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挖掘蕴含在高中数学中的数学美

发布时间:2021-07-29 08:47:05 浏览数:

摘 要:数学作为高中教育的重要组成部分和一门基础性的学科,高度逻辑性和抽象性是其重要的特点。因而也导致了不少学生和教师在教育教学的实际过程中,感到数学是一门枯燥和晦涩的学科。然而,数学并不是无趣和枯燥的,数学中蕴含了许多的美的形式和内容。数学中并不缺乏美,而是人们缺乏发现数学美的眼睛。在教育改革和素质教育的形式背景下,作为一名高中生,要加强对自身的数学学科核心素养和综合能力的提升。在此形势背景下,挖掘蕴含在高中数学中的数学之美,发现高中数学趣味性,提升自身的审美观念,对于自身的核心素养和综合素质的提升有着十分重要的意义。

关键词:高中数学 数学美 表现形式

随着教育改革和素质教育的不断深入和推行,以人为本、以培养学生核心素养和综合素质的教育教学理念也越来越深入人心。审美能力和审美观念也是每一个高中生所应具备的素养和素质,因此,要在高中数学进行学习的实际过程中,充分挖掘蕴含在高中数学的数学美,从而提升自身的审美观念和审美能力,提升自身关于数学学科的核心素养和综合素质,以实现对教育改革和素质教育的有效践行。因此,本文对挖掘蕴含在高中数学中的数学美这一命题进行分析和探究,并提出相关的策略措施,以切实提升自身的审美能力和综合素质。

一、数学美的内涵

亚里士多德说过“数学能促进人们对美的特性——数值、比例、秩序等的认识”以及“硬说数学科学无美可言的人是错误的。美的主要形式是秩序、匀称与明确”。由此可见,数学这门学科是有着美的形式和表现的。数学起源于建筑,数学学科的发展源自社会的实际需求,而这些需求正是人们对美的追求,因而从这个意义上讲,数学在本质上就是对美的追求。作为一门基础性的学科,数学以其逻辑系和抽象性被人们所记住。如果认为数学中缺乏美,这只是人们对数学与美学的关系缺乏正确的了解和认知,也缺乏对数学之美的认真挖掘。其实,数学是以一种独特的方式来诠释美学,数学美的内涵就蕴含在秩序性、对称性以及其明确性等方面。数学不仅含有美,而且它的美是丰富多彩、美轮美奂的,比如数学中的形式符号之美、公式之美、线条之美、逻辑之美等。數学美的内涵,体现在数学的结构和其表现形式上[1]。

二、高中数学中数学美的形式和表现

在高中数学之中,蕴含着丰富多彩的美的形式和美的表现。具体来说主要有统一之美、对性之美、简洁之美等。

1.高中数学的统一美

在高中数学的教育教学中,有着各种各样的统一之美。所谓统一美,实际指的是审美对象在其内容组成或者表现形式上的共同性、关联性或一致性,它能给人一种整体和谐的美感[1]。数学对象的统一美主要表现在数学思想、数学概念、数学理论、数学规律以及数学方法上的统一。在高中数学中,代数运算、几何变换、函数分析是三个相互独立的概念和思想,但是在高中数学的集合论知识中,这三者可以用映射这一思想概念将这三者进行有机统一起来。通过映射这一集合论概念,不仅能将独立的三者进行紧密结合,还能加深对各自概念的理解和认识,还可以由此来进行集合知识的学习和理解,这无疑是高中数学统一美的典型形式和表现。

2.高中数学的对称之美。

在高中数学中,对称之美随处可见。数学的对称之美所反映的是数学对象的结构组成或者表现形式的均衡性、匀称性或者是数学对象周期性的变化规律。这种对称之美在高中数学有着许许多多的表现,比如图形的对称之美,像数学中经常研究的一些对象,诸如圆、球、十字坐标系、平行四边形等,有的体现的是轴对称之美,比如等边三角形等;有的体现的是中心对称之美,比如平行四边行等;也有的能够同时体现出周对称和中心对称之美,比如等边三角形、四方形、圆形和球形等,在体现两种对称之美的同时,还体现着两种对称的统一美。

3.高中数学的简洁之美

数学的简单之美是其抽象性的一种体现。通过对各种对象和理论进行分析、推理之后进行高度的概括,以极简的语言、概念来高度内容丰富的数学知识和理论,这就是数学的简洁之美。比如,牛顿用F=ma概括了力、质量、加速度之间的相互关系;比如爱因斯坦用E=mc2 揭示了自然界的质量和能量的转换关系等。F=ma、E=mc2用简单的数学符号和等量关系就能将其所各自涉及的对象之间的相互关系完美表现出来,在这种简洁的数学之美面前,任何的语言描述都为之失色。

三、如何发现数学之美

培养数学学习的兴趣,体验数学之美

1.所谓“兴趣是最好老师”,因此在高中数学的实际学习中,作为一名高中生,首先只有对数学学习产生兴趣,才能去进一步发现数学中所蕴含的美,进而在发现和体验数学之美的过程中提升自身的其审美的观念和能力,同时提升自我的数学学科的核心素养和综合能力。比如进行对数的学习时,我对教师所提到的“一张报纸对折30次后的高度是否会高于珠穆朗玛峰”这一问题就产生了极大的兴趣,这极大地激发了我的学习兴趣和强烈的求知欲,因此我带着这一问题进行相关知识的学习。首先对这一问题进行分析求解:设一张纸厚为0.1mm,则对折30次后的厚度h=0.1×230mm,两边取对数查反对数表得h=1.072×108mm=1.072x105m即107200米这远大8848米。通过求解可知,如此薄的纸张经过多次对折以后,其厚度竟然能比珠峰还高,简直有些不可思议。

2.借助数学工具,加深对高中数学知识的理解,发现数学之美

在高中数学实际学习中,结合自身的学习经验发现,借助一些数学工具可以加深对数学知识的理解,从而发现数学中所蕴含的美的特征。比如在负数的学习中,通过引入相反数的概念后就能使得有理数的加法和减法得到统一,可以将其统一为代数和形式。这样不仅有助于加深了我对数学理论的理解,也能让我发现数学的统一美,这还能提升我对数学学习的效率。

结语

在高中数学的实际学习中,要充分挖掘高中数学中所蕴含的数学美,从而增强自身的审美能力和观念,进而促进自身的全面发展。

参考文献

[1]苏洋. 数学思想方法在高中数学教学中的应用[D].辽宁师范大学,2016.

[2]袁林生.浅谈高中数学教学中的数学美[J].科教文汇(下旬刊),2009(10):159.

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