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数学的美论文

发布时间: 2021-08-16 01:11:14

⑴ 建筑中的数学之美 论文

建筑中的数学之美
这个问题,
,能搞定的,

⑵ “数学之美”论文,可以从哪些角度思考呢~~

从数学美的性质,特征,反映形式等方面来写会容易些,可查的资料多。也容版易找。权
在国内,有这样一些描述:“数学美是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现”、“数学美是数学创造的自由形式”、“数学美是真与善的统一”、“数学美的本质在于序”等等。
数学美的客观性
数学美的社会性
数学美的物质性
数学美的宜人性
数学美的主要内容一般反映在简明美、对称美、奇异美、序列美等方面。

⑶ 有关数学逻辑之美的论文

谈起数学,人们很自然会联想到小学数学里的算术,中学的代数、平面几何、三角函数、立体几何等等。在人们的心目中,算术似乎不是数学。数学推理周密,判断准确,给人以严格的逻辑思维训练,而这种演绎的思维方法有时甚至比学到的数学知识还要重要,无怪乎一些人在学过平面几何以后,深深地被它的内部结构的美迷住了,连爱因斯坦也感叹地说:“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹,这个逻辑体系如此精密一步一步推进,以致它的每一个命题都是绝对不容质疑的——我这里说的是欧几里得几何。推理的这种可赞叹的胜利,使人类理智获得了为取得以后的成就所必需的信心。”数学,果真如人们理解的那样没有演绎逻辑推理吗?其实不然。什么是数学?数学分为两类:一类是研究现实世界的数量关系的,一类是研究空间形式的。数学一数和形的性质、变化、变换和它们的关系作为研究对象,探索它们的有关规律,给出对对象性质的系统分析和描述。这里所说的数量关系就包括了数学,数学同样有很严密的逻辑推理。例如:
【例1】一个班有48人,班主任在班会上问:“谁做完语文作业?”这时有37人举手,又问:“谁做完数学作业?”这时有42人举手,最后问:“谁语文和数学都没有做完?”这时没有人举手。你算算看:这个班语文和数学都做完的人有多少
【例2】求1+2+3+…+99+100=?
例1中要求“语文、数学都做完的有多少人?”“已知语文做完的有37人、做完数学的有42人,没有人语文、数学都没有做完。”可知37人做完语文作业中包含了一部分数学作业做完的,42人做完数学作业中也包含了一部分做完语文作业的。所以37+52比48多的部分就是语文和数学都做完的。
此题渗透了集合论的思想方法。教师在讲此类的题型时,有必要将这种思维方法告诉给学生,作为培养学生素质的一个方面,教会他们养成严密思考推理的良好思维方式,逐步形成严密的逻辑思维。
例2中要求1+2+3…+99+99+100=?
此题硬算当然可以算出来,但是教师必须引导学生发现其中的规律:1+100=101,2+99=101,3+98=101……其中有100÷2=50个101,所以:
1+2+3…+99+100=101×50=5050
此题渗透了数列中前几项和的思想,教师要有意识培养学生观察、分析、归纳的能力。
可以说,逻辑推理五十不在数学里体现出来,就连人名理解的仅算算而已的加、减、乘、除其运算法则也是通过严密推理归纳出来的:
如:324+137
=(300+20+4)+(100+30+7)
=(300+100)+(20+30)+(4+7)
(若干个数的和加上若干个数的和的性质)
=(300+100)+(20+30)+(1+3+7)
=(300+100)+(20+30+10)+1
(加法集合的推广)
=(400+60+1)
=461
单就数而言,本无所谓审美的问题,但是当数与数之间存在逻辑联系,情况就不一样了。数学中的每一个问题都有逻辑联系,数与数之间的组合、运算、转换、变化都是因逻辑关系而产生的。可以说,有了逻辑推理,数字就变得多姿多彩,奥妙无穷了。一方面,这时数学问题本身因一定的条件而产生的规律,另一番方面,在逻辑推理中解决数学问题,显示了人人的本质力量,显示了数学逻辑所体现的数之美,显示了无穷的审美价值。为此,教师必须抓住逻辑推理这个关键来进行教学运算,让学生体会到数字之间的“诗情画意”,在愉快的审美享受中掌握好数学知识。
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⑷ 从学习立体几何谈数学美论文一篇

