让学生体验数学的统一美
--------圆锥曲线的教学思考
贵阳一中童雁
中文摘要：数学不同形态的美可以和谐的成为一个统一体。统一也是数学的归宿和本质。圆锥曲线之间的共性是一道亮丽的数学风景，更能反映它们是不可分割的统一体。圆锥曲线教学中如何帮助学生用类比与统一的手法，探索解决圆锥曲线问题,体验数学的统一美是提升学生学习数学的能力和兴趣的一种重要手段。
关键词：和谐统一美；实验；方程；解题；自然
数学学科不仅充满着前人对宇宙奥妙的探索，更蕴涵着人类观察宇宙的心智和对美的追求。数学在内容、结构、方法上都具有自身独特的美.如符号美、对称美、形式美、抽象美、奇异美等。而这些不同形态的美又和谐的成为一个统一体。统一也是数学的归宿和本质。如何使学生感悟到这一点，圆锥曲线之间的共性是一道亮丽的数学风景，更能反映它们是不可分割的统一体。笔者的教学是从以下方面的构思与设计来思考的。
1．实验结果的和谐与统一
如果要了解圆锥曲线的性质，玩折纸游戏能领略更多的趣味。让学生在准备好的圆形纸片内，取一个定点A（异于圆心O）。在点A作一个记号，然后开始折纸，每次将圆纸片折起一角，使折起部分的圆弧过点A，将纸抹平，得到一条折痕。继续这样折下去，得到若干条折痕，学生们惊奇的发现：在众多折痕的包围中，留下了一块平坦光滑无折痕的椭圆形区域（图-1）。
S
（图-1）（图-2）（图-3）
通过观察引导学生发现：
（1）椭圆的两个焦点恰为点O和点A，其长轴长等于圆形纸片的半径；
（2）由对称性还可知道直线ST是椭圆在点M处的切线；
（3）不同的学生选取点A的位置也不同，同样大小的圆形纸片，还可折出许多不同形状的椭圆。点A的位置离圆心O越远，折出的椭圆越扁。（图-2）
此时教师继续提醒学生：若将点A取在圆外会有什么结果？假如重复以上的折纸方式，点A应固定在哪呢？我们可以想象将圆心固定在一个长方形纸片上，点A就选在圆外的长方形纸片上。通过观察图形和教师引导，学生逐步看出点M满足：|MA|—|MO|=r.即点M的轨迹是以O、A为焦点的双曲线的左支（也可类似的产生右支）。
有了以上的结果，学生们自然会联想如何折出抛物线来。准备一张长方形纸片，在中轴线上取一点F，然后将右下角翻折起来，使下底边经过点F，得到一条折痕，继续折下去也可得到若干条折痕，最终从整体上勾画出一条抛物线的轮廓来。并且发现：（1）抛物线上的点M到焦点F的距离等于到纸边的距离；
（2）纸边所在直线为准线；
（3）折痕ST 为抛物线过点M 的切线（图-4）
T
P
（图-4）
由此，学生不仅看到了圆锥曲线都可以通过折纸游戏而得到，而且了解圆锥曲线在圆锥中以不同方式截取的统一与和谐，并且明白了椭圆、双曲线与抛物线的差异，这一点恰恰体现了抛物线在圆锥曲线中的变异，可以说是数学中的奇异美吧。实际上，以上折纸所形成的三种圆锥曲线还可以通过几何画板，拖动图中点A 的位置，仔细观察理解圆锥曲线轨迹的生成与它们的诸多性质。通过演示，使几何更显动态、直观、生动。另外，用手电筒的光线照射以及锥形酒杯盛水的倾斜程度，看到圆锥曲线的形成。同时鼓励学生在互联网上收集和查找圆锥曲线有趣的实例。
2．方程的和谐与统一
教材上对于椭圆与双曲线标准方程是通过建立直角坐标系，以焦点所在直线为坐标轴，根据第一定义来推导的。 首先，由
()()a y c x y c x 22222±=+-±++①， 移项可得()()222
22y c x a y c x +-±=++ ， 两边平方化简可得()222y c x a
ca a +-=-②， 两边再平方得：)()(22222222c a a y a x c a -=+-或
)()(22222222a c a y a x a c -=--，分别令222b c a =-或222b a c =-，
整理后可得标准方程12222=+b
y a x )0(>>b a ③或122
22=-b y a x ④。 以上①②③④是几个重要关系式，学生不难发现①式揭示了椭圆与双曲线的定义，③④式是它们的标准方程，具有简洁、对称、和谐的特点。而②式学生一开始是发现不了其意义的。此时，不妨将②式变形为)()(2
2
x c a a c y c x -=+-即a c x c a y c x =-+-222)(⑤，观察⑤式的结构，最终能发现椭圆与双曲线上任意一点),(y x P 到定点)0,(c F 的距离与到定直
线c
a x l 2
:=的距离之比为常数a c .这恰恰是椭圆与双曲线的第二定义。若令e a c =，还可得
到椭圆的焦半径ex a y c x PF -=+-=
22)(||.再将a
c 看成1，⑤式也表示了抛物线的定义. 由此看来，三种圆锥曲线的定义和描述原来完全可以统一在⑤式之中的.教学中既可以按照现行教材中的顺序展开，先学习椭圆的定义、方程、几何性质，然后采用同样的研究方法学习双曲线、抛物线.也可以把椭圆、双曲线、抛物线合起来作为一个整体，先讨论它们的定义，再求它们的方程，最后研究它们的几何性质及其运用。还可以把e
d MF
=作为知
识生长点展开.上述组织方法有机的结合起来，效果极佳。
3． 解题中的和协与统一
圆锥曲线在定义、方程中有如此的和谐与统一，必然在解题中伴随类比、和谐与统一.要善于帮助学生积极、主动探索解决圆锥曲线问题中的类比与统一的手法是非常关键和重要的.可以围绕下列典型问题进行圆锥曲线的解题教学：
（1） 圆锥曲线的准线、焦半径、通径、焦准距、焦参数等的比较。
（2） 圆锥曲线以焦点弦为直径的圆与准线有哪几种位置关系？
（3） 怎样在圆锥曲线上求一点，使它到某直线的距离最短？
（4） 圆锥曲线上关于某直线对称的点的存在性问题。
（5） 圆锥曲线焦点弦的中点轨迹问题。
（6） 与圆锥曲线有关的最值及范围问题。
（7） 与圆锥曲线有关的焦点三角形问题。
（8） “黄金椭圆”与“黄金双曲线”的性质与比较问题。
通过类比，启发、帮助学生了解和掌握圆锥曲线的性质、数学中重要的解题思想与方法。
4． 自然中一些现象的和谐与统一
三种圆锥曲线从某些侧面揭示了客观世界的和谐统一. 它们都是平面与圆锥曲线的截线。它们不仅具有相似的几何性质，都具有统一的普通方程a
c x c a y c x =-+-2
2
2)(与极坐标方程ρ=θ
