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周向宇院士:数学教育应以激发学生兴趣为出发点

来源:科技日报 | 作者:科技日报 | 发布时间: 2024-07-02 21:38:42 | 198 次浏览 | 分享到:

从事基础研究要“坐得住”

记者:在您看来,基础研究最大的魅力是什么?

周向宇:庄子言,“人皆知有用之用,而莫知无用之用也”。基础研究的一个出发点是对自然奥秘的好奇与探索、对新知识的渴望,探赜索隐、钩深致远,以创建科学知识体系,不一定是为了实用目的,甚至并无实用背景。它们表面上看可能与现实世界联系不明显,貌似“无用”,但其奇妙的价值便在于庄子所说的“无用之用”,即可能在日后有着神奇的应用价值。比如,芯片制造离不开电子设计自动化(EDA),而这背后正是基于“无用之用”的布尔代数问题。这样的例子不胜枚举。多复变函数属于基础数学,是构建数学知识体系的重要“骨架”,对促进数学发展作出了重要贡献。博戈柳博夫建立关于多复变解析延拓的“劈边定理”,以此发现具物理意义的“色散关系”。扩充未来光管猜想是“劈边定理”的深化。

科学研究不仅要做“有用之用”的“显功”,也要做“无用之用”的“潜功”。一个国家若只重视“有用之用”而忽视“无用之用”,是不可能成为科技强国的。纵观世界科技强国,都非常强调基础研究的重要性。

记者:就您的经验而言,做基础研究最可贵的品质是什么?

周向宇:所里前辈都说我能“坐得住”。做基础研究,这点很重要。“坐得住”就是要不怕困难,不受外界影响,持之以恒地做研究。还有一个重要因素是乐于思考。我从小就喜欢自学,初中时就把高中数学学完了,甚至把大学数学的有些内容也自学了。我遇到问题乐意自己琢磨、思考,也时常自己提一些问题来钻研。即使有些题有答案,我也经常不去看答案,喜欢自己琢磨,有时候还会发现跟答案不一样的做法,比较享受这种过程。做数学有个特点,随时可以思考。

这对我后来从事数学研究也起到关键作用,我做的很多东西都是长期思考的结果,包括刚才提到的这些问题和猜想,都是经过很长时间的深入思考才解决的,我觉得这个过程挺有意思。

了解数学史有助深化认识

记者:近年来,您花了很多时间在数学史研究上,为什么有这样的转变?

周向宇:我们到一个单位,门卫通常会问:你是谁,你从哪里来,你到哪里去?我们称其为“门卫问题”。对于一个学科也是这样的。从事一个学科的研究,不仅要了解它的现状,还要了解它的历史,知道它的源和流,这有助于深化对学科的认识。

华老提出了“数学宜横贯纵通”的理念,就是说,学习、研究数学应重视数学思想与方法的来龙去脉、源与流、根与本。比如,研究多复变函数,就要看它的起源、流向,它跟其他学科、领域的联系及相互影响。

记者:您做数学史方面报告时,喜欢举数学院院徽的例子,能否给我们讲讲?

周向宇:我们数学院院徽由勾股定理的证明而来。过去在接待外单位来访时,我为了将院徽的意思解释清楚,查了大量资料,也经过长期的思考,发现《周髀算经》记载的商高与周公的对话中,已蕴含商高对一般勾股定理的完整证明,不仅仅是知道“勾三股四弦五”这个特例。

这些年来,做科普报告,一个重要内容就是复原商高对勾股定理的美妙证明,让越来越多的老师、同学明白,商高证明了勾股定理,其证明中蕴涵了丰富的数学思想,包括折矩、“既方之”“环而共盘”、积矩等思想。

中国传统数学应进入学生课堂

记者:您在科普工作中经常提到春晚魔术这一案例,这其中也蕴含了古代数学思想吗?

周向宇:对。今年春晚舞台上,魔术师表演的扑克牌魔术让大家感觉很神奇,其实背后是中国古代创建的同余思想与理论。这源于推历时产生的“上元积年”问题及《周易》的揲蓍法,主要包括“物不知数”问题和韩信点兵问题等,可以用孙子的“神机妙算”、秦九韶的中国剩余定理来求解。

中国传统数学是中华优秀传统文化的重要部分,深受中华文化的影响。中华文化不仅有人文方面的,还有数学方面的。中国古代数学不仅在物质文明方面对华夏文明作出重大贡献,也在精神文明,如国学、语言、文化等方面产生深刻影响。中国传统数学理应进入大中小学的课堂。

记者:那您觉得应该怎样开展数学教育?

周向宇:我做科普时还发现一个现象:很多老师在讲题的时候,只讲做题套路,不讲源头与原理。我对一道题印象深刻,当要求阴影部分面积时,其实利用折矩原理可以一秒钟出答案,但是老师却说这难倒了班里大多数人。

数学教育要激发学生的学习兴趣,应该从长远的角度考虑。我们学好数学,是为了将来为国家与社会作贡献,而不是把其当成升学工具。

华老很早就提倡通过数学竞赛选拔人才,但是这与升学无关,而是为了真正激发学生的兴趣,并通过这个过程选拔培养人才。我们应该以激发学生兴趣为出发点,引导学生主动学习、掌握新知识、学会独立思考。

致青年科技人才

我常跟学生说,做研究,应注意“学、问、思、答”。“学”不仅仅指读书、读文献,还要听报告、参加学术会议及讨论班,与同仁交谈交流。要做到读中学、听中学、谈中学、见中学,了解知识、增长见识,培养自学能力。“问”是指做学问,又学又问。问别人、问自己,甚至不耻下问,因为“三人行,必有我师”。张载说:“学则须疑。”学习要有质疑精神。觉悟是思考的过程与产物。“思”是指有了疑问,就得思考,去疑解惑。培养独立思考能力。不断思考,不断生疑、提问,对疑问又学又思,直至觉悟。“答”是指提出自己的认识,自己的理解,自己的解答。应有答的强烈欲望。有了觉悟,及时记录,积少成多,以求新致知。

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