赏析数学中的美景论文_尚辉

赏析数学中的美景论文_尚辉

新疆沙湾县第一中学 832100

摘 要:用欣赏的眼光去挖掘数学的本质——数学美。让学生感悟到数学中有很多美的东西,使学生变“苦学”为“乐学”。数学中的美景就其内容来看,可以分为结构美、语言美、方法美,按照形式,可分为形态美和神秘美,可以细分为简洁美、和谐美和奇异美。

关键词:简洁美 和谐美 对称美

在教学的过程中,我深刻地感受到部分学生对数学的冷淡。在他们的意识里数学变成了一连串的数字和奇怪的符号组合,数学学习给他们带来的只有“枯燥”了。但数学作为自然科学的基础,是人们生活和学习中不可缺少的工具。当我们揭开那层笼罩数学枯燥的面纱,体会到数学的地位,感受到数学那股神秘的力量和诱人的魅力时,就真正的懂得去赏析数学中的美景。

一、数学美景的概述

数学,作为一门自然科学,不管是在它的内容上、结构上,还是方法上,都有自身的特征。随着数学的深入发展,人们逐渐地认识到:数学的发展与人类文化休戚相关,数学一直也是人类文明进步的力量。在数学教材中,蕴涵着丰富的数学美,认识数学的美,有利于提高学生学习的兴趣,能增强学生的数学解题能力和数学思维。

数学美就其内容来看,可以分为结构美、语言美、方法美,如果按照数学美的形式,可将其分为形态美和神秘美,它们通常可以细分为简洁美、和谐美和奇异美。数学美景的研究可以推动了数学的发展,激发学生学习数学的兴趣。在不断展现数学美的同时,让我们进一步地理解数学美的真正意义,在学习和生活中运用数学的美景。

二、数学美的内容和特征

1.数学符号的简洁美。数字、文字和自然语言一样,都是信息的载体。他们之间有着必然的联系,语言和数学的产生都是为了同一个目的——记录和传播。数学语言是一种特殊的语言,因为它有整套的数学符号系统。数学符号系统比起日常语言来有三个很大优点:确切、简洁、通用。数学语言作为全世界通用的语言,能够跨越民族语言的障碍。数学语言作为一种的科学语言,它以简洁、概括、精确的形式,给人以美的感受。

如果把数学比作一座硕大的航空母舰,那么数学符号就是建造这座庞然大物所必不可少的基本材料,数学符号的重要性不言而喻,而它的美学作用也是妙不可言。数学符号就其本身的结构来看,大多呈现的是简洁美。在世界上不分国家和种族都适用的语言,只有唯一的数学符号了,当你用数学符号写出一个运算或推理的时候,任何一个只要念过初中的人都会明白无误地懂得它所表达的意思。

数学能以这种表示简明、结构优美的形式出现。首先得要感谢数学符号的出现,它对数学的发展和推动是极其巨大的。数及其运算只有用符号去表示,才能更加确切明了。数学符号通常可分为四类:

象形符号:用符号形状特征来反映数学概念的符号,如平面图形符号:∠(角)、⌒(弧)、△(三角形)、□(平行四边形)等是原图形的压缩象形。

关系符号:“=”、“≠”、“≡”、“≌”、“≤”等是原形的改造符号。

缩写符号:是由数学概念的外文词汇的前一个字母构成的缩写,如f表示函数(function),R表示实数集(realnumber),lim表示极限(limit),其他的如log表示对数,max表示最大值,min表示最小值等。

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约定符号:如x、y、z表示未知数,用a、b、c表示三角形的三边,用大写字母表示点,用小写字母表示线段或直线,用小写希腊字母α,β,γ表示平面,都是人为约定的。

从上面的列子可以看到,数学符号的重要在于它有限的力量协助直觉,把社会和自然宇宙中的数学关系联系起来,去解答一些问题,去创造新的思维形式。数学符号特有的美感,它有时比象形的文字更具有魅力和诱惑。

2.黄金分割中数学知识的和谐美。万物都是和谐统一的,现代社会也提倡构建社会主义和谐社会,可见和谐的重要性。数学中也包含着和谐美,和谐即雅致、严谨或形式结构的无矛盾性。数学的严谨流露着它的和谐。在数学中,毕达哥拉斯首先提出“美是和谐的比例”,下面我们就从黄金分割比去感受数学的和谐美。

