美,作为现实事物和现象,物质产品和精神产品,艺术作品等属性总和,具有匀称性、比例性、和谐、鲜明性和新颖性。作为精神产品的数学就具有上述美的特征。数学美的表现形式是多种多样的,从数学内容看,有概念之美、公式之美、体系之美等;从数学的方法及思维看,有简约之美、类比之美、抽象之美、无限之美等;从狭义美学意义上看,有对称之美、和谐之美、奇异之美等。数学美在这里英姿尽展,美如音乐,美如诗。
我在数学教学中十分注意培养和发展学生的数学审美能力。一些表面上看来复杂得令人眼花缭乱的对象,一经数学的分析便显得井然有序,从而唤起理性上的美感。例如三角函数的诱导公式,又如,0,1,i,e,π这些貌似互不相干的数居然以 这样简单的形式和谐地统一在一起,它被认为是充分显示数学内在美的一个公式。至于黄金分割体现出的比例美,也令人赏心悦目。
对称美是数学美的核心。数学图形及数学表达式的对称不仅给人视觉上的愉悦,也给人们的理解和记忆不少便利。例如二项展开式系数,互为反函数的图象等。数学命题结构上的对称给人以最好的启发,由此及彼,可以类比推出新的命题,如几何中的“三垂线定理”及“三垂线逆定理”,代数中的“平均值不等式”、“正弦定理”等。
“数学是思维的体操”,数学的世界,是一个充满了美的世界。几何图形的对称美,定理的统一美,解题方法的奇巧美,公式的简洁美,无不闪耀着美的光辉。在那里,我们可以感受到和谐、比例、整体和对称,我们可以感受到布局的合理,结构的严谨、关系的和谐以及形式的简洁。数学学习是数学美的鉴赏过程,使数学学习就象欣赏艺术品一样,得到精神的愉悦。
美育,对使学生树立正确的审美观,提高学生的审美能力和审美创造能力,塑造学生完善的人格和健康的心态,促进学生的全面发展,有着非常重要和积极的作用。在中学数学教学过程中,带领学生进入数学美的乐园,去感受情理之中意料之外的“惊讶美”、证明技巧运用中的“机智美”、解决生活实际问题时的“实用美”……不但能激发学生的学习兴趣,而且能达到以美启智,提高学生解决问题的能力。数学美还能够培养学生创造、发明数学的激情,在一定义上还可以说,没有美感就不会有数学创造。对此,法国科学家庞加莱曾有过精辟的论述,他说,“能够作出数学发现的人,是具有感受数学中的秩序、和谐、对称、整齐和神秘美等能力的人,而且只限于这种人”。
事实上,培养提高学生感受、鉴赏数学美的能力,最终都要落实到他们创造数学美的实践中去。创造活动从本质上来说是一种探索未知的活动,总是失败多于成功。一个没有坚强毅力的人,若遇到失败就退却,是不可能取得创造成功的。一个具有高度创造力的人,是利他主义的,精力旺盛的,刻苦勤勉的,百折不挠的。爱因斯坦曾指出,“优秀的性格和钢铁般的意志力比智慧和博学更为重要”。许多数学巨人之所以取得伟大的成就,正是由于他们有着坚强的毅力,克服常人难以想象的重重困难,能够顽强拼搏。数学创造教育的任务之一就是要培养学生从小树立起经得起失败、挫折、打击和克服各种困难的毅力,使他们在今后的失败中不会感到苦恼,并能保持旺盛的激情。显然,数学教学中的美学渗透对学生的健康心理素质的形成、完善思维品质等方面有着不可替代的作用。
四.利用“向师性”,把教师的数学素养内化为学生的素质