哪里有数学,哪里就有美!”——古希腊数学家普洛克拉斯。 一提到美,人们总是不禁想到“绕梁三日”的音乐之美;或是想到“巧夺天工”的艺术之美,或是想到“江山如此多娇”的自然之美……然而,现在的绝大多数学生都不会把高中数学和美联系到一起,这也在一定程度上说明我们数学美学教育的欠缺。据调查分析,现在的学生对数学的兴趣是建立在他们优异的初中数学成绩上,而进入高中后,数学难度骤增,导致多数学生的数学成绩骤降,从而一下子失去了对数学的热爱。由爱转恨来的如此的突然就是由于他们对数学是一种“假”的兴趣。而在数学教育中渗透美学教育,能激发学生对数学的“真”的兴趣,而这样的兴趣正是学生最好的老师。 人的爱美天性在青少年时期表现尤为突出,数学教师应当抓住这个最佳时期,不失时机地向学生揭示数学之美,从而愉悦他们的心境,激发他们的兴趣,陶冶他们的性情,塑造他们的灵魂,进而让学生领悟数学美,欣赏数学美,创造数学美。大数学家克莱因认为:“音乐能激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学使人获得智慧,科学可改善物质生活,但数学能给予以上的一切。” 那什么是数学美呢?罗素说:“数学,不但拥有真理,而且也具有至高的美,真正雕刻的美,是一种冷而严肃的美!”数学美不同于绘画,音乐等艺术之美,也不同于鲜花,彩虹等自然之美,它是一种科学力量的感性与理性的显现,是一种人的本质力量通过数学思维结构的呈现,这是一种真实的美,是反映客观世界并能改造客观世界的科学美。数学美不仅有形式的和谐美,而且有内容的严谨美;不仅有具体的公式、定理美,而且有结构、整体美;不仅有语言的简明、精巧美,而且有方法与思路的奇异、统一美;不仅有逻辑、抽象美,而且有创造、应用美。而作为新一代的教师,正是要不断的去挖掘数学美,不断的去传授数学美,让学生感受到数学美,从而激发学生学习数学的兴趣。 新课标背景下,更是要求教师要在数学教育过程中实施美学教育,培养学生的审美能力,从而形成美的心灵,美的灵魂。而如何将美学教育贯彻到数学教学中呢,笔者在近些年的教学过程中,对此感触颇多。 一:简洁的数学美 爱因斯坦说过:“美,本质上终究是简单性。”而数学中的简洁美简直是无处不在。欧拉公式——“V+F-E=2”堪称简洁美的典范。世间的凸多面体无穷无尽,但是他们的面数,顶点数,棱数都符合这个简单的公式。此外,为大家熟知的勾股定理,用一个简单的二次式“ ”描述了全体直角三角形的直角边和斜边的关系。微积分基本定理更是用一个简洁的式子“ ”描述了定积分和原函数之间的关系。纵观整个数学史,伟大的数学家们无不为了追求更加简洁更加通用的定理而付出毕生精力。其中一些像是哥德巴赫猜想这样的富含简洁美的猜想正被无数的数学爱好者们努力攻破着。 我国著名数学家陈省身说过:“数学世界中,简单性和优雅性是压倒一切的。”作为新一代的教育者的我们,必须善于挖掘教材中的简洁美,适时的总结数学公式的简洁与通用,让他们感受到数学的简洁美,从而抓住他们的心。 二.统一的数学美 浩瀚宇宙,包罗万物。宇宙中的天体无穷无尽,而探究宇宙的奥秘一直是人类的追求梦想。面对无数的天体运动,人们研究出它们运行的轨迹或是椭圆,或是双曲线,或是抛物线,而数学上用仅用一句话就能将其统一起来:“到定点的距离与它到定直线的距离比是常数e的轨迹。当时,轨迹是椭圆;当时,轨迹是抛物线;当时,轨迹是双曲线。”