閱讀閱讀在我看來,

數(shù)學(xué)是世界上最美的學(xué)科。

沒有之一。

數(shù)學(xué)之美,在于它僅用最少的條件,以嚴謹?shù)倪壿嬐茖?dǎo),得到精妙絕倫的結(jié)論。

最典型的例子莫過于歐幾里得幾何體系,僅僅用五條公設(shè),就得到了從勾股定理到梅涅勞斯定理等等無數(shù)精彩的平面幾何定理。

歐幾里得,古希臘數(shù)學(xué)家,被稱為“幾何之父”

就好比著名的應(yīng)縣木塔,遠看恢弘壯大、近看結(jié)構(gòu)精美、仔細觀察還會發(fā)現(xiàn)其中的卯榫交錯、嚴絲合縫。

數(shù)學(xué)這座大廈同樣經(jīng)得起反復(fù)欣賞、來回推敲,最后發(fā)現(xiàn)實在是美不勝收。

應(yīng)縣木塔

但是我也非常清楚,有太多的學(xué)生乃至成年人,將數(shù)學(xué)看作洪水猛獸,聞之色變。有很多人對我說:

“你學(xué)得好,當然覺得有趣;我怎么學(xué)都學(xué)不好,肯定覺得數(shù)學(xué)可怕啊?!?/p>

我認為恰恰相反,只有發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美、數(shù)學(xué)之趣的人,才能把數(shù)學(xué)學(xué)好。

但是怎么才能發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美呢?

數(shù)學(xué)啟蒙老師

很重要

啟蒙老師,就是最早系統(tǒng)化地給孩子講授數(shù)學(xué)的人。以前通常是由小學(xué)老師擔當,但是隨著對教育的重視,現(xiàn)在扮演這個角色的通常是家長或者早教機構(gòu)。啟蒙老師用怎樣的方式為孩子開啟數(shù)學(xué)世界的大門,顯得尤為重要。

例如,在介紹數(shù)字的時候,有的人會把1、2、3……8、9、10作為前面十個數(shù),讓孩子用點數(shù)的方式練習,反復(fù)數(shù)到滾瓜爛熟,但是卻只字不提為什么“9”后面的“10”變成了兩個數(shù)字;然后將11、12……20這些數(shù)增加進去,用同樣的方法讓孩子練習,自豪地宣傳孩子的數(shù)學(xué)能力“從10以內(nèi)進步到20以內(nèi)”,卻忽略了所有自然數(shù)其實是用一套編碼規(guī)律編成的。

更有甚者,將計算等同于數(shù)學(xué),認為會加減乘除就是數(shù)學(xué)學(xué)得好,送孩子去一些“計算訓(xùn)練機構(gòu)”學(xué)習快速計算的技巧。要知道這些速算往往是拋去了運算中的代數(shù)含義,而改用機械化的方式去處理運算。這樣培養(yǎng)出來的孩子,數(shù)感會落后一大截,而計算上的領(lǐng)先卻偏偏掩蓋了這個缺點。

除了代數(shù)以外,幾何方面也存在這樣的問題。有的人滿足于讓孩子辨認不同的圖形,只要分得清正方形和三角形,圓形和橢圓形,就當是學(xué)到知識。但是圓形和橢圓形,它們之間有什么關(guān)聯(lián)呢?兩個三角形可以拼成長方形、平行四邊形、大三角形,分別又有什么條件,該怎么拼?這些在基礎(chǔ)知識中延伸出去的思考,卻是幫助孩子們在未來的數(shù)學(xué)學(xué)習中突飛猛進的關(guān)鍵。

上面所說的這些錯誤的數(shù)學(xué)啟蒙方式,有這樣的共同點:

