刊名: 基础教育课程
主办: 教育部基础教育课程教材发展中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-6715
CN: 11-5187/G
邮发代号: 80-447
投稿邮箱:jcjykczz@163.com
历史沿革:
现用刊名:基础教育课程
曾用刊名:中小学图书情报世界
创刊时间:1993
发现数学之美 感悟数学魅力
【作者】 于 娜 张晓明
【机构】 山东省龙口市红旗小学 山东省龙口市龙矿学校
【摘要】【关键词】
【正文】 我一直对电影《阿凡达》中美轮美奂的场景念念不忘,因为它实在太美了。是的,人们总是乐意醉心追求美的事物。在我的眼中,只要用心发现,世间存在的每样东西都有其美的一面。著名雕塑家罗丹说:“生活中从不缺少美,而是缺少发现美的眼睛。”那么其实看似枯燥无味的数学,其本身包含着许多许多的美。
数学的美,美在形式,美在内容,美在抽象,美在方方面面,哪里有数学,哪里就有美。数学亦如那美妙的音乐,让人放松,久久在心中萦绕、升华。下面就来看看数学的美。
一、越简单越美丽
爱因斯坦认为:“只有借助数学,才能达到简单性的美学准则。”如数学的基本概念、理论或公式等所呈现的就是一种简洁。譬如在讲“等腰三角形的轴对称性”时,先让学生去探究,然后请学生用自己的语言概括这个结论,最后教师给出“等边对等角”的结论,短短几个字,简练严谨,内涵丰富,充分让学生体会了数学的简洁之美。又如全等于符号“≌”,上面的“∽”表示两个图形形状相似,下面的“=”表示这两个图形大小相等,简单的一个符号概括了“全等”这个概念的本质。在教学中,既让人感受到了美感,又非常直观、准确,使人一目了然。而欧拉给出的公式:V-E+F=2,堪称“简单美”的典范。
数学的这种简洁美,用几句话是不足以说清的,数学历史中的进步都是一次比一次简洁。正如伟大的希尔伯特曾说过:“数学中每一步真正的进展都与更有力的工具和更简单的方法的发现密切联系着。”
二、美和对称紧密相连
数学的对称美具体表现为几何图形的对称美,数学公式的对称美,数学运算的对称美等。几何图形中,具有无数条对称轴的圆被古希腊人誉为是“一切平面图形中最美的图形”。公式中也有很多对称现象。
数学中对称美的形式多种多样,这些美并不是只有数学家独自欣赏,设计师和艺术家们利用对称创造出了许多令人心醉的建筑和无价的艺术珍宝。如我国著名的石拱桥――赵州桥也讲究对称,七大拱的两肩上各有两个小拱,这样拱上加拱,相互对称,使得桥身也更加美观。
三、严谨美是数学独特的内在美
数学世界是严谨的,它用数字来诠释现实,它已经用它神秘的方式证明了自己是人类认识世界最可靠的向导。数学是所有科研活动的基础学科,在天文学家研究天体运行轨迹的时候,数学运算是起了很大作用的,蝴蝶效应你听说过吗?如果计算过程中出现一点小失误都会导致结果的不同。犹太文明和玛雅文明这两个曾经辉煌的文明都拥有数学方面的超级成就。
数学就像我们的眼睛一样,容不下一粒沙子,在数学计算过程中,一个数字,一个小数点的错误都会导致所有计算的错误。我们在数学的几何证明过程中,步步要有根据,处处应合乎逻辑理论的要求。在新的数学结论的推证过程中,则要符合数学内容的系统安排,也必须符合学科内在的逻辑顺序。数学科学的严谨性,还有日益加强的趋势。由于各种专门符号的广泛使用,大量命题的陈述和论证都日益符号化、形式化。
四、数学是和谐统一的
随着数学的发展,一座座原本孤立的数学大厦之间忽然架起各式各样的友谊之桥,人们就会为这种神奇的关系而感到吃惊,同时产生一种出乎意料的美的享受,更领略到数学内部结构的和谐美。如,早期的代数与几何之间曾是若即若离,而当两者间的友谊大使――解析几何诞生之后,就使两者紧密联系在一起,再也分不开了。如今数形统一的观点早已深入人心,人们亦从中感觉到了数和形的和谐美。
数学中的和谐美不计其数。如著名的“黄金分割比——”,即0.61803398……这个美的比例被人们喜爱,并为广泛应用。艺术家利用它塑造了令人赞叹的艺术珍品,维纳斯的美是公认的,她的身材比也是黄金分割比;达?芬奇称黄金分割比为“神圣比例”,他认为:“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”设计师利用它创造了唯美的建筑珍品。无论是古埃及金字塔,还是巴黎圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618……有关的数据。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618……处,能使琴声更加柔和甜美。一切空间图形都可以简化抽象为点、线、面、体,这充分显示出数学和谐的美的规范。这种美感是精细的,更是深邃的。