cos 1e e -P ，还具有相似的光学性质。由于入射角和反射角相等，从椭圆的一个焦点发出的光线，反射后都集中到另一个焦点。而光线从双曲线的一个焦点发出，经过该双曲线的一支反射后，光线就好像是从另一个焦点发出的一样。从抛物线的焦点发出的光线射到抛物线上，反射后成为与抛物线的轴平行的光线。对椭圆、双曲线、抛物线的光学性质能否把它们统一呢？对于抛物线，我们可想象另一个焦点在主轴正向的无穷远处，这样，三种曲线的光学性质就可以统一为“由圆锥曲线一焦点发出的光线，经反射后，其反射光线所在直线必经过另一焦点.”注意到两焦点的中点即为圆锥曲线中心，这就启发我们，当抛物线的中心与另一焦点想象为位于主轴正向上的无穷远处时，则有心无心的某些差异就可能消失，从而能由有心曲线的性质猜测出抛物线的未知性质.这里，数学的统一美、奇异美起到了决定性的作用.数学美的追求成为探索未知的金钥匙.追求数学美感，追求自然界的和谐统一，能成为学生简化结果、深化问题、推广结论，探究数学世界的强大精神力量,也成为判断事物的一个重要标准.。
由此，给学生展示和介绍生活和科学研究当中的圆锥曲线知识的运用，更能激发、调动学生学习数学的热情与积极性。如电影放映机上的聚光灯的反射镜面，反射式望远镜中的反
射镜等都是利用了双曲面的聚光性质。利用抛物镜面把阳光汇聚在焦点上产生高温。探照灯射出一束平行光线。等等。圆锥曲线（面）除了在光学上有广泛的应用外，它们都可以是天体运动的轨迹。如载人航天飞船、人造地球卫星绕地球飞行轨道是椭圆。航天器完成预定科学任务以后，需要改变运行轨道，沿抛物线下降返回地面。其它学科（如地质学、生物学、建筑学）的研究中也有很多与圆锥曲线有关的知识。
世界上不缺乏美的事物，而是缺乏人对美的欣赏和认识。数学教学中，如果教师只关注认知信息，只关注应试和过于功利的话，那么留给学生对数学的认识恐怕只是看上去是一些枯燥、空洞、乏味的公式、定理与单纯的解题。人是乐于接受美的事物的。教学中如何用数学和艺术的“两只眼”观察、发现，通过探索形成数学教育艺术和智慧，从而激发学生学习数学的浓厚兴趣，点燃热爱科学的热情，构建学生崇尚真理的情感与精神力量，是一个数学教师教学与研究的立足点。
参考文献
[1] 蒋声，陈瑞琛.趣味解析几何[M] .上海：上海教育出版社，2007 .
[2] 吴振奎，刘舒强.数学中的美[M]. 天津教育出版社，1997.
发现数学之美感受数学魅力 方山学校宋宏文数学是什么？不同的人对数学的认识是不一样的。在多数人心中，它也许只是“ 1、2、3……”这些数字之间的游戏。在大多数学生看来数学就是计算，推理和证明，觉得数学很抽象，感觉枯燥无味。其实数学是一门很美的学科，很多大数学家都从不同的角度称颂数学之美。例如：“数学是壮丽多彩，千姿百态，引人入胜的”（华罗庚）；“数学之美，美在纯净” （纳什）；既然数学是美丽和魅力无穷的，为什么不少学生从小学开始便讨厌数学，觉得数学难懂难学，枯燥无味呢？主要原因是孩子们刚接触数学时，家长或老师只教他们算法和算理，不重视让他们领略到数学美和好玩的一面。数学家杨乐说得好：“学数学的关键是培养学生的兴趣，使数学成为爱好和兴趣。”因此，如果我们的教师能够欣赏数学的美，重视在教学中让学生体验数学之美，领略数学魅力，培养学生对数学知识美的热爱，从而激发学生对数学的学习兴趣，开发学生的智力，从而达到育人的目的，那是多么的重要。 数学是美的，关键是我们要有一双善于发现美的眼睛，要有一颗善于发现美的心灵。数学是一门美学，它具有符号美、抽象美、和谐美、简洁美、形式美、奇异美、变化美等等。下面就本人在近年的教学探索中的一些做法加以举例说明如何去发现，展示小学数学中的美。 一、认识数字的有趣和神奇，感受数学美，让学生体验数学的精
彩。 学习数学首先是从认识数字开始，如何让学生觉得数字生动、形象、有趣，给学生留下一个深刻的印象，迈好开始的第一步，对今后的学习十分重要。我们在教学中可以采取多种不同的方法来加强学生对数字的学习兴趣。比如：通过故事学数字就是一个很好的方法，在一年级的语文书上有这样一首诗：“一去二三里，烟村四五家，亭台六七座，八九十枝花。”这首诗“巧妙的把‘一'到‘十'这10 个数嵌入其中。这样的数字诗，读起来妙趣横生，学生既记住了数字，又学习了古诗，令人回味悠长，学生各积极性很高，学习效果也好。另外，用联想的方法，让学生想象，每个数字的样子像什么，有助于学生对数字产生亲切感，觉得数字原来就在我们的身边，生活中处处是数学，发现数学的妙处不但有趣，而且还能解决问题。比如数字“ 1”，我们可以把它看作“一枝铅笔，一根筷子，一根棍子”等等。数字“ 7 ”这是一个抽象的数字，学生看到它，可能想起神话传说中的“七仙女”，想起白雪公主身旁的“七个小矮人” ，想起每周的“七天” 等等。根据学生的想象，我们可以编出数字儿歌，这样数形结合，抽象的数字，在学生头脑里变得直观形象，让学生感受到数学的乐趣。 二、探索规律，感受数学之美，领略数学魅力。 数学并不是缺少美，而是缺少对数学美的探索，数学美蕴藏在数学的规律之中。数学美就是数学中奇妙的有规律的让人愉悦的美的东西。在我们的数学课本当中有很多探索规律的内容，老师应当引导学生一起去发现，去展示数学中的美，从体验数学美中，领略数学魅
数学教学中的数学美无处不在 作者英子指导教师王彩凤 [摘要] 新的数学课程标准强调要让学生领会数学之美，作为数学教师在教学过程中适时渗透美的知识和进行数学审美教学是很必要的。 美的基本要素特征是具有形象性、情感性、新颖性和功利性,这些基本特征融入数学的内容之 中,形成了有别于其他科学的数学美的基本特征,即直观性、简洁性、统一性和奇异性;因直观而显的亲近愿学；因简洁而简单对称和谐,因统一而和谐抽象,不独立；因奇异而有趣味、有收获;只有在数学教学中让学生进行美的体验,才可以激发学生的学习兴趣,引导学生形成良好的情感态度和意志品质,形成主动学习的 学习机制。 [关键词] 数学之美; 数学教学; 美的体验 “高中数学课程的具体之一是使学生认识数学的科学价值，应用价值和文化价值，崇尚数学的理性精神，体会数学的美学意义”（1）因此,新数学课程理念下的数学教学既要重视数学知识的传授，又要关注数学中的美学属性，使学生在了解和感受数学美的同时，培养起对数学的良好情感和提高对数学的直觉能力和创造思维能力。 一．数学之美 数学中没有明显地提到善和美，但善和美不能和数学完全分离。因为美的主要形式就是秩序性、均衡性、确定性，这些恰好就是数学所要研究的范畴。