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    名家自述 | 單墫:談數學學習、解題、教學

     新用戶63803849 2023-08-13 發布于浙江
    談數學學習、解題、教學
    單墫(南京師范大學)
    一、談數學學習

    說實話,小時候我自己對數學并不是太上心,我其實更喜歡文史一些。喜歡看小說,看歷史上的東西。那時候覺得數學好像沒什么用,就是覺得比較容易。我小時候喜歡玩,下棋,比如象棋、軍棋,那時候沒有圍棋,圍棋那時候不普及,還有打撲克牌、牌九。其實我小的時候就是喜歡玩,數學也沒花什么功夫,那時候也不像現在,要學這么多奧數。

    我在小學的時候做算術應用題有個特點,老師那時候都要求解應用題要分開寫幾個式子,但是我基本上從頭到尾就寫一個式子。因為那時候數學學得不錯,腦子轉的很快,所以可以就寫一個式子。

    當時小學數學比較容易,初中也學的很少。像平面幾何,我們初中都不學相似,相似是在高中才學的,用的是聯教材,但教材體系比較嚴謹。我覺得那時候初中對平面幾何的表達都要求比較嚴格。我們做平面幾何都要求打草稿的,我語文作文都不打草稿,但是做平面幾何是要打一個草稿,然后再寫上去。我們老師要求非常嚴格,他打個差都是打對角線的那種大差。他個子也高,嗓門也大,一叫大家都嚇一跳,很認真、很嚴肅。但是初中數學那時確實不是很難,不過我們都覺得很有意思。好就好在不是很難,都是因為興趣、喜歡,思維要求也不超過我們那時候學生的水平,學生只要努力就能達到了,要是太難的學生就該沒有興趣了。

    到了高一稍微花了一點功夫,當時平面幾何書是線裝本的,剛發下來老師還沒講我就把題目都做了一遍。那個教材習題比較多,還是不錯的?,F在的教材也有這個特點,習題比較多。我那時就是喜歡自己看看書,主要還是因為有興趣。我們那時候書看的也不多,平面幾何好不容易有一本李儼的《近世幾何學初編》,不過排版的錯誤非常多。后來有一個同學買了一本邱丕榮的《近世幾何學》,大家當了寶貝,那個書相當好了,但也就只有平面幾何而已,現在來看眼界非常淺,那時沒看到過現在許多東西。

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    我們那時候還組織了一個數學小組,叫FSTY,四個同學一起做《數學通報》上的題目。FSTY其實就是每個人的姓氏首字母。其實我們那時候就是覺得做數學題很好玩,也沒有說特別懂什么的,都是自己感覺興趣。但水平也就如此而已,那時候書也少,偶爾看幾本書或者小冊子,也沒有看得太懂。那時候就喜歡玩兒,可是好玩的東西也少,下下棋啊,書也少。

    上高中那會兒,我哥哥比我高兩個年級,他是南京師范大學數學系的,所以有時候我就看看他的書。他到大學就學微積分了,我也拿他的書來看看,就是也看看微積分,比較淺的也看了一些。那時候我還在上中學,可能看的最花功夫的一本書是高揚芝的《極限淺說》,她是南京師范大學早期的系主任,一位女教授。說老實話,那本《極限淺說》寫的一點都不淺,書中什么都要證的,而且印刷錯誤非常的多,真的看得頭疼得要死,但是不管怎么說總想要看下來,確實覺得我看書的能力還是有的,堅持下來以后,后來看書不覺得吃力,就是說自學的能力還是有提高的,自己能看書了。

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    后來接觸到的微積分教材比較嚴謹,我們大概在高三也看了。上大學以前我也看過,就是自學過一些東西。好像數學是看那些書,亂看看,也沒有什么計劃,我哥哥買了些書他看,我跟著他看,其他的真是沒怎么用過功。

    但是像我這樣不用功的也少,我上課凈是在胡思亂想,很少聽課,常常上課做作業,在學校時就偷偷的做,放學時就做完了。那時候應該說課程比較輕松,相對來說比較容易,跟現在不好比,現在中學學的內容太多。我的小測驗成績往往不大好,數學可能好些,可以做出幾道題,總歸就是不非常用功,那時候不懂得用功。

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    (本節內容選自曹一鳴教授主編的《與數學家同行》一書)

