985之路杠纵,由數(shù)學(xué)計算鋪就

燈下漫筆——談?wù)剶?shù)學(xué)計算(一)

有一種有趣的現(xiàn)象,本不應(yīng)該成為問題钩骇,但是到了最后比藻,就是成了一個嚴(yán)重的問題铝量,就像國足,留給我們的對手真的不多了银亲。

數(shù)學(xué)計算也中招了慢叨。不少理科老師會說,現(xiàn)在學(xué)生的計算能力真是不忍直視务蝠,令人無語拍谐,不知道數(shù)學(xué)老師是怎么教的,等等馏段。數(shù)學(xué)老師真的難辭其咎嗎轩拨?俗語講,教不嚴(yán)院喜,師之惰亡蓉。但是數(shù)學(xué)老師心中苦啊」蛔可以毫不避諱地說寸宵,過半數(shù)的高中生的計算能力是不達(dá)標(biāo)的。以寧波地區(qū)為例元咙,普高錄取率只有50%梯影,這意味著九年義務(wù)教育之后,近七成的學(xué)生庶香,數(shù)學(xué)計算都沒有學(xué)好甲棍。

笛卡爾說:每一現(xiàn)象必有原因。我非常珍惜這句話赶掖,因為它可以促進(jìn)反思感猛。學(xué)生的計算能力普遍不達(dá)標(biāo),到底是什么原因造成的奢赂?問題出在了哪里陪白?首先,高中數(shù)學(xué)老師一臉蒙圈膳灶,我們不教計算了啊咱士,計算是練出來的;初中老師兩手一攤轧钓,請看看中考數(shù)學(xué)的平均分序厉,我們教出的成績足夠優(yōu)秀。鍋是沒人接的毕箍,只能繼續(xù)找原因弛房。我的觀點是,中考降低了考試難度而柑,同樣會降低學(xué)習(xí)要求文捶,導(dǎo)致學(xué)生計算能力的普遍下滑荷逞。

計算的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢?計算無它粹排,唯既快又準(zhǔn)爾颅围。今天就認(rèn)真而又嚴(yán)肅地聊聊數(shù)學(xué)計算。

一旦接觸到數(shù)學(xué)恨搓,兩條必走之路,一條是計算之路筏养,另一條是被計算纏繞之路斧抱。一直走,沒有盡頭渐溶。這應(yīng)該成為一種常識辉浦,就像餓了需要吃飯一樣。如果你沒有這種常識茎辐,并不怪你宪郊,這是數(shù)學(xué)工作者的失誤,我不自量力的盡微薄之力拖陆,彌補一些弛槐。一言以蔽之,計算是數(shù)學(xué)有機整體中重要的一部分依啰,計算也決定了數(shù)學(xué)解題的效率和準(zhǔn)確率乎串,快與慢,錯與對速警,都是通過計算展現(xiàn)出結(jié)果的叹誉。

而關(guān)于計算本身又有哪些特性呢?

一是易錯性闷旧。對人而言长豁,大腦容易犯錯,也決定了計算的易錯性忙灼,無法否認(rèn)匠襟,這幾乎是一個必然事件。最常聽到家長和學(xué)生說:都是會的缀棍,粗心算錯了宅此,太可惜了。久而久之爬范,易錯帶來家長輔導(dǎo)孩子作業(yè)的矛盾父腕,更嚴(yán)重的是給學(xué)生帶來信心上的打擊,甚至出現(xiàn)厭學(xué)情緒青瀑。粗心只是一種表象璧亮,會的也不是真的會了萧诫,算不出正確的結(jié)果,就不是真會枝嘶。沒有做到快和準(zhǔn)帘饶,就要繼續(xù)努力,如果做到了快和準(zhǔn)群扶,完全可以放棄一些重復(fù)的作業(yè)及刻,空出的時間加大學(xué)習(xí)難度即可。努力的意義在于竞阐,將易錯的必然事件轉(zhuǎn)化為小概率事件缴饭,基本的計算正確率提升到95%以上,甚至100%骆莹。最好的辦法是不斷的練習(xí)颗搂,其次要統(tǒng)計出自己經(jīng)常犯錯誤的地方,每個人都有特點幕垦,會在某個點上慣性的犯錯丢氢。學(xué)生的例子特別多,那就舉一個我最近備課的例子先改。這是鎮(zhèn)海高三期中考試題疚察,如下:

