你想知道生活中有甚麼數學嗎?

2014年12月29日 星期一

戴上數學眼鏡看雍正王朝

戴上數學眼鏡看雍正王朝

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人類與生俱來的慾望清單裡,少不了「權力」這項。
戴上數學眼鏡看雍正王朝_Pansci
Photo Credit:epSos.de
擁有權力,就能得到自己想要的任何事物。有些人為了權力甘願放棄一切,曹丕放棄了兄弟之情,逼曹植七步成詩。留下了「本是同根生,相煎何太急」的千古名言,道盡權力之下,一切都可被犧牲的感嘆。曹家兄弟兩個人的權力鬥爭就如此險惡,規模大一點的宮廷戲碼,動輒十幾位妃子的後宮,或十幾位阿哥的爭嗣,你來我往、合縱連橫,更是精彩萬分。從每隔幾年雍正就得被請出來一次,就可以看見這種權力鬥爭的劇情有多麼吸引人。坊間還會順勢推出許多《XX王朝教你的八十八件事》、《你沒看懂的XX傳》,進一步撈錢分析劇中人物的言行舉止,讓我們了解到許多看起來不起眼的動作,其實都牽扯到權力的操作、分配。
這樣的分析,請容許數學也參一腳。

假設今天皇阿瑪生日,五位阿哥決定合送一份禮物。要是這五位阿哥出的黃金都相同,每個人擁有一樣的決定權,唯有超過3人贊成,才能拍板定案要送啥。
但要是出資不同,每位阿哥說話的份量就不一樣了。
其中,四爺數學特別好,他想買一本流傳在夷洲的超有趣數學科普書,讓皇阿瑪喜歡上數學,關係可以更拉近一點。真是一位聰明的阿哥,應該要讓他當太子的。
因為這本書很稀有,又真的非常有趣,一時洛陽紙貴,定價高達100兩黃金,四爺為了達成目的,決定多出一些錢。
他巧妙地跟大家說:「我們湊個 100 兩黃金,我多出一點無所謂,36 兩。其他剩下來的餘額,各位兄弟就平攤吧。」
於是出資結果為 ($36,$16,$16,$16,$16)。
這步棋下的非常高明,完美有效地利用了金錢換取權力。再解釋清楚一點,在四爺出資 36 兩的情況下,他只需要拉攏任意一位盟友,就擁有了36+16=52 的過半票數,可以買任何想要的東西。但要是四爺稍微小氣點,數學差一點,只肯出到 32 兩黃金,在出資情形($32,$17,$17,$17,$17)時,四爺想買數學書還得尋求至少2位阿哥的同意 (四爺加任何1人也只有49票),得超過 3 人才能夠通過表決,跟每人出 20 兩時的狀況相同。也就是說,四爺多出的12 兩都拿去打水瓢了,一點意義也沒有。要是其他三位阿哥決定拿這筆錢去買一個馬桶蓋,他也只能摸摸鼻子答應。
權力的關鍵不僅在於誰出多少,更重要的是,誰能影響過半

比起擁有的票數多寡,有一種更精準的量化方式表示每位投票人的實質權力,稱之為「Shapley–Shubik 權力指數」:針對贊成與反對的投票,越容易左右結果的人,Shapley–Shubik 權力指數越高。
舉例來說,有四位投票者 A、B、C、D 分別握有 2 票、5 票、3 票、3 票。總票數為 13 票,7 票過半。如果今天 A 先投下贊成票,當 B 投下贊成票時票數會過半,B 就是所謂的「權力者」,只要權力者贊成,就能決定結果,喊水會結凍,就算 C 跟 D 要反對也來不及。
在此我們不考慮 C 跟 D 會霸占主席台的狀況,儘管這在台灣的宮廷戲碼中不會不常見。
另一種狀況,A 先投贊成票(2),接著 C 投贊成票(2+3),但依然不過半,所以沒人會在意 C,但下一位投票者一出場氛圍就不同了,因為只要他贊成,就過半,這人才是x權力者。
權力者不只由投票順序決定,和每個人手中握有的票數也有關。
權力指數的計算方式是,考慮所有依序投票的排列結果,好比有三位投票者A、B、C,即會有六種不同的順序,ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA。再統計這麼多投票順序之中,每位投票者成為「權力者」的次數,除以總數,即是每個人的權力指數。

計算($32,$17,$17,$17,$17)跟($20,$20,$20,$20,$20)這兩種狀況的權力指數,結果都是(20%,20%,20%,20%,20%),如同前面的討論,雖然四爺多出錢,但要決定一樣禮物時,還是得獲得3人以上的支持,5 個人的權力指數一模一樣,並沒有因為一個人多出錢而權力傾斜。
但在($36,$16,$16,$16,$16)時,我們列幾種順序:(紅色為權力者)
36→16→16→16→16
16→36→16→16→16
16→16→36→16→16
16→16→16→36→16
16→16→16→16→36
5 種順序面有 3 種順序,出 36 兩黃金的四爺都是權力者,因此他的權力高達 3/5=60 %。其餘4人平分剩下的 40 %,權力指數成了 (60%,10%,10%,10%,10%)。四爺擁有過半的絕對權力,想送哪一本數學科普書都沒問題。實際上的狀況也是如此,四爺只要找到一個人支持他就好,但如果其他人要反對他,一定得四位結盟才行。

透過權利指數,我們會發現不少「看起來的權力」與「實際上的權力」相差許多的狀況。例如,要是五位阿哥的出錢比例是($35,$28,$22,$14,$1),出 14 兩黃金的人,剛好就是十四爺。但十四爺發現,自己明明出得也不算太少,想發表意見時,大家卻只會聳聳肩敷衍他,沒人認真聽,就連出最多跟他最好的四爺也不大理睬他。
「十四弟,你根本沒辦法影響決定啊,看看,這時候咱們的權力指數是( 37 %, 28 %, 28 %, 3 %, 3 %),你跟那窮到只攢得出1 兩黃金的十九弟一樣沒用啊!」
十四爺忿忿不平,偏偏他阮囊羞澀無法加碼。好在他平常常跟四爺一起混,數學也不差。他掐指一算後,立刻慫恿出四爺再多出1兩,讓第三名的阿哥少出1兩。
僅僅是1兩的調整,調整後的權力指數頓時變成 (45 %, 20 %, 20 %, 12 %, 3 %)。四爺權力一口氣上升 8 %,四爺很滿意。但最大的受益者其實是十四爺,權力指數從 3 %暴增到12 %!
這背後的原因是,原本出最多錢的四爺得靠拉攏第二名、第三名才能過半,拉攏第四名的十四爺根本沒意義。但只要四爺一加碼,就算拉攏十四爺也能過半了。
讓自己變得被需要,不一定得提升自己的能力,也可以反過來,降低自己被需要的門檻。
也因此,權力遊戲中總是出現「聯合次要敵人,打擊主要敵人」的場景。

《戴上數學眼鏡看雍正王朝》,我們下周見。明天權力鬥爭的機率是70 %,出門請記得攜帶計算機。

初三數學五種錯誤如何逐個突破

初三數學五種錯誤如何逐個突破


  不打題海戰,也不能不做題
  不搞題海戰,可該做的習題還得踏踏實實地做。數學知識的載體就是習題,通過做題可以總結出一些解題方法,提高解題能力和效率。
  臨近中考,一些成績中上等的學生較易走入另一個誤區:猛攻拔高題,忽略基礎題。複習時必須分一定的時間來鞏固基礎,在確保基礎萬無一失的前提下再談拔高。
  看清五種錯誤,學會逐個突破
  要注意收集做錯的題目,建議大家對最近做過的每套試卷進行分析、總結。題目做錯了不外乎五大原因:計算錯誤;審題錯誤;方法性錯誤;知識性錯誤;規範性問題。
  對於計算錯誤、審題錯誤、規範性問題這三類非智力因素的錯誤,解決辦法就是靠自己去克服。值得提醒的是審題錯誤。讀題時要看準每一個條件,對條件進行整合,尋求解題方法。代數應用題可通過列表格幫助解答,幾何如果通過圖形語言來標識,就會更加直觀生動。方法性錯誤即做題方法選擇不當,知識性錯誤是知識掌握不到位,這兩類錯誤最好找老師尋求幫助,以免走彎路。
  知道錯誤的原因,找到突破的方法,還不能到此為止,有必要找同類題目訓練,做到舉一反三。
  1、瀏覽全卷,先易后難。這個道理人人都懂,卻不是人人做得到。有些優等生上來就攻難題,花大量的時間解出難題,前面的基礎題草草了事,反而丟了十幾分。大家一定要會算賬:同樣是6分的題,前面的選擇、填空可能花5分鐘就完成,後面的解答題要花40分鐘才能拿到。
  2、認真審題,不走彎路。
  3、掌握解題技巧,節約時間。選擇題和填空題最有可能「搶時間」。做選擇題要學會巧用排除法。填空題要擅用心算和速算,由於不需要過程,有些平時解答題不能用的結論可直接使用,比如兩個直角三角形共一條斜邊,可知其四點共圓。實在做不出來還可以憑直覺進行合理推理,就像英語語感一樣,題目做多了自然會有直覺。
  4、正確定位,重點突破。考試時根據自己的實力,確定自己的拿分方向。能拿分的題目要確保一分不失;無從下手的題目一定要捨得放棄;有一定思路但把握不大的題要堅持攻下來。
  5、規範到位,保質保量。解答題每個題都有得分點,要知道各類題的得分點在哪裡,哪些步驟必須寫,哪些可不寫,哪些可簡寫,不僅要注重結果,還要注重過程,這樣才能確保會做的題不丟分。


