英语和奥数哪个好学(海韵教育从算术到代数)
英语和奥数哪个好学(海韵教育从算术到代数) 时间又向前滚动一千三百年,来到了16世纪,第二个大佬韦达出现了,他在其著作《分析术入门》中开始系统性地运用字母来代表数,代数由此进入了符号代数阶段,并有了长足发展,字母不仅可以代表未知数,也可以代表已知数,甚至可以代表任意数,至此也就有了我们今天熟悉的代数的样子。 历史的车轮滚滚向前,转眼间来到了两千年后的公元3世纪,大佬丢番图出现了,他在其著作《算术》中首次引入了字母来代表数,代数的发展就此进入了缩略代数的阶段,不过这个阶段对字母的认知仅仅停留在将它看作未知数的层面上,此时已经可以完美解决鸡兔同笼了:设鸡有X只,则2X+4(35-X)=94,解得X=23。 代数的历史分为三个阶段:修辞代数阶段,缩略代数阶段,符号代数阶段。 修辞代数阶段可追溯到公元前1700年前的古埃及和古巴比伦时期,这段时期没有符号,数学问题完全用语言文字来表达,例如上述鸡兔同笼问题,如果用修辞代数来表述,应
小学数学到中学数学的标志就是从算术过渡到了代数,而其中最明显的特征就是开始用字母来表示数。这个变化看似很简单,以至于课本中只用了一节课就完成了“字母表示数”,然而在数学的历史长河中,这一过渡足足用了三千余年!
在从算术到代数的学习过程中,“鸡兔同笼”问题最经典:“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?”(有若干只鸡兔同在一个笼子里,从上面数,有35个头,从下面数,有94只脚。问笼中各有多少只鸡和兔?)
下面我们将以此为例展开对代数的探讨。
一、代数的历史
代数的历史分为三个阶段:修辞代数阶段,缩略代数阶段,符号代数阶段。
修辞代数阶段可追溯到公元前1700年前的古埃及和古巴比伦时期,这段时期没有符号,数学问题完全用语言文字来表达,例如上述鸡兔同笼问题,如果用修辞代数来表述,应该是这个样子的:头数35乘以4,减去脚数94,再除以每只兔子比鸡多出的脚数2,就得到鸡的数量。
好家伙!让你这样子学数学,开心吗?
历史的车轮滚滚向前,转眼间来到了两千年后的公元3世纪,大佬丢番图出现了,他在其著作《算术》中首次引入了字母来代表数,代数的发展就此进入了缩略代数的阶段,不过这个阶段对字母的认知仅仅停留在将它看作未知数的层面上,此时已经可以完美解决鸡兔同笼了:设鸡有X只,则2X+4(35-X)=94,解得X=23。
时间又向前滚动一千三百年,来到了16世纪,第二个大佬韦达出现了,他在其著作《分析术入门》中开始系统性地运用字母来代表数,代数由此进入了符号代数阶段,并有了长足发展,字母不仅可以代表未知数,也可以代表已知数,甚至可以代表任意数,至此也就有了我们今天熟悉的代数的样子。
二、代数与算术的区别
那么,代数相较算术的进步,仅仅是增加了字母吗?
非也!
字母的出现固然极大地简化了数学关系的描述,让数学变得更具象了,但是作为跨越了三千多年的划时代变革,代数相比于算术还有三个明显的区别:
1.运算律的继承与发展
四则运算的运算律——交换律、结合律、分配律——在算术学习阶段便已学过,但是这些运算律在算术阶段并未得到充分的利用,例如分配律,在算术阶段其实是不怎么需要分配律的,课本上说:在有括号的算式里,先算括号里面的,再算括号外面的;先算小括号,再算中括号,最后算大括号。也即是说,对于2×(35-10),算术的解法是先算35-10=25,再乘以2;但是这种算法对于2X+4(35-X)就没办法了,因为X是个字母,并不是数,你没办法先算出35-X的值。
而在代数中,对于字母X,虽然我们不知道它是几,但我们知道它必然是一个数,而运算律既然对所有数都成立,那对于未知数当然也成立,至此,我们就可以充分利用运算律,对代数关系式作简化运算,如4(35-X)=4×35-4X,从而逐步化未知为已知。
在日常教学中,遇到过很多学生,在小学时数学学得好好的,可是一到初中接触了代数以后,数学就开始渐渐跟不上了。我们常常会认为他们在“把字母想象成数”上遇到了困难,可是你说他们能理解这个字母其实是代表着一个数吗?
大多同学其实是能理解的。
那么他们真正卡在了哪里呢?
个人认为,他们更多人是在“字母对运算律的继承”上遇到了坎。这些学生在解方程2X+4(35-X)=94时,第一时间想的是去括号吗?不是,他们想的是不停地给X赋值,然后带进去尝试,因为给X赋了值,他们才会算这个括号。
因此对于老师,应该要指导学生如何让字母与数字一样参与到运算律的运用中去。
2.思维方式的转变
从算术到代数,在思维方式上可谓是180°的转变,还是以鸡兔同笼为例,若是用算术方法来解,相信你们都听老师讲过:“假设这些鸡和兔子像军队一样训练有素,我一声哨响,所有的鸡和兔子全部抬起两只脚,然后所有鸡都一屁股坐在了地上,这时候还站立的脚数94-35×2=24就是所有兔子剩下的两只脚之和,所以兔子有12只”。这时候,倘若你问老师:“老师你咋这么机智呢?你咋想到的?”老师多半就支支吾吾了。因为老师在讲之前,其实心里已经有式子了:兔子=(94-2×35)÷2,这个式子怎么来的呢?
我们设兔子为y只,则4y+2(35-y)=94,化简得2y=94-35×2,y=(94-35×2)÷2。
知道了吧!老师并不是比你更机智,只是比你更鸡贼,他利用了代数方法去反推了算术方法。不过这个例子很好地说明了二者在思维方式上的区别,算术方法是由已知推未知,是逆向的思维方式,对思维能力的要求很高,而代数方法将未知数等同于了已知数,可以正向进行列式,在思维难度上大大降低了,这里我们也对数学有了另一层认知:随着数学的发展,有时候问题并不是变得愈来愈复杂,而是变得更加简单,我们认识世界的能力也愈来愈强。
3.“=”的再认识
代数中的“=”与算术中的“=”是有本质上的区别的,在算术中,“=”表示的并不是“等于”,而是“得出”,这是一个结果符号;而在代数中,“=”则表示的是“等于”,是一个关系符号,它只表示等号的左边和右边是相等的,而非右边是左边得出的结果。
例如,对于算术阶段的学生来说,等式2X+4(35-X)=94大致是可以理解的,然而4(35-X)=94-2X很多学生在理解上就遇到困难了,他会困惑于为什么4(35-X)会得出94-2X这个结果,这里也就明白为什么小学阶段所学的简易方程只停留在X在等号左边的情形了。
在系统地学习代数方程时,需明白 “=”是天平,表示左右两边处于相等的关系,可以通过左右两边来回配平得到X=a的形式,这也就是解方程的本质了。从这层意义上说,解方程虽是代数的优秀才艺,但研究代数并不只是为了解方程,更是为了能让我们根据实际需求与个人的喜好,在各个等价的不同式子之间来回变换,这也是对马斯洛需求层次中最高层次的个人自我需求的满足。
面对一个数量间存在抽象关系的问题,若想解答它,只需要把问题从普通语言转换成代数语言。—— 牛顿《普遍的算术》