二是機械性。是的仇奶,計算具有機械性稍浆。就像很多學(xué)生解一元二次方程,一步一步配方去解猜嘱;學(xué)了空間坐標(biāo)系衅枫,按照步驟有條不紊計算。機械性也有先進(jìn)和落后之分朗伶,解一元二次方程優(yōu)先因式分解弦撩,不能因式分解的,直接公式法一步到位论皆,這樣至少要比配方先進(jìn)一些益楼。也正是計算具有機械性,會給人單調(diào)乏味的感覺点晴,結(jié)合易錯性感凤,引來不少口誅筆伐。

我們需要提防的粒督,正是這樣一撥埋怨數(shù)學(xué)的人陪竿,而且頑固的很,危害很大屠橄,危害的直接后果就是族跛,它會使不懂分辨的孩子們對數(shù)學(xué)產(chǎn)生偏見闰挡。這一撥人可以大致分兩類,一類是一直被數(shù)學(xué)打擊礁哄,從沒有入數(shù)學(xué)門的人长酗。他們的表現(xiàn)形式,即是他們的反擊方式桐绒,就是大談數(shù)學(xué)的實用性:學(xué)這些夺脾,買菜都用不到!既然學(xué)習(xí)是為了買菜茉继,出門右拐就是菜市場劳翰,您先買一桌下酒菜,我們嘗嘗咸淡馒疹,再接著聊唄∫仪剑可以友情提醒颖变,小學(xué)四年級畢業(yè)就能滿足日常生活的數(shù)學(xué)需求,連九年義務(wù)都不需要听想。其實他們就是被數(shù)學(xué)計算打擊的腥刹,一直算不對,多點耐心就可以了汉买,但就是缺乏耐心衔峰。另外一類,就更有意思了蛙粘,有些小聰明垫卤,偶爾在數(shù)學(xué)考試中取得不錯的分?jǐn)?shù),就沾沾自喜出牧,沾沾自喜的是他們沒有付出多少努力穴肘,考得還不錯,然后總想著些捷徑學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)舔痕。數(shù)學(xué)是沒有捷徑的评抚,當(dāng)遇到些閉門羹時,他們首先開始厭煩起數(shù)學(xué)計算伯复,總覺得那么多機械計算令他們的智商無處發(fā)揮慨代,數(shù)學(xué)有足夠多的問題來匹配智商。事實上他們學(xué)會列方程就再也不會列算式解應(yīng)用題了啸如,學(xué)會空間坐標(biāo)系就再也不會幾何法了侍匙,然后三角變換、圓錐曲線叮雳、導(dǎo)數(shù)就成為被攻擊的主要對象(三角函數(shù)在高中已經(jīng)縮減到不能再少的地步了)丈积。遇到些靈活性強和有些小技巧的題筐骇,可以施展一下了,卻把這類題歸為偏題和怪題江滨,不值得一做铛纬。這類人反而危害更大,畢竟有些小聰明唬滑,偶爾有人會取得某些方面的小成功告唆,成功者說話會有些分量,但他們對數(shù)學(xué)的理解晶密,真的限制了他們想象力擒悬,而且沒有理論基礎(chǔ),也沒有實踐經(jīng)驗稻艰,他們的話不值一聽懂牧。在浙江,這類人幾乎遇不到尊勿,因為憑借小聰明僧凤,150分的卷子,100分都過不了元扔,甚至跌破90躯保,無法得瑟。反而有時候會安慰一些學(xué)生澎语,你們用全國卷途事,至少可以多考20分。