詳全文 初三數學五種錯誤如何逐個突破-生活消費新聞-新浪新聞中心 http://news.sina.com.tw/article/20141207/13581371.html

中考數學指導:做題需要分類討論 2014年12月19日11:14

中考數學指導:做題需要分類討論
2014121911:14  新浪教育 微博   我有話說 收藏本文    
  分類討論在數學題中經常出現,也是滿分率比較低的一種題,同學們在做題的時候經常會犯錯誤,小題經常忘記分類討論,大題經常討論不全,討論全了結果 還不一定對。所以,這種題很容易不小心丟分。跟老師合學生們交流之後發現,就算是學習成績很好的同學在這種題上都會多多少少的出現問題,因此我們在考試當 中一定要養成以下幾個好習慣。
  第一、我們要有分類討論的意識。很多知識點是分類討論的常客,對於這些知識點,同學們在考試時要保持高度的敏感,時刻緊繃分類討論的弦,以免掉進出題老師的陷阱。
  第二、分類討論是要有一定原則,不要東一榔頭西一棒子的的試,要具備一定的條理。
  分類的原則:
  (1)分類中的每一部分是相互獨立的;
  (2)一次分類按一個標準;
  (3)分類討論應逐級有序進行。以探尋直角坐標系中等腰直角三角形存在的問題來說,如果給定兩個點AB,需要在X軸上找第三個點C使得這個三 角形ABC是等腰直角三角形,這個時候同學們可以線段來分類討論:AB為斜邊時,AC為斜邊或時BC為斜邊時點C的座標。這樣討論保證不會丟掉任何一種可 能性,並且效率較高。當然也可以按照角來討論,但是注意不要兩種分類方法穿插進行。有些時候有可能會進行二次討論,這個時候對於同學們的條理性要求就更大 了,例如探討含有30°角的直角三角形時,要先討論那個角是直角,在討論哪個角是30°或60°。
  第三、在列出所有需要討論的可能性之後,要仔細審查是否每種可能性都會存在,是否有需要舍去的,最常見的就是一元二次方程如果有兩個不等實根,那麼 我們就要看看是不是這兩個根都能保留。同樣有些時候也需要注意是否有些討論結果重複,需要進行合併。例如直角坐標系中求能夠成等腰三角形的點座標,如果按 照一定的原則分類討論後,有可能會出現同一個點上可以構成兩個等腰三角形的情況,這種情況下就要進行合併。也就是說找到的三角形的個數和點的個數是不一樣 的。
  以下幾點是需要大家注意分類討論的
  1、熟知直角三角形的直角,等腰三角形的腰與角以及圓的對稱性,根據圖形的特殊性質,找准討論物件,逐一解決。在探討等腰或直角三角形存在時,一定要按照一定的原則,不要遺漏,最後要綜合。

  2、討論點的位置,一定要看清點所在的範圍,是在直線上,還是在射線或者線段上。
  3、圖形的對應關係多涉及到三角形的全等或相似問題,對其中可能出現的有關角、邊的可能對應情況加以分類討論。
  4、代數式變形中如果有絕對值、平方時,裡面的數開出來要注意正負號的取捨。
  5、考查點的取值情況或範圍。這部分多是考查引數的取值範圍的分類,解題中應十分注意性質、定理的使用條件及範圍。
  6、函數題目中如果說函數圖像與坐標軸有交點,那麼一定要討論這個交點是和哪一個坐標軸的哪一半軸的交點。
  7、由動點問題引出的函數關係,當運動方式改變後(比如從一條線段移動到另一條線段)是,所寫的函數應該進行分段討論。
  由於考試題目千變萬化,上面所列的專案不一定全面,所以還需要同學們在平時做題的時候多多積累。

  最後希望同學們在做題的過程中養成不斷總結的好習慣,考試中避免出現技術性錯誤,在中考中取得最好的成績!

连续素数间隔可以有多大:陶哲轩等获突破 2014年12月24日09:23

连续素数间隔可以有多大:陶哲轩等获突破

2014年12月24日09:23   新浪科技 微博    我有话说(229人参与) 收藏本文     
1985年,保罗·爱多士(左)正与陶哲轩在讨论数学。2014年8月,陶哲轩和另外四位数学家证明了爱多士的猜想,成为76年来有关素数间隔问题的最重大突破。  1985年,保罗·爱多士(左)正与陶哲轩在讨论数学。2014年8月,陶哲轩和另外四位数学家证明了爱多士的猜想,成为76年来有关素数间隔问题的最重大突破。
素数间隔问题素数间隔问题
加州大学洛杉矶分校的陶哲轩说,这是他有能力解决的第一个爱多士的有奖问题。加州大学洛杉矶分校的陶哲轩说,这是他有能力解决的第一个爱多士的有奖问题。
牛津大学的詹姆斯·梅纳德写了两篇新论文中的第二篇,证明了爱多士关于大素数间隔的猜想。牛津大学的詹姆斯·梅纳德写了两篇新论文中的第二篇,证明了爱多士关于大素数间隔的猜想。
  新浪科技讯 北京时间24日消息,据国外媒体报道,素数可以说是数论中最基础,也是最重要的概念,指的是一个大于2的正整数,除了1和它本身之外,不是任何数的倍数。2013年5月,新罕布什尔大学的数学家张益唐发表了一篇关于素数研究的标志性论文,第一次提出了有无穷对素数,之间存在着一定的间隔。他还证明了这个间隔是在7000万以内。论文发表之后,短短时间内就有许多数学家掌握了他的新方法,开始尝试改进这个常数。从7000万到6000万,再到4200万、1300万、500万、40万,到目前为止,这个常数已经降到了246,越来越接近孪生素数猜想的范围。如果这一常数改进到2,就相当于证明了孪生素数猜想。
  到此为止,数学家们在反过来的一个问题——连续素数的间隔可以有多远?——上已经取得了76年来第一个重要进展。随着数字增长,相邻素数之间的平均间隔会趋于无穷,但在任一有限的数字列中,最大的素数间隔可以比平均间隔大很多。没有人能计算出这些间隔到底有多大。
  “这是一个很显而易见的问题。在谈论到素数的时候,这是首先要问的问题之一,”蒙特利尔大学的数论学家安德鲁·格兰维尔(Andrew Granville)说,“但对问题答案的探索停滞了几乎80年时间。”
  2014年8月,两个数学研究小组发表了文章,论述了如何证明保罗·爱多士关于素数间隔的猜想。两个团队已经联合起来,进一步深化素数间隔问题的研究结果,并预计于12月再发表一篇新的论文。
  保罗·爱多士(Paul Erd?s)是20世纪成果最为丰硕的数学家之一,终其一生解决了数百个数学问题,并热衷于为数学问题的解决提供现金奖励。尽管大部分的奖励只有25美金,但爱多士“有点儿鲁莽地”(他自己后来写道)提供了一份1万美金的奖励,用于解决他提出的素数间隔猜想的证明问题。
  爱多士的猜想基于苏格兰数学家罗伯特·亚历山大·兰金(Robert Alexander Rankin)在1938年提出的一个看似奇怪的边界。兰金称,对于足够大的数X,小于X的最大素数间隔至少为:
  加州大学洛杉矶分校的陶哲轩说,在数论公式中会出现许多的“log”(自然对数的简写)。他与伊利诺伊大学香槟分校的凯文·福特(Kevin Ford)、牛津大学的本·格林(Ben Green)以及莫斯科斯捷洛夫数学研究所的谢尔盖(Sergei Konyagin)合作撰写了两篇新论文中的一篇。
  不过,兰金的结果是“一个不可理喻的公式,你永远不可能自然地展示出来,”陶哲轩说,“所有人都认为这个公式很快就会得到改进,因为它太奇怪了。”然而,在超过七十年的时间里,依然没有人能对兰金的公式进行哪怕最微不足道的改进。
  许多数学家认为,最大素数间隔很可能大得多——大于(log X)2的数量级。这一理论是由瑞典数学家哈拉尔德·克拉梅尔(Harald Cramér)在1936年首先提出来的。(log X)2数量级的素数间隔是在素数表现得像随机数的集合——在很多方面它们看起来的确如此——时会出现的。但是,没有人能接近证明克拉梅尔的猜想。陶哲轩说:“我们对素数的了解还不是很多。”
  爱多士提出了一个更为温和的猜想:可以随意用一个大的数字取代兰金公式中的1/3,只要你在数字列表上取的数字足够大。这意味着素数间隔可以比兰金公式所呈现的大很多,但仍小于克拉梅尔的猜想。
  新的两种证明爱多士猜想的方法都基于一个建立大素数间隔的简单方法。一个大的素数间隔相当于两个素数之间的一长列非素数(或称复合数)。这里介绍一个建立100个复合数列表的简单方法。先从数字2,3,4,…,101,开始,然后每个数加上101的阶乘(101!)。这列数字就变成101! + 2, 101! + 3, 101! + 4, … , 101! + 101。因为101!可以被从2到101的数字整除,因此这列数字的每个数都是复合数,即101! + 2可以被2整除,101! + 3可以被3整除,以此类推。“所有关于大的素数间隔的证明采用的方法,都只是这一高中代数方法的细微变形。”牛津大学的詹姆斯·梅纳德(James Maynard)说道。他撰写了两篇新论文中的第二篇。
  上面所列的复合数是非常大的,因为101!具有160位。为了改进兰金的公式,数学家们需要建立更小一点的复合数列表——在类似2,3,4,…,101这样的列表上加上一个更小的数字,获得复合数列表是可能的。两个团队对有关素数间隔的最新研究结果(各自不同)进行了分析。梅纳德的论文采用了他自己去年开发的工具,研究了素数之间的较小间隔。
  现在,上述的五位研究者已经联合起来,重新设定新的边界,并计划在一周或两周内发布一篇预印稿。陶哲轩认为,这篇论文利用现有的方法,将兰金的基础方法尽可能地进行了延伸。
  这项新工作并不能立即投入应用,但了解大的素数间隔将最终影响加密算法的研究。梅纳德称,如果存在比克拉梅尔猜想所预测的更长的复合数列表,那将会给依赖于寻找大素数的加密算法带来麻烦。“如果他们很不走运,在一个巨大间隔的开端开始寻找,那这个算法就会耗费很长的运行时间。”

