《勾股定理》:在尋古研學中激發學生那一份數學情懷|復甦的城市

2020-12-21 同心圓數學世界

#初中數學學習#

01亂七八糟的序言

《勾股定理》是初中數學教學的重要內容之一。對於這一節內容的教學,我認為應該讓學生在經歷尋古文化之旅的過程中,讓他們獲得一次激發數學情懷的機會。

數學情懷,強調的是學生對數學學習的一種情感體驗,諸如學習的興趣、思維空間、人文素養和數學的多元發展性等。其實就是學生在學習數學的過程中的一種精神方面的體驗。

為什麼要把《勾股定理》與數學情懷拉上關係呢?下文僅是本文作者以他幾十年數學教學經歷中,對勾股定理的膚淺理解進行一個解讀。

02不明就裡的發現

《勾股定理》的發現堪稱一部傳奇史。《勾股定理》在全世界的通稱是「畢達哥拉斯定理」,因為很多人都認為是畢達哥拉斯最早發現了這個定理。但是我們國家的人更願意把它叫「勾股定理」,因為中國人普遍認為,是西周時期的中國人商高最先發現了這個定理,商高用「勾、股、弦」來表達了直角三角形的三邊,故稱之。因為商高比畢達哥拉斯早了1000多年發現它,又有人稱它為「商高定理」。但是,這絕不是我們了解的勾股定理的全部。

比我們更早的古巴比倫人,他們居然羅列了大量的勾股數,並在那個時代產生了具有其民族特色的數學家。

你不要以為古巴比倫人就是勾股定理的發現者,因為古埃及人他們又會非常不服氣。古代埃及人在修建金字塔和對尼羅河的土地進行測量時,居然大量使用了勾股定理中涉及到的相關的數量關係。其熟悉運用的能力,讓今天的我們都嘆為觀止。

至於哪一天還會不會有其他的古人類站出來用勾股定理(或其數據)說話,還真不得而知。

03永無止境的證法

給大家介紹一下勾股定理有多少種證明方法的變化史吧。

1779年,在巴黎出版了18種證明法——1880年,德國出現了提供46種證明法的專著——1901年,發表了畢達哥拉斯定理的第100個證明之後,《美國數學月刊》的編輯放棄接受此類稿件——1927年,74歲的盧米斯出版了《畢達哥拉斯命題》一書,收集了230個證法——13年之後,盧米斯又出版了該書的第二版,收集了370個證法——今天,可以查詢到的證明方法是記錄在《金氏世界紀錄大全》網站上的「畢達哥拉斯定理的最新證法」一欄中顯示的是一位發現了520種證法的希臘人。

04取之不竭的能量

《勾股定理》不知源頭的經歷和沒有窮盡的證明方法,為我們的數學教學提供了諸多非常有益的教育素材。

一是可以通過課題學習的方式,確定一個主題,讓學生通過自主探究從而獲得對數學的學習興趣。

比如在課前活動中,給學生確立「了解勾股定理的歷史」的主題研學活動,讓學生查閱與「勾股定理」有關的歷史話題,從豐厚的歷史文化中去感受一個數學定理的文化魅力,從而實現對學生數學學習興趣的培養。

二是可以通過設立問題的方式,拋出一個數學問題,讓學生通過解決相應的問題獲得對數學思維空間的拓展。

比如,我曾經在課前預留問題「勾股定理」的證明有什麼共同的特點?學生也需要通過自學和查閱相關的資料進行深入學習。結果學生在匯報中,紛紛匯報了自己「愛國的證法(有學生又稱為最美的證法,趙爽弦圖)」,「最簡潔的證法(總統證法)」,「最富貴的證法(康熙求值法,其實不是一種證明方法)」等。

三是通過上述主題研修或問題探究的方法,實現了對學生的人文素養的培養。「勾股定理」發現過程及證明方法的豐富性,極大地增加了學生人文知識的豐富性,讓學生感受到了數學知識也具有濃鬱的人文色彩。

四是基於對不同種族不同民族對勾股定理的共同認知,感覺到了數學知識的魅力,也體現出世界多元文化最終都統一於數學知識的思想,為學生建立辯證統一的思想奠定了基礎。

在「勾股定理」的背後,還有很多非常精彩的故事,等待著每一個有心的老師去發現,去挖掘它最有營養的教育價值。這份價值,值得每一位數學老師給學生一份尋古研學的機會,讓他們去發現。

05含情默默的期待

大家好,我是同心圓數學世界,期待與大家在數學世界裡共同神遊。歡迎大家關注我哦!

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