新的數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出:在數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中,教師要充分利用教學(xué)資源,對(duì)學(xué)生實(shí)施美的教育,培養(yǎng)學(xué)生高尚的審美情趣,培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)美、鑒賞美、創(chuàng)造美的能力。使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分享受美、從而形成美的心靈、美的靈魂。羅素說(shuō)過(guò):“數(shù)學(xué)在使人賞心悅目和提供審美價(jià)值方面,至少可與其它任何一種文化門類媲美?!?/p>
數(shù)學(xué)美的主要表現(xiàn)形式是:和諧性、奇異性、簡(jiǎn)明性、統(tǒng)一性。
一、簡(jiǎn)潔美
愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò):“美,本質(zhì)上終究是簡(jiǎn)單性?!彼€認(rèn)為,只有借助數(shù)學(xué),才能達(dá)到簡(jiǎn)單性的美學(xué)準(zhǔn)則。物理學(xué)家愛(ài)因期坦的這種美學(xué)理論,在數(shù)學(xué)界,也被多數(shù)人所認(rèn)同。樸素,簡(jiǎn)單,是其外在形式。只有既樸實(shí)清秀,又底蘊(yùn)深厚,才稱得上至美。數(shù)學(xué)基本概念、理論或公式所呈現(xiàn)的簡(jiǎn)單性就是一種實(shí)實(shí)在在的簡(jiǎn)潔美。而且這一種簡(jiǎn)潔美中,往往又包含了物質(zhì)世界的偉力和完美性,使學(xué)生學(xué)得既輕松又有味。圓的周長(zhǎng)公式:C=2πR,就是“簡(jiǎn)潔美”的典范。世間的圓形有多少?沒(méi)有人能說(shuō)清楚。但它們的周長(zhǎng)C、半徑R,都必須服從剛才所給出的公式,一個(gè)如此簡(jiǎn)單的公式,概括了所有圓形的共同特性,能不令人驚嘆不已?在數(shù)學(xué)中,像周長(zhǎng)公式這樣形式簡(jiǎn)潔、內(nèi)容深刻、作用很大的定理還有許多。比如:勾股定理:直角三角形兩直角邊的平方和等于斜邊平方。正弦定理:ΔABC的外接圓半徑R,則數(shù)學(xué)的這種簡(jiǎn)潔美,用幾個(gè)定理是不足以說(shuō)清的,數(shù)學(xué)歷史中每一次進(jìn)步都使已有的定理更簡(jiǎn)潔。正如偉大的希而伯特曾說(shuō)過(guò):“數(shù)學(xué)中每一步真正的進(jìn)展都與更有力的工具和更簡(jiǎn)單的方法的發(fā)現(xiàn)密切聯(lián)系著”。
二、和諧美
和諧性也是數(shù)學(xué)美的特征之一.和諧即雅致,嚴(yán)謹(jǐn)或形式結(jié)構(gòu)的無(wú)矛盾性.,所謂”數(shù)學(xué)的和諧”不僅是宇宙的特點(diǎn),原子的特點(diǎn),也是生命的特點(diǎn),人的特點(diǎn)(高爾泰語(yǔ))。數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)自然流露出它的和諧,為了追求嚴(yán)謹(jǐn),追求和諧,數(shù)學(xué)家們一直在努力。一切空間圖形都可以簡(jiǎn)化抽象為點(diǎn)、線、面、體,這充分顯示出數(shù)學(xué)和諧的美的規(guī)范。這種美感既是精細(xì)的,又是深邃的。 和諧的實(shí)例中最負(fù)盛名的是為開(kāi)普勒稱為歐氏幾何學(xué)兩顆明珠之一的黃金分割。它成為人們普遍喜愛(ài)的美的比例,并為廣泛應(yīng)用。藝術(shù)家利用它塑造了令人贊嘆的藝術(shù)珍品,科學(xué)家利用它創(chuàng)造了豐碩的科技成果。象征黃金分割的五角星在歐洲也成為一種巫術(shù)的標(biāo)志。這神圣的比例值也被抬高了身價(jià),而被稱為黃金數(shù)了,成了宇宙的美神。人體最優(yōu)美的身段遵循著這個(gè)黃金分割比;令人心曠神怡的花憑借的也是這個(gè)美的密碼,就連芭蕾舞藝術(shù)的的魅力也離不開(kāi)它。真是:哪里有黃金數(shù),哪里就有美的閃光。數(shù)學(xué)的和諧美還體現(xiàn)在公式、圖形的對(duì)稱性之中。畢達(dá)哥拉斯有句名言:“一切立體圖形中最美的是球形,一切平面圖形小最美的是圓形”。而圓和球形正是幾何中對(duì)稱美的杰出體現(xiàn),圓是關(guān)于圓心對(duì)稱的,也是關(guān)于圓心的任一條直線對(duì)稱的。球形既是點(diǎn)對(duì)稱,又是線對(duì)稱,還是面對(duì)稱的。正是由于幾何圖形中有這些點(diǎn)對(duì)稱、線對(duì)稱、面對(duì)稱,才構(gòu)成了美麗的圖案,精美的建筑,巧奪天工的生活世界,也才給我們帶來(lái)豐富的自然美,多彩的生活美。
三、奇異美
