数学文化 滋养师心
----《数学与文化》随想感悟一
大寨一中 高元节
《数学与文化》,作者齐民友,1930年出生,安徽人,1952年毕业于武汉大学数学系,一直在武汉大学数学系工作,历任数学系教师,博士生导师,曾任武汉大学校长,曾获187年自然科学奖四等奖,国务院学位委员会数学组委员,中国数字会副理事长。
本书共分为三个部分:
第一章 理性的觉醒
第二章 数学反思呼唤着暴风雨
第三章 “我从一无所有中创造了一个新宇宙”
第一章分为5个内容:
§1 希腊的几何学
§2 欧几里德的《几何原本》
§3 数学与第一次科学革命
§4 欧几里德与理性时代
§5 希尔伯特的《几何基础》
读了绪言和第一章,深切感受到了数学的美丽与魅力,它是充满力量的,这种力量作用于整个人类文明发展,这种力量使人振奋,绪言中写到:“没有现代的数学就不会有现代的文化,没有现代数学的文化是注定要衰落的。”可见,数学为文化所做出的贡献是非常巨大的,数学的力量足以撑起整个社会的文化。
绪言中还写到:“数学是一株参天大树,它向天空伸出自己的枝叶,吸收阳光。它不断扩展自己的领地,在它的树干上有越来越多的鸟巢,它为越来越多的学科提供支持,也从越来越多的学科中汲取营养。它又把自己的根伸向越来越深的思维的土地中,使它越来越牢固地站立。”第一章着重介绍了从希腊时代到现代两千多年的数学发展历程。使理性的思维充斥着宇宙的每一个角落,支撑起现代社会的自然科学这颗参天大树。
数学的作用和意义是很深远的,它不是独立存在的,它支撑着其他学科的发展,数学教会人们要有追求真理的精神,这种精神对于所有人都是极有价值的。科学发展过程中,出现了无数的巨人,他们好比太阳,可不是每一个人都能成为太阳,但是每一个人都可以沐浴在阳光之下,感受到光和热,人类社会越进步,人就越需要这样的阳光。
人类在不断地塑造自己,人终于成了更高尚、更丰富也更有力量的人,数学有什么“用”?这就是最根本的“用”----认识宇宙,也认识人类自己。这是人类理性探索的一个永恒的主题,这句话在绪言和第一章出现了六次,可见作者对数学的作用与地位是特别重视,也是特别想给读者强调的。书中还有一句话,令我对数学有了更深的崇敬,“一种没有相当发达的数学的文化是注定要衰落的,一个不掌握数学作为一种文化的民族也是注定要衰落的。”文化的发展离不开数学的,数学所涉及到的领域是非常广泛的,数学是一个基础工具,没有它就没有其他科学领域的发展,数学的发达程度在一定意义上能反映出一个民族文化的进步程度。
客观世界的一切事物,小至粒子,大至宇宙,始终都在运动和而变化着,如果不懂数学这门语言,我们就无法表达自己,更无法去认知自然,征服自然。自古以来,各位伟人对读数学有着自己不同的见解,或许这种“不同”“不全面”致使研究数学的脚步从未停止,即使在历史的某一阶段数学的发展出现过危机,其发展的脚步依然向前艰难却坚定地迈进着。数学几乎渗透于一门学科中,有很广泛的应用,是各门学科的基础和工具,为物理学、天文学等重要学科提供了丰富的语言和研究工具。
可以说,数学是一个“无名英雄”,人们在很多地方享受着数学带来的恩惠,我们却不知不觉,其实,数学是无处不在的。牛顿发明了微积分,它就是计算曲线运动的轨道和速度。没有微积分,哪里来的神七,神九,能飞上天还能回来?这个过程中,充满了数学,但又看不见数学,因为许多数学的运算和结果已经变成了固定的工程标准和程序,是不用在纸上算的。现在大多数的我们有个错误观念,有推导,有计算才是数学,其实,数学已经融入我们的生活了,已经是我们生中不可或缺的一部分了,可以设想一下,如果没有数学,汽车会制造出来吗?大楼会建起来吗?要用多少料,怎么让它又牢固,又省材料,这就是数学要解决的东西了,建筑师,工程师,画家,音乐家......可以说,各行各业的人们都离不开数学,一幅画需要对空间结构的美感设计,一曲交响乐汇集了多少音符和节拍才会有优美动听的旋律......书中的一句话:“数学是理性的音乐,音乐是感性的数学。”足以说明,数学不单单是求真,还求善逐美。
现在的数学是一种技术了,比如医院的CT,说白了,就是数学配上一台机器,看上去起作用的是机器,如果把数学的原理去掉,那机器就是一堆废铜烂铁,检查身体时能将各部位的情况拍摄出来,,看上去是医学,它的本质是数学,具体用到的数学原理知识,我也说不清楚,我们能看到的是医学机器,看不到的是数学知识。其实,许多技术都享受着数学的恩惠,数学都是和具体的物质结合起来,才发挥其实质作用的,数学本就是抽象的东西。数学在人类认识世界和改造世界中会发挥关键性的作用,数学是一种语言、一个工具、一种思维、一种精神、一种文化。
前一段在网上看到2018年清华大学新版录取通知书,因独具设计感的微型3D二校门跃然纸上而备受关注。立体二校门纸模需要水平的载体来维护纸模平直的线条形态,设计用纸的拉力保持通知书打开角度最大为,并且能够让纸模可以牢固附在通知书内页里,也延长了二校门纸模的使用寿命,立体纸模的设计从设计稿到样品是由二维到三维的转化,涉及对折叠原理、拼接结构的认识与运用,还需要对建构模型的还原有一定深度的了解。二校门从设计稿到纸模成型大概经过了不下百次的优化和改动,需要反复地试验和打磨,几乎每天都要解决一到两个结构问题。从中可以看出,工艺设计会运用了很多数学知识,而且是由精确的数字才能完成的,数学的价值一直都在方方面面体现着,由抽象的数学完成了一件美的东西,这不是简单的在纸上推理计算,还要根据具体的原理,完成对美的建构。
读数学文化,提高自己的数学学科素养,课堂上有意的加以渗透,让学生了解数学文化发展的过程,数学与人类社会发展之间的相互作用看到数学的价值和作用,在生活中寻找数学的广泛应用,经过长时间的渗透,学生对数学的认知就会有变化,他们的学习兴趣会得到激发,也会有探索热情。
渗透的方式根据个人特点和课堂知识进行选用,教师可以介绍有关的背景文化,多积累运用数学家的名言名句,和学生们一起认识某位数学家,也可以读数学名著中的某些段落,给他们一个可信、可靠的知识渠道,让他们明白:不能做一个只会做数学题的人,还应了解数学文化,数学对社会发展的作用,数学在生活中的广泛应用等,逐渐对数学有一个全新的认识,认知变化了,学习态度就会变化,一些潜在的意识就会被激发,今天好好学习课堂上抽象的数学,将来利用数学思维创造属于自己的“真善美”!