查看原文
其他

吴军博士: 你们都问我“怎样培养孩子的数学思维?” 答案在这里 ...

檩子 小花生网 2024-05-03


檩子:今天给大家安利一本特别适合暑假阅读、中信刚刚出版的的数学课外书,作者是大家熟悉的吴军博士


说起吴军,大家应该不陌生吧?几年前,他 “走遍美国名校陪女儿选大学” 的故事(《大学之路》),传遍大江南北;知名科学家突然深入现场反思中外教育,很有看点!


吴军与女儿走遍英美顶级名校,最后女儿选择了麻省理工


吴军的个人履历,开句玩笑,我感觉满足了好大一部分中国家长对孩子的“幻想”:一路顶级学校(清华附中、清华大学、约翰∙霍普金斯大学...)、顶级公司(谷歌、腾讯 ...),成为著名的自然语言处理和搜索专家;然后还特别能写作,出的书一部接一部;当然,育儿方面也是“成绩斐然” ...


这样的人生,感觉连个“小跟头”都不带跌的 😊


过去三个月,我们在“上海封控”中忙着抢菜,而吴博士在百忙之中又完成了一本书《给孩子的数学课》。不由得感慨:牛人的效率,就是不同啊😊



说起来,语数外三科中,数学一直是爸爸妈妈们最操心的“鸡娃科目”。

为啥?因为“得数学者得天下”(虽然江湖流传“得语文者得天下”,但事实可能并非如此)过来人都知道,不论考文科,还是考理科,真正能拉开高考分数的,还是数学。比如,一个孩子能进985文科院系,多数情况下还是因为他(她)数学考得好。而刚刚过去的2022年高考也在说明这一点:据说数学卷极其之难,让学生们得分相差甚远。

可以说,在中国这个教育环境下,数学仍然是“王者”。

数学学得好、考得好的学生,在“具备数学思维”“能够熟练运算”两方面都做得不错。对数学的理解到位,且能把握考试套路,是考出好成绩的关键。

然而,多数学生把主要精力放在熟悉考试套路上,在理解数学概念、形成数学思维方面,往往训练极其不够。

那这方面的“短缺”如何弥补?去年我们就咨询过吴军博士。


当时我们问:
你写的那本《数学通识讲义》里,多次提到“学数学,思维方式比技巧更重要”。结合国内的数学教育方式,你觉得我们的数学课、奥数课,在思维方式培养上,做得怎么样?在家庭教育的范畴内,我们家长该如何培养孩子的数学思维?

结合生活中的常例,吴博士是这么回答的:

国内数学这几年稍微好一点,以前对于“数学思维”强调的不多,因为中国主要还是要强调考试成绩。

“数学思维的培养”在国内完全取决于数学老师,因为它不是数学大纲里面的内容。如果你遇到一个好的数学老师,他就会给你讲一讲。你要遇到一个只看成绩的,就不给你讲。

其实有几个最基本的数学思维,每个人都该有的。很多人因为他没这个思维,所以有些数学知识,他也不知道为什么该学。

但编教科书和教育部编教学大纲的人,其实他们心里是知道的,但他不可能每个学校去唠叨,说到底我为什么讲。

举个例子,社会上80%甚至更多的人,可能都欠缺关于“负数”的数学思维。

就是我们只知道有“正数”,不知道有“负数”,什么意思?教孩子认识负数时,常用的例子

比如说,我们基本上是小学高年级或者初中就会开始学“负数”的概念。但是很多人并不知道为什么学,学了也白学,只是考试考完了就完了。

举个例子,你衡量一个人的财富,这个人他财富不仅仅有资产,它还有负债。很多人的财富可能就是负的,你别看他好像很光鲜,银行有多少存款,他可能实际上处于一个资不抵债状态,这种情况他很快就会老赖的……

再举个做生意、做投资方面的例子,一个人去跟某某企业做生意,发现这家企业看上去表面很光鲜,但最后却付不出货款,为什么?

因为他就没货款,他欠的债比他那点资产多多了,所以这个是一个最基本的数学思维,这里面得知道有“负数”的概念。

再举个管理方面的例子,很多单位招了一些人,觉得说我招了人上班,这个工作的进度肯定就比以前快了。不一定的,万一你招来的人可能是个捣乱的呢?

