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华应龙 李培芳 ‖ 数学是一个神奇的玩具

无论是风里,还是在雨里,我都在这里守候着你~


战“疫”中的数学阅读辅导(十二)

华应龙

(北京第二实验小学)

“悠然心会,妙处难与君说。”

这是南宋词人张孝祥的名句,出自《念奴娇·过洞庭》。与人交流,往往有“妙处难与君说”的情景出现。

十多年前,我说:“数学是和自己想象力玩耍的玩具”。有的老师表示不好理解,而今,再和老师们分享这句话时,大家总能频频点头表示认同,这让我有种高山流水遇知音的感觉,十分享受。

能不能和学生分享这句话呢?学生能有所体会吗?我觉得,关键的是要有一个好例子。真幸运,今天,我们遇到了这个好例子。

这便是今天我要与您分享的培芳的新作——《数学是一个神奇的玩具》。说是新作,因为这是培芳昨天刚写出来的。培芳发给我的时候,我真想马上和朋友们分享,和同学们分享。这是他“要做好些,所以写了好长时间”写出来的作品!

因为当孩子们认同“数学是和自己想象力玩耍的玩具”时,他们的学习情感是不一样的,而因学习情感不同带来的学习效果变化是经证实的。

今天,我们团队的李培芳老师为孩子们推荐一本数学科普读物——《神奇的数学——牛津教授给青少年的讲座》

李培芳老师,是“华应龙名师工作室”核心成员,厦门市华昌小学教导主任,特级教师,中学高级教师,福建省优秀教师,福建省小学数学学科带头人,厦门市湖里区“550”高层次教育引进人才,李培芳名师工作室领衔名师。曾获华东六省一市课堂观摩评比一等奖,第十八届全国教育教学信息化大奖赛微课一等奖,基础教育国家教学成果奖二等奖。参加了朱永新教授的全国小学生数学阅读书目推荐工作。


数学是一个神奇的玩具

——《神奇的数学——牛津教授给青少年的讲座》阅读推荐

李培芳

(厦门市华昌小学)

同学们,我想与您分享一句很厉害的话,是著名特级教师华应龙老师说过的一句话。卖个关子,先说一半:“数学是一个玩具”。注意,这只是半句,全句是什么呢?您得看完这篇文章才会知道。

数学是一个玩具

咦?数学是玩具?怎么玩?玩什么?直接拿本数学书来玩吗?哦,不是的,我给大家举个例子。比如,我们来玩“质数”。

质数是什么?同学们应该是知道的,质数就是那些只能被1和它本身整除的数,比如2,3,5,7,11,13,17,19……别小看这些数。数学家们这样说:质数是最重要的,也是最神秘的。质数是构造数的砖块。质数是其它数的基石。质数就像是镶嵌在无穷无尽的数字链条之上的一颗颗闪烁的宝石……

啊!质数在数学中竟然这么重要。数学既然是玩具,不玩它是不行的了。

大约公元前三世纪,图书管理员埃拉托斯特尼发明了一种逐一剔除的方法,来寻找质数,它就像一个筛子,所以又被称为埃拉托斯特尼筛法。下图中,没有被划去的数都是质数。我们要玩的游戏需要这张图。

这个游戏叫“质数跳房子”。需要两个人玩。规则是这样的:①确定谁先谁后。②甲方在距离数字1不超过3步的地方选定一个质数。③乙方在距离甲方不超过3步的地方选定一个质数。④甲方继续往前跳到更大的质数上,每次最多只能跳3步。⑤不能往反方向跳。⑥无法根据规则跳到下一步的便要认输。

抗“疫”期间,同学们宅在家里,赶紧和家人玩两把,再往下看这文章。

游戏好玩吗?

哈哈,如果你说好玩,说明你根本没去试,没去玩过。

因为根本就不好玩。先选的一方只要选质数3,对方只能选5,你再选7,对方就输了。因为7后面的三个数都是合数。

玩两下就死,不好玩!

那么,能让这个游戏好玩起来吗?

你想想,看看咱们能不能想到一块儿。

我想到的是,将3步改成5步,就好玩一点了。你是这样想的吗?

