中國科學院院士、著名數學家張景中:把數學變容易大有可為

2020-12-05 環球網

【來源:人民日報海外版】

數學重要,但難學。改善數學教育是世紀性世界大課題。

30年前,我在一本書裡提出了「教育數學」的想法。所謂教育數學,就是為教育改造數學,把數學變得更容易。要讓概念更平易,推理更簡捷,方法更有力。

40多年前,我在新疆一個農場中學教數學時,有幾件事情啟發了我,讓我認識到數學能夠變得更容易。1977年的一道高考題,我用小學裡的面積計算方法做出來了。1978年的一道奧數題,我又是用基於小學知識的面積方法找到了一個不到兩行的證明。10多年後,我才明白,這其實是發現了一種幾何定理機器證明的新方法。

三角難懂,我用菱形面積定義正弦,接著通過面積計算輕鬆獲得了正弦定理和正弦和角公式。對此,初二學生說容易懂,記得牢,有趣。

40年後,我才知道,數學教育大師弗賴登塔爾曾提出,能否提前兩年先學正弦。我找到了三角學在小學數學知識基礎上的生長點,實現了他的設想。

1979年,我到中國科學技術大學任教,整理了這些心得,寫了《平面幾何新路》等讀物。不久,我又結合講微積分的體會,在1989年出版了《從數學教育到教育數學》一書,提出了「教育數學」的觀點,舉出了一批把數學變容易的實例,涉及幾何、三角和微積分。

「教育數學」的主張贏得了廣泛贊同。2004年,中國高等教育學會教育數學專業委員會成立,專家們在多屆委員會年會上就教育數學進行了深入交流。

數學究竟能不能變容易,還是要由教學實踐來檢驗。為了為教學實踐做更多準備,提供可操作的內容,2006年,我在《數學教學》和《數學通報》撰文,提出了「重建三角,全局皆活」的主張;2009年,我寫了《一線串通的初等數學》,作為科學出版社《走進教育數學》叢書中的一冊出版。

經過30年的發酵,重建三角的思路,終於開始滲入課堂。

從相關學術刊物和學位論文,我們可以捕捉到有關教學實驗的信息:對教育數學,學生教師均表示歡迎,認為新的概念方法別具一格,簡捷易懂,易於接受。

寧波教育學院的崔雪芳教授曾組織在初一教正弦的實驗課,得出的結論是:學生始終保持濃厚的興趣,對後續學習產生了強烈的期待,學習的動力被進一步激發;在三角、幾何、代數間搭建了一個互相聯繫的思維通道,後續學習的思維空間得到整體的拓展。

從2012年到2015年,在廣州市科協項目支持下,廣州市海珠實驗中學青年教師張東方,對兩個班105名學生,做了初中全程的「重建三角」教學實驗。實驗結果顯示:學生的思維更活躍,分析和解決問題的能力明顯提升。中考數學成績優秀率達到100%,而對比班級為67%。

成功的實驗引起了關注。有些師範學院把教育數學列入教學內容,組織相關教學實驗;農村山區的實驗學校,學生學習積極性提高,進步也很快;不少老師自發地投入教學實踐,組織課外活動,編寫校本教材,推廣教育數學的新思想和新方法。三十年磨一劍,把數學變容易在初中裡開始成為現實。

解析幾何、向量能不能變容易?微積分呢?

萊布尼茨問過,點如何相加?我們提出的「點幾何」給出了最為淺顯的回答,由此對上千個幾何問題給出了簡單清楚的恆等式解答。這解答立刻能轉化為向量、複數或坐標的表達方式。這將把解析幾何、複數、向量的學習變得更容易。

歷史上不少大家如拉格朗日,曾致力於建立不用極限的容易理解的微積分,都未成功。後人普遍認為此路不通。《普林斯頓微積分讀本》乾脆宣稱,如果沒有極限概念,微積分將不復存在。

在中國科學技術大學時,我曾致力把微積分變容易,雖小有所獲,終因進展艱難而停頓。在林群學長這方面長期堅持不懈的探索啟發激勵下,近20年,我重拾此方向的研究。最近,我們發現,從一些很平常的想法出發,即使沒有微積分,也能夠系統而簡捷地解決通常認為微積分才能解決的許多問題。沿此思路,可以在引入極限之前嚴謹地建立微積分了。

著名英國數學家阿蒂亞認為,為了知識的傳承,必須不斷努力把它們簡化和統一。他希望,「過去曾經使成年人困惑的問題,在以後的年代裡,連孩子們都能容易地理解。」

把數學變容易,任重道遠,但大有可為。

(作者為中國科學院院士、著名數學家)