    二、談數學解題

    解題能力的話應該說也是要鍛煉的。我在中國科學技術大學上研究生時,同宿舍的有肖剛和李克正,他們的解題能力都很強。因為我“文革”前就教書了,他們]那時候都還是學生,所以中學這塊兒知識我覺得我還是很強的,就是做題能力很好,但是跟他們一比卻不高。他們有很好的想法,而且思路很活,跟他們學到不少的東西。剛開始大家一起做題,做美國的大學生競賽題,確實收獲很大,他們思維很開闊,跟這兩個人學到很多東西。他們對我的影響很大,解題方面的能力提高很多。你跟一個高手在一起切磋才會有很大的進步,就跟下棋一樣,你跟一個下得好的一起下,很容易提高。

    我還在解題上有個心得,就是總希望把題解得更好點,那就需要在做完以好好總結下。在解題這方面波利亞的幾本書是相當好的,如《怎樣解題》,他確實是有真正的看法。我一直是要求自己寫完以后要回顧,要注意看能不能寫得更好一點。對于老師來說,不是說一個問題你繞了5個圈子解決了,你還要帶著人家再要繞5個圈子。即使你自己繞了5個圈子,講的時候,要讓人家少繞圈子這才是好的,所以要注意這個問題,每次都注意做的更好一點。

    現在的學生做題很多了,也不一定對他的解題有特別大的幫助。

    第一,現在的學生功利性太強,他不一定是因為喜歡數學而去做題的。

    第二,確實是有些人把太難的題目給小孩了,這個不好。包括教材里面也有很多很難的題目,以前教材中的題目難度還比較平穩,偶爾有點難的題放在最后?,F在你不知道忽然哪個難題就“錨”在里面,這個很不好。教學時可以補充一點課外題,但是基本上來說不要太難,更不要總是以中考、高考題為目標,我覺得現在有些題是過分難了。一個題目是你自己解出來,還是看了解答之后想出來的,是很不一樣的。我們許多人碰到難題,看了解答覺得不難,其實是不恰當的。

    第三,就是初中教材的要求太低,而課外的題太難。以前是課內外差別不大,課外難一點,但不是難很多,現在差距太大。這也許和現在的課標制定有關。初中課標把幾何證明幾乎取消了,把幾何的表達要素基本上取消了,把三次方公式、十字相乘這些乘法公式基本取消,那等于初中的代數也沒有學,所以初中的教材東西就很少。在學校里面沒有讓學生學,學生跑到外面學,這樣就很花時間很花精力。你在學校給他學點兒就好了,他也不累,現在反而造成他負擔很重。如果僅僅學在學校教的東西又太少,確實也不行,這是一個大問題??倸w教育搞成這樣,還是有問題的。從1980年代末以來,教育水平是有所下降。本來1980年代左右還是可以,現在除了應試高考的書基本上也沒有什么了。

    現在的問題就是給數學的負擔太重,剛才講初中教材內容少而空,高中教材的內容卻是多而雜。你比如說算法的東西不應該在數學里面,應該是計算機的內容,這個應該把它切掉,把這個切掉以剩下的就少很多?,F在學生學的確實比較多比較雜。作為數學本身應該學習的最基本的東西反而不存在了。就像我們學生在學校里面需要把身體鍛煉好,你不能讓學生既要會踢足球,又要會打籃球,他各個項可以自己去搞,我們教他們把身體基本素質鍛煉好,提高基本的反應靈敏度,學一些基本的東西。數學要把自己的體系搞好,現在好多人不承認數學有一個體系,要把體系打掉,非要過度強調應用。數學主要是培養人的思維能力,當然學好數學需要的思維能力也是很強的。

    總結數學解題的12條原則:

    (1)要享受到解題的樂趣,對解題有濃厚的興趣,能有幾分癡迷更好;

    (2)要有充足的信心;

    (3)要有百折不回的決心與堅韌不拔的毅力;

    (4)要做100道有質量的題目;

    (5)反復探索,大膽地跟著感覺走;

    (6)從簡單的做起;

    (7)從不同的角度看問題;

    (8)學、思結合,發揮創造性,努力產生“好想法”;

    (9)設法創造條件,不斷變更問題;

    (10)引入適當字母,向基本量靠攏;

    (11)力求簡單自然,直剖核心;

    (12)注意總結。

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    (本節內容選自“單墫解題研究叢書”中的《解題研究》一書)

    三、談數學教學:一生從教

    感謝江蘇省數學會數學教育分會、感謝南京師范大學數學科學學院(組織“單墫數學教育思想專題研討會”,2023年4月23日,南師大),感謝大家!

