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爱上数学
1.1 自序 爱上数学
自序 爱上数学

中国著名数学家华罗庚说:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。”由此可知数学的普遍性、广泛性和重要性。同时,数学王子高斯也说:“数学是科学之王”,也就是说一切科学都离不开数学,尤其是当今科学技术飞速发展。数学虽然很重要,可在现实生活中很多同学一提数学就头疼,害怕数学,导致对数学不感兴趣,数学成绩也不理想。数学成绩的好坏,在一定程度上会对一个人综合素质的全面提升产生影响。现实一点讲,数学成绩不理想,会直接影响学生的中考和高考成绩,会限制学生对理想学校的选择。那么如何爱上数学又能学好数学呢?同学们可以尝试从以下五个方面做起,相信你会爱上数学,并能很快学好数学。

一、建立对数学的兴趣是学好数学的前提

中国科学家童第周说:“天才就是强烈的兴趣和顽强的入迷。”歌德也说:“哪里没有兴趣,哪里就没有记忆。”因此,了解数学,热爱数学,建立对数学的浓厚兴趣是学好数学的前提。一旦你对数学的兴趣得到激发,被数学的无穷魅力所吸引,那么学好数学就成为比较容易的事情。历史上有很多著名的数学家实际上都是业余数学家,自身并不是数学专业毕业或从事专门的数学研究,但他们的研究成果不亚于当时的专业数学家。比如费马(Fermat),职业是律师,但是他十分热爱数学,在数学研究上,尤其是数论上的贡献是世界级的,是当时最著名的业余数学家。还有中国的业余数学家陆家羲,1961年毕业于吉林师范大学物理系,历任内蒙古包头市第二十四中学、第九中学物理教师。陆家羲虽是物理教师,但对数学情有独钟,长期从事组合数学研究。1961年完成《柯克曼四元组系列》论文,后专攻“斯坦纳系列”,创造出独特的引入素数因子的递推构造方法,完成总题目为《不相交的斯坦纳三元系大集》等七篇论文,解决了国际上组合设计理论研究中多年未解决的难题,在组合数学领域取得了重大成就,被追授1987年国家自然科学奖一等奖。

因此,兴趣是最好的老师。培养对数学的浓厚兴趣应从以下几个方面着手。

1.首先要了解数学的重要意义,寻找一些数学名言来鞭策自己。如:加里宁的“数学是锻炼思维的体操”,培根的“数学是打开科学大门的钥匙”,牛顿的“没有大胆的猜想,就做不出伟大的发现”等,理解数学和数学方法的重要性。

2.搜集一些数学谜语与同伴和家人分享。如:“四去八进一(打一个字)”,“除了二,还是二百五(打一数字)”,“全部歼灭(打一数学名词)”等(谜底分别是:曰,500,整除)。

3.了解一些趣味数学与算式,如

(1)今天是星期天,再过10100天是星期几?

此题是一道智力题,既普通又深奥,普通的是只要会除法运算就可以解决此问题。深奥的是本题也会涉及很多的数学知识,如:周期、同余、进位制,甚至是二项式定理等。而且本题有多种解法,且不会很难,同学们不妨一试。(答案是星期四)

(2)数学还有很多奇妙的算式,有规律而且很美,如:

9×9+7=88

98×9+6=888

987×9+5=8888

9876×9+4=88888

98765×9+3=888888

987654×9+2=8888888

9876543×9+1=88888888

98765432×9+0=888888888

又如:

1×1=1

11×11=121

111×111=12321

1111×1111=1234321

11111×11111=123454321

111111×111111=12345654321

1111111×1111111=1234567654321

11111111×11111111=123456787654321

111111111×111111111=12345678987654321

4.搜集一些数字成语、数字地名、数字诗、数字与民俗等,了解数学的广泛应用,体会数学的文化内涵,增强自己对数学的认识,感悟数学与文化生活的密切关系。

如数字地名:一垛山,二道桥,三门峡,四川省,五大连池,六盘山,七里河,八达岭,九寨沟,十堰市,百色市,千阳县,万盛区等。

如数字成语:一元复始,二度梅开,三阳开泰,四通八达,五官端正,六根清净,七情六欲,八面玲珑,九霄云外,十全十美,百发百中,千钧一发,万马奔腾等。

再如清朝陈沆用数字做的诗:

“一帆一浆一渔舟,一个渔翁一钓钩,

一俯一仰一顿笑,一江明月一江秋。”

又如数字对联:“七鸭游湖,数数三双一只;

尺蛇出洞,量量九寸十分。”