將數(shù)學(xué)當作一門記憶的學(xué)問、一門經(jīng)驗的學(xué)科

因為把知識點生硬地切割成碎片,而忽略知識點之間的衍生、推導(dǎo)、深化等關(guān)系,更沒有用到觀察、假設(shè)、歸納、演繹等科學(xué)的思考方式,使得學(xué)生的數(shù)學(xué)大廈建筑在一片沙灘之上,自然會在中學(xué)的數(shù)學(xué)課上表現(xiàn)出聽不懂、做不出、跟不上等種種問題。

例如,在一元二次函數(shù)這個章節(jié)里,函數(shù)的參數(shù)a、b、c分別對函數(shù)起到什么作用?這個知識點,本來可以通過代數(shù)和幾何的結(jié)合來理解,進而將對稱軸、極值等公式也一并推演出來。但是習慣了“記憶式學(xué)習”數(shù)學(xué)的學(xué)生,不僅要靠背誦課本的結(jié)論來解題,面對“繞一下”的難題更是束手無策。

我教過不少的學(xué)生,深刻地體會到數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不牢固對于后續(xù)學(xué)習的致命影響;而這里說的基礎(chǔ),絕不是指加減乘除的運算速度,也不是指將長方形的周長面積公式背得滾瓜爛熟。

這是需要從小培養(yǎng)的

數(shù)學(xué)化的思維方式

所以,我從女兒2歲起,就開始為她挑選數(shù)學(xué)啟蒙繪本。今時今日的數(shù)學(xué)繪本品類已經(jīng)非常豐富,遠超于我小時候那個年代。這說明有很多有水平、有能力的人,投身于兒童數(shù)學(xué)教育之中去,是一件讓人欣喜的事。但是品種雖然繁多,質(zhì)量卻依然參差不齊。

例如有的繪本,僅僅是通過動物之口,將小學(xué)課本的內(nèi)容照本宣科講一遍,就成了啟蒙讀物;有的雖然用了生動的童話故事來表達,卻缺乏對知識的思考和聯(lián)絡(luò)。

在買了好多套數(shù)學(xué)繪本之后,我終于找到了一套在內(nèi)容編排、知識點切入、思維引導(dǎo)方面都能夠滿足我期待的書——《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書》。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書》

《漢聲數(shù)學(xué)》原是由一支美國一流的數(shù)學(xué)家、科普作家隊伍在上世紀六十年代寫成的數(shù)學(xué)系列繪本。歐美數(shù)學(xué)專業(yè)人士給它注入的數(shù)學(xué)基因,讓它在眾多的同類書籍中鶴立雞群。

1989年,臺灣漢聲出版社取得這套書的版權(quán),從此這套書就以《漢聲數(shù)學(xué)》這個名字享譽中國親子領(lǐng)域。除了精心翻譯以外,漢聲還做了大量的本土化改動,例如將本來使用的錢幣替換成本地貨幣,將用英文字母等作為例子的內(nèi)容替換成漢字等。

同時,漢聲還編撰了一本非常詳細的《媽媽手冊》,用于幫助家長更好地使用這套書。這本手冊再一次突顯出這套書的特別之處:它絕不像一般繪本一樣,讀完其中文字就夠了;如何能夠理解數(shù)學(xué)家們編寫時的思維,讓孩子跟隨大師的思路信步游歷數(shù)學(xué)世界,是需要花一點功夫的。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·媽媽手冊》封面

私以為,《漢聲數(shù)學(xué)》這套書,有以下幾大特色:

重視概念,并強調(diào)概念的來源

概念是數(shù)學(xué)之本,沒有清晰準確的概念,學(xué)習數(shù)學(xué)只能是鏡花水月。但是很多數(shù)學(xué)繪本的作者,可能是擔心低齡幼兒的接受能力有限,介紹概念時往往猶抱琵琶半遮面?!稘h聲數(shù)學(xué)》則不然,它不僅把每一冊中的重點概念講得非常清晰,而且將概念背后產(chǎn)生的邏輯娓娓道來。