所以数学和美不是没有关系的。数学中的美如美酒,如甘泉,自古以来就吸引着人们的注意力。古希腊的学者认为球形是最完美的形体;毕达哥拉斯发现了勾股定理,他为直角三角形具有这种简明、和谐的美而赞叹;毕达哥拉斯学派认为“万物皆数,美是数的和谐”;中世纪的伟大学者、艺术家达·芬奇从另一方面感受到了数学美,他认为“黄金分割是美的原则”。爱因斯坦12 岁时,得到了一本欧几里德几何教科书,它的严谨、明澈和确定,给爱因斯坦留下了不可磨灭的印象;罗素在学习欧几里德几何时,感到这是他一生中的一件大事,他像初恋一样地入了迷,没有想到世界上还会有这样有 趣的东西。数学美比比皆是,正如人们常说的:“哪里有数,哪里就有美。”数学美不同于自然美或艺术美。正如英国数理哲学家罗素所说:“数学,如果正确地看它,不但拥有真理,而且具有至高的美,是一种冷而严 格的美,这种美不是投合我们天性微弱的方面,这种美没有绘画或音乐的那样华丽装饰;它可以纯净到崇高 的地步,能够达到严格仍只有最伟大的艺术才能显示的那种完美的境地。”可见数学美是一种完全和谐的美,抽象形式的美。经历过数学美的体验的数学家们认识到了数学美的价值,对它的存在性以及价值作了深入的探讨,如欧拉、庞加莱等都对数学中美的存在作过论述。数学美是一种客观存在,是自然美在数学中的反映。美感,这是人们的一种愉悦感,是心灵上需要的某种适应性。而数学家对美的感受则着眼于数学的方法和理论,正入数学家庞加莱所说:“数学家们非常重视他们的方法和理论是否优美,这并非华而不实的作风。”数学方法与理论中的美,就是各个部分之间的和谐与对称,恰到好处的平衡,一句话,那就是井然有序,统一协调,从而使我们对整体以及细节都能清楚地认识和理解。而无论是和谐、平衡,还是统一、协调,都是直觉的结论,因此,“数学美可以说是带有一定主观感情色彩的精致直觉。”数学美主要表现在其直观性、简洁性、统一性和奇异性。一般美的形象性、情感性、新颖性和功利性都融于数学之中。 1、直观性 事实上，数学美不是抽象得难以捉摸的东西，其中的数学图形、符号、公式、结构关系等美学形体可以通过我们的感官直接感知。同时，数学之美重在过程之美。张奠宙教授认为“数学美，乃探究之美，对于每个学过数学的人来说，都是深有感触的，一道数学题目的解决，一个定理的发现，一个猜想的证明，是多么令人激动与陶醉啊！于枯燥之中见新奇，于迷茫之中得豁朗，这就是数学美的直观魅力所在。”【2】比如，“七巧板”是我国一种传统的智力拼图游戏，被西方称为“东方魔板”。它是由七块几何图形组成的，这七块可以拼成一个大正方形，用它以各种不同的巧妙方法可以拼成千变万化的形象图案，如较复杂的几何图形、建筑物、风景、人物，汉字等。儿童玩七巧板的过程，既是益智活动过程，又是数学对象的
数学美的表现形式是多种多样的，从数学内容看，有概念之美、公式之美、体系之美等；从数学的方法及思维看，有简约之美、类比之美、抽象之美、无限之美等；从狭义美学意义上看，有对称之美、和谐之美、奇异之美等。 （一）语言美 数学有着自身特有的语言———数学语言，其中包括： 1 数的语言——符号语言 关于“∏”，《九章算术》如斯说：“割之弥细，所失弥小，割之又割，以至于不可割，则与圆合体，而无所失矣”；面对“√2”这一差点被无理的行为淹没的无理数，我们一直难以忘怀那位因发现“边长为1的正方形，其对角线长不能表示成整数之比”这一“数学悖论”而被抛进大海的希帕索斯（公元前五世纪毕达哥拉斯学派成员）。还有sin?、∞等等，一个又一个数的语言，无不将数的完美与精致表现得淋漓尽致。 2形的语言——视角语言 从形的角度来看——对称性（“中心对称”、“轴对称”演绎了多少遥相呼应的缠绵故事）；比例性（美丽的“黄金分割法”分出的又岂止身材的绝妙配置？）；和谐性（如对数中：对数记号、底数以及真数三者之间的关联与配套实际上是一种怎样的经
典的优化组合！）；鲜明性（“最大值”、“最小值”让我们联想起——“山的伟岸”与“水的温柔”，并深切地感悟到：有山有水的地方，为何总是人杰地灵的内在神韵……）和新颖性（一个接一个数学“悖论”的出现，保持了数学乃至所有自然科学的新鲜与活力）等等。 （二）简洁美 爱因期坦说过：“美，本质上终究是简单性。”他还认为，只有借助数学，才能达到简单性的美学准则。朴素，简单，是其外在形式。只有既朴实清秀，又底蕴深厚，才称得上至美。 欧拉给出的公式：V－Ｅ＋Ｆ＝２，堪称“简单美”的典范。世间的多面体有多少？没有人能说清楚。但它们的顶点数Ｖ、棱数Ｅ、面数Ｆ，都必须服从欧拉给出的公式，一个如此简单的公式，概括了无数种多面体的共同特性，能不令人惊叹不已？！ 在数学中，像欧拉公式这样形式简洁、内容深刻、作用很大的定理还有许多。比如：圆的周长公式：C=2πR 勾股定理：直角三角形两直角边的平方和等于斜边平方+ =。 正弦定理：ΔＡＢＣ的外接圆半径Ｒ，则
数学美在数学教学中的作用探究 一、利用数学美，提高学生的学习兴趣，激发学习热情 数学的抽象与严谨常使学生有枯燥乏味之感，甚至敬而远之。因此在数学教学中，教师要不断地激发学生的学习热情，坚定他们学好数学的信心。应遵循的数学原则之一，就是美的体验原则，也就是进行数学美的教育，即寓教于美，在美的享受中使其心灵得到亲切感，产生求知热情，形成学习的自觉性。 二、利用数学美，培养学生严谨缜密的思维习惯 数学学科的严谨与缜密和数学的和谐统一之间存在着一定的联系。在数学教学中，引导学生追求数学的和谐统一美，对培养学生严谨缜密的思维习惯、系统地掌握数学知识及正确地应用数学方法都有很大的帮助。 数学是从需要中产生的，是从现实中抽象出来的规律形成了数学概念、性质、定理、法则、公式等，尽管数学具有高度的抽象性和严密的逻辑性，但其内容、空间形式及数量关系却总以一定的“形”存在着，有了这种“形”就可以感知它，就可以通过抽象思维认识它、理解它、应用它。不仅如此，数学教学更重要的任务是获得这些数学知识的形成过程，这个过程的实质就是发现数学和运用数学，是比数学本身更为重要、宝贵的数学思想和数学方法，而从数学教学目的看，也是使学生掌握数学知识并培养能力，发展智力和陶冶个性品质的关键。数学思维问题是数学教学核心问题，充分揭露了数学思维过程是数学教学的指导原则。 通过数学教育可以逐步培养学生观察、比较、分析、综合、抽象和概括的能力，会用归纳、演绎和类比进行推理，会准确地阐述自己的思想和观点，形成良好的思维品质。 三、利用数学美，培养学生的發散思维 大量事实证明，追求数学美，能推动数学的发展，要培养优秀的数学人才，就必须充分发掘数学中美的因素，使学生通过追求数学美，发挥想象能力，增强创新能力。一个人要想进行开创性的工作，就必须破除原有的、不合理的定势思维，增强发散思维，数学中的类比、猜想都是一种发散思维。比如，在最初的很长时间内，人们也一直以为牛顿—莱布尼茨公式是畅通无限的，然而后来发现这种似乎万能的积分对狄里克雷函数却失灵了，这种特殊的现象给积分带来了新的生机，它促使人们开始创立新的积分，以便能解决更广一类函数的积分问题，这也说明了数学的奇异美包含了人们所意想不到的科学事实。 四、利用数学美，激励学生进行创造性学习 数学家、物理学家魏尔曾说过：“我的工作总是努力把美和真联系起来，而当我必须做出选择时，我则通常选择美。”魏尔的话表明了数学活动中应以美的