  保罗·爱多士于1996年逝世,但另一位与他广泛合作的数学家,来自加州大学圣地亚哥分校的罗纳德·格雷厄姆(Ronald Graham)决定好好处理这1万美金的奖项。  对于素数间隔,陶哲轩有着更加个人化的研究动机。“一段时间之后,你会感到这些东西在嘲笑你,”他说,“你被认为是研究素数的专家,但你回答不了这些基础的问题,即使人们已经对此思考了好几个世纪。”
  1985年,10岁的神童陶哲轩在一次数学活动中遇到了爱多士。“他平等地对待我,”这位2006年赢得数学界最高荣誉菲尔兹奖的数学家回忆道,“和我谈论了非常严肃的数学问题。”现在,陶哲轩已经第一次有能力解决爱多士提供奖励的问题。“所以这其实挺酷的,”他说道。
  格兰维尔说,近期有关素数间隔的研究进展已经催生出新一代的数论学家,他们认为一切都是可能的。“在我学习数学的成长时期,我们以为这些问题将是永恒的,不会看到有人能够回答,直到另一个时代的到来,”他说,“但我觉得,过去一两年中,人们的态度已经改变。有许多年轻人比过去的人更有野心,因为他们已经看到了实现重大突破的可能。”(任天)

英國教師眼中的中國數學教育秘密 沙沫兒2014-12-20 10:00:12素質教育 基礎教育 閱讀(4773) 評論(35)分享到


  英國教育部選派72名小學數學教師到上海考察學習
  英國教師眼中的中國數學教育秘密
  編者按
  前不久,英國教育部選派72名小學數學教師到上海考察學習。起因是上海中學生在國際學生評估項目(PISA)中連續兩屆獲得數學、閱讀和科學第一,而且數學平均分(613)遠高於英國學生(496),優秀率也高於英國學生(55.4%11.8%),這樣的成績引起了發達國家和全世界的關注。在上海30所小學學習考察結束後,英國教師進行了專門的討論總結,上海師範大學原校長張民選將此次討論寫作成《英國教師眼中的中國數學教育秘密》一文,現全文刊登,以饗讀者。
  2014919日至104日,英國教育部通過“中英人文交流高層對話機制”選派了72名優秀小學數學教師,到上海師大和上海市30所小學進行學習考察。最後兩天,由英國領隊組織全體英國教師進行集中討論小結,上海師大專家作為觀察員列席了英國教師的小結會。在小結會上,英國教師們暢談了他們個人的學習感想,形成了共識。最後,英國教師歸納出認同度最高的上海數學教育六大優勢和“秘密”。
  第一,“相信”與“期望”。英國70多名教師認同度最高、提到最多的詞是“相信”與“期望”。在英國教師的眼中,上海學生數學成績好的首要原因是,上海的老師普遍相信,每個孩子都能夠學好學校所教的基礎數學,上海老師和家長對每個孩子都寄予很高的期望。中國教師普遍認為,雖然並不是每個孩子都能成為數學家,但是數學是中小學生應該學習的最基本、最重要的基礎知識;每個孩子不僅都應該學好基礎性的數學,每個孩子也都有能力學好基礎數學。在這樣的教育理念的支配下,學校老師總感到有責任,總是想方設法面向全體學生教學;又用各種方式鼓勵、引導、説明和教育孩子,努力不讓任何一個學生掉隊。當然,這樣的成績也來自上海教育的均衡發展。對此,英國教師普遍認為,上海每個班級學生的數學程度很一致,差距很小。英國教師還反思說,也許英國太強調個性發展,結果個性發展成為放棄學生、允許學生不學數學的理由或者藉口。
  第二,“上海教師專業性強”。英國教師強烈感受到,上海數學教師的專業性強。他們發現,首先,上海小學教師與英國教師一樣,基本都受過大學本科教育、具有學士學位,有的還有碩士學位;其次,大部分上海數學教師都受過專門的學科教育,即教數學課的老師,在大學裡都學過數學、數學教學法或者小學數學教育,所以他們知道教什麼和怎麼教;再其次,上海的小學數學教師大多專教數學課,以教數學課為主,另外可能再當班主任或承擔學校其他任務;最後,上海教師每週實際上課時間少於英國教師,也不用像英國教師那樣,既要“包班”、又“所有學科都教”,忙於應付。所以,上海教師能夠專注于數學教育,教師專業素養和能力也容易得到提升。不少英國教師坦言,他們的數學學科知識和數學教學水準不如上海教師。
  第三,重視“在職進修”,強調“集體分享”。英國教師非常羡慕上海教師的在職教師進修機會,還有職業發展臺階,教學成就大,獲得發展和提升的機會多,同時他們感到上海教師的“集體分享”機會多、很有價值。許多英國教師對上海學校的教研組和備課組活動特別感興趣,上海老師們在教研組集體備課,討論問題,分享心得,研究課程,改進教法。他們在討論中,直截了當,坦誠交流,老師們又分享經驗,共同提高。英國教師發現,英國學校規模太小,每個教師又“包班”上課,同學科、同年級的教師難以組合,缺少分享學習機會。許多英國教師明確提出,回國後一定要與附近學校的同專業教師結成教研組,實現教學能力的共同提高。
  第四,中國傳統數學教學方法和信念有價值。討論和小結過程中,許多英國教師對中國傳統的數學教學信念和靈活使用“老辦法”十分佩服。譬如,他們瞭解到,中國人相信“學會數理化,走遍天下都不怕”。中國小學生都會背誦“乘法口訣表”,計算特別快。中國老師教學生用“珠算”和“心算”,做算術經常用“豎式”,中國學生還用撲克牌玩“24點”,各種方法一起用於計算。不少英國教師承認,他們不會用這些辦法。英國教師很想請中國老師幫他們一起教,讓英國孩子也在“玩”中“學”。
  第五,“小步前進”與“多變式”。英國教師發現,上海數學教師強調突出重點,又分小步教學,不斷為學生搭建學習和掌握數學知識和技能的階梯,幫助學生把一個大難題分為若干小問題,由易而難,一個臺階、一個臺階地學習前進。另外,為了幫助學生真正掌握數學知識,中國教師還非常注意用不同變式,讓學生從多側面和多形式的變化中真正掌握知識的內涵。課堂提問非常能夠體現上海老師們的這些“良苦用心”,他們善於用不同難度的題目對不同程度的學生發問,讓每個孩子都有成就感,並且真正掌握知識要點,又在提問過程中,把運用變式和小步前進的教學理念和特點充分體現出來。
  第六,“政治優勢”。有一位英國教師在小結中特別提出,他們組還發現一個重要的秘密。這就是中國的“政治優勢”。她說,上海學習第一天,教授講課就提到教育規劃綱要。到學校後,他們在各個學校也都發現,幾乎每個學校都有3年、5年甚至10年的發展規劃,這樣老師們很清楚,現在應該做什麼,未來應該往什麼方向發展,目標和步驟都清楚,上海教師心裡有底。反觀英國,英國教育部的名稱反復改,兩黨競選、政府幾年一換,反復折騰,每屆都有新花樣。教育部長換得更勤快,“我們不喜歡的部長剛下臺,我們喜歡的副部長最近又成了環境大臣,學校教師真無所適從。”“我們常常還來不及準備,‘改變’就已經變掉了。”“這是中國最大的優勢,政治體制穩定、政策方向一致、難能可貴。”

