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华应龙 高雪艳 ‖ ​一场奇幻的数学旅行

华应龙 高雪艳 华应龙化错化人 2022-03-28

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战“疫”中的数学阅读辅导(56)


华应龙

(北京第二实验小学)


大数学家克莱因说:“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。”


数学包罗万象,数学严谨深奥,数学丰富多彩……


今天,我们团队的高雪艳老师为大家推荐一本书——《李毓佩数学故事:数学小眼镜》,就让这本书带着你进行一场奇幻的数学旅行吧!


高雪艳老师,“华应龙名师工作室”核心成员,北京市史家胡同小学数学教师,中学高级教师,北京市数学学科带头人,北京市优秀教师。曾受聘 “国培计划”——教育部中小学骨干教师远程培训项目专题课程主持专家;受聘北京市教委人事处 “北京市小学数学教师专业研修培训”项目指导专家。参加市、区多个科研课题的研究,撰写的多篇论文获市级、区级一、二等奖,在《中小学教材教学》《小学数学教学》《现代教育报》等刊物发表多篇文章。





一场奇幻的数学旅行

——《李毓佩数学故事:数学小眼镜》阅读推荐


高雪艳

(北京市史家胡同小学)


“数学小眼镜历险”是《李毓佩数学故事:数学小眼镜》中收录的一个系列故事。作者是我国著名科普作家李毓佩教授,他用孩子们喜闻乐见的童话、故事形式,将抽象、枯燥的数学知识讲得深入浅出,情趣盎然,让孩子们在有趣的旅行中认识数学。


故事的主人公王欢酷爱读书,戴着一副黑边眼镜,人送外号“小眼镜”。书中的小眼镜跟着时间大鹰去了古代,开始了一场奇幻的数学之旅。他游历了两千多年前的古希腊、西西里岛、亚历山大王国、克里特岛、金字塔……见到了毕达哥拉斯、阿基米德……他回到了我国古代,见到了商高、刘徽、祖冲之……


玩石子中的学问


小眼镜来到了两千多年前的希腊,见到大数学家毕达哥拉斯正在玩石子,就问他:“你怎么和小孩子一样玩起小石子了?”毕达哥拉斯严肃地说:“这摆小石子的学问可大啦!”毕达哥拉斯让小眼镜观察他摆的三角形数。



毕达哥拉斯引导小眼镜把相邻的两堆石子数相加:1+3=4=2²,3+6=9=3²,6+10=16=4²。这样就得到了正方形数。



孩子们,这就是有意思的形数,即“有形状的数”。在毕达哥拉斯学派看来,数为宇宙提供了一个概念模型,数量和形状决定一切自然物体的形式,数不但有量的多寡,而且也具有几何形状。毕达哥拉斯学派把数理解为自然物体的形式和形象,是一切事物的总根源。在研究数概念时,常常把数看成小石子,用它们进行各式各样的排列来研究数学。如用一点(或一个小石子)代表1,两点(或两个小石子)代表2,三点(或三个小石子)代表3等等,小石子可以摆成不同的几何图形,从而产生了一系列的形数。


形数有很多种,有用点子排出五角数和六角数(图一)。除多角数外,毕达哥拉斯学派还研究了立方数、棱锥数(图二)及长方形数(图三)。毕达哥拉斯形数既神奇又神秘,充满了无穷的魅力。



饼越吃越少


小眼镜来到我国古代,见到了三国时期的魏国大数学家刘徽。刘徽见小眼镜饿了,就请小眼镜吃大饼,这些大饼一样大小,而且都非常圆。小眼镜伸手去拿大饼的时候被刘徽拦住,他说:“这样拿起来就吃,多没意思啊!”刘徽用刀在第一张圆饼中切出一个内接正六边形(图一),然后把切下来的六小条弓形饼递给小眼镜吃。小眼镜非常饿,两口就吃完了。刘徽又在第二张圆饼中切出一个圆内接正十二边形(图二),把切出的12条又细又短的弓形小饼给小眼镜吃。            

            


当刘徽要切第三张饼的时候,小眼镜忙说:“别切了,别切了。我想您这次是要切圆内接正二十四边形,切下来的24条小饼,恐怕还不够我塞牙缝的呢!”刘徽笑着说:“娃娃,你从我切饼中得到些什么启示?”小眼镜捂着后脑勺,想了想说:“正多边形的边数越多,切下来的饼越少。”刘徽高兴地说:“用正十二边形、正二十四边形的周长去代替圆的周长,求出的圆周率会越来越准确。我就是用每次边数加倍的方法,算出了圆内接正一百九十二边形的周长,并算出圆周率等于3.1416。”


孩子们,这就是刘徽的 “割圆术”。刘徽割圆术的基本思想是:“割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣。”说的是,分割越细,误差就越小,无限细分就能逐步接近圆周率的实际值。《九章算术》中记载,刘徽经过深入计算,得到了当时世界上最精确的圆周率为3.1416。他在人类历史上首次将极限和无穷小分割引入数学证明,这在当时是一个十分伟大的发现,也使我国对圆周率的计算在世界上一直处于领先的地位,成为人类文明史中不朽的篇章。


    孩子们,看到这里,你是不是想马上拿起 《数学小眼镜》来看呢?这本书中主要收录了数学小眼镜历险、古堡里的战斗、黑森林历险等三个系列故事。阅读数学故事,你可以跟故事中的主角一起进入到美妙的数学旅程,感受学习数学的趣味,掌握学习数学的方法。在数学故事里,你将发现数学如浩瀚星辰般璀璨神奇、美妙绝伦!


那就让我们一起开启一场奇幻的数学旅行吧!








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