期刊正文


数学课中的审美

 

【作者】 郑广芬

【机构】 四川省南充技师学院

【摘要】

【关键词】
【正文】  数学是研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学,是人类最伟大的精神产品之一,它是一个全然人造的金碧辉煌、自给自足的审美世界,十个阿拉伯数字和若干数学符号,构造了一个人造的审美宇宙。古希腊毕达哥拉斯学派提出“万物的最基本元素是数,数的原则统治着宇宙中的一切现象”,“美就是数的和谐”。1:1.618的黄金分割律这种数的和谐就是最美最巧妙的比例,就是形式美最高原则。它的结构寓意广阔似大海,深隧象星空。法国的巴黎圣母院,中国的故宫,其构图设计都符合黄金分割的比例,甚至连我国木工祖传的制作圆形或方形物件的大致比例,“周三径一,方五斜七”的口诀,古代山水画的“丈山、尺树、寸马、分人”之说,人物画的所谓“立七、坐五、盘三半”,画人面部的“五配三匀”,我们日常生活中的物品,诸如国旗、报纸、图书、信封、香烟盒、饭桌、门窗的长宽尺寸比例和一切较好的工艺艺术品的比例,雕塑、绘画、音乐、摄影乃至大自然中的花、草、树、兽,每一位身材健美的人,大多接近这种“数的和谐”,符合黄金分割比例。
  曾记否?12*12=144 21*21=441
  数可序异的数学建筑美。
  曾记否?测试“天才型智力水平填空数字题”
  3 7 13 21 ?
  3 7 13 31
  每个数字分别由2、3、4、5、6的平方分别减去1、2、3、4、5所得,象自然数列一样,建造出一个个严格而精巧的审美有序的结构,“意味”无穷。
  曾记否?7个数字建成了古今中外美妙绝伦的音乐殿堂。贝多芬第一交响曲;小约翰.斯特劳斯的圆舞曲“蓝色的多瑙河”;柴可夫斯基第一钢琴协奏曲;莫扎特费加罗婚礼序曲;中国的民族音乐精品,《小提琴梁祝协奏曲》,不知多少次诱发我们全人类牵肠挂肚地眷恋,回肠荡气地向往,热血沸腾地为之燃烧。
  本文不必赘述“歌德巴赫猜想”之类的数学明珠如何诱得“无数英雄竞折腰”,单说数学课中最原始最基础的几何图形的诗意美,数理逻辑的推理美,数学题的演算美,就足以使万千学子陶醉在数学课的审美教育中。
  一、 几何图形的诗意美
  优美灵动的几何图形处处总与大自然绚丽无比的图画相映成趣,闪烁着无限的诗意美。每一个数学公式本质上就是一首诗,例如司空见惯的圆形,周长和半径间有着异常简洁异常和谐的美学关系。舞蹈家一举手、一投足都是在空中划着一条又一条的柔美的圆弧,舞台上优美的舞姿,总是一个又一个生机勃然的不同的圆,象向日葵、松果、无数的鲜花的圆的集合。天地间圆形无数,唯有C=2兀R这个纯粹的圆最标准、最精巧、最完美、最经典,简直是一首宇宙之诗。难怪我们总是用“圆满”来形容十全十美。
  当你漫步在山花烂漫的幽幽曲径中,你不难发现许多花的形状居然可以用曲线方程去表达。有的甚至十分精确地可以用一个方程来表示。
  当我们学习梯形知识后,总是不断地诱发无穷的审美想象:当梯形的一个底逐渐缩短,直到为“0”,梯形已灵变为三角形;当梯形的一个底逐渐延长直到与另一边相等时,它又灵变为平行四边形了。正是这些无数的梯形、三角形、四边形、圆、曲线、折线,构建了古今中外一个又一个伟大磅礴的建筑诗美,就象在地球上用方砖镶嵌的万里长城一样壮美千古。圆,完美无缺、无可非议,螺旋线、蜿蜒伸展,暗示着某种人生真谛,渐近线欲达而不能,激起人们不竭的追求……
  可以说,点、线、面、体的形体元素占据着所有的空间,成为一切事物的空间存在形式,延伸和丰富着人类的无穷无尽的视觉审美,以其天造地设的和谐叫人叹为观止。三维物体的边界是由二维物体的面围绕而成的,二维物体的面又是由一维的边线围绕而成的,而线则是点的移动的轨迹。在可视图形中,有一个点有收敛集中的审美效果,成为画面的焦点,就象万绿丛中一点红,就象造型艺术和表演艺术中的中心人物,聚光点可以把视线全吸过来。成奇数的点往往还可形成视觉平衡的中心,因而产生稳定感。点的散聚更可以产生闪光的审美效果,许多点的集合又可组成线和面。