就拿第一冊——認識數(shù)字來說,另外一套經(jīng)典繪本著重介紹1-9這些阿拉伯數(shù)字是指代多少東西、數(shù)字之間的順序。雖說知識點是傳達到位了,但是讀者卻知其然不知其所以然。《漢聲數(shù)學(xué)》的《數(shù)是怎么來的?》通篇在講這樣的一個道理:先有數(shù)數(shù)的需求,后有數(shù)字的使用;世界上有各種的方式給下面這個數(shù)量命名,但代表的是同一個數(shù)量,它都比另一個代表“6”的數(shù)多1,比代表“8”的數(shù)少1。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·數(shù)是怎么來的?》封面

圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·數(shù)是怎么來的?》

這樣去講解數(shù)字這個概念,乍一看好像舍近求遠,仔細揣摩才能感受到其中的奧秘之處:

一方面可以帶著孩子感受數(shù)學(xué)之中的創(chuàng)造之美,而不是簡單被動地接受數(shù)字有關(guān)的這一點點知識;二來從更高的角度為孩子打下根基,就好比油畫大師教徒,從思想和意境出發(fā),而不是從色彩線條入手;第三可以引導(dǎo)孩子自行思考,例如一個最簡單卻常考倒家長的問題——“為什么1+1=2”,就可以有自己的答案了。

又例如,《長短、高矮和寬窄》這一冊,講的是長度測量的概念。但是全書前三分之二的篇幅,都沒有出現(xiàn)任何一個長度單位:厘米、米、英寸、碼,一個都沒有。它從長度測量在生活中的實際需求講起,傳達這樣的概念:長度測量本質(zhì)上就是用一致的標準去衡量不同長短的東西。這個標準可以是你的一指長,可以是一只鞋長,可以是國王的手掌長。最后話鋒一轉(zhuǎn):但是上面這些方式都不夠方便,所以我們有了公制測量系統(tǒng)。給我女兒讀本書的時候,她剛剛4歲。她聽完后,讓我躺在床上不動,拿來一個枕頭,一段接一段地量起來,然后告訴我:你身高3個枕頭。聽完這句話,我知道她已經(jīng)理解這本書了,這就是《漢聲數(shù)學(xué)》的奇妙之處。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·長短、高矮和寬窄》封面

圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·長短、高矮和寬窄》

多角度、多層次理解概念

研究數(shù)學(xué),是一個從特殊到一般的歸納與提煉過程。如果僅僅是學(xué)習一大堆的數(shù)學(xué)知識點,就好比一直用放大鏡去看《蒙娜麗莎》,只會覺得累,難以看出美,想法也難以升華?!稘h聲數(shù)學(xué)》正是用大師的眼光來審視這些初級數(shù)學(xué)概念,才能幫助孩子跳出原來思維的桎梏。

例如在《奇數(shù)和偶數(shù)》一書里,開篇不像其他書那樣告知孩子“1、3、5、7……是奇數(shù),0、2、4、6……是偶數(shù)”,而是花了很長篇幅介紹分類——人可以分成兩類,動物可以分成兩類,那數(shù)字如果要分成兩類,該怎么分呢?通過觀察,發(fā)現(xiàn)如果抓一把筷子,要剛好分完給大家,數(shù)量是2、4、6等等;另外一些數(shù),包括1、3、5等等,就沒法分成整對的數(shù)。由此,我們把數(shù)字分成了“能不能剛好變成整對的”兩類,分別起名為“奇數(shù)”和“偶數(shù)”。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·奇數(shù)和偶數(shù)》封面

圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·奇數(shù)和偶數(shù)》

看,這就是《漢聲數(shù)學(xué)》視角的獨特之處。奇偶之分,可以認為是將整數(shù)分成2類的其中一種方式。那還有沒有其他分成2類的方式呢?有沒有分成3類的方式呢?很多數(shù)學(xué)的新思想正是用這種延展的思考方式發(fā)現(xiàn)的。