把握数学美的特征发挥数学美育功 能长期以来，在中学数学教学中，人们重视基础知识和基本技能的传 授与训练，而忽视了美育的渗透。不善于发掘数学本身所特有的美，不注意用 数学美来感染诱发学生的求知欲望，激发他们的学习兴趣；不重视引导学生发 现数学美，鉴赏数学美，更谈不上引导学生创造数学美，以致使一些学生感到 数学抽象枯燥，失去学好的信心。那么什么是数学美，在教学中，如何发挥数 学的美育功能呢？本文拟就这个问题作一初步探讨。数学是研究客观世界数量 关系和空间形式的科学。数学美即是蕴藏于它所特有的抽象概念、公式符号、 命题模型、结构系统、推理论证、思维方法……之中的简单、和谐、严谨、奇 异等形式，它是数学创造的自由形式，它揭示了规律性，是一种科学的真实 美。数学中美的因素是多方面的、具体的、意义深刻的，其主要表现在以下四 方面：一、简单性。简单性是美的特征，也是数学美的基本内容。数学的简单 美具有形式简洁、秩序、规整和高度统一的特点，还具有数学规律的普遍性和 应用的广泛性。例如，众所周知的三角形、平行四边形、梯形的面积公式，形 式多么简洁规整，应用又多么广泛普遍。在梯形的面积公式s=1/2（a＋b）h （a为上底，b为下底， h为高）中，当a=0时变成三角形的面积公式；当a=b 时，变成平形四边形的面积公式，这种既有区别又有联系、既对立又统一、从 量变到质变的辩证方法在数学中处处可见。其思维方法引入深思。二、和谐 性。各种自然形态，特别是动植物的生态以及人类的许多造物形态都有蕴含丰 富的数学关系，有丰富的对称美、和谐美。作为反映和研究客观规律的数学科 学，集中反映了这种美的特征。数学美的和谐性是指数学内容与结构系统的协 调完备和数学所表现出的均衡对称。三、严谨性。严谨性是数学的独持之美。 它表现在数学定义准确地揭示了概念的本质属性；数学结论存在且唯一，对错 分明，不模棱两可；数学的逻辑推理严密，从它的公理开始到演绎的最后一个 环节不允许有一句假话，即使错一个符号也不行。此外，数学结构系统协调完 备，数学图形美丽和谐，数学语言生动严密等等都表现了数学的严谨性，例 如，极限过程，是一个无限接近的过程，人们无法经历它的全过程，而极限理 论却使我们在推理想象中完成这个过程。对它所推出的结论的正确性人们确信 无疑，达到尽善尽美，令人陶醉的境界。数学美的这种严谨性，要求数学工作 者具有实事求是，谦虚谨慎，孜孜不倦地追求真理的美德，这正是数学美的伦 理价值所在。四、奇异性。数学中新颖的结论、出人意料的反例和巧妙的解题 方法都表现出了一种独特的令人惊讶的奇异美。例如，欧拉发现的复数 z=cosθ+isinθ=e（或i），当θ=π时得到e十1（或ie）=0把五个重要的特殊的数0、1、π、e、i巧妙地联系在一起。函数f（z）=x＋yi在复平面内处处连续却处处不可导这一反例的构思多么绝妙！诸如此类，好似天工巧设， 出神入化，给人一种奇异的美感。数学是美的，人的爱美天性在青少年时期表 现尤为突出。数学教师理应抓住这个最佳时期，不失时机地向学生揭示数学之 美，进行审美教育，充分发挥数学的美育功能。一、展示数学之美，激发学习 兴趣。心理学研究表明：没有丝毫兴趣的强制性学习，将会扼杀学生探求真理 的欲望。兴趣是思维的动因之一，兴趣是强烈而又持久的学习动机。只有学生 热爱数学，才能产生积极而又持久的求学劲头。因此，教师应充分运用数学美 的诱发力引起学生浓厚的学习兴趣、强烈的求知欲望。具体方法如下：（一） 通过生动的学生熟悉的实际事例、形象的直观教具，组织学生进行实际操作等
轻松课堂，感受“数学之美” 在大力提倡素质教育的今天，愉快教学法，寓教于乐，轻松愉快的课堂教学实质就是运用美学感知规律进行施教，寓教于乐，让学生成为真正地教学主体。而对于大多数同学认为数学是门枯燥乏味学科，怎样才能开启学生的心灵之门，使他们领会数学之趣之美，对数学学科知识产生浓厚的学习兴趣呢？作为数学教师，首先应该发现数学的美，然后将美的数学以适当的方式展现给学生，让学生觉得学习数学是一种美的享受，所以教师探索数学的美是实施教学的前提。 那么，数学学科中有哪些美呢？在教学中，发现数学的美处处可见。 一、数学的空间美 丰富学生的空间美感：空间观念是对物体的方位、距离、大小和形状的知觉。在小学数学的教学过程中，在认识直观感知的基础上，要通过分析，比较几何形体的形状特征，抽象出每种几何的本质属性，建立和发展学生的空间观念，从而感受几何形体的美。例如：在一年级上册《认识物体》中，可以让学生看一看，摸一摸，滚一滚，推一推，摆一摆。看一看各种物体的大概形状；摸一摸长方体和正方体有没有棱角，圆柱体和球体有什么特点；滚一滚中得出圆柱体和球体能否滚动；推一推中体验出长方体和正方体和圆柱体能否向前推进，难度如何；摆一摆中体验到用几种几何体能摆出不同形状的物体；这些实践能加深学生对形状物体的区别认识，丰富学生的空间观念，培养学生的空间思维能力，从而感受到空间美的熏陶。 二、数学的数感美 一般来讲，数感是人对于数及运算的理解和感受，这种理解和感受有助于学生以“数”的眼光看待问题，进而为学生的数学思维和数感奠定基础。例如：教学《可爱的校园》时，我让学生用教具摆出3个圆片代表3头大象，把形象生动的实物抽象为数字符号“3”，不同的数字代表不同的动物只数，形成由少到多的数学感知美。 三、数学存在的意义之美 数学是人类思维的表达方式，它反映了人们积极进取的意志，缜密周详的推理以及对完美境界的追求。数学存在的意义，在于理性地揭示自然界的一些想象、规律，帮助人们认识自然，数学是取之生活而用之生活，数学最早的起源，大概由自古代人们的结绳记事，一个一个的绳扣，把数学的根和生活从一开始就牢牢地系在一起。让学生了解数学存在的意义，了解数学与生活是密不可分的，生活处处有数学，感受到学习数学的意义所在，从而就会感受到数学的实用之美。 四、数学语言简洁之美