數(shù)學(xué)美奇異性很容易激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望,數(shù)學(xué)奇異美是學(xué)生創(chuàng)新的內(nèi)驅(qū)力。而學(xué)生在創(chuàng)造性學(xué)習(xí)活動(dòng)中又能感受到數(shù)學(xué)奇異美,兩者之間是相互聯(lián)系相互促進(jìn)的。數(shù)值計(jì)算中的反常設(shè)想,奇異的分法,美妙的結(jié)果都是數(shù)學(xué)在奇異美,這種奇異美可以揭發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,同時(shí)在主動(dòng)探索的過(guò)程中能體驗(yàn)到數(shù)學(xué)奇異美;應(yīng)用題教學(xué)中,學(xué)生表現(xiàn)出新奇獨(dú)特的、不拘一格的方法,正是學(xué)習(xí)高明的創(chuàng)新思維能力的體現(xiàn),在此過(guò)程中,學(xué)生體驗(yàn)了數(shù)學(xué)美,從而激發(fā)了創(chuàng)新欲望;在幾何形體知識(shí)的教學(xué)時(shí),學(xué)生所采用的巧妙方法和產(chǎn)生奇異結(jié)果,能使學(xué)生在驚異中受到美的熏陶,同時(shí)使學(xué)生產(chǎn)生追求、向往使用巧妙方法和產(chǎn)生奇異結(jié)果,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。例如: 數(shù)值計(jì)算經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些奇異而美妙的結(jié)果。
3×4=12
33×34=1122
333×334=111222
3333×3334=11112222 ……
這一系列美妙的結(jié)果顯示了一種規(guī)律:m個(gè)3構(gòu)成的數(shù)與其直接后繼的積是一個(gè)2m位數(shù),其前m位為1,后m位為2。數(shù)學(xué)美的奇異性是客觀物質(zhì)世界奇特性的反映。奇異的結(jié)果,很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,會(huì)使人感到興奮,受到吸引,產(chǎn)生美感,精彩之處能使人心靈震撼、心蕩神馳。這些都是激勵(lì)學(xué)生克服疑難,不斷創(chuàng)新的極好動(dòng)力。奇異、新穎的外表,又常常蘊(yùn)含著獨(dú)特而又有創(chuàng)新性的內(nèi)容和思想,能給學(xué)習(xí)者以啟迪,幫助其增強(qiáng)求異、創(chuàng)新的能力。因此,數(shù)學(xué)奇異美是學(xué)生創(chuàng)新的內(nèi)驅(qū)力,而學(xué)生在創(chuàng)新過(guò)程中又能感受到數(shù)學(xué)的奇異美,兩者之間是相互依存、相互促進(jìn)的。
四、統(tǒng)一美
世界上一切事物都是相互聯(lián)系的,作為反映客觀事物的量的方面的屬性和規(guī)律的數(shù)學(xué)概念、定理、公式及法則等也必然是相互聯(lián)系的,在一定的條件下處于一個(gè)統(tǒng)一體系中。數(shù)學(xué)美的統(tǒng)一性正體現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)的部分與部分、部分與整體之間的有機(jī)聯(lián)系。如:正方形是特殊的長(zhǎng)方形,長(zhǎng)方形又是特殊的平行四邊形,平行四邊形又是特殊的四邊形。因此,在教學(xué)過(guò)程中,教師要做有心人,不斷引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概念之間、公式之間的比較,綜合、歸納,在搞清楚數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上,進(jìn)行必要的分類和整理,組建完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。正如新標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)的在學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獲取知識(shí)的能力,發(fā)展合情推理能力和初步的演繹推理能力。 這樣,學(xué)生對(duì)四邊形就有了一個(gè)比較完整的認(rèn)識(shí)。我們老師的每一節(jié)課,不僅要總結(jié)出規(guī)律,更重要的是要教育學(xué)生善于從表面現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,教給他們一種善于質(zhì)疑,善于總結(jié)的思考習(xí)慣,也只有這樣學(xué)生們的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力才能不斷提高。揭示數(shù)學(xué)中的統(tǒng)一美,不僅能更好的組建數(shù)學(xué)知識(shí)體系,還能幫助學(xué)生接受辯證唯物主義的基本觀點(diǎn),會(huì)用變化、運(yùn)動(dòng)、發(fā)展的觀點(diǎn)看待貌似孤立、靜止的數(shù)學(xué)知識(shí)系統(tǒng)。古代哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家普洛克拉斯說(shuō)得好:“哪里有數(shù),哪里就有美?!睌?shù)學(xué)的美,她需要人們用心、用智慧深層次地去挖掘,更好地體會(huì)她的美學(xué)價(jià)值和她豐富、深隧的內(nèi)涵和思想,及其對(duì)人類思維的深刻影響。如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中,我們能與數(shù)學(xué)家們一起探索、發(fā)現(xiàn),從中獲得成功的喜悅和美的享受,那么我們就會(huì)不斷深入其中,欣賞和創(chuàng)造美。正如人類語(yǔ)言雖有無(wú)數(shù)分支,但語(yǔ)言藝術(shù)都是相通的,數(shù)學(xué)的美也是相通的。數(shù)學(xué)家們盼著有一天,我們的眼前有著一個(gè)美妙的數(shù)學(xué)世界。那里沒(méi)有繁雜累贅,沒(méi)有斷壁殘?jiān)幪幨亲匀坏倪^(guò)渡,處處是流暢的銜接,處處是吹著魔笛的可愛(ài)的數(shù)學(xué)精靈,讓美妙的數(shù)學(xué)旋律縈繞在每個(gè)人的耳邊。