相關焦點

  • 張景中院士在中國人民大學作「微積分的新思考」講座
    5月31日晚,由中國人民大學青年數學研究學會主辦的「微積分」系列報告第三講在中國人民大學舉行。張景中院士作了題為《微積分的新思考》的報告。中國人民大學信息學院、理學院等學院的老師及一百四十餘名來自不同專業的同學參加了本場講座。
  • 科學時報 感受數學大師張景中院士:數學學習關鍵在用活
    最近品讀邢筱萍主編的新書《院士的故事》,我深深地被院士奮發苦學的故事打動著,被院士勇於探索的精神激勵著,被院士報效祖國的信念感動著。周光召在這本書裡語重心長地說:「每個人都有美好的青少年時代,而最值得人一生懷念的當屬中學時光。
  • 張景中院士工作站 中科院南京分院微生物STEM實驗室落地金地未來
    當日,南京金地未來學校舉辦了「張景中院士工作站」、「景中數學實驗室」、「中科院南京分院微生物STEM實驗室」、「世錦賽冠軍姚勇擊劍青少年培訓基地」、「中國南京奧帆帆船俱樂部青訓基地」、「江蘇省管樂學會小號專業委員會音樂人才培訓基地」、「江蘇省弦樂學會大提琴專業委員會音樂人才培訓基地」掛牌儀式。
  • 厲害了,「院士工作站」、「微生物STEM實驗室」紛紛落地南京這所新...
    當日,南京金地未來學校舉辦了「張景中院士工作站」、「景中數學實驗室」、「中科院南京分院微生物STEM實驗室」、「世錦賽冠軍姚勇擊劍青少年培訓基地」、「中國南京奧帆帆船俱樂部青訓基地」、「江蘇省管樂學會小號專業委員會音樂人才培訓基地」、「江蘇省弦樂學會大提琴專業委員會音樂人才培訓基地」掛牌儀式。
  • 人物簡介:楊樂--著名數學家 中國科學院院士
    新華網北京12月24日電楊樂,1939年出生,江蘇南通人,中國著名數學家,中國科學院院士,中科院數學與系統科學研究院研究員。  楊樂1962年畢業於北京大學數學系,1966年中國科學院數學研究所研究生畢業。  他長期從事複分析研究。
  • 華羅庚:世界著名數學家,,中國科學院院士,美國國家科學院外籍院士
    華羅庚(1910年11月12日—1985年6月12日),江蘇省常州市金壇市人,國際數學大師,中國科學院院士。是中國解析數論、矩陣幾何學、典型群、自守函數論等多方面研究的創始人和開拓者。[2]他為中國數學的發展作出了無與倫比的貢獻,被譽為「中國現代數學之父」,被列為「芝加哥科學技術博物館中當今世界88位數學偉人之一」。
  • 院士入校促課改 線上線下享盛會
    日前,張景中院士來到廣州市五中濱江學校促進學校數學課程改革。並在該校體育館舉行了「張景中院士教育數學思想教學實驗及推廣研究項目」廣東啟動儀式暨「教育大數據技術與教育數學院士工作站基地實驗學校」掛牌儀式。
  • 中國科學院院士、女數學家——胡和生
    胡和生,1928年6月20日生於上海,籍貫江蘇南京,數學家,中國科學院院士,第三世界科學院院士,復旦大學教授。1945~1948年在交通大學數學系學習,1950年初畢業於大夏大學(今華東師範大學)數理系。1952年浙江大學數學系研究生畢業。1991年當選為中國科學院學部委員(院士)。2002年當選為第三世界科學院院士。2002年應邀為世界數學家大會諾特講座演講人。
  • 著名數學家、中國科學院袁亞湘院士訪問同濟並開展學術交流
    著名數學家、中國科學院袁亞湘院士訪問同濟並開展學術交流 來源:數學科學學院   時間:2020-12-06  瀏覽:
  • 中科院院士揭開數學奧秘
    從小學到高中,我們學過12年的數學,叫做初等數學;大學後的微積分,叫做高等數學。到底什麼是初等數學和高等數學呢?它們之間有什麼聯繫?面對數學難題,有什麼思路可以讓我們「一步到位」?中國科學院林群院士、張景中院士為你揭開數學的奧秘!
  • 數學家告訴你學好奧數的訣竅
    學好數學的訣竅:想得清楚,說得明白。     "數學不止是會寫,還要會說,會回答各種問題。"著名數學家、中國科學院院士張景中在國際數學家大會少年數學論壇上,向近千名少年數學愛好者講述學好數學的訣竅。
  • 中科院院士廈門開設「實驗班」:讓數學變得容易