数学中的统一美可见一斑。此外,立体几何中,台体的表面积和体积公式更是将椎体和柱体的表面积和体积公式和谐的统一起来。三角函数中,“万能公式”更是将正弦、余弦、正切统一的用正切来表示。何其统一啊,何其美啊! 而统一美的在教学中尤为重要,教师不仅要善于发现总结统一美,更要及时的将其向学生传授,正是在各种各样的统一美的介绍和学习过程中,让学生进行分析比较,从而从本质上突破难点重点,感受数学的统一美。 三.奇异的数学美 毕达哥拉斯说:“凡物皆数。”他将自然界和数和谐统一起来了。有一次,他的朋友问他:“我和你交朋友,和数有关吗?”他回答说:“朋友是你灵魂的倩影,要象220与284一样亲密。”望着困惑不解的人们,毕达哥拉斯解释道: 220的全部真因子1、2、4、5、10、11、20、22、44、55、110之和为284;而284的全部真因子1、2、4、71、142之和又恰为220。这就是亲密无间的亲和数。真正的朋友也象它们那样。奇异的数学美让听者无不折服,至今还有不少学者对亲和数津津乐道。此外,他还用完美数——所有的真因子和等于本身的数来形容美满的婚姻。高中数学里,圆锥曲线部分,离心率e的值是0.9999的时候,轨迹还是一个椭圆;而当它变成1时,轨迹却是抛物线;当它再变成1.0001时,轨迹又变成了双曲线。丁点的变化,却导致图像的截然不同,真是奇异啊。数学中确实是存在着许多奇异美,而正要通过我们的悉心挖掘,让学生感受到数学的神奇。 四.自然的数学美 新课标提出:“数学源自生活,并应用于生活。”生活中的数学处处可见,例如,黄金分割数0.618, 它是最和谐的比例关系,具有很高的美学价值。人的肚脐高度和人体总高度之比接近等于0.618;主持人主持节目时,站在舞台的黄金分割点位置,不显得呆板,声音传播效果最好;在建筑造型上,黄金分割处布置腰线或装饰物,则可使整幢大楼显得雄伟雅致。蜜蜂房呈六角形,角度也很精确,钝角 109 ° 32 ′,这样的巢不但节省材料,而且结实坚固,令人类工程师惊叹不已!更另人惊奇的是蜜蜂还知道两点间的最短距离,蜜蜂在花间随意来去采集花蜜后它知道取最直接的路线回到蜂房。 而善于利用自然界以及生活中的数学实例,展示数学的美和自然生活的完美结合,往往能让学生感受到数学的实用性,让学生真正的对数学产生兴趣。 有人说:如果把数学当作诗集来读,那么摆在面前的任何一本数学教程,就会突然从一堆死气沉沉的公式变成洋溢着和谐、充满着绝妙和浸透了对称美的一部诗集。只要我们把数学美融于数学的教学中,那么不但我们的授课变的轻松自然,而且学生也会如释重负,不断提高对数学的兴趣,使教与学达到和谐、完美、统一。 诚然,数学中蕴含的美是博大精深的,数学美不仅以上几点,它几乎贯穿于数学的方方面面。此外数学定理公式的对称性,相似性,和谐性,传递性等都是美的体现;有时候甚至是数学问题都展示着美,解体方法也散发着美的味道。当然数学不像是一首好曲子或是一件旷世的艺术品一样能一眼品出它的美,特别对课业繁重的学生而言,他们受阅历水平,基础知识,数学训练等影响,很难把各色的数学美都品味出来。这就要求教师们需要精心研究,不断从相对枯燥的教材中去发现美,并不失时机的加以引导和培养。展望未来的教育趋势,美育教学和数学教学的结合是必要的,必然的,不仅仅为了唤醒学生日益减弱的数学兴趣,更是为了提高学生的审美能力,从而培养下一代的创造美的能力。