五、奇异美是数学美的一个重要特征
著名数学家徐利治教授说:“奇异是一种美,奇异到极致更是一种美。”数学上存在着奇异的东西,有些计算结果会使人感到诧异,甚至叹服,以至于给人新奇感。方程x+y=3有无数组有理数解,而对于方程x2+y2=3却没有有理数解,这样的对比都存在着奇异美。奇异美还可以在反例中体现出来,例如我们在对命题“对角线相等的四边形是矩形”进行判断时,举出反例“等腰梯形” 说明命题的错误,易被学生接受,对于刷新学生的思想是很有益的。
数学用其千变万化的奇异性,其出奇制胜的神奇性,其使人豁然开朗的奇巧性,使人成为情感丰富的诗人,或歌或舞或喜或悲或唱或泣。正是这种独特的奇异美吸引着许多数学爱好者为之努力,为之奋斗,为之创造辉煌。而我们在数学的学习过程中,感受奇异美就是一种进步,有了进步也许就会有所发现,有了发现就会给人带来成就感和满足感,在某种程度上就会加大我们学习数学的兴趣,提高学习数学的积极性。
六、数学的美在于它的真实
真中见美,真与美紧密相连,而数学堪称真的“楷模”,它的这种真源于生活,却高于生活。举个简单的例子来说,任意一个四边形的内角的和等于360°,它是一个非常普遍的概括性很强的事实。在其他学科上我们可以近似承认这个结论,但是从数学上来说,即便你画了成千上万个四边形,得到了这样的结论,在数学上也不能叫做是一个证明,因为还有好多好多成千上万个四边形你没有画,你画不完,你一辈子都画不完。但是数学上用起来很简单的,比如说分割成三角形,几何推理,就能够得到这个最普遍的结论。又如数学中对圆的定义,比任何艺术家和文学家所描绘的圆都更加完美无缺。正是这种真实与正确,使数学表现出它特有的美的魅力,使它能永久延续下去,成为人们宝贵的财富。
数学还可以从更多的角度去发现更多方面的美,每一方面的美都相辅相成、密不可分。数学美有巨大的力量,数学美有诱人的魅力,数学美有神奇的思想。它使人们不再认为数学枯燥无味,而让人们认识到数学也有一个五光十色的美的世界。如果说数学已经使许多人为之付出毕生的精力,去促进数学学科的飞速发展,那么它也一定能够激发更多的有志青年追求知识、探索未来的强烈愿望,因为“美”存在在数学中。
数学的美,美在形式,美在内容,美在抽象,美在方方面面,哪里有数学,哪里就有美。数学亦如那美妙的音乐,让人放松,久久在心中萦绕、升华。下面就来看看数学的美。
一、越简单越美丽
爱因斯坦认为:“只有借助数学,才能达到简单性的美学准则。”如数学的基本概念、理论或公式等所呈现的就是一种简洁。譬如在讲“等腰三角形的轴对称性”时,先让学生去探究,然后请学生用自己的语言概括这个结论,最后教师给出“等边对等角”的结论,短短几个字,简练严谨,内涵丰富,充分让学生体会了数学的简洁之美。又如全等于符号“≌”,上面的“∽”表示两个图形形状相似,下面的“=”表示这两个图形大小相等,简单的一个符号概括了“全等”这个概念的本质。在教学中,既让人感受到了美感,又非常直观、准确,使人一目了然。而欧拉给出的公式:V-E+F=2,堪称“简单美”的典范。
数学的这种简洁美,用几句话是不足以说清的,数学历史中的进步都是一次比一次简洁。正如伟大的希尔伯特曾说过:“数学中每一步真正的进展都与更有力的工具和更简单的方法的发现密切联系着。”
二、美和对称紧密相连
数学的对称美具体表现为几何图形的对称美,数学公式的对称美,数学运算的对称美等。几何图形中,具有无数条对称轴的圆被古希腊人誉为是“一切平面图形中最美的图形”。公式中也有很多对称现象。
数学中对称美的形式多种多样,这些美并不是只有数学家独自欣赏,设计师和艺术家们利用对称创造出了许多令人心醉的建筑和无价的艺术珍宝。如我国著名的石拱桥――赵州桥也讲究对称,七大拱的两肩上各有两个小拱,这样拱上加拱,相互对称,使得桥身也更加美观。
三、严谨美是数学独特的内在美
