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这才是数学!如果有人听不懂数学,那不是数学的错,是传授者的错

 虚空之漂者 2024-04-16 发布于北京
高中的数学进一步迈向抽象,很多人到了高中开始慢慢掉队,在初中还能依靠卓越的记忆力,海量的刷题,维持考高分的能力。到了高中发现刷题不奏效了,公式背上也没有用了,很难找到解题的套路了。
这不是你的问题,也不是数学的问题,是传授数学的人的问题,当然,不一定是老师的问题,有时候也可能是教材编撰者的问题。对数是众多令高中生倍感困惑的概念之一,这个困惑造成的原因明显是教材安排的不合理,课本中的安排既没有围绕着对数的核心思想创设一个情境开始,也没有围绕历史发展的规律创设一个情境开始,而是从一般人很难直观理解的逆向思维开始引入对数。
批判不是目的,目的是为了希望。
我想,如果我们能够创设一个合理的情境,能够让学生真正的理解对数的思想,学生就不会感觉到困惑,作为教育的从业者,我们应该有白居易一样的心态,白居易写诗追求简单,能够让普通老百姓能够看懂。作为教育从业者的我们更应当如此,应该不断地尝试不同的方法,以达到能够让学生理解,一旦学生理解了就不会感到困惑,就不会感到痛苦,有很大可能爱上数学,那么,学好数学就会水到渠成。
闲言少叙,我们还是来聊聊对数这个令学生倍感困惑的概念。近些年来,似乎自然灾害越来越多,也有可能是这些年网络发展的缘故,自然灾害的新闻总是能迅速在网络上传播开来,前些天,台湾发生了7.3级地震。
实际上,地震等级的表示中蕴藏着对数的核心思想,怎么说呢?2级地震的强度是1级地震的10倍,3级地震的强度是2级地震的10倍,依此类推,每一级地震的强度都比前一级地震强度高10倍。我们人类几乎能感觉到的地震强度是3.5级,目前人类有记录以来,最强的地震等级是9.5级,1960年5月22日发生在智利,其强度是3.5级地震强度的100万倍,是台湾7.3级地震强度的10^2.2倍,约158倍。

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就如上图所示,下面表示等级,“1”,“2”,“3”......是加法视角下的加法标尺,每一格相差1。上面表示实际振幅强度,“中等”,“强烈”,“重大”......是乘法视角下的乘法标尺,每一格相差10倍,如此,通过对数在加法和乘法之间建立起了一座桥梁,即同一个事物,通过不同的视角观察。如此,我们就实现了把乘法的计算转换到了加法的计算,或者说把加法的计算转换到了乘法的计算,我们上面计算9.5级地震强度和3.5级地震强度相比,从加法视角看,相差了6级,转换到乘法的视角看,就是10^6,也就是100万。
这就是对数思想的本质,即把复杂的乘法运算转化到简单的加法运算中。
曾经在没有计算机的情况下,对数的发明帮助天文学家节省了大量的计算时间,虽然,从计算的视角看,对数已经退出了历史的舞台,但是,对数的思想依然有着非常重要的作用。上面地震强度的表示就是一个例子,事实上,这样的案例还有很多,还有一个中学生非常熟悉的案例,以PH为单位的溶液酸碱度,当两个溶液的PH值相差1时,它们的氢离子浓度相差10倍。
事实上,还有一个非常有意思的现象,就是本福特定律,这个现象背后的本质也是对数思想,疫情的时候我用这个规律打脸美国政客《中国疫情数据造假?不存在的!》。
所以,当我们理解了对数的思想,深刻理解了对数的思想,我们就能达到融会贯通的状态,我在这篇文章中《这才是数学:知道对数的思想方能融会贯通》写了对数的实际应用。

关于我

每当我看到大家谈“数学”色变,每当我看到世人面对数学时眼中流露出恐惧之色时,我都想告诉他们,他们对数学的感觉是错误的,每当我看到数学被世人误解,总有种痛心的感觉,我想告诉他们数学真实的面貌。所以,我毅然决然地来实现这个梦想,把数学真实的面貌展现给大家,最终,让大家爱上数学。

我主要从五个维度抽丝剥茧把真正的数学展现给大家。

第一个系列:烧掉数学书,重新发明数学。第二个系列:数学思维与方法论。第三个系列:数学批评与希望。第四个系列:数学故事。第五个系列:数学是上帝用来书写宇宙的语言。

这五个系列持续更新中。有喜欢我内容的看官,请给我一个小小的点赞并关注。

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