  這70多位英國教師雖然是英國政府100多年來首批派往中國學習的教育工作者,而且學習的時間也僅有半個月。但他們的確都是優秀教師、教育專家,在有限的觀察學習中,他們真實深刻地看出了上海數學教學、乃至中國基礎教育發展的不少特色和優勢。國際學生評估項目(PISA)兩輪測試的世界第一成績和英國教師們發現的中國“秘密”都清楚地告訴我們:我們無需妄自菲薄。我們完全可以自信地說,我們有獨特的中國經驗!我們要講好中國故事,我們可以讓世界分享中國經驗!當然,尺有所短、寸有所長,要建設中國特色、世界一流的教育,我們還任重道遠,需要創新,需要向世界各國學習,更需要不驕不躁、不懈奮鬥。(作者系上海師範大學原校長、上海師大國際與比較教育研究院院長、上海國際學生評估項目負責人、中英數學教師交流專案負責人 張民選)

數學的諾貝爾獎 作者/李武炎(任教於淡江大學數學系)

2014年12月2日

數學的諾貝爾獎

作者/李武炎(任教於淡江大學數學系)

每年十月陸續揭曉各項諾貝爾桂冠得主,這是科學界的一大盛事,《科學月刊》12月號更以專刊報導科學類獲獎人的事蹟及研究成果。數學與物理、化學及生醫同屬基礎科學,為什麼諾貝爾獎沒有數學的獎項?相傳諾貝爾不設立數學獎,是因為他要防止他所討厭的數學家米泰萊弗勒(Mittag-Leffler)得到獎項。米泰萊弗勒是19世紀末瑞典頗具聲名的數學家,聽說他奪走了諾貝爾的女朋友,引起諾貝爾不悅,所以諾貝爾故意不設數學獎。

其實這些都是無稽之談,因為諾貝爾生前與米泰萊弗勒並沒有太多交集,只有在諾貝爾晚年時米泰萊弗勒曾試圖說服諾貝爾,捐款資助瑞典斯德哥爾摩大學的研究工作,所以他們兩人之間的嫌隙只是人們茶餘飯後談論的話題而已,其實諾貝爾後來捐款設立的獎項不設數學的原因,可能是與其設立的宗旨有關。諾貝爾認為獎項是用於獎勵對人類具有重大貢獻的「發明或發現」,數學的研究是純理論的,對人類沒有很直接的利益,所以不符合諾貝爾設立獎項的初衷,加上當時已經有很有聲望的數學獎項,所以沒有必要在諾貝爾獎中再設數學獎。

菲爾茲獎

在數學界中,也有一個像諾貝爾獎那麼崇高的獎,那就是菲爾茲獎(Fields medals),菲爾茲獎正式名稱為國際傑出數學家獎(The International Medals for Outstanding Discoveries in Mathematics),是加拿大數學家菲爾茲(J.C. Fields, 1863~1932)所創立,自1936年開始頒獎,二次大戰時中斷了十六年。1950年起每四年召開一次國際數學家會議,每次頒授二至四名有卓越貢獻而且年齡不超過40歲的數學家。菲爾茲獎被公認是年輕數學家最高的榮譽,獎金有15000元加幣,另頒一枚刻有阿基米德頭像的金質獎章。到目前為止,只有59位菲爾茲獎的得主,其中有六個東方人,日本的小平邦彥(1954年)、廣中平祐(1970年)、森重文(1990年)、越南的吳寶珠(2010 年)、伊朗的米爾札哈尼(2014 年)以及香港的丘成桐(1982 年)。

丘成桐生於廣東,長於香港,大學三年級前都是在香港受教育,他是第一位華人獲得菲爾茲獎。近年來他常遊走兩岸三地催生設立數學研究中心,也積極鼓吹培養華人數學人才。菲爾茲獎歷年的得主的國籍大多數是美、英、法、蘇俄等數學大國,這些國家也是世界的強國,由此可見,數學的發達與國力的強盛有很大的關係。因此世界上各國無不極力推動數學教育,因為這關係到國家科技的發展,只有臺灣教育當局反其道而行,近年來在數學課綱的變革中,一味想砍數學課程的上課時數,幸好有許多有識之士站出來反對,才急踩煞車,否則後果不堪設想。

菲爾茲獎歷屆的得主有許多在幼年求學時,數學的潛能就頭角崢嶸,很多人都是參加過國際奧林比克競賽的金牌選手,由於受到良好的栽培,後來都成為頂尖的數學家。值得一提的是,多位菲爾茲獎得主的指導教授也是菲爾茲獎的得主,真的是「名師出高徒」。臺灣每年也有學生參加奧林比克數學競賽,也有不錯的成績,期待臺灣未來也會有菲爾茲獎的得主。

拒絕菲爾茲獎的數學

在菲爾茲獎歷屆的得主只有一位拒絕接受,那是數學界的一名「怪咖」格利戈里.佩雷曼(Grigori Perelman)。佩雷曼出身蘇俄聖彼得堡大學,他的故事充滿傳奇,在2002年時他曾在一個網站arXiv上發表一篇文章,這是一系列文章的第一篇,這些文章似乎說明佩雷曼証明了「龐加萊猜想」。

龐加萊(Jules Henri Poincaré, 1854~1912)是法國的數學家,被公認是繼高斯(Gauss)之後對數學及其應用有全面認識的最後一人。他在1904年提出一個猜想,這是一個數學拓樸學的問題,大意是說,在一個封閉的三維空間,如果每條封閉的曲線都是收縮於一點,則這一個空間必定是一個圓球,這個猜想被稱為「龐加萊猜想」。

佩雷曼的文章就是與「龐加萊猜想」有關。arXiv是一個專門收集物理、數學、計算機與生物論文的網站,雖然有一套「認証」系統,但不像一般期刊有嚴謹的同儕審稿制度。他的文章發表後獲得數學界極大的回響,對解決「龐加萊猜想」,他所提的方案是有效可行的,佩雷曼因此被提名為2006年的菲爾茲獎得主,對一個從事數學研究工作的人,這是莫大的榮耀,但佩雷曼卻宣布不接受此獎,也是首位拒絕接受菲爾茲獎的數學家。他在1996年也曾拒絕過歐洲數學學會頒給他的「傑出數學家獎」。2010年他也被授予千禧年大獎,千禧年大獎是美國克雷數學研究所(Clay Mathematics Institute)於2000年公佈的七個數學難題的獎金,每題懸賞一百萬美金給破解的解答者,「龐加萊猜想」就是其中之一,可是他也沒有接受這個獎項。佩雷曼在2005年辭去數學研究所工作就隱居起來,靠著微薄的積蓄為生,也不與外界聯絡,最近聽說轉往瑞典在一間科技公司工作。佩雷曼這種不為名也不為利的作風雖然「特立獨行」,卻是典型數學家的風範,研究數學的人是因為熱愛數學而數學,而非追求名利才去學數學。