又例如在《多多少少,談測量》里,開篇提出的問題是:怎么測量你有多喜歡吃某種點心呢?可以做一個表,找十種食物,排好次序。以后再來一樣新的食物,就可以用來做測量,例如:今天吃的巧克力,我有5級喜歡,就是和酸奶差不多。同樣,如果要測量一杯水的冷熱,我們也需要一個測量工具和一些標準,那就是溫度計。溫度計和“點心測量表”的區(qū)別在哪里呢?在不同地方,不同時間,兩次的冷熱程度一樣,溫度計測出來的溫度應(yīng)該就一樣。但是好吃程度可不一定,不同人測的結(jié)果不一樣,同一個人心情不同可能也不一樣。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·多多少少,談測量》封面

圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·多多少少,談測量》

所以,雖然“測量”這個概念很廣,但是被測量的東西分成兩種——像心情、感受等等是不可定量的,長度、重量、溫度是可定量的。

這個結(jié)論似乎太顯然,除了《漢聲數(shù)學(xué)》以外,還沒有誰在數(shù)學(xué)啟蒙時如此去強調(diào)。但是不要小看了它:溫度的可定量性由熱力學(xué)第零定律確定下來;愛因斯坦的相對論甚至還推翻了常規(guī)意義下的長度、質(zhì)量的可定量性呢。如何從多角度去看待一個簡單概念,如何從看似顯然的地方提煉出思想,需要漫長的培養(yǎng)過程。

與實際聯(lián)系緊密,大量動手操作內(nèi)容

數(shù)學(xué)是一門抽象的學(xué)科,但是數(shù)學(xué)學(xué)習的過程卻離不開具象物體的輔助。這種具象與抽象的聯(lián)系能力,是數(shù)學(xué)學(xué)習過程中一道極高的門檻。

例如,在解代數(shù)應(yīng)用題時,能不能用線段圖表達出來;解幾何題時,能不能想象出其中的圖形旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)后成了什么樣子。缺乏這些能力的孩子,數(shù)學(xué)成績很難提高。

《漢聲數(shù)學(xué)》里動手操作的內(nèi)容非常非常多。

例如在《重量與平衡》里,詳細介紹了天平的制作方式,然后就可以自己用天平進行各種測量,理解重量、密度的概念;《奇妙的三角形》里,借助紙筆尺子剪刀等基本工具,一下子將角平分線、垂直平分線、中線、內(nèi)心、外心等概念,不露聲色地讓孩子自己折、畫出來,可以感受到數(shù)學(xué)的奇妙之處;還有像《直線、平行線、垂線》里用國際象棋棋盤、《橢圓》里用玻璃杯等生活用品來輔助理解概念;更不用說《折紙的幾何》《猜一猜,算一算》基本就是一本實驗書。

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圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·奇妙的三角形》

操作性的內(nèi)容有三個好處:

一是提高閱讀的趣味性;二是在操作中感受領(lǐng)悟數(shù)學(xué)概念;三就是提高抽象和具象的聯(lián)系能力。

對話式、提問式設(shè)計,強調(diào)自主思考

《漢聲數(shù)學(xué)》系列自成一派的風格尤其強烈,使得它即使翻開節(jié)選任意一頁,也很容易在一眾同類書籍中被辨認出來。這種特色一方面來源于特別的畫風,另一方面來源于平實的對話式語言。

幾乎所有的兒童繪本都用故事的形式來呈現(xiàn),但《漢聲數(shù)學(xué)》系列卻一個故事都沒用,而是用第二人稱的對話形式來呈現(xiàn)。這樣的呈現(xiàn)方式,可以規(guī)避單線進行的故事對概念闡述的制約,才可以像前面所說,多層次、多維度鋪展開來。

而在對話之中,包含了非常多具有啟發(fā)性的設(shè)問。這些問題里,一部分是有唯一確定答案的,屬于“練習型問題”;也有一部分沒有確定答案,屬于“思考型問題”。

