菲尔兹奖、日本学士院奖、日本政府文化勋章得主,日本数学大家——广中平祐讲述独特的“可变思考”法,呈现数学家理解“复杂”与“变化”的巧妙视角。
创造与灵感的心血力作,用数学探索创造性思维的本质与根源。
本书为日本数学家、菲尔兹奖得主广中平祐的思想文集。书中以“创造性思维”为线索,讲述了作者在数学研究中总结出的思考模式——“可变思考”,并在问题的发现、提出、整理、转换等方面做了具体阐述,让读者了解数学家独特的多维度思考方法。
同时,本书还对日本数学教育中的问题做了分析,提出了学校教育、亲子教育中培养创造性思维的原则与方法。
乘法和分数是孩子讨厌数学的起点
经常有学生的母亲来问我:“孩子讨厌数学,该怎么办?”我每次都会告诉她们,孩子不擅长数学,说明孩子的大脑发育得很健康。这并不是讽刺,也不是标新立异,因为在生物界中存在一种现象,越低级的生物数感越强,越高级的生物数感越弱,具体原因我会在后文中解释。
在进入本节的话题之前,请大家想一想:孩子究竟为什么会讨厌数学?原因当然多种多样,其中之一在于教的人。最重要的原因在于数学老师自己对数学没有兴趣,所以无法将数学思维的趣味和愉快之处传达给孩子。
我在第 3 章中已经说过这一点,在这里就不重复了,我认为孩子们最初讨厌算术,应该是从乘法开始的。
举例来说,现在有 5 列苹果,每一列分别有 5 个苹果,一共有多少个苹果呢?孩子会把苹果一个一个加起来,得到答案 25个,而大人们却让他们背诵乘法口诀,记住要用“五五二十五”计算出 25,所以孩子们心中会萌发出讨厌数学的想法。
因为让孩子理解把苹果一个一个加起来绝对没问题,可是在孩子们的日常经验中,并没有 5 个乘以 5 个能得到 25 个的概念,所以他们不明白其中的含义。如果老师能告诉孩子这是因为一共有 5 列苹果,2 列是 10 个,4 列是 20 个,所以 5 列是 25 个,而不是让孩子死记硬背“五五二十五”的话,孩子理解乘法的含义就会容易得多。
而在乘法上遇到的困难,与将孩子们推向讨厌数学的境地的分数相比,不过是小菜一碟。
一位女性评论家毕业于东京大学物理系,她的女儿今年并没有太努力复习,就顺利考上了东京大学,所以有人问她给女儿使用了什么样的学习方法。这位评论家说她完全采取放任的态度,从来没有为女儿的学习操过心。只有一次,女儿上小学的时候说自己不懂分数,于是她耐心教会了女儿分数的乘除法。她的话让我恍然大悟。
孩子确实能从平时分享水果的过程中,理解什么是 1/4 个苹果、什么是 1/5 个苹果。但是,一旦说到 1/4 的 1/5 是 1/20,也就是说将两个分数的分子和分母分别相乘得到 1/20,很多孩子就已经跟不上了。
因为这种解释方法的背后没有日常经验的支撑,所以孩子们无法理解这种情况。很多孩子都是在不理解含义的基础上,机械性地记住要把分子和分母分别相乘的。
脱离现实生活中的物品的数的抽象概念本身与现实已没有交集,所以抽象与抽象叠加后,大多会让孩子变得讨厌数学。
越高级的生物数感越弱
大家知道乌鸦实验吗?因为乌鸦很吵,所以人类为了杀死乌鸦,在鸟巢旁边建起箭楼。但是当有人在箭楼里时,乌鸦就不会回巢。于是有 2 个人登上箭楼,接下来 1 个人离开,1 个人藏起来。即使如此,乌鸦依然不会回巢,于是人类派出 3 个人登楼,2 个人离开,可乌鸦依然不靠近鸟巢。后来发展到 5 个人登楼 4个人离开时,乌鸦终于来到了鸟巢旁边,人类得以杀死乌鸦。这个故事说明乌鸦能够数到 4,却数不到 5。
另外,有一些品种的蜜蜂能准确地在 24 颗卵外放置食物。有些昆虫可以准确无误地在每颗孵化为雌性的卵旁放 10 粒食物,在每颗孵化为雄性的卵旁放 5 粒食物。
出现这种现象或许是因为与单独行动的生物相比,采取集体行动的生物的数感更敏锐。狗、猫等生物在这方面的感觉确实更模糊,母亲给幼崽喂奶时,就会出现吃很多的幼崽和没有吃到的幼崽,结果它们在成长过程中表现出巨大的个体差异。也就是说,按照昆虫、鸟类、家畜、人类的顺序,好似出现了随着生物越来越高级,对数的感觉越来越不敏感的现象。
从这个话题向外延伸一些,虽然有些牵强,但是在人类中,或许也可以认为越低级的人对数越敏感,越高级的人数感越弱。也就是说,数感越好的人在生物学上进化越不充分,而越擅长文学和艺术的人进化程度越高。如果当真如此,那么我们这些以摆弄数为生的人就成了当前人类中最低等的生物,真是让人有些难以接受。
总而言之,大家完全不需要因为不擅长算术、讨厌数学而烦恼,相反,完全可以把这件事当成你作为生物,头脑进化得更完善的证据,这样更有利于心理健康。另外,擅长数学的人在拥有发达头脑的基础上,还通过学习找回了失去的数感,所以相当于如虎添翼,这种想法同样有利于心理健康。
数是从现实中抽象出来的概念,要彻底理解数的含义,然后进入数学的下一个阶段,这并非一件容易的事。
那么,想让孩子对数学产生兴趣,需要做到两件事。第一,举例,将抽象概念与现实事物对应,让孩子根据经验理解数的含义。第二,接受抽象概念,把数的运算当成机械的、抽象的技巧记住,也就是说我们需要习惯这项技巧。人类与其他生物不同,在逐渐熟悉数的过程中,能够出于对知识的好奇心磨炼数感。不过要是希望人类变得像计算机那样,就相当于希望人类变成昆虫了。
《可变思考:数学与创造性思维》
作者:[日]广中平祐
译者:佟凡
日本数学大家、菲尔兹奖得主广中平祐著作!稻盛和夫力荐,呈现数学家观察事物的独特视角与思考方式。
1.稻盛和夫力荐,日本累计销售10万册!
2.菲尔兹奖得主理解“复杂”与“变化”的巧妙视角,用数学的智慧探索创造力的本质
3.讲述创造性思维的本质与根源传授学习、研究、教育中的创造性思维的模式与方法
《数学与创造:广中平祐自传》
作者:广中平祐
译者:逸宁
菲尔兹奖、日本学士院奖、日本文化勋章得主日本数学大家广中平祐亲笔自传
作者以解决“奇点解消问题”的故事为线索,讲述了自己如何学习数学、走上数学研究道路的历程,分享了在挑战数学难题过程中的思考方法与感悟,并就“数学与创造”“创造与情绪”“分析与大局观”等话题做了深入阐述。