比如,招了一个编辑改稿子,如果他每次都看不见错别字,你得自己花时间帮他整理一遍。结果你发现,这比自己直接动手还花时间,这种事是常有的。这个时候,你就会发现,他产生的虽然有正向的帮助,但“负数”的这一面更多。

实际上这种人如果招多了,企业不是效益更好,而是更差。所以这种最基本的概念和数学思维,也是很多人缺乏的。

再讲一个数学方面的思维,叫做“飞轮效应”

就是说你转动飞轮,一开始转的时候,转得很慢还挺费劲儿,但是快到一定程度后,它就转特别快了对吧?

这个其实就是数学微积分里头的一个积分概念。


在物理学中,我们知道在任何一个物体上你给它施加一个力量,它就会产生一个加速度。但这个“加速度”和“速度”是两个概念。

如果你光有加速度,而没有时间的积累,它变不成速度。所以需要加速度积累到足够长时间后,这个速度才会一点点的不断地增加。这个飞轮就会越来越快,但这里面就有一个滞后效应。

比如,你的单位采取了一项措施,但这个措施要见到成效是需要有一个积累的,得经过一段时间才能看得见效果,这就是一个飞轮效应。

但是,绝大部分人其实是体会不出来的,实施了一个措施,就指望着明天就能有结果。如果明天没结果,他就开始疑神疑鬼,是不是这个措施不对或者怎么样。

实际上,你要是对数学上的积分概念有一点了解,就会明白其实是因为积累的效应还没达到,还需要一些时间的积累。其实这种基本的数学概念在生活中是蛮多的。

我在写《数学通史讲义》的时候,就花了好多篇幅来讲:为什么要学这个?这部分内容有什么用?

大家还记得去年我们和吴军博士的访谈么?关于中国孩子怎么学数学。当时,我们从花友们那里搜集了一些大家共同关心的“孩子数学学习问题”,问了吴博士12个问题,包括:


- 数学基因是不是会遗传?

- 女孩学数学,是不是会有劣势?

- 超前学有用么?

- 父母怎么激发普通孩子对数学、科学的兴趣?

- 如何培养孩子的数学思维?


等等。吴博士一一做了比较中肯的回答,点击可以复习“超前学有用么?” 关于中国孩子怎么学数学,我们问了吴军博士12个问题 ...



怎么获得数学思维?

让孩子了解数学史,会有帮助

那么,怎么培养数学思维呢?吴博士觉得孩子有必要在重要的数学概念/知识点学习中穿插对数学史的认知。

在他的这本《数学通识讲义》中,吴军把数学史的基本脉络都尽量用通俗易懂的语言写出来了。问题是,对于中小学生来说,这样的内容仍然偏于深奥,无论是讲述的概念点,还是讲述的方式,都比较成人向。
所以这次他专门为孩子写了“中小学生版”的数学史。
在中小学数学中,有哪些重要的概念/知识点,值得孩子们去搞明白“来龙去脉”呢?
在数学方面学识渊博、造诣很深的吴博士看来,40个概念/知识点,不光非常重要,而且很有意思,值得孩子们在学校数学之外,像读历史一样去探索:
  • 一个数学概念是怎么产生的?

  • 它解决的是什么实际问题?

  • 其中包含的数学思维是什么?


这40个概念,下面会一个个列出来,虽然占一些篇幅,但感觉讨论的问题真的很有意思,学了那么多年数学的我,也很想一个个review:当初光顾做题了,在概念、思维上的欠缺,也许可以补回来😊
第1课 圆周率是怎么算出来的
π的历史映射出了数学发展史
思考:为什么不能把圆周率简单定为3?


第2课 勾股定理
证明勾股定理的方法是建造数学大厦的起点
思考:数学的证明和自然科学的证明差别是什么?

第3课 无理数问题
有种“不完美”的存在叫无理数
思考:有理数与无理数加在一起,就是所有的数了吗?

第4课 进制的发明
0123456789十个数字,包罗万象
思考:同一个数量,如何在不同进制间转换表达方式?


第5课 0的发明
0是数学大厦最特殊的一块拼图
思考:0在哪些结论中是作为特殊存在的呢?

第6课 黄金分割
黄金分割是理性与感性的桥梁
思考:自然界送给人类的数只有黄金分割一种吗?