亞倍爾獎與邵逸夫

除了菲爾茲獎外,世上還有幾個專門為數學所設的獎,這裡再介紹兩個,它們的得主就沒有年齡的限制,而且獎金都是美金一百萬,與諾貝爾獎相近,其中一個是與菲爾茲獎齊名的阿貝爾獎。阿貝爾(Niels Henri Abel, 1802~1829)是挪威的數學家,以証明五次方程式沒有根式的解而聞名,對近世代數的發展奠定不可磨滅的貢獻。他與法國的蓋羅瓦(Galois)被推崇為「抽象代數之父」,為了紀念他,代數群論中的交換環就叫做「阿貝爾群」,英文為abelian group,英文名詞中第一個字母 a 為小寫而不是大寫,表示這個專門名詞已經被普通化了,阿貝爾能擁有這種待遇,是因為要表彰他卓越的貢獻。挪威政府為了紀念阿貝爾二百周年誕辰,在2002年設立阿貝爾獎,2003年頒發第一次的獎,獲獎人是法國數學家讓.皮埃爾.塞爾(Jean-Pierre Serre),塞爾也是1954年的菲爾茲獎得主,他在數學上主要貢獻的領域是拓樸學、幾何學與數論,前幾年他曾到臺灣訪問講學,獲得臺灣數學界很大的迴響。

還有一個由香港的邵逸夫爵士於2002年所創立的「邵逸夫獎」,其中有一項也是專為數學所設的。首屆數學獎的得主為華人數學家陳省身(1911~2004),陳省身是國際著名的微分幾何專家,他也是菲爾茲獎得主丘成桐的恩師。第二屆的得主為安德魯.懷爾斯教授,懷爾斯在1995年正式發表「費馬最後定理」的証明,他已經42 歲,並不符菲爾茲獎的年齡規定,所以1998年的國際數學家大會中,特別頒發他給一個國際數學聯盟特別獎,以表彰他証明「費馬最後定理」的成就。

備戰2015年中考:數學選擇題答題技巧 北京新浪網 (2014-12-28 10:56)

備戰2015年中考:數學選擇題答題技巧

北京新浪網 (2014-12-28 10:56)

  1、排除法。是根據題設和有關知識,排除明顯不正確選項,那麼剩下唯一的選項,自然就是正確的選項,如果不能立即得到正確的選項,至少可以縮小選擇範圍,提高解題的準確率。排除法是解選擇題的間接方法,也是選擇題的常用方法。

  2、特殊值法。即根據題目中的條件,選取某個符合條件的特殊值或作出特殊圖形進行計算、推理的方法。用特殊值法解題要注意所選取的值要符合條件,且易於計算。此類問題通常具有一個共性:題干中給出一些一般性的條件,而要求得出某些特定的結論或數值。在解決時可將問題提供的條件特殊化。使之成為具有一般性的特殊圖形或問題,而這些特殊圖形或問題的答案往往就是原題的答案。利用特殊值法解答問題,不僅可以選用特別的數值代入原題,使原題得以解決而且可以作出符合條件的特殊圖形來進行計算或推理。

  3、通過猜想、測量的方法,直接觀察或得出結果。這類方法在近年來的中考題中常被運用於探索規律性的問題,此類題的主要解法是運用不完全歸納法,通過試驗、猜想、試誤驗證、總結、歸納等過程使問題得解。


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中考數學選擇題精妙解題法 北京新浪網 (2014-12-24 10:20)

中考數學選擇題精妙解題法

北京新浪網 (2014-12-24 10:20)


  一. 直接法 
 例1. 若 有意義,則 (   )。
  解:根據題設,注意到a<0,直接化簡原式,可得 。
  選C。
  點撥:直接法就是直接從條件出發,通過合理運算和嚴密推理,最後推出正確的結果,再對照選擇支解答的一種解題思路。
  二. 特例法
  例2. 若a<0,-1<b<0,則(   )
  解:取a=-1,b=-1/2,很容易得到答案為D。
  點撥:特例法就是用符合已知條件的特例或考慮特殊情況、特殊位置,檢驗選擇支或化簡已知條件,得出答案。當已知條件中有範圍時可考慮使用特例法。
  三. 檢驗法
  例3. 方程 的解是(   )
  A. 3   B. 2    C. 1    D.3/7
  解:把四個選擇支的數值代入方程 中,很快就可知道答案為C。
  點撥:檢驗法就是將選擇支分別代入題設中或將題設代入選擇支中檢驗,從而確定答案。解答本題時若直接解方程,要浪費很多時間和精力。當結論為具體值時可考慮使用檢驗法。
  四. 排除法
  例4. 在同一坐標平面內,函數 與 的圖象只可能是(   )
  解:選擇支A中拋物線肯定錯誤,B中直線肯定錯誤(若為拋物線也錯誤),C中直線和拋物線不是同時正確的,故選D。
  點撥:排除法就是利用一些基本概念、定理和簡單的運算,通過排除容易發現錯誤的選擇支,從而推斷正確答案的方法。
  五. 圖解法
  例5. 二元一次方程組 的解的情況是(   )
  A. x、y均為正數
  B. x、y均為負數
  C. x、y異號
  D. 無解
  解:將兩個二元一次方程分別看作兩個一次函數 和 ,在直角坐標平面內畫出圖象,由於直線 與 平行,所以選D。
  點撥:圖解法就是根據數形結合的原理,先畫出示意圖,再通過觀察圖象的特徵作出選擇的方法。
  在解數學選擇題時,直接法是最基本和使用率最高的一種方法。當題目具備一定的條件和特徵時,可考慮採用其他四種方法。有時解一個選擇題需要幾種方法配合使用。另外還要注意充分利用題乾和選擇支兩方面所提供的信息,全面審題。不但要審清題干給出的條件,還要考察四個選項所提供的信息(它們之間的異同點及關係、選項與題乾的關係等),通過審題對可能存在的各種解法(直接的、間接的)進行比較,包括其思維的難易程度、運算量大小等,初步確定解題的切入點。
  思考題:在△ABC中, ,AB>AC,則(   )。
  【1】「會做」與「得分」的關係
  要將你的解題策略轉化為得分點,主要靠準確完整的數學語言表述,這一點往往被一些考生所忽視,因此卷面上大量出現「會而不對」「對而不全」的情況,考生自己的估分與實際得分差之甚遠。如立體幾何論證中的「跳步」,使很多人丟失1/3以上得分,代數論證中「以圖代證」,儘管解題思路正確甚至很巧妙,但是由於不善於把「圖形語言」準確地轉譯為「文字語言」,得分少得可憐;再如去年理17題三角函數圖像變換,許多考生「心中有數」卻說不清楚,扣分者也不在少數。只有重視解題過程的語言表述,「會做」的題才能「得分」。
  【2】審題與解題的關係
  有的考生對審題重視不夠,匆匆一看急於下筆,以致題目的條件與要求都沒有吃透,至於如何從題目中挖掘隱含條件、啟發解題思路就更無從談起,這樣解題出錯自然多。只有耐心仔細地審題,準確地把握題目中的關鍵詞與量(如「至少」,「a>0」,自變數的取值範圍等等),從中獲取儘可能多的信息,才能迅速找准解題方向。
  【3】三快與準的關係
  在目前題量大、時間緊的情況下,「准」字則尤為重要。只有「准」才能得分,只有「准」你才可不必考慮再花時間檢查,而「快」是平時訓練的結果,不是考場上所能解決的問題,一味求快,只會落得錯誤百出。如去年第21題應用題,此題列出分段函數解析式並不難,但是相當多的考生在匆忙中把二次函數甚至一次函數都算錯,儘管後繼部分解題思路正確又花時間去算,也幾乎得不到分,這與考生的實際水平是不相符的。適當地慢一點、准一點,可得多一點分;相反,快一點,錯一片,花了時間還得不到分。
  【4】難題與容易題的關係
  拿到試卷后,應將全卷通覽一遍,一般來說應按先易后難、先簡后繁的順序作答。近年來考題的順序並不完全是難易的順序,如去年理19題就比理20、理21要難,因此在答題時要合理安排時間,不要在某個卡住的題上打「持久戰」,那樣既耗費時間又拿不到分,會做的題又被耽誤了。這幾年,數學試題已從「一題把關」轉為「多題把關」,因此解答題都設置了層次分明的「台階」,入口寬,入手易,但是深入難,解到底難,因此看似容易的題也會有「咬手」的關卡,看似難做的題也有可得分之處。所以考試中看到「容易」題不可掉以輕心,看到新面孔的「難」題不要膽怯,冷靜思考、仔細分析,定能得到應有的分數。
  【5】關於壓軸題
  對中考數學卷,壓軸題是考生最怕的,以為它一定很難,不敢碰它。其實,對歷年中考的壓軸題作一番分析,就會發現,其實也不是很難。這樣,就能減輕做「壓軸題」的心理壓力,從中找到應對的辦法。
來源:北京中考網


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【說教】孩子難掌握數學語意,家長怎協助? 2014/12/11 說教 文 / 賴友堂

【說教】孩子難掌握數學語意,家長怎協助?