在一条线段上的无穷多点中,有一个很特殊的点,具有一种奇特的量。这个点将这线段分成一种数学比,这种数学比非同寻常,它是数学里一连串奇妙互相联系的出发点,它这样特殊,因而被叫做黄金比,公元前500年,古希腊学者发现了“黄金”长方形,即长方形的长和宽之比为最佳,这个比叫做黄金分割比。1.618的倒数的近似值为0.618,这个数被称为黄金分割数。

“黄金分割”代表着一种数学中的“和谐”。在人们的生活、生产、学习中,我们随处都可以见到这种和谐,感受到它的美,“黄金分割率”就是展现和谐比例关系的其中之一。

3.数学结构形式的对称美。对称美是数学美的又一重要特征。从数学的观点来看,对称只不过是一类很特殊的变换,具有对称的公式、图形,是指在对称变化下仍变为它自己的公式、图形。而我认为数学的对称美分为结构上的对称美和形式上的对称美。形式上的对称美我们可以在几何图形中清楚的理解。而结构上的对称美如群的转换、代数式中的对称多项式、代数式的对称则都可以展现数学中的对称美,下面我们从几何图形长来欣赏数学中的对称美。

在几何图形中,对称美较为容易理解,通过画出的几何图形就能容易地看出几何图形对称性。球、圆、双曲线、抛物线等的对称性是显而易见的,运用它们的对称的特点我们可以解决许多几何问题。

4.数学解决问题的思想、方法的奇异性。数学中的奇异美,是指数学解决问题的思想、方法的奇异,出人意料,从而给人以新颖感觉,让人感到惊讶。奇异美也是数学美的一个重要特征。有一些较为繁难的问题,如果换一个角度去观察,换一种方法去处理,就会变得出人意料的简单。而这个角度、方法的转换,却闪耀着数学奇异的美。

下面谈谈对几个问题的处理方法:

鸡兔同笼问题:鸡兔共有17只,50只脚,问有多少只鸡?多少只兔?

这道题如果放到小学,其思考过程是:如果17只都是鸡,应当有34只脚,现有50只脚,比34只多了16只,是因为有兔。有一只兔,则多两只脚,现多了16只脚,当然是有兔8只了。因此,知有鸡9只,兔8只。

如果这道题放到中学,则可以列方程求解很容易,设鸡x只,兔y只,则由题意得:x+y=17 2x+4y=50

解得:x=9,y=8。

如果通过另一种方法:令鸡将一只脚抬起,令兔将两只前足抬起,则鸡、兔的只数不变,而立在地上的脚却减少了一半,为25只。因为一只鸡是一只脚立地,一只兔是两只脚立地,故知兔数为25-17=8,鸡数为9。这种别出心裁的思考,源于什么呢?如果我们回到小学的思考过程可得公式:

兔的只数=

可见,这种别出心裁的奇想脱离了原始的思考方法。这难道不能引起我们的进一步思考么?

三、结束语

由此可见,数学中的美是客观存在的,当我们站在欣赏与享受的角度去领悟数学的魅力时,数学并非是枯燥乏味的。数学中所包含的这些美的特征,都不是用简单的几句话可以表述的清楚的。也正是数学中的简洁性、和谐性、对称性、奇异性的特征,推动了数学的发展,激发了我们对学习数学的兴趣。在不断展现数学美的同时,让我们进一步地理解数学美的真正意义。

数学的美越来越被人们所重视,在我们欣赏数学美的同时,更要把数学的美应用到数学的学习当中去。在数学的教学中引导学生感受数学的这些美的特征,使学生在学习过程中不断感受数学的美,就会大大地激发他们学习数学的兴趣。在领略数学美的同时,还应当让学生在学习中积极去探索,在探索中体会和运用数学的美,使他们爱上数学,学好数学。

参考文献

[1]华东师范大学第二附属中学 数学美之旅[M].华东师范大学出版,2008。

[2]易南轩 《数学美拾趣[M].科学出版社,2004年。

[3]张雄 李得虎 数学方法论与解题研究[M].北京:高等教育出版社,2011。

论文作者:尚辉

论文发表刊物:《教育学》2017年6月总第121期

论文发表时间:2017/8/7

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