建筑中的数学美 【课题确定】数学是没有生命的，而当数学遇到建筑时就会有奇妙的化学反应，产生出 意料之外的 奇迹。古今中外，过去现在，世界上为人们所熟知的伟大建筑中，无不体现着数学的美。数学美和建筑美究竟是怎么摩擦出如此奇妙的火花？数学究竟为这些瑰丽堂皇的建筑注入了什么魔法？将我们如痴如醉？就让我们深入探究建筑中的数学美，体会数学在建筑中的表现形式。 【摘要】当我们徜徉在人类建筑的历史长廊中流连忘返的时候，怎不为将这粗陋简单 的泥砖土瓦雕 琢成传世永恒与辉煌的鬼斧神工所感动、所钦佩？但是，当我们在享受着这一件件艺术瑰宝带来的惠泽时，可曾想到这些宏大的建筑珍品里面隐藏着数学的奥秘？本文主要介绍了数学在古今中外建筑形式中的表 现。 【关键词】古代现代中外数学之美建筑设计【主体内容】
建筑是根据功能和美感的需求，对土地、材料和结构进行堆积与组合，比例决定着建筑中个体、局部与整体的数学关系，因此比例是建筑的核心和灵魂。比例在数学上并不具有美感，但“黄金分割”的比例分割之美在各种艺术作品都得到充分的展现。现代设计师仍然最常见地使用黄金分割法则构造着适用性和艺术性统一的新颖建筑。 一、古今中外建筑中的数学之美 1、中国古建筑 中国建筑，具有悠久的历史传统和光辉的成就。我国古代的建筑艺术也体现着数学美。而要体会到其中的数学美，除了需要理解建筑艺术的主要特征外，还要了解中国古代建筑艺术的一些重要特点，然后再通过比较典型的实例，进行具体的分析研究。 中国古代建筑的屋顶对建筑立面起着特别重要的作用。他那远远伸出的屋檐、富有弹性的屋檐曲线、由举架形成的稍有反曲的屋面、微微起翘的屋角（仰视屋角，角椽展开犹如鸟翅，故称“翼角”）以及硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖、十字脊、盝顶、重檐等
数学美在课堂教学中的应用 薛桂兰 (山西矿业职业技术学院,山西大同) 内容摘要:美无处不在,把生活中的美贯穿在教学中,不仅能使呆板冷峻的数学符号充满活力,使枯燥抽象的数学公式变得生机勃发,而且也使学生心灵受到美的陶冶,精神得到美的享受,同时,也为数学课堂教学融入了一份和谐、一分愉悦。 关键词:美 美育 数学美 中图分类号:G63215 文章标识码:A 文章编号:1009-1939(2001)01-0091-02 在人们的心目中,数学是枯燥无味的。实际上,数学也有它的可欣赏性——数学美。数学美是一种朴素的美,它没有华丽的词语,更没有迷人的画面。如果能从审美的角度欣赏数学,可以使学生从抽象的符号中感受到美的形象,从逻辑推理中领略到美的神韵,从表面动态中体会到内在情感活动的起伏与变化,让学生领会美、体验美、热爱美,使学生心灵受到启迪,精神得到升化,在轻松自然的气氛中学习数学知识,接受数学思想,掌握数学方法,达到以美辅德,以美益智,以美健体、以美促劳的目的。 一、简洁美 数学符号把数学内容扼要地表现出来,具有准确性、概括性、简洁性和条理性。在教学中要有意识地引导学生体味数学表达和推理的简洁美。例如: ①引入极坐标系后,椭圆、双曲线、抛物线统一于公式 Θ=ep 1-eco sΗ 之中,这个公式简洁明了,其中,Θ、e、p、Η和谐共处,随e的变化而表示不同的二次曲线。 ②e ix=co sx+sinx,当x=Π时,得e iΠ=-1+0它是联系5个重要常数-1,0,i,Π,e的纽带,它集代数数0,-1,i 与超越数e、Π于一体,的确妙极了。 ③∫f(x)d x这一简洁的符号表达了积分概念的丰富思想,刻画出“人类精神的最高胜利。”因此,有些数学家把微积分比作“美女”。 ④∫b a f(x)d x=F(x) b a,充分体现了积分是微分的无限积累。 ⑤三角函数的诱导公式有几十个之多,如果一个个平铺直叙地讲解,既费时间又很烦人。而当把它们归结为“奇变偶不变,符号看象限”一句话就简明而准确地概括了几十个三角公式。这时学生会从心底迸发出一种对美的享受的快感。 二、对称美 现实世界中处处有对称。对称能给人以美的享受。几何的中心对称、轴对称和镜面对称都给人以美感。其中波浪滚滚的正余弦曲线,欲达不能的渐近线;翩翩起舞的玫瑰线,它们在和谐中,动静结合,很富有诗意。代数中多项式方程虚根的成对出现,函数与其反函数关于y=x轴对称,无不呈现出对称美。而天安门、天坛由于设计建造的对称使得它们更加美丽壮观。在解题过程中,如果教师能敏锐地发现并展示习题中包含的对称性,将会引导学生获得奇妙的解题途径。例如: ①在高等数学中,各种运算和其逆运算的对称美,如导数dy dx =f′(x)与微分dy=f′(x)dx。 ②a、b、c∈R+且不全为零,则 2(a3+b3+c3)>a2(b+c)+b2(a+c)+c2(a+b) ③已知xyzt=1,则 1 1+x+xy+xyz + 1 1+y+yz+yzt + 1 1+z+zx+zx t + 1 1+t+tx+txy =1 ②、③两式展现出代数式的对称美。 ④杨辉三角形构形完美(整体结构上是正三角形),它不仅体现了对称美和规则美,还描述了知识的规律性,其中包含许多奇妙的特点和丰富的内容,启发人们进行想象思维和创造思维。 三、统一美 解析几何中的圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线);平面几何中的圆幂定理(相交弦定理、割线定理、切割线定理、公切线长定理);微积分中的各种代换(如不定积分的万能代换)均体现了统一美。 数学公式多且符号抽象,记公式是学生头痛的问题,通过对公式之间关系的研究,不难发现,许多公式具有内在的和谐统一。例如: ①立体几何中的柱体、锥体、台体以至球体,它们的体积公式可以统一地写成: V= 1 6 h(S1+S0+S2) 其中h为高,S1和S2分别为上下底面面积,S0为中截面面积。这一个公式包含着丰富的内容能给人以美的感受。 ②三角函数的三倍角公式和结果可以统一起来表示为: ? 1 9 ?
