刊名: 课程·教材·教法
Curriculum, Teaching Material and Method
主办: 人民教育出版社 课程教材研究所
周期: 月刊
出版地:北京
语种: 中文
开本: 大16K
ISSN: 1000-0186
CN: 11-1278/G4
历史沿革:
1981年创刊期刊荣誉:
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊
中国期刊网来源刊
2011年度核心期刊,国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊,中国期刊网来源刊,百种重点期刊,社科双百期刊,首届全国优秀社科期刊。
浅谈数学中的美
【作者】 袁加华
【机构】 贵州省六盘水市水城县化乐镇化乐初级中学
【摘要】马克思说过“社会的进步是人类对美的追求结果”,“不是缺少美,而是缺少发现美”。正如人们所说:“哪里有数,哪里就有美”。【关键词】奇异;和谐;简洁;黄金;对称
【正文】
“哪里有数,哪里就有美”。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的文化力量。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。
一、奇异美
数学中的奇异美,是指结果新颖奇特,出人意料。如:七巧板可以拼成简单的正方形,也可以拼出千姿百态的图案,如花草、人形、鸟兽、房屋等。通过七巧板拼图练习,学生会感到图案之多。从中感受美的存在。?0.618这个数是古希腊欧多克斯发现的,有趣的是,从此以后,这个数与人类有许多不解之缘:希腊女神体态轻柔优美,引人入胜。经专家研究,她的身体从脚到肚脐之间的距离与整个身高的比值,恰好是0.618。画家、艺术家将其引入到绘画、雕塑等艺术领域,让作品变得更加和谐、美丽;主持人站在舞台0.618处时,音响效果将最好;人在气温为23℃左右,最舒服,生理功能发挥得最好。这些都是因为黄金分割原理,无怪于德国天文学家开普勒称黄金分割为“几何学的一大宝藏!”
数学有时像一本书,一个故事情节,开头以悬念见长,让你充满着神秘,然后一步步去求解,最终得出一个清楚明白的结论,如“鸡兔同笼不知其数,三十六头笼中露,数清脚共50双,多少只鸡多少只兔”,设鸡有x只,兔有y只,容易得出方程组解得。?这就是数学的乐趣,让人们抱着探求事实真相的目的、满怀好奇的求解过程和最终真相大白的快感。这一点,和人们读文学作品所产生的感觉是相似的,难怪有人说,世界本身就是未知数,而数学本身就是探索世界之谜的方程式。
二、和谐美
和谐性是数学美中的又一特征,它主要体现在数学图形中的对称美、数量的和谐、空间的协调……?数学知识中的对称主要是轴对称美。像圆,太阳的象征,“一切平面图形中最美的图形”;等腰三角形,埃及金字塔的缩影;形象逼真的扇形;梅花瓣样的组合图形;铜钱式的圆中方;美丽的“雪花”图案,更显示出几何图形的对称美,和谐美。数量中的和谐,比如:加减乘除的运算意义和法则构成整体之间的相依、相反关系。它们既存在着可逆的关系,又存在着相互转换的关系,除法可转化为乘法,乘法也可转化为除法,和谐统一,又各有特点。
又如在“对称”这一课中,通过让学生画对称图形,剪对称图形的形式,让学生自己想办法保证剪对称图形,自由、开放地让他们去探索、去发现、去创造,在剪纸的过程中,进一步体会到对称的形成,感受到对称图形的内在美。在欣赏漂亮图案的同时与同伴分享“创造美的喜悦”,体验到数学和创造的美。
三、简洁美
简洁性可分为三个方面:符号美、抽象美、统一美。
数学知识大部分由数字和符号组成,从四则运算到比较大小,还有运算中的大、中、小括号,符号都讲究大小适中、上下左右对称。美好的数字:一是万物之始,一统天下、一马当先;二是偶数,双喜临门、比翼双飞;一去二三里,烟村四五家。亭台六七座,八九十枝花(邵雍);七八个星天外,两三点雨山前(辛弃疾);一帆一桨一渔舟,一个渔翁一钓钩。一俯一仰一顿笑,一江明月一江秋(纪晓岚)。读了上面的成语、诗,每个人都明显感到,无论是数字的单个应用或重复引用或循环使用,看似毫无感染力的数字竟能表现出各种思想感情。
