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一次数学科普的“奇美”之旅

中国科普作家协网 敏 子 2017-02-24 17:27

“什么是教育数学?”“教育数学和数学教育有何不同?”简单说,改造数学使之更适宜于教学和学习,是教育数学为自己提出的任务。其实,教育数学的活动早已有之,如欧几里得著《几何原本》,柯西写《分析教程》,都是教育数学的经史之作。近期出版的“走进教育数学”丛书也是一套探讨有关教育数学的书籍。

数学教育有很多公认的难点,如初等数学里的几何和三角,高等数学里面的微积分,都比较难学。古今中外,通俗地介绍微积分的读物极多,但能够兼顾严谨与浅显直观的很少。《微积分快餐》做到了。一张图,一个不等式,几行文字,浓缩了微积分的精华。作者将微积分讲得轻松活泼、简单明了,让读者在品尝快餐的过程中进入了高等数学的殿堂。

丛书中还有一本《直来直去的微积分》,是作者学习微积分的心得。书中从“瞬时速度有时比平均速度大,有时比平均速度小”这个平凡的陈述出发,不用极限和实数,“微分不微,积分不积”,直截了当地建立了微积分基础理论。书中概念与《微积分快餐》中的逻辑等价而呈现形式不尽相同,殊途同归,显示出第三代微积分的丰富多彩。

朱华伟教授的《数学解题策略》,踏踏实实地从一招一式一题一法着手,探秘发微,系统地阐述数学解题法门,是引领读者登堂入室之作。作者是数学奥林匹克领域的专家。

朱华伟教授还为该丛书写了一本《从数学竞赛到竞赛数学》。竞赛数学当然就是奥林匹克数学。华伟教授认为,竞赛数学是教育数学的一部分。这个看法是言之成理的。数学要解题,要发现问题、创造方法。年复一年进行的数学竞赛活动,不断地为数学问题的宝库注入新鲜血液,常常把学术形态的数学成果转化为可能用于教学的形态。早期的国际数学奥林匹克试题,有不少进入了数学教材,成为例题和习题。竞赛数学与教育数学的关系,于此可见一斑。

该丛书中的《一线串通的初等数学》,讲的是如何在小学数学知识的基础上建立三角,以三角的发展引出代数工具并探索几何,把三者串在一起的思路。在该书中没有提到向量。其实,向量早已下放到中学,与传统的初等数学为伍了。在上海的数学教材里甚至在初中就开始讲向量。讲了向量,自然想试试用向量解决几何问题,看看向量解题有没有优越性。可惜在教材里和刊物上出现的许多向量例题中,方法略嫌繁琐,反而不如传统的几何方法简捷优美。如何用向量法解几何题?能不能在大量的几何问题的解决过程中体现向量解题的优越性?这自然是教育数学应当关心的一个问题。丛书中的《绕来绕去的向量法》一书正是解决此问题的。书中用大量实例说明,如果掌握了向量解题的要领,在许多情形下,向量法比纯几何方法或者坐标法干得更漂亮。这要领,除了向量的基本性质,关键就是“回路法”。

谈起中国的数学科普,谈祥柏的名字几乎无人不知。老先生年近八旬,从事数学科普创作超过半个世纪,出书50多种,文章逾千篇。对于数学的执著和一生的爱,洋溢于他为该丛书所写的《数学不了情》的字里行间。哪怕仅仅信手翻上几页,哪怕是对数学知之不多的中小学生,也会被一个个精彩算例所显示的数学之美和数学之奇深深吸引。书中涉及的数学知识似乎不多不深,所蕴含的哲理却足以使读者掩卷遐想。例如,书中揭示出高等代数的对称、均衡与和谐,展现了古老学科的青春;书中提到海峡两岸的数学爱好者发现了千百年来从无数学者、名人的眼皮底下滑过去的“自然数高次方的不变特性”,这些生动活泼的素材,兼有冰冷的思考与火热的激情,无论读者偏文偏理,均会有所收益。

沈文选教授长期从事中学数学研究、初等数学研究、奥林匹克数学研究和教育数学的研究。他的《走进教育数学》和该丛书同名,是一本从学术理论角度探索教育数学的著作。在书中他试图诠释“教育数学”的概念,探究“教育数学”的思想源头与内涵;提出“整合创新优化”、“返璞归真优化”等优化数学的方法和手段;并提供了丰富的案例。

浏览着这风格不同并且内容迥异的10本书,教育数学领域的现状历历在目。这是一个开放求新的园地,一个蓬勃发展的领域。在这里耕耘劳作的人们,想的是教育,做的是数学,为教育而研究数学,通过丰富发展数学而推进教育。在这里大家都做自己想做的事,提出新定义新概念,建立新方法新体系,发掘新问题新技巧,寻求新思路新趣味。凡此种种,无不是为教育而做数学。

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