    我們南師大數學教育專業培養了很多人才,我個人覺得應該形成了一個南師大數學教育學派,很多人在其中發揮了很好的作用,我個人只起了一點作用。

    這次會議大家已經講了很多的教育理論,我就不講理論了、講得實在一點。圍繞題目《一生從教》,下面我講幾個故事,故事都是真實的、發生在我身上的。

    1、第一個故事:我從小就想當老師。

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    2、第二個故事:我當了老師。
    因為我想當老師,中學上完后,就上了大學——現在的揚州大學,那個時候叫揚州師范學院。
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    (1964年從揚州師范學院畢業)

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    這件事本來很簡單,但是,產生了一些影響。她告訴同學,她的同學又告訴同學,結果整個初中都知道了:單老師會做題;單老師教代數,還能做幾何題;單老師題目才說完,就做出來了。這些其實都沒有什么稀奇的,但后來,學校領導也知道了。教導主任、校長、書記研究了一下,教導主任就找我談話了:“初一,你不要上了。”我說:“我才上不到一半——一個學期還沒上完呢!”他說:“你去上初三,上四個班的初三。初三總共六個班,還有兩個班是對面教師進修學校的老師在我們學校蹲點的,不能換。但是,這個老師不輔導,上完課就走人。所以,六個班的自習課,你都去轉一轉、看一看,你輔導,包括輔導幾何?!边@樣,代數就交給我了,幾何也交給我了,初三就交給我了。所以,我感覺,一個人還是要有點真本領的,教數學得把數學學好(包括會做題)。所以,學習很重要:如果你本領不夠,就去學習。
    這里,我還要特別感謝揚州師范學院。那個時候,她剛從蘇北師范??茖W校轉成師范學院,強調打好基礎,包括兩個方面的基礎。
    一個基礎是中學數學。當中學數學教師,中學數學不行怎么行呢?我們很多課基本上是把中學數學重新上了一遍的——當然,是提高性質的,不是簡單重復。比如平面幾何,那個時候教的是梁紹鴻的《初等數學復習及研究(平面幾何)》。這本書上的很多題,可能現在搞競賽的人都不一定做得出來。至于代數,我記得是高古風老師教的。1949年以前國內出版的最好的代數教材是英國霍爾、奈特的《大代數》,后來又出版了一本蘇聯諾洼塞洛夫的《初等代數專門教程》,高老師把這兩本書里的精華都給我們講了。所以,我們的基礎打得很好。
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    另一個基礎是大學的基礎課——數學分析和高等代數。有了這個基礎,我后來在中國科學技術大學教一年級的微積分,就很輕松。我認為,教大學(高等教育),重點在好的學生;教中學(基礎教育)則要注意照顧差的學生。所以,在中科大,我不大講書上的東西,更多地講我自己的想法。一開始,學生不怎么適應,后來,學生也接受了,所以,第二年、第三年……一直由我教。
    3、第三個故事:我研究生考到了中科大。
    “文革”期間,高考中斷了。1976年開始,國家醞釀恢復高考。同時,很多學校也醞釀招收研究生。首先是復旦大學,于1977年年初開始招收研究生。當時,我的同事建議我去。我一想,不能去。為什么?因為錢。那個時候,我的月工資是51塊7毛,而且,上有老,下有小。去一趟復旦,來回路費,加上住宿費,估計要30塊錢。當時,我們組里的趙傳芬老師說他幫我出錢。我非常感激,但是想想,還是不能去。為什么?一個是請假、找人代課,都要頗費周折。還有一個原因是,我自己也沒有做什么準備,10年也沒有好好讀書,突然就考,沒有把握。但是,趙老師非常好,他說:如果你覺得沒有把握,可以看看有沒有其他學校能考,再準備一下。當時,我并不知道哪個學校好,偶然發現中科大是年底考試,時間充裕多了。但是,最終也沒有很好地準備:一方面有教學工作,另一方面有點得過且過的心理。到了下半年,9月份開學后的一個星期三,人事秘書突然把我喊出來,對我說:中科大有人找你。我一看,來了兩位老師:一位是常庚哲老師,一位是彭家貴老師。常老師說:“你是報考中科大的老師嗎?”我說:“是?。 薄澳蔷兔魈炜?。”我問:“不是年底考嗎?怎么明天就考?”“沒有關系??嫉貌缓茫挥绊懩甑卓迹豢嫉煤?,大有好處?!背@蠋熡悬c結巴,說這句話的時候,“大”字重復了好幾遍。這讓我認為,考得好,一定錄取我。所以,我就準備第二天去考了。
    為什么會發生提前來找我去考這個事情呢?這就要講到另外兩個人。一個是肖剛,無錫人。他“文革”前讀到初一,后來插隊了,之后被當時的江蘇師范學院(現在的蘇州大學)招到外語系,學外語。但他的外語好的不得了,根本不用學。他就利用外語的優勢看數學,學了同調代數、代數幾何等——那個時候,只有外文書店才有這些書的外文版。然后,他就給中科大寫自薦信:我學了這些東西,我覺得我數學學科上沒問題,你們不信,可以派個人來考我。結果,中科大就派人來考他,發現果然很厲害,就招去了。另一個是李克正,南京人。他在南京師范大學附屬中學讀的高中,高一的時候就自學了范德瓦爾登的《代數學》,我想現在大學四年級的學生也不一定能看??上?,“文革”發生了,他就去插隊了;插隊幾年后,就調回城里當了工人。到了1977年,他就去考復旦大學的研究生。一考,不滿意:成績不太理想。他又去參加高考。高考,也不滿意:題目太容易了。他也給中科大寫自薦信:我讀過哪些書(報了幾本很專門的書),我覺得我可以讀研究生,你們可以來考我。中科大一看:前一個肖剛考得很好,這又來一個。所以,又派人去了。想著既然到了南京,可以順便看一下其他人。然后,就來找我了。同時,還找了另外一個人,一共三個人。
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    (1982 年無錫梅園留影:肖剛、李克正、單墫)