說教
文 / 賴友堂
在各種講座中,父母最常提到的孩子的困難,就是各種類型的「應用問題」。學校常考應用問題,卻不見得每個老師都會仔細教小孩要如何理解題目。有些孩子一看到文字敘述就腦袋一片空白,不知如何下手。因此我們舉一個實際例子,提供一些原則原理給各位家長,讓家長在協助孩子課業時,有一些不同的方法可以試看看。
小二孩子的爸爸(以下簡稱「爸」):我的女兒現在是小學二年級,數學功課會遇到「誰比誰貴多少」或者「誰比誰便宜多少」之類的問題,例如:「牛奶一瓶48元,一瓶牛奶比一瓶果汁便宜15元,請問,一瓶果汁是多少錢?」但孩子總是分不清楚是要用加法還是減法。有時候這個題目弄懂了,換個文字描述又搞不清楚。到底是哪裡出了狀況呢?
更甚至,學校考試題目還會出三個數量去比較的難題。例如:「牛奶一瓶48元,一瓶牛奶比一瓶果汁便宜15元,一瓶豆漿比果汁便宜7元,請問一瓶豆漿多少錢?」小孩看了題目根本就不知道如何是好,我們可以怎麼幫他呢?

賴友堂(以下簡稱「賴」):首先稱讚一下這位爸爸的細心,有觀察到小孩不會的具體狀況,是非常好的事情;有些家長覺得低年級的數學很簡單,怎麼可以不會?於是馬上用責罵的方式評價小孩、督促孩子反覆大量練習;但這樣其實只會造成小孩對自己的否定,或是改成用硬背的方式學習數學。
我們分析孩子不會的關鍵,可能有兩個:第一是孩子不明白題目裡面數字之間的關係。例如:「牛奶比果汁便宜15元」這句話裡面,牛奶和果汁到底是誰才是比較便宜的?尤其,小孩在很趕時間又緊張的答題氣氛下,如果只閱讀到片段資訊「果汁便宜15元」,他們列式的時候,自然容易把牛奶的價錢減去15元,當作果汁的價錢。
要解決這個問題,就是要把「數學的句型」和「日常的用語」做類比。因為語言能力是數學能力的基礎,但不是每個小孩一開始就都應用自如;語言和數學這兩者的結合需要好的導引。家長可以舉類似的句型幫助小孩對比思考,例如:「牛奶比果汁便宜十五 元」對比「小明比小華強壯」。後面一句在生活中比較常聽到,所以從平常說話的經驗,孩子應該可以判斷出是小明比較強壯;兩句話再對照一下,孩子就比較能思考出是牛奶比較便宜。如果孩子還不太熟悉這樣的句子被加上數字,那麼可以再進一步討論其他類似例子,例如:「哥哥比妹妹高」,高多少?「高10公分」。如果把兩個資訊完整地合在一起講,就是「哥哥比妹妹高10公分」。透過不斷舉例,把「誰比誰」這類的句子弄明白。
第二個狀況是,小孩雖然明白這個句型的意思,但還是不知道如何寫出算式。尤其是如果題目像這樣:「牛奶一瓶48元,一瓶牛奶比一瓶果汁便宜15元,一瓶果汁比豆漿貴7元,請問一瓶豆漿多少錢?」有三種物品在互相比較,小孩就不知道要怎麼比了。這種情形解決的方法,就是讓孩子學習簡單的圖解。把比較冗長的文句圖像化,通常就能很正確判斷出真正要寫的算式,例如圖一:

(圖一)
(圖一)



有這樣一張圖,每個物品之間的關係一目了然,自然就知道該怎麼列式了。畫圖的方法,其實只要說明示範一下,孩子很容易學會;最重要的是要鼓勵孩子「勇於嘗試」去畫畫看。其實只要孩子敢下筆,通常都幾乎是對的。只是很多孩子沒有信心嘗試,總覺得要先會了才能動手。可以告訴孩子,思考數學題目就像拼拼圖或走迷宮,有時候試了就會找到線索。可以邊畫圖邊想,如果一時錯了也沒關係,再改就好了。
爸爸媽媽不用擔心孩子這樣慢慢思考,考試會來不及作答。應用問題本來就不該拼過快的速度,正確理解題意是很重要的步驟。一直講究速度,造成孩子很急的心理,是看錯題目的一大主因。事實上,如果平常有好好紮實地練習思考透徹、不是用死背的,考試時反而小孩就能思考得比較快不會卡住喔!
爸:孩子遇到複雜一點的題目,例如需要用到兩個算式的應用問題,像:「牛奶一瓶48元,一瓶牛奶比一瓶果汁便宜15元,請問,各買一瓶總共要多少錢?」我的孩子寫出了正確的第一步:「48+15=63」但是接著竟然寫成「63+63=126」。這該如何協助他?
賴:在這個例子裡,孩子第一步是有思考的,但到了第二步,顯然急著運算,就沒有思考清楚所謂的「各買一瓶」是誰要加誰,所以犯了「直接把兩瓶果汁相加」這樣的錯誤。
這樣的狀況其實各年級的孩子都會遇到,當題目變複雜的時候,算式不止一個,孩子要習慣的是一步一步推理:先算出一個答案,再利用算出來的答案思考下一步要怎麼列式。如果孩子平常計算類的練習過多,誤以為數學的重點在「計算」、「速度」,那麼他很容易在還沒想清楚前就太急著動手列算式、算答案,一旦開始計算了就無法停下來好好思考。
有些家長協助孩子的方式只是更正孩子寫錯的算式、並給予更多的練習。但如果沒有養成正確的習慣,這樣的錯誤會一再發生;孩子一再受挫折,漸漸就會降低對數學的喜好和動機。
解決這個問題的方法,是要培養孩子比較好的「讀題習慣」和「列式習慣」。所謂「讀題習慣」,是要讓孩子練習在看文字的時候,同時在腦海裡面要有想像;而不是一邊看文字,一直急於想要寫下算式。很多孩子就是太想直接寫出正確算式,反而題目看得片片段段不完全、或是讀完還很茫然。在這題裡,讀過文字敘述之後,心裡面一定要浮現的是牛奶和果汁。再來,把「題目要問的是什麼」放在心上,要知道最後要問的是「牛奶和果汁各買一瓶總共要多少錢?」 這時候,牛奶的價錢是已經知道的,只缺果汁的價錢;然後再使用剛剛的畫圖方法,算出果汁的價錢。重點是,這時候心裡面還是要時時在意「題目要問的是什麼」,這就會知道是哪兩個數字相加才是對的。
好的「列式習慣」,就是在列式的時候,不要急著算出數字;而是在心裡思考算式的意思,解釋給自己聽。例如:第一個算式是「48+15=63」,心裡就要告訴自己:比牛奶多十五元,算出來的是「果汁的價錢」。然後,再去想著題目所求「牛奶和果汁各一杯的價錢」,那就是「牛奶的價錢加上果汁的價錢」,才寫下「48+63=」的算式。通通想清楚了,再開始動手算,這樣就不會犯下原本的那種不經意的錯誤了。
以上種種,並非一蹴可幾,也不能期待對孩子說明一次之後,孩子就可確實做到。畢竟對抗體制養成的不良習慣,需要多一點的時間;每個人在學習新的、未知的事物時,總是會有忐忑不安、沒把握的心情。但只要長期藉由親子互動的機會,傳遞「思考比計算更重要」的概念,並且當孩子每一次進步、願意做一些勇敢的嘗試時,不吝給孩子讚美,相信孩子一定能越來越適應新的思考數學的方法,也會對自己的思考能力越來越有信心!
  • 本文作者為人本教育文教基金會數學想想國教學長。
  • 本專欄內容為作者個人言論,不代表公共電視立場。
  • 數學家能以更低成本去火星 北京時間: 2014-12-27

    數學家能以更低成本去火星
    北京時間: 2014-12-27 23:50:20 分享到: 

    登陸火星的衛星(圖片來源:Scientific American)



    【希望之聲2014年12月27日訊】要上太空本身已經是昂貴的「玩意」,去火星的花費更是天文數字,不過如果能省下一點成本,相信也是政府機構或火箭公司樂見的吧。數學家 Francesco Topputo 和 Edward Belbruno 認為可以利用一個名為「ballistic capture」(彈道捕捉)的較低成本方法前往火星,它本身不是一個新的概念,日本和 NASA 早已分別在 1991 年和 2011 年採用過這個方法去做太空任務了,不過打算應用在火星任務上還是第一次。說回方法的本身吧,相對一般使用的高耗能「Hohmann transfer orbit」(霍曼轉移軌道)方法,彈道捕捉涉及將一架飛船「較隨意地發射至一條類火星的軌道上」,不過飛船會在軌道上飛得較慢,等待火星「追上」之時就可以轉軌登陸火星了。