这次,改成5步,先和家人玩玩看。多玩几次……

玩多了,你一定会进入下面这个很棒的问题——

什么问题?你别往下看,先想,看看咱们是不是又想到一块儿了。

这个很棒的问题就是:如果你是先选的一方,有没有一种必胜的策略。

当你这样想的时候,你只要一个人思考就够了,你不需要游戏的对方了。这个时候,数学还是一个玩具,不过,它是一个和自己玩的玩具。

数学是一个和自己玩的玩具

必胜的策略是什么?老师在下面揭示答案,你先不要看,试着自己想想看。

可以这样想:

每次最多走5步,游戏将结束在23这个质数上。因为,23后面连续5个都不是质数。那么你要让对方选19,你才能选到23。

往前想,往前5步只有17,你选17,礼貌地把19留给对方。

再往前,你选11,优雅地把13留给对方。

再往前,你得微笑着把7留给对方,这样11便拿到手了。

于是,一开始,你要选5。

这样,一切都在你的射程范围之内,一切都在掌控之中。

回头看一下,这些关键的节点有哪些:5,11,17,23。

只要你选在这几个质数上,准能赢。

可是,如果对方先选呢?

那可要看他是不是数学高手了,如果他是数学高手,那就输定了。如果他不是,嘿嘿!只要他一招不慎,让你逮住5,11,17,23中的一个,他就玩完了。

哈哈,是不是很好玩?

带着必胜策略,再找家人玩玩看。你会发现,更好玩了,因为,这时,你几乎不只是在玩游戏,你还在“玩”对方。

数学是一个玩具,是一个和自己玩的玩具,您觉得这话是不是特别有道理。

还可以增加难度。玩7步,玩8步……甚至,玩个100步,1000步……

玩100步,1000步,会遇到什么问题呢?请你停下阅读,想想!

真要这样玩是有问题的。最直接的问题是没有一张这么大的表格,就算有这么大的表格,要找出表格里面的所有质数,也很难!

注意,当你这样想的时候,你的玩法可就很高级了。这个时候,不是真的要画出这么大的表格,你需要的是思考和想象。于是,数学是一个玩具,数学是一个和自己玩的玩具,便要升华到最高级版——

数学是和自己想象力玩耍的玩具

“质数跳房子”游戏里,如果要跳100步,1000步,甚至更多,会遇到什么问题?老师想到的是下面这两个问题,你可能还会想到更高级的问题。

问题一:有得跳吗?有那么多的质数让你不断地往下跳吗?

问题二:游戏会结束吗?比如,跳100步,游戏要结束,就意味着,有连着100个数都不是质数的情况。有连着100个数都不是质数的情况吗?

问题一,伟大的数学家欧几里得证明了“质数是无穷无尽的”。他的证明方法被称为“天才之举”。您看,对这个问题的思考,是数学家的水平了。

问题二,可以证明这个游戏是会结束的,无论是1000步,10000步。再多步,游戏也能结束,也就是,存在着连续1000个,10000个数,它们都不是质数的情况。对这个问题的证明也很美妙。想知道吗?这就是老师要给同学们推荐的一本书,本文中讲到的“质数跳房子”游戏也来自这本书。

这本书是《神奇的数学——牛津教授给青少年的讲座》。书中讲述了一些数学中极具神秘色彩的知识,包括质数、形状、连胜秘诀、密码、预测未来等五大内容。同时介绍了5个价值百万美元的谜题,这些问题无疑都十分复杂。不过,诚如作者所言:“人们应该多接触这些伟大的数学思想。就算是经验丰富的读者也会觉得莎翁的作品很难读,但这并不表示我们就应当将这些伟大思想家的作品束之高阁。”作者马库斯杜索托伊是牛津大学数学教授,BBC四集专题片《数学的故事》节目嘉宾,被英国《绅士》杂志列为全英40岁以下最具影响力的百位人物之一。马库斯是一位不按常理出牌的数学天才,他创造了“流行数学”的概念,被誉为“百家讲坛”式的学者。

阅读这本书是有点困难的。但是出于下面两方面的考虑,老师仍然强烈推荐将这本书放在您的书架上。一是阅读有点难懂的书籍,很酷,而且是提高阅读能力的好方法;二是能将这本书读下来,对数学的兴趣和理解将达到更高的程度。阅读时,如果觉得困难,可以先试着“欣赏”能理解的那一部分。

文章最后,希望您通过今天的读数学,想数学,玩数学,对下面这句话有更深的体会——

“数学是和自己想象力玩耍的玩具”(华应龙语)

这便是我想与您分享的话。

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