    學校提供了一個會議室,布置一下作為考場。第二天就考。上午考數學分析,6道題,5道正式題、1道附加題。我10年沒考過試了,有點緊張,趕緊埋頭做。差不多快做完兩題的時候,稍微歇一口氣,就看看動靜。第三個人是學工科的,覺得理科的題太難,就放棄了。李克正也沒動靜,我想他是不是也不會做?。∮诌^了一會兒,常老師講話了。他看李克正動了一下筆,就說:你這一步做得很好。我當時就有點奇怪:監考員能和考生講話嗎?但我還是趕緊做,雖然知識忘了不少,但是做題還行。結果 5道題都做完了,就松了一口氣。一松氣就不行了,附加題做不出來了,總是走到死胡同里。后來,我就交卷了。結果,李克正也做了5道題。但李克正比我強,他一開始就做附加題,而且做出來了。總之,兩位老師對我和李克正都很滿意。
    4、第四個故事:長期備課與短期備課。
    要從蘇聯教育家蘇霍姆林斯基講起。嚴格來講,蘇霍姆林斯基是烏克蘭人。他生在烏克蘭,長在烏克蘭,原來在烏克蘭當兵,復員回來當了老師,后來當了校長,寫了很多教育方面的著作。有一次,他去聽課,聽一節歷史課。聽完以后,他就問上課老師:“你這節課,備課花了多長時間?”上課老師回答了一句很有名的話:“我這一生都在備這節課。”這句話讓他非常佩服。這句話好,說出了長期備課和短期備課的關系。一個人一生都在學習、在讀書,水平很高,維度很高,上一節課,就是“降維打擊”了。長期備課了,短期備課就不是那么必要了。我再舉一個例子。有一年,南師附中開會,研討馬明老師的教育思想。當時,馬老師還健在。會上,很多老師講話,講了馬老師怎么認真備課,講了很多。后來,要我講。我就說,馬老師肯定是認真備課的,但是,馬老師不備課,也可以把課上得很好:第一,他字寫得好,粉筆字是一流的,硬筆書法也是一流的;第二,他的文字功底、語言表達好;第三,他的數學好,他“文革”前就出過一本書——《圓和二次方程》;第四,他對教材的理解很好,因為教了很多年,對課堂的掌控、駕馭游刃有余。
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    現在,教師寫備課筆記,花的時間很多,很辛苦,有的半夜還在寫。但是,我當學生的時候,不是這樣的。我們的數學老師沒有人帶備課筆記,只帶一本教材。有一位語文老師,會帶一本備課筆記。一上課,把備課筆記往桌上一放,文言文中的一個字能講一節課,講得滔滔不絕。他的語文課有時連上兩節。中間休息的時間,我們偷看他的備課筆記,發現上面只有五行字:第一行,課題;第二行,作者;第三行,主題思想;還有兩行,再寫點其他的(有時下面兩行也沒有)。很簡單!那些上課講的東西,都是平時積累的,不需要備課。我認識一個人,他從當老師開始到正式退休,有45年的教齡,從來沒有“備過課“”,從來沒有寫過“教案”。實際上,長期備課以后,有了一定的水平,就會發現上課很簡單。
    5、第五個故事:講課不應超過15分鐘。