  线贯穿空间,形体的轮廓是由线来表示的,各种物质产品的造型设计都是靠一条线的往返,这条线就是所谓造型的基准线。它的流动、起伏、波折、停顿、平行、垂直、倾向等往往决定产品的基本结构和风貌。书法就是最典型的线的艺术。而建筑、雕刻、绘画、舞蹈、装饰等等,线的运用更是最基本最普通的艺术手段。线的粗细、长短、曲直、虚实、光洁、断续又能给人相应的审美情感反应。粗直线厚重强壮,细直线明快敏锐,水平线平静、安稳而庄重,垂直线正直倔强、上升而刚强,斜线紧张兴奋、奔突倾倒,曲线柔和轻盈、优雅流畅,几何曲线的理智明快,抛物线的流动灵活,双曲线的圆润对称,自由曲线的奔放丰富,折线具有的灵巧的方向动态美感……
  面的移动、堆积旋转构成万千立体,体厚则敦厚结实,体薄则轻盈秀丽。大自然的鬼斧神工把几何图形的诗意美,铸成了一切造型艺术,建筑美学工艺技术的强大基石,就连雪花、蜂巢晶体也是典型的对称平面几何,内含着深刻的物理性质。在人类社会中小到衣物装饰,大到房屋城市建筑,几乎处处都是几何对称形的面饰,几何形象的空间诗意美无时不在,无处不在!数学课则可以充分运用数学板书和直观教学的建筑美优势,传达这种几何形象的空间诗意美。
  二、 数理逻辑的推理美
  严谨、精巧、壮美的逻辑框架是数学大厦的筋骨,是它支撑着数学宫殿的全部威严和宏伟。
  代数式n*n+n+72491(n是自然数)以 n=1,2,3……代入,都表示一个质数,当n取72493时代数式的值就变成了一个合数,推理自然产生障碍,很显然,用这种“不完全归纳法”进行一般性命题的推理是靠不住的,但是,“数学归纳法”却能证明一个以自然数为自变量的命题,对于任意自然数都成立:实在不可思议!这种“数学归纳法”以它艺术般的结构布局,流畅的线段,鲜明的层次和色阶令人信服地证明了一个又一个“无限题”命题。
  事实上,我们有时遵循似属无懈可击的推理前进,突然山重水复,矛盾突发,由惊讶而引发深思,踏入更加深奥难测,奇趣无穷的新的数学世界,引人入胜。有个古老的传说最能体现这种数学“悖论”的美妙:一个城堡的国王对来访者作了苛刻的规定,每人回答一个问题,答对者以上宾招待,答错者则被杀头。一个流浪汉胸有成竹前来问津。国王问:“你到城堡来干什么?”答:“我是来被杀头的!”国王惊呆了,若杀了他,则他答对了,不该杀。若不杀他,说明他答错了,他又该杀……究竟怎么办呢?这无可奈何的结局背后折射出奇趣美妙,幽默宏伟的智慧之光,简直是现实世界中绝世的数学喜剧。
  三、 数学习题的演算美是意志美
  马克思以演算微积分数学题为最好的休息;苏步青教授以“演算一万道”誉为佳话;陈景润的“两麻袋算题稿纸”成为他这位数学入门之楷模向科学顶峰攀登的路标。热爱数学的学子们,总是沉醉在奇趣浩瀚的题题海中沐浴着智慧的阳光和灵气,流连忘返,废寝忘食,忘我忘情,天人合一,物我同一,为什么呢?
  法国启蒙思想家狄德罗一语中的:“数学中的所谓美的问题,是指一个又一个难以解决的问题,所谓美的解答是指对一个困难复杂的问题最简易明快的回答”。数学题目中凝聚着数学王国的精华,数学题目的解答则一次又一次把人的智能潜力推向新的无极的境界,人类重要的数学问题一直是科学前行的饿一条重要杠杆。1900年数学世界年会上,希尔伯特提出了23个问题,断言二十世纪数学方向就蕴含在这23个问题的解答之中,一个世纪已将过去了,实践果然证实了希尔伯特断言的预见性。  
  人们在数学题海中,往往沿着不同思维途径,八仙过海超越现象,通向问题的答案,激起层层智慧的涟漪。单是一个“勾股定理”证明已经超过了一百种!
  更不必说青年学子们常常追逐着巧思云集的难题,寻求着优解和一题多解,不分春夏秋冬,日复一日,月复一月,年复一年,忘我笔耕,开放出种种智慧的花朵。这种忘我算题的过程,不能不是一个磨练坚韧意志的过程,不能不是一个培养不屈不挠精神的过程,正是这种遨游无边无际的题海的行动,锻造出了学子们滴水穿石的顽强的人生,铮铮作响的人格和毅力,太阳一样美丽绚烂的意志。
  • 【发布时间】2019/8/7 20:41:47
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