    他們指採用彈道捕捉方法時,發射和飛行的成本雖然跟傳統方法相同,卻可以在即將在火星著陸前省下大量用於減速所燒的燃料,可以減低著陸成本和飛船本身的重量。不過,霍曼轉移軌道方法本身只需 6 個月就可以到達火星,而利用這個「新」方法則要多花幾個月的時間,如果飛船是載人的話,那就要想想那額外幾個月的物資和其他維生問題。

     

    責編 寧明志

    來源:Engadget

    Read more at: http://big5.soundofhope.org/node/595260

    右眼失明數學家 陳榮凱獲國家講座 【中央社╱台北29日電】2014.12.29 06:40 pm

    右眼失明數學家 陳榮凱獲國家講座

    出生右眼就失明的台大數學系特聘教授陳榮凱,克服身體缺陷,在數學界找到一片天,今天獲頒國家講座主持人。
    教育部今天舉行第18屆國家講座主持人和學術獎頒獎典禮,共有8位學者獲得國家講座主持人,12位學者獲得學術獎,台大數學系特聘教授陳榮凱則是今年度國家講座最年輕的得主。
    出生就右眼失明的陳榮凱,是代數幾何領域的大師。陳榮凱說,在唸建中時參加校內奧林匹亞培訓營,接觸到不一樣的數學,才發現數學研究和解題作答間有很大差距,因此立志當數學家。
    很多人常問「學數學有何用?」陳榮凱表示,數學當然有用,但往往隱藏在生活中,例如上網買書時,從瀏覽影像、刷卡,到送貨運送路線,都會用到數學能力。
    陳榮凱指出,國內數學教育的關鍵不是教學時數不夠,而是國小高年級開始,數學課程內容變得抽象,老師教法不能引發學生學習興趣,才會讓學生怕數學。
    他建議,老師的教法要改變,適時引導學生學習,激起學生對數學的興趣,而國小五年級至國中九年級,就是奠定學生數學基礎的關鍵階段 。
    【2014/12/29 中央社】http://udn.com/

    讓學生享受學習數學的樂趣 ——訪全國數學特級教師熊鋒 2014年12月26日 11:58:51 作者:許似亮 來源:國際日報

    讓學生享受學習數學的樂趣
    ——訪全國數學特級教師熊鋒
    2014年12月26日 11:58:51 作者:許似亮 來源:國際日報  字號     打印   關閉 
    他作為畢業於北京師範大學的全國數學特級教師,多次參加高考命題及閱卷工作。從教27年,取得了豐碩成果,所教學生中考取清華、北大70餘名。輔導奧賽培訓,多名學生曾獲得全國數學聯賽一、二等獎!深圳眾多名校如深中、實驗、高級、外國語、紅嶺、育才等中學的重點班、超常班的很多優生都得到他短期或長期的悉心指點,尤其令人佩服的是,他的講課一點也不枯燥,聽過他講課的人,都說他能像上語文課那樣上數學課,讓學生在輕松而生動的氣氛中享受學習數學的妙趣。每次公開課,家長與學生同堂聽講,他可以讓不同層次的學生與多年不進課堂的家長一同感悟學習數學的樂趣,得到“化繁為簡”、“行雲流水”、“遊刃有餘”、“ 已臻化境”等高度評價!他,就是“蘇步青數學教育獎”一等獎獲得者熊鋒。究竟他教學成功的奧秘在哪?最近,熊鋒應廣東省兒童教育文化專業委員會粵東分會邀請來汕頭講學,記者採訪了他。
        在採訪熊鋒老師之前,記者先聽了他的示範公開課,此次公開課講的是老師普遍認為最難教、學生覺得最難學的“函數”和“三角函數”,本來要10節課左右才講完的內容,熊鋒老師用不到兩小時的時間就講完,而且所有的重點難點他都能以詩情畫意般的言辭,精辟的總結與提煉、概括,真正做到深入淺出、通俗易懂、寓教於樂,仿佛將索然寡味、最難懂的數學問題變為充滿趣味而又直觀的“畫卷”,人人喜歡,爭著觀看。記者已經近30年沒有接觸到“函數”和“三角函數”的知識了,但是不僅對課中所講內容完全理解,而且試做熊鋒老師當堂布置五道練習題,居然全對了。從這節課,也可窺見他那爐火純青的中學數學教學藝術。在接受採訪時,熊鋒老師一如他的講課風格,言簡意賅,抓住關鍵,他認為,成功的數學教學,要善於賦予抽象的數學以“靈魂”,善於“提升在瓶頸處、指點在關鍵點、點撥在節骨眼”, 讓學生當堂內容當堂吸收,使學生不必背上沉重的學習負擔,在輕松中享受學習數學的樂趣。熊老師尤其反對“題海戰術”,他說:“題是做不完的,題型是有限的,思路卻是單一的”,所以,他在教學中,不輕易讓學生做題,即使訓練,也要養成“理性思維指導練習”,學生要多花時間思考,少花時間演練。他說,學生的時間是寶貴的,數學是工具性學科,應該為其他學科服務,為其他學科讓路,應該從數學本質上去感悟數學,他認為想通過大量題海訓練來提高數學成績與數學修養是不大可能的;給學生的練習題以及教學生的解題思路和方法,雖然不能說題題經典和方法達到“曠世絕學”,但是一定要達到 “舉一反三”的效果,讓學生在考試時與平時訓練之素材很好對接,真正做到“對號入座”。對於高考,熊鋒也有自己的看法,他認為“模考”是對高考的“仰視”,針對性與模擬性不強,應該強調與重視對高考的“俯視”,立於數學本質,站於應考之顛,俯瞰高考,駕馭高考!
        由於熊鋒名聲鵲起,請他講學和指導的單位令他應接不暇,於是他萌發了利用互聯網進行講學和推廣起教學方法的設想,通過與培優智能學習網的研究,他設計並在培優智能學習網推出了標准化同步數學課程、知識點自組課程、更關注解題思想的專題課程、更關注解題技巧的名師特色課程。將學科思想和他多年的教育教學方法融入講解、選題、解題當中,不僅幫助學生更好地學習數學課程,還把多年的教學經驗傳承給青年教師,指導其編撰多層次的講解腳本和診斷題,對知識點和題目進行總體把關。所有課程均可提供“一對一”的輔導員在線督促和實時輔導,所有課程中的知識點和題目具有適合不同層次學生學習的個性化內容,所有精選題伴隨在線分步診斷和錯誤提示,所有課程遵循學生的作業習慣。查漏補缺,提高學習成績;培養學習興趣,收拾自信;讓家長省心,省事,省時,減少課外培訓投入的家庭負擔。熊鋒希望,通過借力“互聯網高速公路”、“PAYU智能化教學平臺”,在推廣先進的教育教學方法的同時,還能彌補課堂教學不能進行個性化教學的缺陷,實現均為每位學生“量身制作”的個性化設計,讓每個學生都“吃好、吃飽”,心滿意足。   

    「數學火星人」李堂愷 用高中數學攔飛彈 2014-12-24 聯合報 記者蕭雅娟/屏東縣報導

    「數學火星人」李堂愷 用高中數學攔飛彈

    2014-12-24 聯合報 記者蕭雅娟/屏東縣報導

    屏東出現全台第一位「數學火星人」,屏東高中三年級學生李堂愷日前勇奪第十三屆「旺宏科學獎」金牌獎後,昨天通過台灣大學特殊選才管道「火星計畫」,保送台大數學系。 本報資料照

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    屏東出現全台第一位「數學火星人」,屏東高中三年級學生李堂愷日前勇奪第十三屆「旺宏科學獎」金牌獎後,昨天通過台灣大學特殊選才管道「火星計畫」,保送台大數學系。
    李堂愷用高中數學理論探討「動態追逐」,不用微分就可以計算動態追逐,證明出發點、質點、目標點恆在一直線上,未來可以應用在飛彈的攔截上,本月十三日獲得旺宏獎金牌,抱回四十萬元獎金。
    「會選擇這題目,和我喜歡跟打棒球有關」,身高一百九十公分的李堂愷在學校棒球隊擔任內野手,他覺得探索過程中可了解物體間互相追逐的軌跡和時間,與棒球選手追球的情況相近,這套公式或許可用在飛彈攔截或電腦棒球遊戲。
    李堂愷成為全台唯一的數學火星人,台大教務長莊榮輝表示,全國各高中主動推薦「數學火星人」,免筆試可進台大,且四年免學雜費、住宿費,協助出國留學等。
    李堂愷的父親是屏中體育組李致乘組長,也是前職籃球員,李堂愷考上台南一中科學班,但選擇「留縣升學」。「我們不迷信名校」,李堂愷的母親林麗秋說,家人給孩子獨立成長空間,加上屏中離家只有五分鐘,讓孩子就近入學,很放心,感謝校方全力協助。

    翻轉教室的致命傷,竟然是我們「太不重視」考試?撰文者謝宇程 學與業壯遊 瀏覽數:200+2014-12-29

    翻轉教室的致命傷,竟然是我們「太不重視」考試?