    我們說代數課,說穿了,就是“一個法則、兩個例題”。“一個法則”我當然知道,推導我也會。就是不會,或者“卡殼”了,拿教材來看一下,也沒有問題?!皟蓚€例題”當然更會做,例題一般都不難。如果是面對面的培訓,5分鐘就行了。如果是一個班里有四五十個學生的情況,可能時間要多一點,但是,至多不應該超過15分鐘。為什么?因為學生注意力高度集中的時間不會超過15分鐘。時間一長,思想就分散開去了,效果就很差。所以,課盡量要在15分鐘之內講完。我第一次在初三上課,就講15分鐘,講完了就讓學生做作業。學生很疑惑:怎么就做作業了?我說:是做作業了,把作業本拿出來。后來,學生就知道了,我只講15分鐘,所以,有學生一上課就把作業本擺在邊上。學生做作業,我就在課桌之間轉來轉去,看哪些學生不會。第一次,我也不知道哪些學生好,哪些學生差。后來,我就熟悉了。我特別關心差的學生,看他們會不會做。差的學生,常常拿作業本都比別人慢。有一次,一個學生不拿作業本,我對他就說:“作業本拿出來做作業?!薄拔也粫!薄皠傊v過就不會了?”“不會?!薄澳囊活}不會?”第一題不會,我就講第一題……也有時不會的原因是我講得不好。這時,我會再講一下(頂多5分鐘):大家注意啊,有個地方我講得不清楚……我結合例題再講,學生就算不會,抄也抄下來了。所以,大部分學生在下課之前,作業都做完了。對好的學生,我就出幾道思考題給他們。比如,后面要講韋達定理了,我就讓他們思考:一個一元二次方程如果有兩個根x1、x2,那么,x1+x2會等于什么?x1?x2又等于什么?

    我現在發現,一些數學老師不像是教數學的,更像是教語文的。一黑板漢字,再一黑板還是漢字。最近在網上看到一位數學老師的課,他40分鐘講完后還要總結一下——一節課有什么好總結的呢?一個單元還差不多??偨Y時,又寫了幾黑板,全是漢字。沒用?。∵@里,我再插入一個典型的故事,也算笑話吧。我在中科大的時候,有一個縣城的老師,想調到中科大附中。他試講時,我也去聽了。他一上講臺,就在黑板上寫幾個大字:“我今天的教學計劃:1.組織教學,3分鐘。”我心想:組織教學就組織教學,寫在黑板上干什么呢?你不需要讓學生知道,組織就是了。接下去,他又寫:“2.引入新課,5分鐘。”……一直寫到“布置作業”為止。浪費了很多時間,講課也啰里啰嗦。講到還有10分鐘的時候,才開始講正題。那天講的題目是,復數用三角式表示時怎么乘。這正是符合“一個法則、兩個例題”的內容。法則就是“模相乘,輻角相加”,推導用到三角函數的恒等變換。這時,他發現時間不夠了,可能有點慌,第一個例題竟然講錯了。第二個例題剛講完,就打下課鈴了,作業也來不及布置。
    一節課,應當著重教真正的數學。我認為,15分鐘就可以講完了,就那一點關鍵的東西,不多。如果多了,學生肯定接受不了。
    6、最后,說一點很高興的事:桃李芬芳。
    一輩子教書,教過中學,教過大學;教了數學,也教了點數學教育。學生很多,很多都比我強、比我好。我在中科大教過的一個學生,一個很厲害的學生,叫陳秀雄,他得到了數學界的兩個大獎:維布倫獎和西蒙斯獎。而且,他不但自己做得很好,帶的團隊(包括他的學生以及學生的學生)也做得很出色。但是,沒有人宣傳他。我覺得這是很不可思議的事,我們對數學、數學家乃至科學、科學家的宣傳太少了。

    (本節內容選自《教育研究與評論》綜合版2023年第7期)

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    (單墫教授演講)
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    (單墫教授文選)

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