例如在《三維求體積,二維算面積,一維量長度》中,就提了一個問題:“找兩個空的紙箱,你知道哪一個比較大嗎?”《分數(shù)是分出來的》里面,對6個小朋友分成兩半的方法,已經(jīng)提出了2種分法,最后再留下開放性的問題:“能不能再用別的方法呢?”這種提問式的學(xué)習方法,對于數(shù)學(xué)這門理解型的學(xué)科非常重要。

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·三維求體積,二維算面積,一維量長度》封面

圖片選自《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書·三維求體積,二維算面積,一維量長度》

選題豐富,深入淺出,廣泛涉及現(xiàn)代數(shù)學(xué)新領(lǐng)域

在一套面向低齡兒童的數(shù)學(xué)繪本里,出現(xiàn)了概率、函數(shù)、二進制之類的概念和內(nèi)容,一定有人疑惑不解;如果連一些相當細分的領(lǐng)域,例如拓撲、圖論、博弈論,都放了進去,肯定讓大部分人認為匪夷所思。

但是《漢聲數(shù)學(xué)》就是這么做的。大部分其他數(shù)學(xué)啟蒙書系不涉及這些內(nèi)容,原因是顯而易見的:

一來考綱沒有,二來這些知識點游離在既有的知識體系之外,顯得可有可無。

但是把它們納入進來的意義也是顯而易見的:好比讓小學(xué)生閱讀世界名著,并不是指望他們能夠馬上理解、模仿甚至運用;而是陶冶情操,埋下種子,期待某一天可以發(fā)芽開花。

這些選題絕不是嘩眾取寵:當下最需要數(shù)學(xué)支撐的幾個領(lǐng)域,例如人工智能和量化金融,正是高度依賴于拓撲和概率論。這不得不讓人贊嘆,這套五十年前選編的經(jīng)典,其選題竟然絲毫沒有褪色。

這些內(nèi)容也絕不是生搬硬套。

例如《一人,兩人玩的數(shù)學(xué)游戲》里,用幾個簡單的雙人游戲,引出博弈思維;《概率知多少》中用的骰子和硬幣,對于孩子來說也不難理解;作為拓撲學(xué)入門的《橡皮筋、棒球、甜甜圈——拓撲》,也做到了循循善誘。

正是因為有《漢聲數(shù)學(xué)》的作者——一群數(shù)學(xué)功底深厚的數(shù)學(xué)家和教育家們——作為引路人,小讀者們能夠早早地了解到數(shù)學(xué)世界之大、之奇、之美,說不定能因此也成為一名數(shù)學(xué)家呢。

總結(jié)

《漢聲數(shù)學(xué)圖畫書》作為一套啟蒙級別的數(shù)學(xué)繪本,實在是特立獨行,特點鮮明。

對于很多家長來說,如果用以前習慣的方式,翻開就給孩子逐字逐句地閱讀,可能會被里面天馬行空的內(nèi)容所勸退;即使硬著頭皮讀完,大部分孩子可能因為無法吸收而失去興趣。因此,對于這套書,建議家長們不要作為第一套、甚至唯一一套給孩子的啟蒙讀物。

孩子對數(shù)學(xué)有了初步概念以后,家長在做好備課工作,吃透了每一冊的編寫思路的前提下,逐步與孩子一起閱讀,慢慢琢磨,一定能獲益匪淺。

相信在大陸引入這套書后,小讀者群體中一定會涌現(xiàn)出一批熱愛數(shù)學(xué)、擅長數(shù)學(xué)的優(yōu)秀人才。

筆者畢業(yè)于清華大學(xué)物理系,曾獲得全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽一等獎、全國高中物理競賽一等獎、華羅庚杯一等獎、希望杯金牌、泛珠三角聯(lián)合物理競賽一等獎、廣州市高中力學(xué)競賽一等獎、廣州市初中化學(xué)競賽一等獎等獎項

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