四、黄金数
两千多年前,古希腊数学家欧多克斯发现:如果将一条线段(AB)分割成大小两段(AP、PB),若小段与大段的长度比恰好等于大段长度与全长之比的话,那么这一比值等于0.618…,用式子表示就是PB:AP=AP:AB=0.618…
建筑师们对数字0.618…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都是与0.618…有关的数据。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。因此大画家达?芬奇把0.618…称为黄金数。
黄金分割在几何作图中有很多应用,如五角星的各边就是按照黄金分割划分的,圆的内接正十边形也能归结为黄金分割。关于黄金分割还有很多应用,如摄影、建筑设计、音乐、艺术等。
五、对称美
自古以来,人们就已经讨论对称原理之一——左和右之间的对称(还有上、下、前、后等之间的对称)了。对称的概念源于数学(更确切地讲是欧氏几何)。对于对称在生物中的研究,始于1848年的巴斯德的工作,对称在天文学(甚至自然界)上的研究,则始于两千多年前的古希腊人。20世纪的物理学家们研究中发现:对称的重要性在与日俱增,这从某个方面也说明了希腊人想法的合理性。
闹钟、飞机、电扇、屋架等的功能、属性完全不同,但是它们的形状却有—个共同特性——对称。在闹钟、屋架、飞机等的外形图中,可以找到一条线,线两边的图形是完全一样的。在数学上把具有这种性质的图形叫做轴对称图形,这条线叫做对称轴。电扇的叶子不是轴对称图形,不管怎么画线,都无法找到这条直线。但电扇的—个扇叶,如果绕着电扇中心旋转1?80度后,会与另一个扇叶原来所在位置完全重合。这种图形在数学上称为中心对称图形,这个中心点称为对称中心。显然闹钟也是一个中心对称图形。
人们把闹钟、飞机、电扇制造成对称形状,不仅为了美观,而且这有一定的科学道理:闹钟的对称保证了走时的均匀性,飞机的对称使飞机在空中保持平衡。
对称在数学上的表现则是普遍的。几何上,平面的情形有直线对称和点对称,空间的情形除了直线和点对称外,还有平面对称。比如,正方形既是轴对称图形又是中心对称图形圆也是。正六面体(立方体)、球等都是点、线、面对称图形。
总之,数学美的魅力是诱人的,数学美的力量是巨大,数学美的思想是神奇的。数学中处处充满着各种各样的美,正是这些美构成了完整的数学美,也正是这些美激发了学生的学习兴趣,提高了学生的思维能力和解题能力。数学美能减轻学生的心理压力,伴随着美感的学习是一种享受,而非一种负担,可使学生学习从“苦学”为“乐学”。这样不仅使学生陶冶了情操,又获取了知识,开发了智力。
参考文献:
[1]《智力开发报》2011年28期
[2]易南轩 数学美拾趣 科学出版社 2004
“哪里有数,哪里就有美”。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的文化力量。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。
一、奇异美
数学中的奇异美,是指结果新颖奇特,出人意料。如:七巧板可以拼成简单的正方形,也可以拼出千姿百态的图案,如花草、人形、鸟兽、房屋等。通过七巧板拼图练习,学生会感到图案之多。从中感受美的存在。?0.618这个数是古希腊欧多克斯发现的,有趣的是,从此以后,这个数与人类有许多不解之缘:希腊女神体态轻柔优美,引人入胜。经专家研究,她的身体从脚到肚脐之间的距离与整个身高的比值,恰好是0.618。画家、艺术家将其引入到绘画、雕塑等艺术领域,让作品变得更加和谐、美丽;主持人站在舞台0.618处时,音响效果将最好;人在气温为23℃左右,最舒服,生理功能发挥得最好。这些都是因为黄金分割原理,无怪于德国天文学家开普勒称黄金分割为“几何学的一大宝藏!”