三是推理性擅羞。推理性是計算的價值所在尸变,計算的推理性更具普遍性。平面幾何足夠偉大减俏,在古希臘盛行幾百年振惰,催生公理化系統(tǒng)的誕生,但是到后期作為解決問題的工具垄懂,使用起來難度太大骑晶,每一步的操作對圖形依賴程度太高,對智力水平要求也是到了令人發(fā)指的地步草慧,只能是阿基米德等大神能夠耍的動桶蛔,求曲邊形面積,不論是小聰明還是大聰明漫谷,只能成為看客仔雷。又過了1300多年之后,代數(shù)運算(字母,符號運算)的誕生及其不斷地發(fā)展碟婆,才迎來新的曙光电抚,這場瑞雪確實來得有些晚。代數(shù)運算使人的大腦擺脫了圖形的依賴竖共,只需要懂得運算的規(guī)則蝙叛,一步一步算下去,就可以得到意想不到的結(jié)果」現(xiàn)在絕大部分的公式借帘,都可以用運算得到。中學(xué)里常用的公式:一元二次方程求根公式淌铐,指數(shù)和對數(shù)運算公式肺然,數(shù)列性質(zhì)公式,三角變換公式腿准,求導(dǎo)運算公式等等际起,不少學(xué)生都可以隨時推導(dǎo)出來,你可以任意挑一些吐葱,算算看街望。為什么不難掌握,還是要感謝計算的機械性唇撬。機械性要求不高,使計算的推理性更具普遍性展融,能讓更多的人掌握窖认。舉個例子,比如求曲邊形面積告希,只要記住些積分公式就成扑浸,甚至不知道原理都不會影響計算出正確結(jié)果。這放在500年前燕偶,可是頂端技術(shù)喝噪。

不能因為計算的優(yōu)越性,而忽略平面幾何指么,平面幾何幾百年的發(fā)展史酝惧,客觀存在的,每一現(xiàn)象必有原因伯诬,應(yīng)反思其存在的價值晚唇,對我們每個個體能起到什么樣的幫助?但我們真的大大降低了平面幾何知識的要求盗似,不良后果非常明顯哩陕,這會在以后的文章中詳細(xì)討論。

四是技巧性。代數(shù)運算更是形式運算悍及,是形式就會有變形闽瓢,有變形就有技巧,有技巧就

考慮問題呢心赶?這些技巧對提升運算的效率和準(zhǔn)確率有很大的幫助扣讼,比如小學(xué)的的簡便計算,初中的因式分解园担,是很好的技巧入門届谈。高中的三角變換,不等式的應(yīng)用和證明弯汰,這些都是技巧的進(jìn)階過程。不過這些都降低了學(xué)習(xí)要求咏闪,但是技巧也是數(shù)學(xué)知識的一部分曙搬,需要去積累的,就像積累漢語成語鸽嫂,英語句型一樣。如果不引起重視据某,學(xué)數(shù)學(xué)會越學(xué)越辛苦挽唉,你對技巧沒感覺,它怎會主動出來幫助你呢埂材?之所以說是數(shù)學(xué)技巧塑顺,因為這些技巧之能解決一小類問題严拒,如果能解決一大類問題,就要上升到數(shù)學(xué)思想了竖独。事實上糙俗,創(chuàng)造技巧,要比積累技巧難度大多了预鬓。這些技巧也不是憑空誕生的巧骚,是數(shù)學(xué)大師或者數(shù)學(xué)工作者在解決某類問題時赊颠,漸悟或者頓悟出的,而成為解決某類問題的關(guān)鍵橋梁劈彪。

五是可發(fā)展性竣蹦。計算是數(shù)學(xué)兩項基本功之一。誰也無法否認(rèn)沧奴,任何一門技術(shù)活痘括,都是有基本功的。比如練習(xí)書法滔吠,老師會教手法的基本功纲菌,簡單筆畫橫豎撇捺的基本功,這些要不斷重復(fù)練出來的疮绷。記得和一位舞蹈老師聊天翰舌,他說有一名學(xué)生的基本功練了很多年都沒練好,他一個舞蹈動作都沒教給他冬骚。而數(shù)學(xué)不僅僅技術(shù)含量非常高椅贱,而且還是人類心智的榮耀,我們有什么理由不好好練習(xí)她的基本功呢只冻?