⑸ 哪位大侠给我提供一篇有关数学历史及数学美的论文要两三千字。

中国古代数学的成就与衰落

数学在中国历史久矣。在殷墟出土的甲骨文中有一些是记录数字的文字,包括从一至十,以及百、千、万,最大的数字为三万;司马迁的史记提到大禹治水使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,而且知道“勾三股四弦五”;据说《易经》还包含组合数学与二进制思想。2002年在湖南发掘的秦代古墓中,考古人员发现了距今大约2200多年的九九乘法表,与现代小学生使用的乘法口诀“小九九”十分相似。

算筹是中国古代的计算工具,它在春秋时期已经很普遍;使用算筹进行计算称为筹算。中国古代数学的最大特点是建立在筹算基础之上,这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。

但是,真正意义上的中国古代数学体系形成于自西汉至南北朝的三、四百年期间。《算数书》成书于西汉初年,是传世的中国最早的数学专著,它是1984年由考古学家在湖北江陵张家山出土的汉代竹简中发现的。《周髀算经》编纂于西汉末年,它虽然是一本关于“盖天说”的天文学著作,但是包括两项数学成就——(1)勾股定理的特例或普遍形式(“若求邪至日者,以日下为句,日高为股,句股各自乘,并而开方除之,得邪至日。”——这是中国最早关于勾股定理的书面记载);(2)测太阳高或远的“陈子测日法”。

《九章算术》在中国古代数学发展过程中占有非常重要的地位。它经过许多人整理而成,大约成书于东汉时期。全书共收集了246个数学问题并且提供其解法,主要内容包括分数四则和比例算法、各种面积和体积的计算、关于勾股测量的计算等。在代数方面,《九章算术》在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则;现在中学讲授的线性方程组的解法和《九章算术》介绍的方法大体相同。注重实际应用是《九章算术》的一个显著特点。该书的一些知识还传播至印度和阿拉伯,甚至经过这些地区远至欧洲。

《九章算术》标志以筹算为基础的中国古代数学体系的正式形成。

中国古代数学在三国及两晋时期侧重于理论研究,其中以赵爽与刘徽为主要代表人物。

赵爽是三国时期吴人,在中国历史上他是最早对数学定理和公式进行证明的数学家之一,其学术成就体现于对《周髀算经》的阐释。在《勾股圆方图注》中,他还用几何方法证明了勾股定理,其实这已经体现“割补原理”的方法。用几何方法求解二次方程也是赵爽对中国古代数学的一大贡献。三国时期魏人刘徽则注释了《九章算术》,其著作《九章算术注》不仅对《九章算术》的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,而且系统地阐述了中国传统数学的理论体系与数学原理,并且多有创造。其发明的“割圆术”(圆内接正多边形面积无限逼近圆面积),为圆周率的计算奠定了基础,同时刘徽还算出圆周率的近似值——“3927/1250(3.1416)”。他设计的“牟合方盖”的几何模型为后人寻求球体积公式打下重要基础。在研究多面体体积过程中,刘徽运用极限方法证明了“阳马术”。另外,《海岛算经》也是刘徽编撰的一部数学论著。

南北朝是中国古代数学的蓬勃发展时期,计有《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学著作问世。

祖冲之、祖暅父子的工作在这一时期最具代表性。他们着重进行数学思维和数学推理,在前人刘徽《九章算术注》的基础上前进了一步。根据史料记载,其著作《缀术》(已失传)取得如下成就:①圆周率精确到小数点后第六位,得到3.1415926<π<3.1415927,并求得π的约率为22/7,密率为355/113,其中密率是分子分母在1000以内的最佳值;欧洲直到16世纪德国人鄂图(Otto)和荷兰人安托尼兹(Anthonisz)才得出同样结果。②祖暅在刘徽工作的基础上推导出球体体积公式,并提出二立体等高处截面积相等则二体体积相等(“幂势既同则积不容异”)定理;欧洲17世纪意大利数学家卡瓦列利(Cavalieri)才提出同一定理……祖氏父子同时在天文学上也有一定贡献。