数学世界是严谨的,它用数字来诠释现实,它已经用它神秘的方式证明了自己是人类认识世界最可靠的向导。数学是所有科研活动的基础学科,在天文学家研究天体运行轨迹的时候,数学运算是起了很大作用的,蝴蝶效应你听说过吗?如果计算过程中出现一点小失误都会导致结果的不同。犹太文明和玛雅文明这两个曾经辉煌的文明都拥有数学方面的超级成就。
数学就像我们的眼睛一样,容不下一粒沙子,在数学计算过程中,一个数字,一个小数点的错误都会导致所有计算的错误。我们在数学的几何证明过程中,步步要有根据,处处应合乎逻辑理论的要求。在新的数学结论的推证过程中,则要符合数学内容的系统安排,也必须符合学科内在的逻辑顺序。数学科学的严谨性,还有日益加强的趋势。由于各种专门符号的广泛使用,大量命题的陈述和论证都日益符号化、形式化。
四、数学是和谐统一的
随着数学的发展,一座座原本孤立的数学大厦之间忽然架起各式各样的友谊之桥,人们就会为这种神奇的关系而感到吃惊,同时产生一种出乎意料的美的享受,更领略到数学内部结构的和谐美。如,早期的代数与几何之间曾是若即若离,而当两者间的友谊大使――解析几何诞生之后,就使两者紧密联系在一起,再也分不开了。如今数形统一的观点早已深入人心,人们亦从中感觉到了数和形的和谐美。
数学中的和谐美不计其数。如著名的“黄金分割比——”,即0.61803398……这个美的比例被人们喜爱,并为广泛应用。艺术家利用它塑造了令人赞叹的艺术珍品,维纳斯的美是公认的,她的身材比也是黄金分割比;达?芬奇称黄金分割比为“神圣比例”,他认为:“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”设计师利用它创造了唯美的建筑珍品。无论是古埃及金字塔,还是巴黎圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618……有关的数据。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618……处,能使琴声更加柔和甜美。一切空间图形都可以简化抽象为点、线、面、体,这充分显示出数学和谐的美的规范。这种美感是精细的,更是深邃的。
五、奇异美是数学美的一个重要特征
著名数学家徐利治教授说:“奇异是一种美,奇异到极致更是一种美。”数学上存在着奇异的东西,有些计算结果会使人感到诧异,甚至叹服,以至于给人新奇感。方程x+y=3有无数组有理数解,而对于方程x2+y2=3却没有有理数解,这样的对比都存在着奇异美。奇异美还可以在反例中体现出来,例如我们在对命题“对角线相等的四边形是矩形”进行判断时,举出反例“等腰梯形” 说明命题的错误,易被学生接受,对于刷新学生的思想是很有益的。
数学用其千变万化的奇异性,其出奇制胜的神奇性,其使人豁然开朗的奇巧性,使人成为情感丰富的诗人,或歌或舞或喜或悲或唱或泣。正是这种独特的奇异美吸引着许多数学爱好者为之努力,为之奋斗,为之创造辉煌。而我们在数学的学习过程中,感受奇异美就是一种进步,有了进步也许就会有所发现,有了发现就会给人带来成就感和满足感,在某种程度上就会加大我们学习数学的兴趣,提高学习数学的积极性。
六、数学的美在于它的真实
真中见美,真与美紧密相连,而数学堪称真的“楷模”,它的这种真源于生活,却高于生活。举个简单的例子来说,任意一个四边形的内角的和等于360°,它是一个非常普遍的概括性很强的事实。在其他学科上我们可以近似承认这个结论,但是从数学上来说,即便你画了成千上万个四边形,得到了这样的结论,在数学上也不能叫做是一个证明,因为还有好多好多成千上万个四边形你没有画,你画不完,你一辈子都画不完。但是数学上用起来很简单的,比如说分割成三角形,几何推理,就能够得到这个最普遍的结论。又如数学中对圆的定义,比任何艺术家和文学家所描绘的圆都更加完美无缺。正是这种真实与正确,使数学表现出它特有的美的魅力,使它能永久延续下去,成为人们宝贵的财富。
数学还可以从更多的角度去发现更多方面的美,每一方面的美都相辅相成、密不可分。数学美有巨大的力量,数学美有诱人的魅力,数学美有神奇的思想。它使人们不再认为数学枯燥无味,而让人们认识到数学也有一个五光十色的美的世界。如果说数学已经使许多人为之付出毕生的精力,去促进数学学科的飞速发展,那么它也一定能够激发更多的有志青年追求知识、探索未来的强烈愿望,因为“美”存在在数学中。