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张景中:改变教学方式让数学变得更有趣

  张景中院士。记者 谢智强 摄

  人物名片

  张景中,1936年12月生于河南,中国科学院院士,计算机科学家、数学家和数学教育学家。曾任中国科普作家协会理事长、中国科学院成都分院数理室主任、中国科学院成都计算机应用研究所副所长、中科院成都计算机应用研究所名誉所长等,现任中科院重庆绿色智能技术研究院自动推理与认知实验室主任。

  张景中长期致力于计算机科学和数学的研究,在自动推理、机器证明、教育数学、距离几何及动力系统等研究领域做出了突出贡献,取得一系列具有国际水平的原创性科研成果。

  2012年4月,重庆求精中学数学实验班迎来了一位数学教育“大咖”——中科院院士张景中。而这个实验班,则是张景中院士在全国开设的首个数学实验班。

  九九乘法表中数字之间的关系,用代数的方法思考几何问题,月历上的数字规律……讲课时,张景中抛出一个又一个有趣的问题,让同学们观察思考。

  “如何让数学变容易,在我看来,就是要改变数学的呈现内容,改变数学教学的方式和手段,让学生们觉得数学有趣。”张景中说。

  北大数学力学系“十大才子”

  “我的童年是在兵荒马乱的抗日战争年代中度过的,人们都疲于奔命,但我的祖母却不忘让我们学习。”张景中在一篇回忆文章中写道,“记得她叫李凤彩,读过私塾。她常在炮声中牵着我和哥哥跑进高梁地的深处,从怀里掏出一本破旧的《古文观止》,教我们读书……”

  1954年夏,张景中成功考入北京大学,攻读数学专业。由于勤奋好学和拥有极高的数学天赋,张景中被同学们冠以数学力学系“十大才子”之一的称号。

  1958年,他被分配到清河农场劳动教养。白天劳动,晚上还要开会,但无论多忙,他总是要随身带几本书,其中《数论基础》是最常翻看的。对于数学问题的思考,使他在精神上很充实。

  1974年,张景中迎来了命运中的一个转折点,他成为新疆生产建设兵团21团子女中学初中教师,讲授平面几何。而正是这段做老师的经历,让他与数学教育结下不解之缘。

  “我发现学生觉得学数学太难了,因此我便开始探索新的更有效的教育方法。”张景中发现用面积关系解几何题目非常有效,且容易掌握,便对这种技巧进行了深入地研究,使其从特殊技巧初步发展成一般方法。后来他向学校提出了教材改革的建议,虽然建议最后没有得到采纳,但却开启了他改革数学教育的大门。

  在之后的岁月里,张景中始终对数学教育保持着浓厚的兴趣。经过多年钻研,他写出了《数学家的眼光》《帮你学数学》和《平面几何新路》等书籍,帮助学生学习数学。更重要的是,他还提出“教育数学”理论,提出要通过推出新定义新概念,建立新方法新体系,发掘新问题新技巧,寻求新思路新趣味等改造数学,使得数学更适宜于教师教学和学生学习。

  在重庆首办数学实验班

  求精中学数学老师庞梅,一直都在关注和学习院士的“教育数学”理论。2010年,她了解到院士希望与中学合作,将理论用于实践,便立即前往当时院士所在的中科院成都分院。

  “我介绍了下学校的情况,也谈了对开设实验班的一些想法,院士非常认可,当场便基本敲定了合作方向。”庞梅回忆。

  经过近一年的协商和准备,2011年9月1日,“张景中数学实验班”在求精中学正式开班。开班当天,院士专程来到学校,为数学老师们开了一场关于“谈教育数学”和“Z+Z智能平台之超级画板实用技巧”的讲座。此外,他还亲自到实验班给学生授课,给孩子们留下了深刻的印象。

  与传统的教学相比,实验班更加注重对学生数学兴趣的培养。学生使用的教材版本跟其他班级的一样,只是老师会根据学生的逻辑思维方式进行教学顺序模式的再编排。其中,数学代数部分采用传统教学方法和顺序,几何部分则采用张景中院士的新型教学体系。

  “通过新的教学方法,孩子们学习数学的兴趣大大提升。”庞梅告诉重庆日报记者,从2011年开设至今,实验班已经办了七届,效果良好。张院士则会定期到学校培训老师,并不定期地到实验班给学生们授课。“他不在学校时,学生们还会通过书信、邮件等向他请教一些学习中的问题,而他也都会耐心地回信解答。”

  奔波在推广“教育数学”的路上

  重庆数学实验班的成功开办,让全国更多学校开始关注“教育数学”理念。

  2012年,广州海珠实验中学与张景中达成合作,开设了两个数学实验班。这两个实验班共招收了105名数学水平一般的学生。学习中,授课老师将张景中有关著作的内容编入教案,设计了90多节课案取代通用教材。

  “3年时间里,学校不仅减少了48个数学课时,学生们还学到了一些高中才能学到的知识。中考成绩出来之后,这两个班的学生数学成绩优秀率达到了100%,我都感觉很惊讶。”张景中说,实验证明,只要方法正确,学习数学的确可以变得容易。

  与此同时,张景中还将自己的科学研究运用到教学中。此前,他创立了计算机生成几何定理可读证明的原理和算法,这项成果被国际同行认为是“使计算机能像处理算术一样处理几何”的“里程碑”。基于这一成果,他带领团队研发了具有自动推理功能的动态数学软件“超级画板”,被广泛用于学生自学、教师备课进修、课堂教学和网络教学中。

  除了在城市普及“教育数学”,张景中还希望让乡村的学生也爱上数学。

  2014年10月30日,在中科院重庆研究院的牵线下,张景中走进合川区双凤镇云峰村云峰小学,为六年级的21名小学生上了一堂生动而有趣的数学课。

  “今天,我要用多媒体和大家交流一些有趣的数学知识和发现。”张景中坐在讲台旁熟练地操作着电脑——鼠标在屏幕上轻轻一点,便出现了一个三角形,拖动任意一角,三角形也随之变化……

  40分钟的课结束后,孩子们意犹未尽,“第一次听院士爷爷上课,没想到数学这么有意思”。

  “学数学就像吃核桃,数学教育研究的是怎么敲核桃,用什么敲核桃,而‘教育数学’研究的则是怎么改良核桃品种使得核桃容易被敲开。”张景中说,为数学教育而改造数学,通过丰富发展数学而推进教育,便是“教育数学”的宗旨。接下来,他也将继续奔波在推广“教育数学”的路上。

编辑: 李海岚
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