隋唐时期的主要成就在于建立中国数学教育制度,这大概主要与国子监设立算学馆及科举制度有关。在当时的算学馆《算经十书》成为专用教材对学生讲授。《算经十书》收集了《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》等10部数学著作。所以当时的数学教育制度对继承古代数学经典是有积极意义的。

公元600年,隋代刘焯在制订《皇极历》时,在世界上最早提出了等间距二次内插公式;唐代僧一行在其《大衍历》中将其发展为不等间距二次内插公式。

从公元11世纪到14世纪的宋、元时期,是以筹算为主要内容的中国古代数学的鼎盛时期,其表现是这一时期涌现许多杰出的数学家和数学著作。中国古代数学以宋、元数学为最高境界。在世界范围内宋、元数学也几乎是与阿拉伯数学一道居于领先集团的。

贾宪在《黄帝九章算法细草》中提出开任意高次幂的“增乘开方法”,同样的方法至1819年才由英国人霍纳发现;贾宪的二项式定理系数表与17世纪欧洲出现的“巴斯加三角”是类似的。遗憾的是贾宪的《黄帝九章算法细草》书稿已佚。

秦九韶是南宋时期杰出的数学家。1247年,他在《数书九章》中将“增乘开方法”加以推广,论述了高次方程的数值解法,并且例举20多个取材于实践的高次方程的解法(最高为十次方程)。16世纪意大利人菲尔洛才提出三次方程的解法。另外,秦九韶还对一次同余式理论进行过研究。

李冶于1248年发表《测圆海镜》,该书是首部系统论述“天元术”(一元高次方程)的著作,在数学史上具有里程碑意义。尤其难得的是,在此书的序言中,李冶公开批判轻视科学实践活动,将数学贬为“贱技”、“玩物”等长期存在的士风谬论。

公元1261年,南宋杨辉(生卒年代不详)在《详解九章算法》中用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和。公元1274年他在《乘除通变本末》中还叙述了“九归捷法”,介绍了筹算乘除的各种运算法。公元1280年,元代王恂、郭守敬等制订《授时历》时,列出了三次差的内插公式。郭守敬还运用几何方法求出相当于现在球面三角的两个公式。

公元1303年,元代朱世杰(生卒年代不详)著《四元玉鉴》,他把“天元术”推广为“四元术”(四元高次联立方程),并提出消元的解法,欧洲到公元1775年法国人别朱(Bezout)才提出同样的解法。朱世杰还对各有限项级数求和问题进行了研究,在此基础上得出了高次差的内插公式,欧洲到公元1670年英国人格里高利(Gregory)和公元1676一1678年间牛顿(Newton)才提出内插法的一般公式。

14世纪中、后叶明王朝建立以后,统治者奉行以八股文为特征的科举制度,在国家科举考试中大幅度消减数学内容,于是自此中国古代数学便开始呈现全面衰退之势。

明代珠算开始普及于中国。1592年程大位编撰的《直指算法统宗》是一部集珠算理论之大成的著作。但是有人认为,珠算的普及是抑制建立在筹算基础之上的中国古代数学进一步发展的主要原因之一。

由于演算天文历法的需要,自16世纪末开始,来华的西方传教士便将西方一些数学知识传入中国。数学家徐光启向意大利传教士利马窦学习西方数学知识,而且他们还合译了《几何原本》的前6卷(1607年完成)。徐光启应用西方的逻辑推理方法论证了中国的勾股测望术,因此而撰写了《测量异同》和《勾股义》两篇著作。邓玉函编译的《大测》〔2卷〕、《割圆八线表》〔6卷〕和罗雅谷的《测量全义》〔10卷〕是介绍西方三角学的著作。