為了勸學(xué)生庇麦、激發(fā)學(xué)生練好計算這項基本功,我想了很多種表達(dá)方式喜德,無奈我的語文基本功拖了我的后腿山橄。直到有一天和我的教英語的朋友邱老師聊天,聊到了這個話題舍悯,他說英語的基本功就是:1背誦航棱,2背誦,3還是背誦贱呐。我問道:您是如何勸學(xué)的丧诺?邱老師把手機拿出入桂,說道:請看奄薇,我是這樣和學(xué)生以及家長說的。分享如下:背誦是學(xué)好英語的關(guān)鍵手段抗愁,在習(xí)慣養(yǎng)成的過程中可能覺得很苦馁蒂,一旦養(yǎng)成了這種自覺的習(xí)慣,其效果和成就是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎意料的蜘腌。背誦沫屡,不能是臨時抱佛腳,要每天抽點時間先讀熟再背誦撮珠,就像飛機起飛的過程沮脖,達(dá)不到一定的速度,飛機就不能駛離地面。所以背誦東西勺届,在讀熟之前不可強行背誦驶俊。背誦的關(guān)鍵好處是培養(yǎng)語感,積累詞匯免姿,短語和句型饼酿,最終達(dá)到對語言的靈活使用。

我心中竊喜胚膊,說道:您把這段話發(fā)給我吧故俐,我要把這段話發(fā)給學(xué)生。邱老師詫異道:你教數(shù)學(xué)的紊婉,要它作甚药版?我打趣的說道:人類學(xué)習(xí)的科目有時并不相通,我只是覺得它們的痛點是一樣的肩榕。邱老師還是有些蒙圈刚陡。我才一本正經(jīng)說道:把你這段話里的英語改成數(shù)學(xué),背誦改成計算株汉,就是我想要的了筐乳。

計算易錯是它顯性的一個坑,還有一個隱形的大坑乔妈,就是其可發(fā)展性蝙云,不是說笑,這可是大部分?jǐn)?shù)學(xué)系學(xué)生的掉坑史路召〔伲可發(fā)展性就是在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的不同階段,對基本功要求越來越高股淡。從初中到高中身隐,從高中到大學(xué),學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的內(nèi)容在變化唯灵,難度變加速加大贾铝,計算的要求自然更高,雖然標(biāo)準(zhǔn)還是快和準(zhǔn)埠帕,但付出的努力垢揩,要多得多。一個不適應(yīng)敛瓷,措手不及掉坑里了叁巨,還很難爬出來。計算是一方面呐籽,而且思維方式也要跟著轉(zhuǎn)變锋勺,這比計算要求更高蚀瘸。

相對來說,數(shù)學(xué)在某些時候更殘酷一些庶橱。就拿閱讀量來說苍姜,不用讀書破萬卷,哪怕只有三悬包、五百本衙猪,然后幾年不讀書,你在年均讀書量不到5本的國家布近,依然可以橫著走啊垫释。可在數(shù)學(xué)里的某個階段撑瞧,若沒能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)棵譬,就只能忍受痛擊。為什么用數(shù)學(xué)系的學(xué)生作為例子预伺,因為他們在成長的過程中订咸,可能在小學(xué)和中學(xué)階段計算都不需用練,就能達(dá)到當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)酬诀≡嗳拢可到了數(shù)學(xué)系,太多人掉坑里了瞒御。

學(xué)數(shù)學(xué)沒有捷徑父叙,學(xué)數(shù)學(xué)不能造次。

當(dāng)選擇幾何法來解答此題時肴裙,用線面垂直作為觸發(fā)點趾唱,找不到想要的線面垂直,就不得不找面面垂直來過渡蜻懦,而面面垂直也不是那么輕易發(fā)現(xiàn)的甜癞,就要用線線垂直作為起始點了。經(jīng)這么一繞宛乃,你和立體幾何里的所有垂直都懟了一遍悠咱,然后發(fā)現(xiàn)并不容易做出線面角。求出點E到面PBC的距離烤惊,來到了最后一步乔煞,要求出斜線CE的長度吁朦,或者在三角形PCD中求出中線CE的長度柒室,而這時候你已經(jīng)經(jīng)歷了中度燒腦,你會選擇什么方法呢逗宜?是自然而然的來句XX雄右,然后老老實實的用兩次余弦定理呢空骚,還是用平行四邊形對角線的平方和等于相鄰兩邊平方和的2倍這個定理呢?

技巧的使用需要條件的擂仍,打鐵還需自身硬囤屹。

這人生的旅途,總會遇上彩虹逢渔。

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