源于生活，让学生在学习中感受数学的美 发表时间：2014-05-29T14:22:29.967Z 来源：《中小学教育》2014年7月总第177期供稿作者：陈雪梅[导读] 数学即生活，只有将学生引到生活中去，切实地感受数学的价值，才能使他们真正地理解数学，从而更加热爱生活、热爱数学。陈雪梅广东省珠海市斗门区井岸一小519100 摘要：生活中处处有数学，生活离不开数学，数学也离不开生活，数学知识源于生活又回归于生活。数学即生活，只有将学生引到生活中去，切实地感受数学的价值，才能使学生真正地理解数学，从而使他们从小更加热爱生活、热爱数学。 关键词：数学教学新课标生活情趣 数学即生活，只有将学生引到生活中去，切实地感受数学的价值，才能使他们真正地理解数学，从而更加热爱生活、热爱数学。学习是一种个性化行动。“数学教学，应从学生已有的知识经验出发，让学生亲身经历参与特定的教学活动，获得一些体验，并且通过自主探索、合作交流，将实际问题抽象成数学模型，并对此进行解释和应用。”作为教师，应当在课堂教学环境中创设一个有利于张扬学生个性的 “场所”，让学生的个性在宽松、自然、愉悦的氛围中得到释放，成为一种主动探索的过程。 一、创设轻松愉快的数学学习情境 数学离不开生活，生活中处处有数学。在教学中，要以教材为蓝本，注重密切数学与现实生活的联系，创设轻松愉快的数学情境，想方设法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，使学习数学不只是动情感的脑力劳动，而是一种学习的美。因此，我们的教学应营造一种轻松愉快的情境，使学生乐此不疲地致力于学习内容。现实的学习情境，可以激发学生学习数学的兴趣，充分调动学生学习的积极性和主动性，诱导学生积极思维，使其产生内在学习动机，并主动参与教学活动。如教学《认识左右、上下》位置时，以学生眼前的教室为情境，为学生提供了一个观察生活中人与人、人与物、物与物之间位置关系的场景，让学生在从指定观察到自由观察、换位观察的过程中不断加深对知识的认识和理解，使他们不光会表述物体间的位置关系，还能感受到物体间位置关系的相对性，从而使学习变成展现生命的活力。 二、创设儿童梦幻的“现实生活”情境 心理学研究表明：比起现实情境来，幻想的情境更能激发学生丰富的情感，给他们带来深刻的内心体验。儿童最富于想象和幻想，儿童的世界最是千奇百怪、色彩斑澜。儿童感兴趣的“现实生活”，成人常常不可理喻，就像教材中的“小兔采蘑菇”、“青蛙跳伞”、“小蜜蜂采蜜”等，我们认为不合逻辑常理，孩子们却兴趣盎然。因此，我们需要保有一颗纯真的童心，善于从儿童的生活经验和心理特点出发，努力避免成人化的说教。这样，才能捕捉到一幅幅令他们心动的画面，设计出一个个可亲可近的情境。例如教学“量一量，比一比”，通过学生喜爱的智慧小天使邀请大家参观客厅来导入新课，学生兴趣盎然；引导学生发现客厅里的数学秘密，学生兴趣高涨。 三、创设美的数学生活化情境 数学知识源于生活，对美的追求是人的本能，美的事物能唤起人们的愉悦。在课堂教学中，教师应从学生熟悉的生活情境和感兴趣的事情出发设计数学活动，使学生身临其境，激发学生去发现、探索和应用，学生们就会发现原来熟视无睹的事物竟包含着这么丰富的数学知识。例如老师可以把学生春游中的情境拿到教学中来：“同学们去春游，争着要去划船。公园里有7条小船，每船乘6个人，结果还有18个人在岸上等候。”在课上，让学生边欣赏美景，边根据情境自己编题，自己列式解题。这样，不但把教材中缺少生活气息的题材变成了来自生活的、生动的数学问题，还促使学生能够主动投入、积极探究。在数学教学中进行审美化的教学，充分揭示数学美，能使学生对蕴涵于数学知识中的美产生一种积极的情绪体验。如在《角的初步认识》一课时，学生说出了许多生活中的角，我也随机又利用多媒体展示生活中的角，说明角无处不在，有了角，我们的生活才能多姿多彩。 四、创设感受数学价值美的情境 数学教学是一种有意义的活动，只有在具体的生活情境中加以训练，从学生感兴趣的实物、日常生活中的实例入手，才能使学生“愿学”、“乐学”。数学教材呈现给学生的大多是抽象化、理性化、标准化的数学模型，教师如果能将这些抽象的知识和生活情景联系起来，引导学生体验数学知识产生的生活背景，学生就会感到许多数学问题其实就是生活中经常遇到的问题。这样，不仅把抽象的问题具体化，激发了学生解决问题的热情，还使他们切实地感受到数学在生活中的原型，让学生真正理解了数学，感受到现实生活是一个充满数学的世界，从而更加热爱生活、热爱数学。例如教学《植树问题》一课，教师可以为学生展示马路边植树、小朋友排队、路灯等一些生活中的现象，让学生体会间隔的含义。这样，不仅增强了学生的探究欲，而且使他们体会到只要用数学眼光留心观察广阔的生活情境，就能发现在平常事件中蕴含着的数学规律。 数学来源于生活而最终服务于生活，尤其是小学数学知识，基本在生活中都能找到原型。教师要教会学生把所学的知识应用到生活中，使他们能用数学的眼光去观察生活，去解决生活中的实际问题。如学过了“长方体、正方体体积”的有关知识后，让学生去计算教室的空间大小、学校喷水池的容积、为家庭的装潢设计一个购物计划。 来自生活、回归生活的知识才是最有价值的知识。要让学生对学习数学产生兴趣，最重要的一点是让学生感受到数学的价值，因此在教学中我们应注重联系生活实际，积极寻找身边的数学，把教学归朴于实践、归朴于生活，那样不仅能提高学生的学习兴趣，使学生学得主动、学得轻松，而且能较好地提高数学课堂教学的实效性，迅速提高学生的数学水平。
让学生体会到数学之美 数学很好玩，数学很漂亮，在数学家眼中，数学就像一位恋人…… 数学家大会上，一位位数学大师用洋溢着激情的字眼描绘数学。但数学真的那么美吗？对于大多数中国学生来说，他们感受不到数学的魅力。 现在，中小学里多数学生对学习数学缺乏兴趣，花的力气不少，但成绩并不好，数学成了学习的负担。著名数学家、中科院数学与系统科学院院长杨乐认为，这其中有教材内容过多过繁的原因；有教师水平不齐整，教得不够活的原因；更有现行考试模式的影响，因为数学是主科，总归要考，考试指挥棒的牵制力是很大的。 “我们的数学教育必须改革！”北京师范大学数学系一位教授参与制定了新的中小学数学课程标准，他认为：“数学并不枯燥，是我们把它教枯燥了。不能再让孩子学得那么痛苦，要把数学的美丽还给他们。” 这几年，我国参加国际数学奥林匹克竞赛，获得的金牌总数常常高居榜首，成为当之无愧的数学“奥赛”第一大国。有人认为，中国的数学“新苗”正在成长，意味着中国的数学研究前景大有希望。但也有人担心，为竞赛而刻意进行的强化训练，实际上和让孩子喜爱并且研究数学背道而驰。 不光多数中小学生不爱学数学，不少大学生对数学也没兴