此外在数学方面鲜有较大成就取得,中国古代数学自此便衰落了。

⑹ 关于数学之美的论文咋写啊跪求…给个建议啊…>…<~

数学之美在以下几个方面:
(1)应用之美
(2)简洁之美
(3)思维之美

⑺ 谁知道《数学美》的论文

中国古代著名哲学家庄子说:“判天地之美,析万物之理。”日本物理学家,诺贝尔奖得主汤川秀树把这两句话印在他的书的扉页上,作为现代物理的指导思想及最高美学原则。这两句话也是我们学习与研究数学的指导思想和最高美学原则。通过本讲座,我们将展现数学精神的魅力,阐述数学推理之妙谛。但数学之美的面纱是慢慢揭开的,数学推理的妙谛是逐渐展现的。这涉及到科学与艺术的关系,而艺术与科学的联系是天然的。实际上,一切科学、哲学、数学和艺术的研究对象不外乎,天———大宇宙;地,自然界及其中一切动植物———中宇宙;人———最精密、最完善的小宇宙。既然科学和艺术的研究对象是相同的,所以它们必然是相辅相成的两个领域。著名物理学家李政道说得好:“科学和艺术是不可分割的,正像一枚硬币的两面。它们共同的基础是人类的创造力,它们追求的目标都是真理的普遍性。”

顺便指出,数学本身就是美学的四大构件之一。这四大构件是,史诗、音乐、造型(绘画、建筑等)和数学。因而数学教育是审美素质教育的一部分。

数学追求的目标是,从混沌中找出秩序,使经验升华为规律,将复杂还原为基本。所有这些都是美的标志。但长期以来,我们忽视对数学的美的教育。讲述数学之美有利于培养鉴赏力。值得注意的是,在历史上,重大课题的选择与结果的评价,美学价值是一个重要的标准。例如,正电子的猜想便是狄拉克从数学对称美的角度大胆预言出来的。他唯一的根据就是从电子运动的方程得出正负两个解。几年之后,这个预言得到了物理学家的证实。狄拉克后来说:“理论物理学家把数学美的要求当作信仰的行为,它没有什么使人非信不可的理由,但过去已经证明了这是有益的目标。”

为什么把美看得这样重要?因为人类的生存是按照美的原则来构建世界的。发现美、认识美和运用美,这是人类生存的要求。反过来,美又是人类进步的动力。追求美的实质就是追求自然界的数学美。人类一步一步地揭示自然界的数学规律,人类就越了解我们所处的宇宙的美。希腊箴言说,美是真理的光辉。因而追求美就是追求真。英国诗人济慈写道:

美就是真,

真就是美—这就是

你所知道的,

和你应该知道的。

法国数学家阿达玛说:“数学家的美感犹如一个筛子,没有它的人永远成不了数学家。”可见,数学美感和审美能力是进行一切数学研究和创造的基础。

那么,什么是美呢?美有两条标准:一、一切绝妙的美都显示出奇异的均衡关系(培根),二、“美是各部分之间以及各部分与整体之间固有的和谐。”(海森堡)。这是科学和艺术共同追求的东西。希尔伯特说:“我们无比热爱的科学把我们团结在一起。它像一座鲜花盛开的花园展现在我们眼前。在这个花园熟悉的小道上,你可以悠闲地观赏,尽情地享受,不需费多大力气,与心领神会的伙伴一起更是如此。但我们更喜欢寻找幽隐的小道,发现许多意想不到的令人愉快的美景;当其中一条小道向我们显示出这一美景时,我们会共同欣赏它,我们的欢乐也达到尽善尽美的境地。”

对美的追求起源于古代。毕达哥拉斯发现,在相同张力作用下的弦,当它们的长度成简单的整数比时,击弦发出的声音听起来是和谐的。正是基于这种认识,毕达哥拉斯学派定出了音律。顺便指出,我国在古代也以同样的方式确定了音律。这是人类第一次确立了可理解的东西与美之间的内在联系,是人类历史上一个真正重大的发现。牛顿的万有引力公式,爱因斯坦的质能转换公式,既是美,又是真。

