在近日舉辦的一項鬥地主錦標賽中,圍棋天才柯潔以預賽第3名的成績進入決賽最終獲得了冠軍。作為變數最多的棋類遊戲,圍棋每回合有250種可能,一盤棋可以長達150回合,這龐大的數目需要強大的計算力來駕馭。強大的計算力也是柯潔獲勝的法寶,柯潔參加鬥地主比賽,可以說是降維打擊!
據說,沒有其他學科能像數學這樣,把人分成了兩類:一類人被它徵服,另一類人努力徵服它。數學,在數學家眼中是美麗而動人的,散發著熠熠光輝。然而,在現實生活中,一提起數學,大多數人都可能會想起上學時被數學支配的恐懼?連計算力很強大的圍棋天才柯潔都在此前報導中表示害怕數學,不敢選擇清華大學的AI專業。甚至還有很多孩子參加數學考試,會心跳加速,手心出汗,胃裡翻江倒海,沒法集中精力。對,這就是數學焦慮症。
你可能中了「假數學」的毒!
生活中人們對數學的恐懼很普遍,英國《衛報》稱,全世界約1/4的人患有「數學焦慮症」。即使這個數據打個折扣,恐懼數學的人數也十分驚人。而在中國,據調查,超50%的中小學生為數學焦慮痛苦、失去笑臉!
然而,數學真的有這麼恐怖嗎?德國數學家協會媒體獎冠軍、前奧數冠軍霍格爾·丹貝克用40年數學心得告訴你:當然不是!數學並不可怕,你只是中了「假數學」的毒!
霍格爾·丹貝克,1969年出生,德國知名數學家和邏輯學家,《明鏡周刊》在線版《科學與健康》欄目主編。自2006年起,他開始在《明鏡周刊》網絡專欄《分子》裡創造他的數學樂園,2014年他開設的互動答題專欄《每日謎題》,每周都有20萬德國讀者參與他的謎題解答,深度上癮,在德國引起巨大反響,他也因此榮獲德國數學家協會媒體獎。
在他的著作《你學的數學可能是假的》一書中,霍格爾帶領我們顛覆舊數學的認知、扭轉對數學的誤解,幫助我們治癒數學恐懼、重拾數學的樂趣。
人們普遍有種誤解,認為數學是一種天賦,只是少數人的專利。其實,數量與幾何,深深根植於每個人的意識當中,只是人們往往忽略了這一點。科學研究表明,幾個月大的嬰兒就已經會簡單的加法計算,寶寶的計數和運算能力令人驚訝,而且確實是與生俱來的。1995 年,心理學家託尼· 西蒙(Tony Simon)在一項對5 個月嬰兒的研究裡證明,嬰兒掌握了基本的算術技能,還說明了他們有驚人的抽象能力。不管是嬰兒、幼兒還是成年人,當人類在面對數字時,都具備驚人的天賦。
我們為什麼會有 「數學焦慮症」
然而,儘管我們有這麼好的先天條件,為什麼仍會出現「數學焦慮症」。在霍格爾·丹貝克看來,「數學恐懼症」很可能是從成人那裡繼承而來的。一個孩子喜不喜歡數學,首先取決於他學習數學的時候經歷過什麼。他被灌輸了各種解答技巧?或者,他能自由發揮自己的創意,而且還得到了大人的認可?
現實生活中,孩子們其實一開始很喜歡數學,而且他們也有很多不同於成人的聰明的、創造性的數學思維方法。教育學家哈特穆特· 斯皮格爾(Hartmut Spiegel)和克裡斯託夫· 賽爾特描述過一個例子。在四年級學生課堂作業中,必須解答下題:藥劑師把1 750 克甘草片裝進小袋子裡,每袋有50 克。他一共能裝多少袋?