第7课 长方形的面积问题
只有根基牢固,数学大厦才能屹立不倒
思考:如果讲长方形进行随意分割,是否能拼出各种多边形?

第8课 圆的面积问题
严谨的逻辑推理与直观经验主义都是人类智慧的结晶
思考:圆可以被看作有很多边的多边形吗?


第9课 球的体积公式
失传的数学隐藏在经文之下
思考:球和圆之间存在怎样的关联?

第10课 芝诺悖论
数学需要“杠精”,因为有任何瑕疵的逻辑都是不严谨的
思考:如果存在无穷多的马,那么白马和马的数量一样多吗?


第11课 一元二次方程的解法
人们会从多样的结果中寻找一个“一般性”的答案
思考:方程一定有确定的解吗?

第12课 二项式展开和杨辉三角
一些看起来“没有用”的事情也许会让你成为先驱者
细看:乘法为什么能那样计算?


第13课 一元三次方程解法
人们会从多样的结果中寻找一个“一般性”的答案
思考:方程一定有确定的解吗?

第14课 虚数的发明
虚构出的本“不存在”的概念却能影响现实世界
思考:你还能想出哪些不该存在的概念?


第15课 中国余数问题
古老的数学问题与最新的科学技术之间有着千丝万缕的联系
思考:如果只给你除数和余数,你能写出一个方程吗?


第16课 印度象棋和麦粒问题
不断累积的变化有惊人的力量
思考:给你一张纸,你最多能对折几次?

第17课 费马大定理问题
数学是严密的知识体系,任何推导不能有丝毫的遗漏
思考:你做过哪些看似无意义却很有收获的事?

第18课 等差数列问题
你以为的数字问题最后可能都是几何问题
思考:请口算,从1加到100等于多少?

第19课 斐波那契数列
黄金分割总是在不经意间出现
思考:树木的枝叶是成倍数生长的吗?


第20课 瞬间速度问题
人们通常把微积分作为高等数学的起始点
思考:你心中的“一瞬间”是多长的时间呢?

第21课 无穷小量问题
看似简单的“无穷小量”,实则难以定义
思考:为什么除数不能是0呢?


第22课 函数连续性问题和微积分
新的发现也会衍生出新的问题
思考:所有的函数都有它对应的导数吗?


第23课 哥尼斯堡七桥问题和图论
复杂问题的起点仅仅是点和线
思考:你玩过不可以重复的“一笔画”游戏吗?


第24课 赌徒胜率问题
当数学能赚钱的时候,人们的热情就高涨起来了
思考:如果第一次掷硬币得到了正面,那第二次掷得背面的概率是多少呢?

第25课 概率循环定义问题
我们不能用需要证明的事情作为论据来证明需要证明的事情
思考:如果色子不是正方体,还能用古典概率论计算吗?


第26课 希尔伯特旅馆悖论
有限世界的规律在无限的世界中不一定成立
思考:如果无穷大翻了一倍,还是无穷大吗?

第27课 平行公理问题
生活经验会帮助我们初步理解数学,也会限制我们更深入地理解数学
思考 :如果过直线外一点做不出平行线,我们的数学体系还存在吗?


第28课 三个古典几何学难题
现在解决不了的问题或许并非无解,只是人们还没有找到更先进的工具
思考:你能准确画出π有多长吗?


第29课 布尔代数
所有计算机的开端都是0和1
思考:若有A就有B,那有B就一定有A吗?

第30课 罗素悖论问题
越平常的东西反而越难以被准确定义
思考:什么情况下两个集合相等?

第31课 哥德尔不完全性定理
数学不是万能的
思考:世界上存在一套可以解释所有问题的理论吗?

第32课 希尔伯特第十问题
先确定能不能做,再决定要不要做
思考:世界上所有问题都是有答案的吗?


第33课 黎曼猜想问题
有些理论虽不完善,却可以先用来改变生活
思考:你相信所有自然数之和等于-1/12吗?

第34课 四色地图问题
掌握更多的方法工具才会有更多的可能
思考:用计算机证明的数学问题是绝对准确的吗?


第35课 庞加莱猜想和拓扑学
探索数学需要纯粹
思考:地球有可能是个甜甜圈形状吗?