数学的美表现在什么地方呢?表现在简单、对称、完备、统一和谐和奇异。

为什么我们这样重视美?并把它作为数学发展的动力与价值标准的一个重要因素呢?因为人们常常忽视它。人们只重视实用方面、科学方面,而对于审美情趣、智力挑战、心灵的愉悦诸方面,要么不予承认,即使承认,也认为只不过是次要的因素。但事实上,实用的、科学的、美学的和哲学的因素共同促进了数学的形成。把这些作出贡献、产生影响的因素除去任何一个,或抬高一个而贬低另一个都是违反数学发展史的。

⑻ 数学与美的论文

数 学 与 美

中国古代著名哲学家庄子说:“判天地之美,析万物之理。”日本物理学家,诺贝尔奖得主汤川秀树把这两句话印在他的书的扉页上,作为现代物理的指导思想及最高美学原则。这两句话也是我们学习与研究数学的指导思想和最高美学原则。通过本讲座,我们将展现数学精神的魅力,阐述数学推理之妙谛。但数学之美的面纱是慢慢揭开的,数学推理的妙谛是逐渐展现的。这涉及到科学与艺术的关系,而艺术与科学的联系是天然的。实际上,一切科学、哲学、数学和艺术的研究对象不外乎,天———大宇宙;地,自然界及其中一切动植物———中宇宙;人———最精密、最完善的小宇宙。既然科学和艺术的研究对象是相同的,所以它们必然是相辅相成的两个领域。著名物理学家李政道说得好:“科学和艺术是不可分割的,正像一枚硬币的两面。它们共同的基础是人类的创造力,它们追求的目标都是真理的普遍性。”

顺便指出,数学本身就是美学的四大构件之一。这四大构件是,史诗、音乐、造型(绘画、建筑等)和数学。因而数学教育是审美素质教育的一部分。

数学追求的目标是,从混沌中找出秩序,使经验升华为规律,将复杂还原为基本。所有这些都是美的标志。但长期以来,我们忽视对数学的美的教育。讲述数学之美有利于培养鉴赏力。值得注意的是,在历史上,重大课题的选择与结果的评价,美学价值是一个重要的标准。例如,正电子的猜想便是狄拉克从数学对称美的角度大胆预言出来的。他唯一的根据就是从电子运动的方程得出正负两个解。几年之后,这个预言得到了物理学家的证实。狄拉克后来说:“理论物理学家把数学美的要求当作信仰的行为,它没有什么使人非信不可的理由,但过去已经证明了这是有益的目标。”

为什么把美看得这样重要?因为人类的生存是按照美的原则来构建世界的。发现美、认识美和运用美,这是人类生存的要求。反过来,美又是人类进步的动力。追求美的实质就是追求自然界的数学美。人类一步一步地揭示自然界的数学规律,人类就越了解我们所处的宇宙的美。希腊箴言说,美是真理的光辉。因而追求美就是追求真。英国诗人济慈写道:

美就是真,

真就是美—这就是

你所知道的,

和你应该知道的。

法国数学家阿达玛说:“数学家的美感犹如一个筛子,没有它的人永远成不了数学家。”可见,数学美感和审美能力是进行一切数学研究和创造的基础。

那么,什么是美呢?美有两条标准:一、一切绝妙的美都显示出奇异的均衡关系(培根),二、“美是各部分之间以及各部分与整体之间固有的和谐。”(海森堡)。这是科学和艺术共同追求的东西。希尔伯特说:“我们无比热爱的科学把我们团结在一起。它像一座鲜花盛开的花园展现在我们眼前。在这个花园熟悉的小道上,你可以悠闲地观赏,尽情地享受,不需费多大力气,与心领神会的伙伴一起更是如此。但我们更喜欢寻找幽隐的小道,发现许多意想不到的令人愉快的美景;当其中一条小道向我们显示出这一美景时,我们会共同欣赏它,我们的欢乐也达到尽善尽美的境地。”

对美的追求起源于古代。毕达哥拉斯发现,在相同张力作用下的弦,当它们的长度成简单的整数比时,击弦发出的声音听起来是和谐的。正是基于这种认识,毕达哥拉斯学派定出了音律。顺便指出,我国在古代也以同样的方式确定了音律。这是人类第一次确立了可理解的东西与美之间的内在联系,是人类历史上一个真正重大的发现。牛顿的万有引力公式,爱因斯坦的质能转换公式,既是美,又是真。