趣，甚至连理工科大学生也往往忽略数学学习。前来参加数学大会的著名数学家、菲尔茨奖获得者丘成桐，在哈佛大学曾碰到一件令他十分惊讶的事情。有一天，几个从清华大学来这里念工程学的学生找到丘成桐，求教几何方面的问题，问如何把图像运动表示出来。丘成桐感到很奇怪，这不是微分几何方面的古典问题吗，原本是在读本科时就应该掌握的数学知识。他说：“希望即使是学工程的学生也要多花点时间在纯数学上，打破门户之见。” 无论对于传统的工科、理科，还是信息、经济、管理等新兴学科，甚至于人文学科的学习来说，数学方法都是必要的基础和工具。杨乐教授说，研究生的培养、高层次人才所特别需要的创新能力的培养，都离不开数学基础。 中国青年报报道说，北京师范大学刘兼教授透露，目前我国中小学数学教育改革正在逐步推进。新的数学课程标准已经拟定。新标准对目前“繁”、“难”的数学内容适当做了删减，并要求教材编写结合学生生活实际，激发学生学习数学的兴趣。 此外，大学的数学教育改革也正引起关注和讨论。我国的大学数学教育，一定程度上存在重理论轻实践的倾向，而且数学课程的设置也不灵活。
谈谈数学的美学特征 什么是美？美是人们创造生活改造自然的能动活动及其在现实中的实现或对象化。美可分为感性美和理性美，美是一切生物生存和发展的本质特征。人们往往认为数学是枯燥的，与美学无关。事实上，这是一种偏见。德国诗人诺瓦利说：“纯数学是一门科学，同时也是一门艺术。”古希腊数学家普洛克拉斯也说：“哪里有数，哪里就有美。”可见，数学中存在着美。 什么是数学美呢？数学美是一种人的本质力量通过宜人的思维结构的呈现，它没有鲜艳的色彩，没有美妙的声音，没有动感的画面，它却是一种独特的美。我国现代著名数学家徐利治教授说：“作为科学语言的数学，具有一般语言文字与艺术所共有的美的特点，即数学在其内容结构上和方法上也都具有自身的某种美，既所谓数学美。”数学美的含义是丰富的，它的基本特征表现为：简洁美、对称美、统一美、和谐美、奇异美。 数学具有简洁美。 数学的简洁性并不是指数学内容本身简单，而是指数学表达形式和数学理论体系的结构简洁。例如：人们用0到9十个数字加上位置计数法可以表示任意大的数；复杂的地图用简洁的四色表示，只有数学能提出并解决这个问题；莱布尼茨用“”这一简捷的符号表达了积分概念的丰富的思想，刻画出“人类精神的最高胜利”，因此，有些数学家把微积分比作“美女”。 数学具有对称美。 对称是最能给人以美感的一种形式。从古希腊的时代起，对称性就被认为是数学美的一个基本内容。毕达哥拉斯就曾说过：“一切平面图形中最美的是圆，在一切立体图形中最美的是球形。”德国数学家魏尔说：“美和对称紧密相关。”数学中有着各种各样的对称如：数的对称，包括整数、有理数等；形的对称，包括直线、圆、正多边形等；式的对称，包括对称矩阵、求导与积分等。现实生活中，建筑、宫殿、园林就很好的应用了数学的对称美。 数学具有统一美。 统一性是指部分与部分，部分与整体之间的内在联系或共同规律所呈现出来的和谐、协调、一致。数学美中的统一性在数学中有很多体现，例如：数的概念从自然数、分数、负数、无理数，扩大到复数，经历了无数次坎坷，范围不断扩大了，在数学及其他学科的作用也不断地增大；几何中的圆幂定理是相交弦定理、切、割线定理的统一形式。作为反映客观事物的量的方面的属性和规律的数学概念、定理、公式及法则等也必然是相互联系的，在一定的条件下处于一个统一体系中。数学美的统一性正体现了数学知识的部分与部分、部分与整体之间的有机联系。 数学具有和谐美。 所谓和谐即雅致，如果把数学比作一座殿堂，那么和谐性是其主要建筑特色，无论从局部或整体来看，都让人体会到平衡协调、相互呼应、浑然一体的美感。“黄金分割比”是最能体现数学的和谐美，黄金分割比在许多艺术作品中、在建筑设计中都有广泛的应用。维纳斯的美被所有人所公认，她的身材比也恰恰是黄金分割比；达芬奇称黄金分割比为“神圣比例”，他认为“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上”。生活中也常常利用黄金分割如：小康型购物价格公式、合理睡眠时间、饮食饮水问题等等。可见数学的和谐美无处不在。 数学具有奇异美。
第一章生活中的数学美 核心提示：美国数学家克莱因曾对数学美作过这样的描述：“音乐能激发或抚慰情怀，绘画使人赏心悦目，诗歌能动人心弦，哲学使人获得智慧，科技可以改善物质生活，但数学却能提供以上一切。”作为科学的语言，数学具有一般语言文学与艺术共有的美的特征，这就是数学在其内容结构与方法上都具有的某种美，但数学美又有自身的独特含义。简单的说，数学美有四个方面的表现形式：和谐美、对称美、简洁美、奇异美一、和谐美。 一、和谐美 1是一个最简单的数，但同时可以说一切数起源于1。越来越复杂的数系，如：自然数，由1演变出所有自然数：2、3、4、5、6，…，后来再加进它们的相反数：-1、-2、-3、-4、…；它们依然是和谐的，而且起源于1。黄金分割数0.618，它不仅仅是一个小数，它却是生活中和谐美的代言人。在日常生活中，最和谐悦目的矩形，如电视屏幕、写字台面、书籍、衣服、门窗等，其短边与长边之比为0.618，你会因此比例协调而赏心悦目。甚至连火柴盒、国旗的长宽比例设计，都恪守0.618值。在音乐会上，报幕员在舞台上的最佳位置，是舞台宽度的0.618之处；二胡要获得最佳音色，其“千斤”则须放在琴弦长度的0.618处。最有趣的是，在消费领域中也可妙用0.618这个“黄金数”，获得“物美价廉”的效果。据专家介绍，在同一商品有多个品种、多种价值情况下，将高档价格减去低档价格再乘以0.618，即为挑选商品的首选价格。古希腊断臂维纳斯、雅典娜女神和“海姑娘”阿曼达，其体型结构比例完全符合黄金分割率(在躯干部分，乳房位置的上下长度比；咽喉至头顶和至肚脐之比；膝盖至脚后跟和至肚脐之比等，都是黄金分割数0.618的近似数)，美妙绝伦。可见，黄金分割的美，无处不在，它充分体现了生活中的数学美。 二、对称美 在古代“对称”一词的含义是“和谐”、“美观”。事实上，译自希腊语的这个词，原义是“在一些物品的布置时出现的般配与和谐”。毕达哥拉斯学派认为，一切空间图形中，最美的是球形；一切平面图形中，最美的是圆形。圆是中心对称圆形――圆心是它的对称中心，圆也是轴对称图形――任何一条直径都是它的对称轴。对称美的形式很多，人们对于对称美的追求是自然的、朴素的。对称的建筑物、对称的图案，是随处可见的。如我们喜爱的对数螺线、雪花，知道它的一部分，就可以知道它的全部。绘画中利用对称，文学作品中也有对称手法。在数学中则表现在几何图形中有点对称、线对称、面对称。在几何图形中还有一些深层次的对称美：如图，虽然黄金分割点（在0.618处）不是对称点，但若将左端点记为Ａ，右端点记为Ｂ，黄金分割点记为C，则ＡＣ＝0.618ＡＢ；而且Ｃ关于中点的对称点Ｄ也是Ａ的黄金分割点（因为ＢＤ＝0.618ＡＢ）；再进一层看，Ｄ又是ＡＣ的黄金分割点，Ｃ是ＤＢ的黄金分割点。类似一直讨论下去，这可视为一种连环对称。 三、简洁美 简洁、有效、经济给人以美感，繁琐、臃肿、无谓的消耗则给人以相反的感觉。数学不愿意把１亿写成100000000，而写成108，更不愿意把一亿分之一