数学有时像一本书,一个故事情节,开头以悬念见长,让你充满着神秘,然后一步步去求解,最终得出一个清楚明白的结论,如“鸡兔同笼不知其数,三十六头笼中露,数清脚共50双,多少只鸡多少只兔”,设鸡有x只,兔有y只,容易得出方程组解得。?这就是数学的乐趣,让人们抱着探求事实真相的目的、满怀好奇的求解过程和最终真相大白的快感。这一点,和人们读文学作品所产生的感觉是相似的,难怪有人说,世界本身就是未知数,而数学本身就是探索世界之谜的方程式。
二、和谐美
和谐性是数学美中的又一特征,它主要体现在数学图形中的对称美、数量的和谐、空间的协调……?数学知识中的对称主要是轴对称美。像圆,太阳的象征,“一切平面图形中最美的图形”;等腰三角形,埃及金字塔的缩影;形象逼真的扇形;梅花瓣样的组合图形;铜钱式的圆中方;美丽的“雪花”图案,更显示出几何图形的对称美,和谐美。数量中的和谐,比如:加减乘除的运算意义和法则构成整体之间的相依、相反关系。它们既存在着可逆的关系,又存在着相互转换的关系,除法可转化为乘法,乘法也可转化为除法,和谐统一,又各有特点。
又如在“对称”这一课中,通过让学生画对称图形,剪对称图形的形式,让学生自己想办法保证剪对称图形,自由、开放地让他们去探索、去发现、去创造,在剪纸的过程中,进一步体会到对称的形成,感受到对称图形的内在美。在欣赏漂亮图案的同时与同伴分享“创造美的喜悦”,体验到数学和创造的美。
三、简洁美
简洁性可分为三个方面:符号美、抽象美、统一美。
数学知识大部分由数字和符号组成,从四则运算到比较大小,还有运算中的大、中、小括号,符号都讲究大小适中、上下左右对称。美好的数字:一是万物之始,一统天下、一马当先;二是偶数,双喜临门、比翼双飞;一去二三里,烟村四五家。亭台六七座,八九十枝花(邵雍);七八个星天外,两三点雨山前(辛弃疾);一帆一桨一渔舟,一个渔翁一钓钩。一俯一仰一顿笑,一江明月一江秋(纪晓岚)。读了上面的成语、诗,每个人都明显感到,无论是数字的单个应用或重复引用或循环使用,看似毫无感染力的数字竟能表现出各种思想感情。
四、黄金数
两千多年前,古希腊数学家欧多克斯发现:如果将一条线段(AB)分割成大小两段(AP、PB),若小段与大段的长度比恰好等于大段长度与全长之比的话,那么这一比值等于0.618…,用式子表示就是PB:AP=AP:AB=0.618…
建筑师们对数字0.618…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都是与0.618…有关的数据。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。因此大画家达?芬奇把0.618…称为黄金数。
黄金分割在几何作图中有很多应用,如五角星的各边就是按照黄金分割划分的,圆的内接正十边形也能归结为黄金分割。关于黄金分割还有很多应用,如摄影、建筑设计、音乐、艺术等。
五、对称美
自古以来,人们就已经讨论对称原理之一——左和右之间的对称(还有上、下、前、后等之间的对称)了。对称的概念源于数学(更确切地讲是欧氏几何)。对于对称在生物中的研究,始于1848年的巴斯德的工作,对称在天文学(甚至自然界)上的研究,则始于两千多年前的古希腊人。20世纪的物理学家们研究中发现:对称的重要性在与日俱增,这从某个方面也说明了希腊人想法的合理性。
闹钟、飞机、电扇、屋架等的功能、属性完全不同,但是它们的形状却有—个共同特性——对称。在闹钟、屋架、飞机等的外形图中,可以找到一条线,线两边的图形是完全一样的。在数学上把具有这种性质的图形叫做轴对称图形,这条线叫做对称轴。电扇的叶子不是轴对称图形,不管怎么画线,都无法找到这条直线。但电扇的—个扇叶,如果绕着电扇中心旋转1?80度后,会与另一个扇叶原来所在位置完全重合。这种图形在数学上称为中心对称图形,这个中心点称为对称中心。显然闹钟也是一个中心对称图形。
人们把闹钟、飞机、电扇制造成对称形状,不仅为了美观,而且这有一定的科学道理:闹钟的对称保证了走时的均匀性,飞机的对称使飞机在空中保持平衡。
对称在数学上的表现则是普遍的。几何上,平面的情形有直线对称和点对称,空间的情形除了直线和点对称外,还有平面对称。比如,正方形既是轴对称图形又是中心对称图形圆也是。正六面体(立方体)、球等都是点、线、面对称图形。
总之,数学美的魅力是诱人的,数学美的力量是巨大,数学美的思想是神奇的。数学中处处充满着各种各样的美,正是这些美构成了完整的数学美,也正是这些美激发了学生的学习兴趣,提高了学生的思维能力和解题能力。数学美能减轻学生的心理压力,伴随着美感的学习是一种享受,而非一种负担,可使学生学习从“苦学”为“乐学”。这样不仅使学生陶冶了情操,又获取了知识,开发了智力。
参考文献:
[1]《智力开发报》2011年28期
[2]易南轩 数学美拾趣 科学出版社 2004