数学的美表现在什么地方呢?表现在简单、对称、完备、统一和谐和奇异。

为什么我们这样重视美?并把它作为数学发展的动力与价值标准的一个重要因素呢?因为人们常常忽视它。人们只重视实用方面、科学方面,而对于审美情趣、智力挑战、心灵的愉悦诸方面,要么不予承认,即使承认,也认为只不过是次要的因素。但事实上,实用的、科学的、美学的和哲学的因素共同促进了数学的形成。把这些作出贡献、产生影响的因素除去任何一个,或抬高一个而贬低另一个都是违反数学发展史的。

谈数学与美
数学组 庞艳霞
说起美育,总觉得那是属于音、体、美及文学范畴的。
数学,作为一门自然科学,与美似乎没有多大联系。其实,数学蕴含着其它科学难以表达的美。

一、数学的美美在思维。

数学,一开始就以抽象的形式出现。有些同学说数学枯燥,除了概念就是公式,毫无感情色彩。针对这种情况,通过数学概念的教学,让学生领会到数学思维美所在。
例如讲椭圆概念时,首先让学生举出椭圆的实例,然后问:所有这些椭圆上的点都有什么共同的特点?同学们很有兴趣地想这个问题。这时,把模型拿出来演示,大家聚精会神地看,最后恍然大悟,总结出椭圆定义。同时告诉他们在所举的例子中,椭圆内的两个定点都能找到。使他们认识到数学概念能透过事物现象深入本质,使人们对客观世界有统一的认识。
这样的概念教学,学生把学习数学当成很有乐趣的一件事,感觉抽象不是数学的缺点,而是其优点。只有抽象,才能把事物搞得更清楚;也只有抽象,才能使所含的内容更为丰富。

二、数学的美美在作用。

数学是研究“数量关系”与“空间形式”的科学。
哪儿有数,哪儿有形,哪儿就少不了用数学。数学,在改造人类生存环境方面起着很大的作用。由于数学能揭示事物的普遍规律,就有一法多用性和一理多用性,因而已渗透到各门学科中,人们研究任何一门自然学科都离不开数学的基本原理。
具体到课堂上,向学生渗透数学的作用美时,要向学生阐明 ,每个数学概念都不是人们凭空想象出来的,而是来自我们周围的客观世界,使学生确实感受到数学来源于物质世界。
例如,讲圆柱和棱柱的表面积和体积公式时,教师可问:“大树干为什么是圆柱形而不是棱柱形呢?”学生会对这个问题特别感兴趣,并能说出各种各样的理由,这时教师画图讲解:当等高的圆柱和棱柱表面积相等时,演算得出 :圆柱的体积最大,所以圆柱形树干和其它柱体相比,在等面积条件下,能够向树枝输送更多的养分。
由此看出,大自然是最伟大的,她总是以最合理的方式生存。于是,同学们又联想到生活中见到的管道为什么是圆柱形,因为它用料最少且输送量最大。
这说明数学不仅有用才产生,还因为它有用才发展。

三、数学的美美在形式。

数学具有美的、和谐的形式,具有对称、平衡、比例、规则性和秩序性等特征。而这一切特征在数学中都有具体的表现。
著名的美学规律“黄金分割”把一条线段分成长短两节,使短节和长节的比恰好等于长节与全长的比。实践表明这一比例是最美妙的比例。美神维纳斯的美,关键一点是她的身材比例恰好符合黄金分割律。
由于数学是使人产生美感的基础,人们在认识世界的过程中。都有意无意的应用数学知识。在我们日常生活和艺术活动中,随处可见有数学的形式美。我们的房屋建筑、我们用的桌椅、甚至茶杯,都具有优美的几何形状,既美观又实用。在教学中适当的给学生讲讲与数学形式美有关的小知识,不仅能拓宽他们的视野,还能激发他们的学习兴趣。
所以,数学也是一种美,学习数学更是一种美的享受。

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