巧妙的解题技巧中感受和发现数学美,并通过优化自己的解题方法和解题技巧来表现和创造数学美”。
数学美育只能是“润物细无声”式的渗透,通过耐心启发,步步诱导,使学生在潜移默化中去感受和领会。另外,数学美感的形成不是一朝一夕的事,不能指望在短期内收到明显的效果,而只能靠日积月累。因此,培养学生的美学素质,必须长期坚持,既要有长远的目标和计划,更要有顽强的毅力。
总之,数学并不像有些人认为的那般枯燥乏味,它不是长篇的定理公式的累积,而是一种美的学科。感受生活之美,数学之美,才能让我们的学生更热爱数学,喜欢数学,欣赏数学,最终区研究数学,让数学及数学课堂教学闪烁着不一样的光辉。