此联看似数字游戏,其实显示了撰联者的精妙构思,三双加一只正是“七”,九寸加十分正合“尺”。

二、学会画知识树或思维导图,让知识像一棵树结满知识的果实,或像珍珠一样串起来形成美丽的饰品

华罗庚说“要打好数学基础有两个必经过程:先学习,接受‘有薄到厚’,再消化,提炼‘由厚到薄’”。知识的学习是一个不断积累的过程,而知识的积累要靠提炼才能升华。尽量使所学的知识系统化、条理化、网络化,这样才能牢固掌握数学基础知识。如学完一个单元,或一个章节,或一本书,经常画一画知识树图或思维导图,梳理一下知识结构,理解知识的从属关系,对巩固所学知识意义非常重大。

知识树:

思维导图:

三、学会用数学思维处理问题

什么是数学思维呢?往大里说,就是理解现实世界的数量关系、空间形式和抽象结构等。往小处说,就是对某个数学问题的理解,如某个数学概念的本质属性是什么,某几个数学知识之间具有什么样的关系,要解决某个数学问题要用到哪些数学知识等。而具体的数学思维又包括数学思维方法、数学思想方法、数学基本方法三类。而数学思维方法具体又有归纳法、类比法、分析法、综合法、抽象法和概括法等。下文列举两个例子予以说明。

例1:计算:1+2+3+…+99+100=?

大家都知道,数学王子高斯大约在10岁时,就用比较简单的方法快速给出了答案。高斯的想法是,把这个式子倒过来写看看有什么变化,结果发现了“倒写相加”的方法,即:

S=1+2+3+…+98+99+100

S=100+99+98+…+3+2+1

2S=(1+100)+(2+99)+(3+98)+…+(99+2)+(100+1)=100×101=10100

所以,S=5050。

这明显是思维的结果,如果直接计算将费时费力。

我们再来看一个例子:

计算:13+23+33+…+993+1003=?

同样,要直接计算结果,显然将更加费时费力。我们可以通过思维,用“归纳”的方法,寻找其是否有规律可循。

所谓归纳的方法就是从特殊到一般的方法,先从几个简单的例子开始,再找出一般的规律:

13=1=12

13+23=9=32

13+23+33=36=62

13+23+33+43=100=102

……

由此可以猜想,13+23+33+…+993+1003

=(1+2+3+…+99+100)2=50502

大胆的猜想,也是一种重要的数学思维方法,也是数学创新的源泉。当然,猜想的结果还需经过严格的证明,才能知道其结论是否正确。

可以证明,上面的猜想是正确的(证明略)。由此我们得到一个完美的结论:

13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2

例2:一艘轮船航行于两码头之间,顺水航行需要4小时,逆水航行需要5小时。已知水速为每小时2千米,求轮船在静水中的速度。

我们可以采用“分析”的方法来解决上述问题。分析法就是要想知道结果,它的上一步是什么?它的上上一步是什么?最后找出已知的条件,也叫作“由果索因”或“刨根问底”。

设轮船在静水中的速度为每小时x千米。

等量关系为:顺水航程=逆水航程(E)。

要求出顺水航程,只要求出顺水的航速(C1)和航行的时间(A1=4小时);

要求出逆水航程,只要求出逆水的航速(C2)和航行的时间(A2=5小时);

要分别求出顺水和逆水的航速,就要知道静水中的航速(B=x)和水速(A3=每小时2千米);

已知顺水航速和航时、逆水航速和航时,即可分别求出顺水航程(D1=4(x+2))和逆水航程(D2=5(x-2));

而D1=D2,故得:4(x+2)=5(x-2)。

其思维模式是

四、熟练掌握几种基本的数学学习方法

我们经常所说的学习数学“不得要领”“不开窍”“找不到方法”“还没有入门”等,除了我们对数学思维方法了解不够以外,就是对数学学习的基本方法掌握不好。做任何事情,都先要有正确的思维,然后再辅以合适的方法,事情就能够有效解决。解决数学问题也一样,必须掌握一些常见的、实践证明是行之有效的学习方法。

1.预习的方法。上课之前一定要抽时间进行预习,有时预习比做作业更重要,因为通过预习我们可以初步掌握课程的大致内容,听课就能够把握好重点,针对性也比较强。还会带着问题去听课,听课效率自然就会比较高。上课听明白了,完成作业也会更好更快,最终会形成良性循环。

2.记忆的方法。记忆是掌握知识的重要手段,没有记忆,就没有知识的积累,因而也就没有学习质量。我国桥梁专家茅以升90岁高龄还能与小学生同台背诵圆周率小数点后100位。人的一切学习都包含有记忆,记忆是智慧的仓库,是智力活动的基础和源泉。一个人记忆得如何,跟是否掌握正确的记忆方法有密切的关系。因此,掌握正确的记忆方法,是数学中的一个重要的、影响深远的环节。记忆的方法很多,常用的有:

(1)树图法。如前面画的知识树图,可以使我们清楚地记住每个单元的知识内容和逻辑关系。

(2)口诀法。如小学的九九乘法口诀;如初中有理数的加法运算:“同号相加一边倒,异号相加‘大’减‘小’,符号跟着大的跑,绝对值相等‘零’正好”;如有理数相乘“同号相乘得正,异号相乘得负”;如高中三角函数的诱导公式记忆口诀“奇变偶不变,符号看象限”等,类似的还有很多很多。

(3)谐音法。如记圆周率小数点后的前22位,“山巅一寺一壶酒,尔乐苦煞吾,把酒吃,酒杀尔,杀不死,乐尔乐(3.14159 26535 897 932 384 626)”。

又如:一次绝对值不等式的解集:>a,x>a或x<-a;<a,-a<x<a(a>0)。

可用谐音法记作:“大鱼取两边,小鱼取中间”。

(4)图表法。如二次函数、二次方程、二次不等式之间的关系,用一张图表就能清楚地展示出来。

(5)复现法。就是为强化知识在大脑中的印迹而采取多次复习巩固记忆的方法。

记忆的大敌是遗忘,与遗忘作斗争的良策便是复习,即所谓“一回生、二回熟”。“复现”一般应注意:

a.及时性。遗忘有先快后慢的特点,因而在学习新概念之后,应及时配备目标测试题,当堂的内容当堂复习强化,作业最好当天完成;

b.反复性。经过研究认为,复习的次数,可遵循先密后疏的规律,当复习到十次以上,记忆的对象就很难忘却了。为此,首先必须充分利用复习的机会。例如课前、课后复习、单元全章复习、期中期末复习、毕业升学复习,滚动式强化,就会很牢固,当然,反复不等于简单重复。

3.阅读的方法。数学不只是计算和证明,还要善于准确表达出来。因此数学也需要阅读,要学会阅读课本,也就是预习。还要善于阅读数学课外读物,尤其是趣味数学读物、数学科普读物、数学文化读物、数学家的故事等,开阔眼界,培养兴趣,训练表达。当然,阅读要养成良好的习惯,坚持很重要。

4.掌握一些数学的基本方法。数学思维方法可以帮我们打开思路,找到解决问题的方向,但是具体的运算和推理证明也还需要一些常用的方法。如:多项式的乘法法则,配方法,判别式法,换元法,待定系数法等。现举一例予以说明:

例:若a,b是实数,式子a2+ab+b2一定是非负数吗?

分析:答案是肯定的,我们采用两种方法来处理。

方法一:配方法,a2+ab+b2=+≥0

关键是如何配方,这里把字母a看做未知数,把b看做字母系数,配方时用a加上其一次项系数一半的平方,问题便得到解决。有些同学配方为a2+ab+b2=(a+b)2-ab,仍然不能解决问题。

方法二:判别式法,把a2+ab+b2看作关于a的二次函数,

f(a)=a2+ba+b2

△=b2-4×1×b2=-3b2≤0

所以,f(a)=a2+ab+b2≥0

掌握了这些方法,问题就随之迎刃而解。

五、善于分享自己对数学的感悟

分享激发兴趣,分享树立自信,分享增进交流,分享培养能力。分享也就是要敢于给同学讲题,因为,能给同学讲明白,自己则掌握得更牢固,“送人玫瑰手有余香”。还要积极参与老师或班里组织的各种数学活动,如黑板报、手抄报、数学小竞赛等,提升自己的数学应用能力。还能经常向老师提出问题,与老师一道讨论问题,和数学老师交朋友等。同时也要善于与家长分享数学问题,与家长一起讨论数学问题,包括一些趣味数学题和脑筋急转弯等,分享数学的魅力与奥秘。

数学不只是工具,也不是只用来应付考试的,良好的数学素养是现代人的重要标志之一,也是人生的重要素养之一。数学不只是数学,数学它能使我们做人严谨,做事有条理,思考问题有逻辑,人格也会变得真诚、直率。相信大家通过以上的努力,你一定会爱上数学的,再加上你的刻苦努力,你的数学成绩也一定会大幅度提升,数学素养会进一步加强。

本书正是从以上五个方面出发,对数学发展史、数学文化、数学典故、数学之美、趣味数学、数学思维、数学方法甚至是数学家等做了精心的选择和介绍,并从科普的角度浅显易懂地介绍了众多的数学经典知识和方法。相信读者看完此书,一定能对数学有一个更宽泛的了解,或者能重新认识数学的意义,或者从此就爱上了数学,那将是本书真正的功能与作用,也是本人四十余年从事数学教学研究的最好回报。是为自序。

(此文曾参与由中国教育报刊社宣传策划中心联合神州佳教(北京)教育科技有限公司,共同发起的“全国教育工作者众筹一本书”百万大奖首届征文活动(2015年),征文经过大众评委和专家评委的综合评审,最终荣获二等奖。)