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日志

三分钟让孩子的数学开窍

已有 34 次阅读2024-1-24 17:51 |个人分类:日常随想

周末给孩子灌了一个世界观和方法论:用笛卡尔坐标系描述世界。
我强调,学习笛卡尔坐标系不是做题,它是工具,它是帮你解题的,而不是为难你的。
任何数学题放在笛卡尔坐标系都可以通过机械的方法硬算,计算过程毫无门槛,就像装备弩机后的秦军一样势不可挡。在笛卡尔坐标系下,一切奇技弄巧都显得苍白无力。而你们老师教你们的,你们教科书上强调的,就是那些苍白的奇技弄巧,一条辅助线做出了就哇塞,做不出来这道题就解不出来,数学好的学生就是掌握着更多奇技弄巧的学生。
坐标系作为一个工具建立一个方法论,笛卡尔序度量世界的方法开启了近代科学,以至于微积分,物理的数学描述,现代工业体系,全部建立在笛卡尔序之上,直到相对论和量子理论才对笛卡尔序提出挑战。
所有历史文明的这一切,全部来自于机械地硬算,而笛卡尔序爆炸式拓展了硬算的范围。如果只依赖奇技弄巧,就不可能出现会计算的机器,因为奇技淫巧依赖智能。
在笛卡尔序之前的中世纪以及更往前的古代,人们便开始寻找朴素的机械法则来硬算,从而摆脱个别人的转瞬即逝的突发奇想,比如除法,割圆术,开方,解方程都存在硬算规则,但理念不行,理念和哲学无法形式化和机械化,正因为如此,亚里士多德的物理一直停留在形而上范畴,直到形而上的自然哲学有了数学原理(牛顿,莱布尼兹集大成),而这个数学原理正建立在笛卡尔序之上。如果没有笛卡尔序,就不会有极限的概念,就不会有微积分,就没有现代科学,更不会有现代工业体系。
我们把笛卡尔之前的形式化硬算视为朴素的,而基于笛卡尔序的硬算视作现代的。
我举一个例子给孩子。如果你要去一个地方,两种方法告诉你。一种方法是告诉你如何(how)到那个地方,出门右拐 200 米后左拐,沿街前行第 3 个路口右拐… 还有一种方法是告诉你那个地方的坐标(where),比如塔城路城中路交叉口东北角。第一种方法,你必须记住所有步骤,记错一个就永远到不了,第二种方法,你有 1000 种到达的方案。或许采用第一种方法时,你独辟蹊径找到一条近路,展示给大家,但它肯定隐含在第二种方法中。
你们老师和教科书教你第一种方法,而笛卡尔坐标的使用教会你第二种方法。
我告诉我七年级的孩子,学会笛卡尔坐标系里比划微积分,秒杀一切求阴影面积的题。两个圆交集的面积如何求,我孩子马上吧啦吧啦扯什么拼接减法,我说把圆压扁一点,或者不规则图形你怎么办,傻了吧,怎么办?用尺子硬量啊,坐标系里的微积分就是用尺子硬量的方法。
力气再大,徒手拧螺丝也不如手持电螺丝刀。魏武卒再牛逼的特种兵也干不过手持弩机的秦国农民,论门槛低的工具的意义,让我们进入现代社会的还是笛卡尔序。

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