第36课 孪生素数问题
数学怪人大器晚成
思考:你会为探索一个真理坚持多久呢?

第37课 哥德巴赫猜想问题
那个不善言辞的家伙可能绝顶聪明
思考:所有的书都可以由两个素数组成吗?


第38课 NP难题
计算机并不能解决所有的运算问题
思考:你有信心在棋牌比赛中打败AI吗?

第39课 熵:度量信息的公式
宇宙大爆炸就是一个熵增的过程
思考:你能准确地描述出你的房间有多乱吗?


第40课 千禧年问题
未来数学的突破要靠年轻的你们了
思考:你对哪个千禧年问题最感兴趣?


是不是这画风、插图,已经很吊胃口了。

必须说,这么讲数学,一般学校里是决不会有的。

   

举个例子,为什么古埃及人和中国人

不算是“勾股定理”的发现者?


下面👇,我们拿出书中一节,大家都熟悉的“勾股定理”,看看孩子能从数学史中学到什么 ...
小时候学勾股定理(a²+b²=c²),记下了这个公式,就开始各种计算了。但是,勾股定理为什么那么重要,是怎么证明出来的,可能就没想过。

而这却是重点中的重点。吴军在这一章里,就和孩子讲:为什么证明勾股定理是建造数学大厦的起点?进而,数学证明和科学证明差别在哪里?

说明这个问题,吴博士花了几乎三分之一的篇幅先讲相关的“人类文明史”。

这个定理,国内叫勾股定理,国外叫毕达哥拉斯定理。

事实上,中国古书记载,3000年前,商周之际,中国人就知道“勾三股四弦五”这件事,也就是3平方加4平方等于5平方。


而4500年前,古埃及人建金字塔时,就开始实际应用勾股定理去做工程计算了。


然而,这条定理的“发明权”,却没有算在中国人和古埃及头上,“功劳”归给了2500年前的古希腊数学家毕达哥拉斯,所以被称为“毕达哥拉斯定理 Pythagoras Theorem”

听起来不太公平啊!
这时候,吴博士说,同学们,你们需要知道怎样才能算是“数学定理” ...

和科学定律相比,数学的结论(定理)只能通过逻辑推理获得。而中国人和古希腊人只能说观察到了勾股数的现象,但并没有做严格的逻辑证明。

那么,毕达哥拉斯是怎么证明出“勾股定理”的呢?他是用“演绎法”去证明的。吴博士在这里和孩子们讲了毕达哥拉斯的生平故事 ...

还讲了他完成勾股定理证明后,和学生一起吃掉100头牛的趣闻。至于证明的具体过程,就不在有限的篇幅里做完整学术说明了,留待孩子在今后的学习中去仔细探索。

勾股定理的证明法,从毕达哥拉斯到爱因斯坦,有好几种

而引起孩子探索的兴趣,正是写这段历史的目的。有了这样的“数学史”背景,孩子在数学学习中碰到相关内容时,好奇心与求知欲会得到极大提升。这,就达到读本书的目的了。


吴博士告诉孩子:毕达哥拉斯和发现勾股现象的中国、古希腊人不一样,他把人们对这个规律的一般性认识变成了严格的数学命题,然后通过演绎推导出结论,而不是通过度量和实验得到结论。换言之,用逻辑严密的推理方法证明它,而不是通过列举很多例子去验证它。

数学定理,原来是这么回事啊!

 

感兴趣,给孩子订下这本

数学课外读物,暑假正好用!


平心而论,光读一本书是很难掌握这么多知识的。
实际上,这本书真正的作用是充当一个“引路人” :一位很懂数学的专家,尽可能以孩子理解的方式,把核心数学概念的历史来源与应用做了贯穿式的梳理,让孩子能脱离教科书与习题,站在更高的角度去领会数学的意义。
让这本书作为指引,去开启一扇门,让孩子带着对数学的好奇走进数学的世界,开始充满乐趣的探索,这个暑假,不如试一试。
感兴趣的花友,这是购买链接🔗(这本书还未正式上市,现在下单,下周左右孩子就能成为第一批的读者,适合三年级以上大一些的孩子
Enjoy!


相关阅读:

点个“在看”,我们就不会走散~
继续滑动看下一个
向上滑动看下一个

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存