安妮卡是這樣解答的:
答:能裝35 袋。
答案是正確的,但老師卻被安妮卡的解答方法驚到了:這孩子算的都是些什麼?因為,不僅答案正確可以得分,計算方法及過程也能得分,女老師就向兩位同事請教了這種解法。他們也認為這解法毫無意義,安妮卡可能只是碰巧寫對了答案。
第二天,老師讓安妮卡在黑板上再次計算了這道題——她用了同樣的方法,並得出了正確的答案。然後,老師問道,有沒有同學能解釋這個計算過程。有一個學生舉起手,解釋了如下計算:兩個50 克的袋子可以裝滿100 克,700 克則有2×7=14 袋。750 克當中還剩下的50 克,就是1×1=1 袋;最後的1 000克,就有2×10=20 袋。這三個數字14+1+20 的總和即為35 袋。
安妮卡很幸運地答對了。斯皮格爾認為,這個女孩的例子告訴我們:別忽視那些不常見的計算方法,因為非常重要。他說:「小學生的思考往往比我們成年人表面的見解更理智、更有條理、更聰明。」
但聰明的計算方法也可能會出問題,特別是當孩子用了這個方法卻算錯的時候。雖然他們想出了自己的解答技巧,這必須是一項重大成就,但是,如果他們犯一個小小的錯,就會導致答案錯誤。這時候大人馬上就會說,「你不能這麼算」,甚至會說孩子在數學上有障礙。最後,連孩子自己也信了,久而久之,就對數學徹底失去了興趣。孩子們很快就學會了一點:只能有標準答案和錯誤答案——沒有第三種選擇。孩子們甚至會把算錯當成失敗甚至恥辱。
因此,很多老師、學生和家長似乎掉進了一種惡性循環。成年人讓孩子們害怕數學,孩子們長大了,也對自己的孩子這樣做。只有一部分人能努力在幾何、二項式公式中成功突圍,開闢出一條數學道路,而大多數人,哪怕面對再簡單的數學,也沒能真正理解。
糟糕的是,有些老師和教育專家仍然將數學看成一種殘酷的標準,用它把學生分成先進和後進。數學成績不好,很可能會導致學生無法進入重點高中,乃至無法考上理想的大學。大多數人在數學上都遇到過巨大的障礙,但我們從不反思可能是數學教育出了問題,反而覺得,這恰恰說明不是人人都適合數學。這簡直大錯特錯。
用真數學打敗「假數學」
大多數人都中了 「假數學」的毒,那麼,什麼是真正的數學?在《你學的數學可能是假的》一書中,從天生的數量感,到超簡單的計算技巧,再到優雅的證明過程,霍格爾·丹貝克為我們展現了老師沒教的美麗數學世界。
你肯定聽說過一種普遍觀點:數學不過是計算,將數字代進公式裡,然後解答應用題。甚至,很多數學老師都不知道,數學不是將單調的數字代入鮮少有人理解的公式。他們對這一學科的理解,和許多「數學受害者」一樣:有題目,有固定的解法,只要將所有數字正確代進去,就能得到正確答案。
數學家保羅· 洛克哈特說:「數學是最純粹的藝術,同時也是最容易被誤解的藝術。」許多人將數學誤認為算術,在霍格爾·丹貝克看來,數學是一種藝術,致力於追求真和美,而且通過數學,我們可以揭秘萬物的框架、洞察世界運行的模式。乘法表之類的只是數學的冰山一角,數學最重要的是創造性思維。《你學的數學可能是假的》將帶你踏上一段美妙的數學之旅,這些在學校裡可不一定教。霍格爾·丹貝克用輕鬆有趣的語言,為我們展示了數學的真正含義:不是硬套公式,而是創造思維。
比如有這樣一道題目:有個農民想把他的遺產分給四個兒子,他可以把土地劃分成大小、形狀相同的四等份嗎?
我們應該怎樣把它四等分呢?大多數人可能都會嘗試把它拆成矩形,這就會陷入困境。或者試過三角形,也同樣一籌莫展。
但這個時候我們需要的是跳出常規思維,這裡有一個竅門就是,不要考慮三角形、正方形和矩形等簡單形狀。答案也有可能是五邊形或六邊形。為什麼一定得是規則的形狀呢?
這就是橫向思維中的獨闢蹊徑法,它並不難,需要的僅僅是一點想像力和創新思維。霍格爾·丹貝克告訴我們,學數學的關鍵是要有創新的能力,還要選擇適合自己的方式。如果思維都被固定了,也就失去了思考的樂趣。
霍格爾·丹貝克在書中還向讀者傳授了他40年來數學研究的心得、創新解題思維和技巧。比如,系統化方法、社會工程法、另闢蹊徑法、間接證明法、多米諾骨牌法、轉換思路法……只要掌握這些方法,耐心、堅持,再加一點想像力,你也可以體驗屬於自己的「尤裡卡」 (尤裡卡:古希臘數學家阿基米德在泡澡時發現浮力的原理,高呼「尤裡卡」,意為「我找到它了」)。
此外,《你學的數學可能是假的》為讀者精挑細選了40 道各種難度的測試題,你可以儘管嘗試。每道題旁邊用星號「*」標明了難易程度,一星代表「簡單」,四星就表示你得多費些工夫才能解開。你可不要太早放棄,也不要立馬去瞧答案!你每次獨立完成一道題,自信心就會增加一分。
這是一本給你勇氣面對數學的書,也是一本擴展眼界的書。如果你想顛覆舊數學認知,扭轉數學誤解,治癒數學恐懼,重拾數學樂趣,那就打開本書吧!無論你對數學抱持過怎樣的看法,你在讀完本書後會一定會有所收穫。學數學就像踢足球,像聽音樂,像下棋:有明確的規則,你可以完全按照規則行事,但如果你真想從中獲得樂趣,那就盡情揮灑創意吧!