    中新網廈門11月19日電 (記者 楊伏山)中科院院士張景中在廈門設立的教育數學思想研究實驗基地學校19日晚舉行授牌儀式。張景中通過視頻雲端,與廈門教育界師生代表共同見證揭牌儀式。這是全國首個以張景中院士命名的數學實驗基地學校。
  • 著名數學家楊樂院士:中國將成為數學強國
    楊樂,著名數學家、中國科學院院士,當今的普通大眾不一定知道他,但他的背景,卻很不一般。他是著名數學家陳景潤的同事,是中國現代數學先驅之一熊慶來的研究生,論輩份,還是陳省身、華羅庚、錢三強、趙九章等大師的同門師弟。
  • 當代十大著名華人數學家
    ~現在)國際著名數學家,20世紀國際著名華人數學家陳省身老先生的學生,現擔任美國科學院院士、中國科學院外籍院士、俄羅斯科學院外籍院士、義大利Lincei 科學院外籍院士、臺灣中央研究院院士、印度科學院外籍院士,美國哈佛大學數學系教授、清華大學數學科學中心主任、浙江大學數學科學中心主任等職務,榮獲1982年度最高數學獎菲爾茲獎,是第一位獲得這項被稱為「數學界的諾貝爾獎」(由於諾貝爾獎中沒有數學獎
  • 中科院院士林群:從事數學研究69年 讓更多人了解微積分
    中國科學院數學與系統科學研究院研究員、中國科學院院士。在計算數學,特別是微分方程的高性能解法方面,進行了長期深入研究。他熱愛科普和教育事業,著有《畫中漫遊微積分》《微分方程與三角測量》《微積分快餐》等科普讀物,被評為2019年十大科學傳播人物。  北京的冬天,空氣中夾雜著些許寒意。
  • 全省平均分0.31,最後數學大咖親自出馬,這道高考數學題有多難?
    最後,沒有辦法,只能搬出數學界的大咖,中國科學院院士張景中院士出來解答這道「神題」,大神就是大神,幾分鐘搞定,並給予了這道題太難不適合高考的評價。張景中,中國科學院院士,計算機科學家、數學家和數學教育學家。計算機學科和數學學科博士生導師、中國科普作家協會理事長。1954年,來自河南汝南縣的張景中考進北京大學數學力學系,這一屆的北大數學系,後來出了6名院士。
  • 著名數學家有哪些?盤點中國當代的數學家們
    極客數學幫盤點著名數學家有哪些。今天來給大家講講中國當代的數學家們。中國科學院數學與系統科學研究院馬志明院士和上海同濟大學數學研究所姜禮尚教授共同摘取了第七屆「華羅庚數學獎」的桂冠。1980年當選為中國科學院數學物理學部委員,1985年當選為第三世界科學院院士。1995-1998年為北大數學科學學院首任院長,現任數學科學學院教授。姜伯駒教授長期從事拓撲學研究。20世紀60年代,在不動點理論中Nielsen數的計算方面取得突破性進展,所創的方法在國外稱為「姜子群」、「姜空間」。
  • [思維拓展]中國當代著名數學家介紹
    陳省身的主要工作領域是微分幾何學及其相關分支.還在積分幾何,射影微分幾何,極小子流形,網幾何學,全曲率與各種浸入理論,外微分形式與偏微分方程等諸多領域有開拓性的貢獻.陳省身本有極多榮譽,包括中央研究院院士(1948).美國國家科學院院士(1961)及國家科學獎章(1975),倫敦皇家學會國外會員(1985),法國科學院國外院士』(1989),中國科學院國外院士等。
  • 從事數學研究69年的中科院院士林群:讓更多人了解微積分
    中國科學院數學與系統科學研究院研究員、中國科學院院士。在計算數學,特別是微分方程的高性能解法方面,進行了長期深入研究。他熱愛科普和教育事業,著有《畫中漫遊微積分》《微分方程與三角測量》《微積分快餐》等科普讀物,被評為2019年十大科學傳播人物。北京的冬天,空氣中夾雜著些許寒意。一個下午,身著深灰色夾克,頭戴白色帽子的林群緩緩向記者走來……因為前一陣子身體不適,他的身形比往日更顯瘦削。
  • 數學宗師柯召誕辰110周年:紀念專題片首發,女兒柯孚久緬懷慈父
    ——愛爾特希致柯召4年前,在四川大學迎來120周年校慶之際,我國著名數學家、原四川大學校長、中國近代數論和組合論創始人之一柯召的銅像在川大數學研究所旁落成。這位令國際數學界刮目相看的傑出數學家在棲居成都六十餘年後,將自己對數學的猜想與熱愛永遠留在了四川大學。