引领学生探寻数学美

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  数学并不是一系列数学符号与技巧的堆砌,正如绘画不只是颜料的调配,音乐不只是音符的组合一样,数学离不开人的激情和动机,离不开情感和意志,数学是人的一种审美追求。我国数学的倡导者、著名的数学家徐利治教授说:“数学美的含义是丰富的,如数学概念的简单性、统一性,结构系统的协调性,数学命题与数学模型的概括性、典型性和普遍性,还有数学中的奇异性,都是数学美的具体内容。”
  记得有位作家这样赞美数学:“数学是空谷的幽兰,高寒中的杜鹃,老林中的人参,冰山上的雪莲,绝顶上的灵芝,抽象思维的牡丹。”
  教学中我深入钻研教材,挖掘教材中数学美的因素,将数学美的教育渗透到教学的环节中,启迪学生的数学美感。
  
  一、数学的内容美
  
  1.符号带来的简洁美
  简洁是一条重要的美学标准。一位数学先驱指出,数学的一切进步都是对引入符号的反应。如,用字母a、b、c表示数,A、B、C、D表示多边形的顶点,O表示坐标原点……使数学语言的表达异常简洁。用字母表达数量与数量之间的关系,用含字母的式子表达实数的运算律、乘法公式;把数学概念的文字语言转化为含有字母简洁的式子;一个结果简单的方程y=ax+b囊括了所有的直线;设立未知数的方法,使大量的实际问题通过建方程或不等式模型而解决;三角形内角和定理的字母表达式等,无一不简洁明了。
  2.数学的语言精炼美
  “添一点则肥,减一点则瘦”成为文学家笔下对极致美的欣赏。数学语言又何尝不是呢?数学公理、定理、概念等是最精炼的语言,有时寥寥数语,就能刻画出数学概念和定理的本质。“两点确定一条直线”。何等精确、严谨、凝炼,字字如珠;“对顶角相等”5个字概括了“如果两条直线相交,所成的四个角中有两对对顶角,每对对顶角都相等”的全部含义。
  3.和谐、对称、直观的美学现象
  例如,“圆”是全方位对称图形,美观、匀称、无可挑剔,五角星的图案多处是黄金分割点,还有正三角形因对称、和谐而受人们喜爱。
  又如,在研究线段比例关系中,黄金分割比被称为神圣的比例,因为采用这个比例使构成的图形看起来和谐、美感、赏心悦目,黄金分割图形被称为“精美的图形”,被广泛应用在音乐、美术、建筑、生物及日常生活中,甚至在科学实验中采用这个比例时,也会收到事半功倍的成效。热爱数学的人们,统计出黄金分割数有7种以上的表达形式。
  4.数学的精确美
  例如,数学家用笔算出海王星存在的奇迹,我国成功发射的载人航天飞船、嫦娥一号卫星、嫦娥二号卫星等,无一不是依靠数学的精确计算。
  5.和谐统一的图形美
  例如,圆周角、圆心角、弦切角可以很和谐地统一在一个圆中;三角形的中线、高线和角平分线的长度有统一的计算公式;小巧的数轴像磁石一样,把大大小小的实数都有规律地吸引到自己身边,并且没有虚席,体现出高度统一、和谐、有序美。
  6.数学的静态美与动态美
  数学问题,静中有动,动中有静,动若狡兔,静若处子。如利用三角板组角、拼图、移动、旋转、重叠等动手操作,实验猜想验证,动静结合,充分调动学生的感官,成为中考的新宠。
  
  二、精神品味美
  
  1.体验感悟美
  教学中教师应多给学生一些创新、探究、以至发现的机会,让学生体验发现真理的快乐。例如,三角形的3条高线交于一点,3条中线、3条内角平分线也是如此。这是很美丽、十分美好、令人惊奇的结论。发现它会让人觉得妙不可言,特别是几何学妙极了。那么,在教学时我先不告诉学生结果,而让学生自己亲手作图,自己发现这些一下子看不出来的“真理”。果然,学生自己发现这些,是何等的惊喜!学生一旦体会到数学的“美妙”,对数学产生由衷的学习兴趣,也就是顺理成章的事了。
  2.理性追求美
  数学总是尽力做到至善至美,完美无缺。这也许是数学的最高“品质”和最高的精神“境界”。
  从大的方面看,欧式几何公里体系的构建,数学家通过300余年的努力来证明费马定理,陈景润对哥德巴赫猜想的苦苦追求,都是追求数学“完美”的典型事例。
  从小的方面说,我们解一个方程,不只是回答是否有解,而是要证明它确实存在解,知道有多少个解,最后还要把它们一一寻找出来,一个都不能少。
  例如,二次曲线标准方程,既有圆锥曲线的优美,又有数形结合的风采;既有启迪二次型的数学底蕴,更有描摹天体运动的功能,确实是一件完美的科学杰作。
  3.教学中的艺术美
  教学中的艺术美,即教师对每堂课都精心设计,增强艺术性,让学生产生美感。教学中教师精辟的分析、形象的讲解、巧妙的启发、适时的点拨、严密的推理、生动的语言、悦目的板书等都能给学生带来美的享受。教学中师生和谐,心态开放,共同感悟思潮的跌宕与情感的涌动。
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