美在数学教学中的作用 数学美源于人们的生产与生活中，是自然美的客观反应。《数学课程标准》指出课程目标之一是“开阔数学视野，认识数学的科学价值、应用价值和文化价值，体会数学的美学意义”。数学是人类文化的重要组成部分，数学素质是公民所备必的一种基本素质，对数学的进一步认识和了解，可以使人获得美的感受，数学的美不仅有生活中的美，更有思维领域的美，它体现在数学的简洁性、和谐性、称性性、奇异性等方面。 一、新教材中的美学因素 新教材中有丰富多彩的数学美学因素，下面主要从四个方面来挖掘教材中的美学内容。 1、简洁性 数学知识的简练美是数学的主要艺术特色，简洁性是数学美的一个基本特征。它反映出自然的简单性，是自然内在的属性，而不是人为的简单规定。数学的简洁性并不是指数学内容本身简单，而主要表现在数学的逻辑结构、方法和表达式的简单性。如：5个2相加，可以写为2+2+2+2+2+2但是2×5的表示方法却要简单得多了，并以简洁表示了更复杂内容；勾股定理，正弦正理，余弦定理等这些定理形式简洁、内容深刻、作用很大；在证明与自然数有关的问题时，数学归纳法不失为一种简洁的方法。 2、对称性 对称性是数学美的主要表现形式之一。数学中的中心对称、轴对称和镜面对称，都给人以美感，这就是数学中的对称美，方程中的等号左右两边相；几何中的圆、球、圆柱、圆锥、长方体、圆锥曲线等都体现了对称美。
3、和谐性 数学知识的和谐美是数学的普遍形式。数学的和谐性是指数学中部分与部分，部分与整体之间的和谐平衡与一致。通常表现为数学概念、规律、方法的统一，数学与其它学科的统一。例如：平面几何中梯形、三角形、平行四边、长方形、正方形形的面积公式，可以统一为。S =a.b 4、奇异性 数学的奇异性是指数学结论或解决问题方法的新颖、奇巧、出乎意料，往往勾起思想上的震动，引起人们的赞赏与叹服。如数学教学中的“鸡兔同笼”问 3、两重性。这两重性可简单地概括为：一是数学知识，二是数学思想方法。而数学方法是数学中最本质的东西，数学方法的奇异美常常成为产生新思想、新方法和新理论的起点，使规律化、程式化的世界，出现意外的、带有独创性的成果，令人兴奋和激动。在这种意义上奇异也是一种美，奇异到极点更是一种美。例如：平面图像与空间图形之间的内在联系，图形通过平移和旋转而得到的奇妙图案。 此外，数学中有很多直线、射线、线段、双曲线、抛物线等这些曲线画起来流畅自然，无一不给人以美感的享受；曲线统计图象波浪一样滚滚前进，给我们运动的感觉，体验到动感的美。 二、美在数学教学中的作用 数学新教材中，简洁美、对称美、和谐美、奇异美比比皆是。数学教学过程中，挖掘教材中的美学因素，引导学生发现数学美，体验数学美，培养学生的审美观，充分发挥数学美在教学中的作用，将是非常有意义的工作。
浅谈数学中的美学体现 【摘要】：自然科学及人文科学中的美，也都能在数学中体现出来，并且显示出它独有的特点。主要包含了统一美，简约美，对称美，奇异美。数学美是自然美的客观反映，是科学美的核心。 【关键词】：数学美，统一美，简约美，对称美，奇异美 【正文】： 一．数学与美学的关系 数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用，由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念，为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。 广义上的美学是这样定义的：美学是从人对现实的审美关系出发，以艺术作为主要对象，研究美、丑、崇高等审美范畴和人的审美意识，美感经验，以及美的创造、发展及其规律的科学。美学是以对美的本质及其意义的研究为主题的学科。美学是哲学的一个分支。研究的主要对象是艺术，但不研究艺术中的具体表现问题，而是研究艺术中的哲学问题，因此被称为“美的艺术的哲学”。美学的基本问题有美的本质、审美意识同审美对象的关系等。 世俗的观念，往往认为数学是枯燥乏味的，与美学无缘。事实上，这是一种偏见。数学是科学的经典学科，而且几乎与科学的所有学科都相关甚至密切相关。自然科学及人文科学中的美，也都能在数学中体现出来，并且显示出它独有的特点。数学家克莱因认为:“数学是人类最高超的智力成就，也就是人类心灵最独特的创作。德国诗人诺瓦利说：“纯数学是一门科学，同时也是一门艺术”。我国数学家徐利治说：“古今中外的杰出数学家和科学
家都莫不高度赞赏并应用了数学科学中的美学方法。” 并且说：“数学园地处处开放着美丽花朵，它是一片灿烂夺目的花果园”。这就是说，数学中存在着美。 数学中的和谐统一美 古希腊哲学家赫拉克利特认为，对立面的统一是万物生长发展的动力，美是和谐，是对立统一的结果。辩证唯物主义认为，世界是物质的，世界的统一性在于它的物质性，物质运动呈现多样性与规律性，作为反映客观事物的量的方面的属性和规律的数学，它反映了这一统一性，其概念、定理、公式及法则等也必然是相互联系的，在一定的条件下处于一个统一体系中。 毕达哥拉斯认为宇宙统一于数。数学的统一美，既表现在宏观上，也表现在微观上。数学的统一美大致可分为各数学分支之间的统一和数学运算的统一。 数学拥有一个庞大的学科体系，由于近代数学的发展，数学的分支愈来愈多，各时代数学家都试图统一各数学分支。笛卡尔用解析几何把几何学、代数学、逻辑学统一了起来；高斯用曲率把欧几里得集合、罗巴齐夫斯基几何和黎曼几何统一起来。微分和积分开始是作为两种数学运算、两类数学问题分别加以研究的。当牛顿和莱布尼茨各自独立地将微分和积分真正沟通，通过微积分基本定理将两种运算统一起来，明确地找到了两者的内在联系：微分和积分是互逆的两种运算，微积分学才真正的建立起来。射影几何的建立是数学统一的典型成果。与欧氏几何相比，射影几何的一个重要特点在于点与直线的对称统一。由于引进了无穷远点，在射影几何中点和直线的地位就是完全对称的，这也促使了射影几何的建立。统一是数学家们永远追求的目标之一。 数学中最基本的就是运算。我们对运算的认识是从“数”的运算开始，后来，知道运算不仅仅局限于“数”，“式”也可以进行运算。进而学习到向量的运算、排列组合的运算、矩阵的运算，这说明运算不仅可以在数之间进行，而且可以在数以外的其他对象之间进行。实质上，运算的对象可以是抽象的集合，从一般意义上说，Ｇ上的一个二元运算是Ｇ×Ｇ到Ｇ的一个映射。由此可见，运算不一定是加法、乘法，它可以是更一般意义上的运算，其实它是一种映射：对Ｇ中任意两个元素ａ、ｂ，由运算可唯一确定Ｇ中的元素ｃ。因此，一般运算的概念是指一个或几个集合到一个集合的映射。数学美的统一性正体现了数学知识的部分与部分、部分与整体之间的有机联系。比如，在数学中，小数、分数的四则运算可以化归为整数的四则运算，而整数的四则运算又可归结为表内加、减法和表内乘法。