【829】亲子阅读百科新知系列之《万物有数学》

我是昭君,我想记录我生活工作的点点滴滴,今天是我每日一篇文章的第829天。


今天我们分享下数学,那数学有什么可分享的呢。

很多人往往都会觉得,在现实生活当中,只要掌握了加减乘除,能上街买菜就够了。学校里枯燥乏味的数学知识,只是为了应付升学的压力才不得不学。那些像外星符号一样的公式还有定理,哥德巴赫猜想,费马大定理都是大数学家们的事。

对于普通人来说,这些都是比火星更远,更陌生的东西。的确,数学似乎从来都不是一门和蔼可亲的学科。它不像语文诗词那样朗朗上口,不像历史故事那样荡气回肠,发人深思。不像地理有大好河山的美景引人入胜。更不像物理化学,充满着有趣的实验和脑洞。

数学在普通人眼里,就是一堆数字,图形,公式和定理的复杂结合体。它将很多人拒之门外,在人们的印象里往往和智力高低挂钩。让不得要领的人对它既咬牙切齿又无可奈何。数学真让人讨厌啊…

数学之所以给很多人留下这样的印象,很多时候是因为我们在教育上过分注重成绩和排名。孩子们想要学好数学,需要具备一定的思维能力,并进行大量的训练。为了拥有出众的数学分数,小朋友们不得不在很小的时候就面对数学的折磨。无法根据自身大脑发育的程度和接受知识的能力进行学习。只是一味地将高水平的内容塞进大脑当中。

幼儿园的孩子要熟练地背诵乘法口诀。小学低年级的学生需要掌握珠算,心算,甚至很多奥赛的数学题,都被拿来当作区分孩子成绩优劣的工具。如此功利地给孩子进行填鸭式的数学教育。孩子们怎么会去思考数学对于世界的意义呢,更不用说对数学产生浓厚的兴趣了。

那数学对世界到底有多重要呢?在这里和大家分享一则故事。公元前三世纪,在埃及的亚历山大城有一个名叫埃拉托斯特尼的人,他是天文学家,历史学家,地理学家,哲学家,诗人和数学家。有一天,他发现夏至日在靠近尼罗河上一条大瀑布的地方,垂直于地面的木棍,在正午的太阳下不会有影子。而位于亚历山大城的木棍却会留下阴影。

由于太阳距离地球非常遥远,因此到达地球表面的太阳光可以被视为平行光。同一时刻,不同地点的木棍留下的影子长度不同,说明它们相对于太阳光的角度不同。

由此,埃拉托斯特尼做出了一个大胆的假设。地球的表面是弯曲的,并且他根据两地的距离和影子的长度差异推测出了两地的夹角。并进一步计算出了地球的周长约四万千米。

这一结果和我们今天所测到的地球周长值相比,误差只有百分之几,绝对算得上是2200年前的一项伟大成就。那么,埃拉托斯特尼是借助什么做到的呢?除了木棍、双脚、眼睛,还有一颗敏锐的头脑之外,那就是数学了。

德国著名的数学家高斯曾经说过,数学是科学的皇后。生动地描述了数学作为基础学科的重要地位。我们过去也常说,学好数理化,走遍天下都不怕。这反映了建国之后很长的一段时间内,我国对于理工类人才的重视和巨大的需求。

其实,无论是物理、化学、生物以及它们的细分学科,想要做出一番成就,都需要扎实而纯熟的数学能力。历史上的许多著名科学家,不管他们研究的领域是什么,本身往往还是杰出的数学家。比如号称给我一个支点,我能撬起地球的古希腊哲学家阿基米德。又比如提出我思故我在的十七世纪法国哲学家笛卡尔,发明了二进制,与牛顿同时发明了微积分的莱布尼茨等等。

而牛顿在为自己奠定经典物理学基础的伟大著作命名时,干脆就把它称为《自然哲学的数学原理》。坊间曾流传爱因斯坦虽然是天才,但数学方面的才能一般,需要依靠助手和数学家朋友来解出方程式。但实际上,爱因斯坦的数学能力并不差,我们很难想象一位优秀的科研人员如何绕开数学去做研究。

二十世纪末到二十一世纪初,信息技术的发展彻底改变了人类社会,这场变革被称为信息革命。它的背后同样是数学的功劳。我们现在用的各种计算设备,虽然形态各异,用途不同,但内在的原理大体上都是类似的。靠的都是或简单或复杂的二进制运算。

数学,在普通人的日常生活当中的应用也是非常广泛的。它不仅是一个计算工具,更是一种思维方式和生活方式。除了前面提到的上街买菜,学好数学能够让我们更好地理解身边各种的商业行为,帮助我们躲避一些精明的商家销售的套路。看清打折,第二件半价,储值优惠等等背后的逻辑。

