从实践出发的数学教育思想(第2页)
绢一万三千一百五十二尺,问为绢几匹。
直田长九十步,阔七十步,问积步。
木炭七千五十六斤,各支百四十七斤,问人数。
开渠积六千八百三十七尺,共用一百五十九工,问一工取土多少。
另外,在《田亩比类乘除捷法》中所涉及到的几何图形名称无不是取自于生活实际当中。如:“直田、方田、圆田、圭田、梯田、牛角田、萧田、墙田”等。这些名称对应着我们现代的几何图形分别为“长方形、正方形、圆形、圆环形、三角形梯形,不规则四边形,倒梯形、半梯形”等。另还有诸如“腰鼓田、鼓田”等。在书中,杨辉还多五次提到“台州量田图”的问题:
台州量田图,有牛角田,用弧矢四法。
台州黄岩县围量田图,有梭田样,即二圭田相并,今立小题验之。
台州量田图,有曲尺田,内曲十二步,外曲二十六步,两头各广七步,问田几何。
台州量田园,有箭翎田,中长八步,东西两畔各长四步,阔一十二步,问田几何。
可见,杨辉对台州非常熟悉,他编入自己书中的这些题目无一不是来自于他工作和生活的实际,如果没有丰富的第一手资料,他很难详尽地叙述并运用这些数据,这种与实际紧密结合,进行数学研究和数学教学的方法,是杨辉数学教育思想的主要特点,也是中国古代数学家们的优良传统之一。为了使数学知识能为普通百姓所理解和掌握,杨辉在编写数学教材的时候,常常把很多深奥的内容用最便于群众的“歌诀”方式表达出来。这恰恰也是中国古代民间数学的特色之一。如“求一乘法”和“求一除法”歌诀:
求一乘法:五六七八九,倍之数不走;
二三须当半,遇四两折纽;
倍折本从法,实即反其有;
用本以代乘,斯数足可守。
求一除法:五六七八九,倍之数不走;
二三须当半,遇四两折纽;
倍折本从法,为除积相就;
用减以代除,定位求如旧。
这样的歌诀就是普通百姓生活中最常见的歌谣,通俗易懂,押韵顺口。这对于人们学习数学的帮助是显而易见的了。杨辉就是用这样的方式培养人们对于数学的学习兴趣。杨辉的数学并不倾向于高深的理论研究,更多都是粗浅的侧重于基础知识的实用数学。数学来自日常生活,又为日常生活服务,这样杨辉的数学在民间便得到了更加广泛的流传和普及。
在教学方法上,杨辉主张循序渐进,精讲多练。先熟练习题的运算,之后再总结算理、算法。《乘除通变本末》一书中,开篇便列有“习算纲目”,可以说是中国数学教育史上最早的一份数学教育教学大纲。这份数学大纲包括了学习进度、学习内容、学习方法、学习材料以及一些学习重点、难点的提示等。
在“习算纲目”中,杨辉非常强调对习题的熟练运算,练习的时间一般都要比正课多好几倍的时间,有的甚至几十倍,“习算纲目”通篇体现了杨辉由易到难、由浅入深、循序渐进的数学思想以及先熟练运算再明算理的数学主张。
第一阶段,先学“九九合数”,即九九乘法表。“一一得一,至九九八十一”,随后安排学习的内容和进度。学习“相乘”,讲课一日,温习五日;“商除”讲课一日,但温习半个月。以上二种方法,都是从一位数到六位以上数的运算。
第二阶段,学习有关乘除的替代算法。学加法起例并定位,功课一日,温习三日;学减法起便并定位,功课一日,用五日温习等。除了计算法之外,杨辉还指出在熟练运算之后,一定要知道算理的重要性。
第四阶段,就学习“通分”和“开方”了。通常人们认为“通分”很麻烦,但杨辉却要求学生不要认为有什么可麻烦的,认真学一下就好了。他将这些复杂的数学知识化简,化难为易,在编教材时充分考虑学生的心理和知识发展水平,尽量使深奥的数学知识变得更加直观、通俗,使之更容易推广、普及。这种利用社会生活中的课程资源进行是便于普通读者接受,也便于发挥社会效益,同时也便于学生能力的培养。
然后学习“开方”。“开方”是数学中用途很广泛的一部分知识,而且其本身就有七部分知识,即“开平方、开立方、开平圆、开立圆、开分子方、开三乘以上方和带从开方”。所以学习起来自然就要多花些时日,边学边研究,在学习方法上,杨辉提倡熟读精思,融汇贯通;提倡对知识的理解,反对死记硬背,直到能做到融会贯通,活学活用的程度为止。
最后一个阶段,就是要学习传统的《九章算术》了。经过前面几个阶段的基础知识训练之后,在熟练掌握各种算法的基础之上再来学《九章算术》难度就不大了。
在教学方面,杨辉认为,教师编书或讲课时,应该用算法统帅习题。要说明一种算法,都要先设置一种数学问题。每种算法都要有相应的数学题目来验证和练习。在要求学生进行大量的习题训练的同时,杨辉还强调要精选例题,并且在讲清楚算法的来龙去脉之后,启发、引导之中要触类旁通,并提高学习上的自觉性和主动性。可见,杨辉对于学习数学理论知识和运用练习题来理解并加以巩固,这两者之间的重要关系有着很深刻的认识。
杨辉一生治学严谨,教学一丝不苟,他的这些教育思考和方法,至今也有很重要的参考价值。