想要做到这些,往往并不需要我们掌握特别高深的数学知识。而这一点恰恰是很多人所忽略的。网络上有这样的一种说法,在我们目前的教育制度下,一位高中生毕业时所掌握的数学知识,大体上涵盖了人类十六十七世纪之前,对于数学的大部分研究成果。

虽然这样的描述非常地粗糙,虽然在十七世纪之后,特别是近一百年来。人类的数学发展远远超过了先前的水平和广度。但它提示了我们历史上很多听起来遥不可及的伟大数学家们的成果,并非天上的星辰触不可及。相反,有他们的金玉在前,作为现代人的我们应该能够轻松地掌握,大量使用,有益体系化的数学知识,传承与发展已有的数学知识,对于我们国家来说意义更为重大。

众所周知,中国古代对于数学的研究,在很多方面都是十分先进的。早在商代甲骨文当中,就已经出现了十进制。说明最晚在商朝,我国已经发明并且使用了十进制。

著名的科技史学家李约瑟说过,如果没有这种十进位制,就不可能出现我们现在这个统一化的世界了。同时,在商周时期出现,春秋战国时期逐渐完善的四则运算,也说明了我国古代数学的起步之早,和在当时的成就之高。其中九九乘法口诀堪称是我国古代数学研究成果和汉语相结合的完美代表。

殷商时期出现了算筹,也是用来表示数目,帮助计算的圆形小竹棍,而后诞生的算盘更是一种广为流传的计算工具,在今天仍有使用。

三国时期著名数学家刘徽创立了割圆法,求得了3.1416的圆周率,是当时世界上最精确的圆周率数值。其中已经能够看到对极限思想的应用。

南朝的祖冲之更是历史上第一位将圆周率精确到小数点后七位的数学家。这个记录一直到一千多年之后才被阿拉伯和法国的数学家所超越。

有关数学的古籍也很多,比如我们经常听说的《九章算术》,《周髀算经》,还有《孙子算经》等等。

以《九章算术》为例,《九章算术》大致诞生于公元一世纪左右。全书共分为九章,收录了246个实际生活生产当中常见的数学问题,是当时世界上最简练有效的应用数学著作。比如《九章算术》当中已经提出了负数的概念,并记载了正负数的加减法则。相比之下,欧洲直到十六世纪才产生了比较明确的负数概念。

可惜的是,如此灿烂辉煌的中国古代数学,却在随后的岁月里逐渐黯淡。与此同时,西方数学的发展却越来越大步流星。在十七世纪后显著超越了中国。究其原因,抛开政治,经济,社会等方面的因素来看,主要是因为西方数学在公理化,抽象化,体系化等方面做得更好。反观中国古代数学,虽然在很多具体问题的解决上提出了水平很高的方法。但往往在解决了问题之后,便不再深究背后的原理。

正如美国数学史学家伊夫斯所说,古代东方以经验为依据的方法,在回答“如何”这个问题时是自信满满的,但在回答更为科学的追问为什么时,就不那么胸有成竹了。起步很早,成就颇高的中国古代数学没能延续它的辉煌,着实令人遗憾。

不过,近百年来,中国还是诞生了很多伟大的数学家,为国家建设作出了卓越的贡献。比如我们熟知的华罗庚,陈景润,还有陈省身等等。他们也无一例外的十分重视数学教育,特别是基础数学教育。

数学要从娃娃抓起,既是这些先辈们的共识,也表达了他们的关切。少年强则国强,重视数学教育和推广,提升全民数学能力势在必行。不过,这并不意味着我们要给孩子进行超过他们认知发展水平的填鸭式教育,而是要我们因材施教,选择恰当的方法和合理的引导。

今天分享一本关于数学的书籍《万物有数学》。它的作者团队包含了多位一线数学老师。由数学特级教师罗芳兰领衔。罗芳兰老师是北师大的教材编写指导委员会的委员,快乐数学的创始人,拥有近40年一线教学的经验。

《万物有数学》是一套数学百科图书,内容系统全面。它参照了教育部小学数学课程标准编写,涵盖小学数学当中数字与运算,几何图形,量与计量,统计与概率四大基础领域,能够让孩子从易到难进行阶梯式的学习。

全书旨在用有趣的故事和生活化的场景来讲解93个数学概念的历史由来及其真正的含义,并搭配几个元素绘制的图画,让孩子一眼就能够理解抽象的数学知识。

从测量金字塔的数学故事到阿拉伯数字的形成,从标准0的产生到单位“码”的制定,从乘法符号的发明到莫比乌斯带的出现。每一个概念都有来头,每一个故事都可能成为孩子茅塞顿开的契机。

除此之外,本书还致力于为孩子建立起立体知识网,在数学知识当中渗透物理,化学,历史等多学科的知识。培养小朋友们多角度的融会贯通的思考方式,让孩子领悟到万物有数学的道理。这样一套内容全面,生动有趣的数学图书,值得成为孩子学习道路上的助攻者。

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