    圖片來源:Emory Maiden@flickr, CC BY-SA 2.0
    學思達和翻轉教室近來在台灣媒體上獨領風騷,你可能會以為這股趨勢順如破竹、銳不可擋,其實不見得。
    劉老師已經進行新式的教學好一陣子,用更多思辨、互動、討論經營她的國文課堂,引發學生的興趣與主動性。最近她似乎受不少挫折,想要放棄自己的新教學計畫。
    明明,劉老師的學生多數喜歡她的教學氣氛;明明,學校校長、主管十分支持她的教學創新;明明,她上一屆畢業班國文學測成績、作文成績都相當出色,高於同校平均。為什麼她現在灰心想放棄呢?
    劉老師在和我聊到她的煩惱的時候,她告訴我一個令人不可置信的答案:「學校太不重視考試」。顯然我的表情很狐疑,所以劉老師直接找出考題,說明她的意思。
    學測與段考題目,截然不同的檔次

    劉老師告訴我,同樣是考試,是有劣質考試,和優質考試之分,端看花多少心力在經營和設計考量。例如,103年國文學測,其中一題是這樣的:
    問:桃花因顏色鮮豔美麗,故詩人常藉以比喻美麗的女子。下列詩歌中的桃花,「不具」此喻意的選項是:
    (A)一夜清風動扇愁,背時容色入新秋。桃花眼裡汪汪淚,忍到更深枕上流
    (B)每坐臺前見玉容,今朝不與昨朝同。良人一夜出門宿,減卻桃花一半紅
    (C)淺色桃花亞短牆,不因風送也聞香。凝情盡日君知否,還似紅兒淡薄妝
    (D)暮春三月日重三,春水桃花滿禊潭。廣樂逶迤天上下,仙舟搖衍鏡中酣
    這題之中的四首詩,都不在任何課文之中。學生要答對,得要直接閱讀和理解這四首詩,依文句進行評判。這題不容易,很考驗學生的中文實力與素養;但在另一面,學生並不依賴任何過往的記憶,也不必用到刁鑽的形音意、修辭學。(編按:此題答案為D)

    無疑,這一題是能考出學生程度的「好題目」。但要出這麼好的題目得下許多苦功,這個老師要想到這個問題、問法,並且找到這四首意思相對明確的詩。
    反觀,某明星級的國立高中在 100 年度國文考試中的一題目:
    問:《再別康橋》一詩「未」採取何種修辭:(A)類疊(B)轉化(C)頂真(D)誇飾
    這個問題其實測不出學生整體的語文理解與思辦能力。要答對此問題,學生勢必要熟悉《再別康橋》的全篇內容,要熟記各種修辭技法的名稱與意思,這是所謂的「爛題目」。但對老師來講,在一學期考三次段考的情況之下,老師時間與心力投入不足,只能出這樣水準的考題 -- 出這樣的題目省時不費力。(編按:此題答案為D)

    其實,這絕不是特例,也不是各別老師的才能高低、認真與否的問題。同樣是考試,學測的檔次,和小考、平時考、段考的檔次差距極大。問題在於,學測三年一次,段考卻是半年三次,小考次數無限。
    不認真嚴肅看待考試,考試就回過頭來摧毀教學

    很多人以為台灣很重視考試,錯,其實我們太不認真嚴肅看待考試。
    如果我們重視考試,請問,老師用多少時間出段考考卷?用多少時間改考卷?我們讓學生用多少時間考試?非常、非常、非常少。
    考試是一種檢測工具,任何工具都有好的和爛的。要由考試去檢驗全面的能力,檢驗那些隱微的、靈活的、抽象的能力,而且常常是重要的能力,那就要非常非常精緻的考試題目。大部分學校,時時進行的平時考、每學期三次的段考,老師沒有足夠的時間和資訊經營優質考量,經常滿紙急就章的劣質題目,測出來的數據當然粗糙偏誤。
    因為我們只願意用很短的時間改考卷,只用四、五十分鐘考試,所以我們要出選擇題 -- 選擇題就要有明確的「正確答案」;要是正確答案,就不易出詮釋理解的題目。因為沒有給出題老師足夠的時間、資源、獎勵,他們都用最速成的方式出題;在這種情況下,形音義、修辭學等記憶性題目就成為主流。
    當我們一學期三次,用粗糙劣質的考試考學生,考不出真正理解與分析能力,只能考背誦記憶的能力,這就像是用劣質儀器在做檢測,結果都是誤導的。
    於是,忠誠於教育理念的老師,希望教出全面重要能力的老師受到懲罰,因為他們在劣質考試測得出來的部分表現得並不好 -- 其實常是吊車尾,而且每學期三次。學生和家長往往沒注意到分數是劣質考試測出來的偏誤結果,他們慌了、急了,甚至怒了,於是責備老師。
    這就是劉老師面對的處境。當她說新式的教學效益雖然對段考不利,但對三年後的學測有益,有些家長和學生認為她在畫空中大餅。劉老師面對白紙黑字、統計數字,苦說不出,有口莫辯。
    真正善用考試:少考試、考好試

    最優質的的教育體系下,沒有考試嗎,不!如果你到有名的優質教育國度:芬蘭,你一定會被其考試的難度震驚。芬蘭高中升大學考試,長達三個星期,作答時間實際上超過五十小時,學生要寫長篇文章,表達複雜的想法。芬蘭高中生的考試有大量申論題,學生要寫三、四頁的答案,不但回答,而且要證明自己知道為什麼。但是平常,芬蘭學生很少考試,更不做考古題。
    這才是正確的考試方法:少考試,但若要考,就認真維護考試的品質 -- 對於出題、改考卷投入足夠的人力物力資源。
    在台灣的可悲矛盾是,我們不注重考試的品質,卻拿考試的結果當無誤的真理,用它為老師的教法評優劣、定好壞,為學生定高下,甚至做為依據指引學生的未來。
    最後,我們為了應付「劣質考試」而學習,只針對劣質考試測得出來的能力不斷加強,忽略那些劣質考試測不出的才能。也因此,產生了台灣教育的怪現象:我們把「做考古題」竟然視為學習的重要方法 -- 如果考射擊的時候槍管是向右歪的,就用歪口槍練射擊吧。
    重視婚姻的人,會花很長時間準備,然後結一次婚。半年結三次婚的人,應該沒資格說他重視婚姻。同樣的原則,考試也適用。

    2014年12月21日 星期日

    比日本還慘!台灣老化世界第一 房屋崩盤隱憂(統計)

    比日本還慘!台灣老化世界第一 房屋崩盤隱憂

    「他們是我的希望,讓我有繼續的力量。他們是未來的希望,所有的孩子都一樣。」
    優美的韻律,耳熟能詳的歌詞,這是歌手李宗盛的1993年的名作《希望》中的片段。渾厚飽滿的嗓音背後表達的,是他對於孩子的關愛。
    就社會的層面來看,孩子不單是爸媽的希望,也是國家未來的希望。然而,大家不知道的是,當下,台灣的希望正在以幾何級數的速率黯淡著。
    台灣生育率是全世界最低
    根據中研院的報告,2013年台灣的生育率竟然只有1.07,也就是說,台灣每一位婦女,在育齡期間(15歲~49歲)平均只生出1位小孩。小孩是國家的支柱,帶動國家的發展和前途,如果老年化問題嚴重,國家的根基將嚴重被侵蝕,未來的勢必發展陷入瓶頸。
    比日本還慘!台灣老化世界第一 房屋崩盤隱憂
    台灣搜房整理各國的生育率,發現一個驚人的事實。即使是印象中人口老化嚴重的日本,生育率都比台灣高上三分之一左右,這是非常令人惶恐的消息。與台灣不同的是,雖然日本是全世界第一個進入「超高齡社會」,也就是老年人口達20%的國家,但是日本是先擠身於富裕的已開發國家後才開始步入高齡社會,反觀台灣,則是陷在「未富先老」的困局中。
    台灣搜房總經理楊建傑:「不論是英國或美國,都是一個成熟發展的已開發國家,社會福利和政經環境都相當傑出,人民生小孩的意願自然就高。」並表示日本雖然是一個人口老化的國家,但在經濟回溫與政府鼓勵下,出生率反而拉抬。
    民國100年台灣人口金字塔民國100年台灣人口金字塔
    民國150年台灣人口金字塔預測民國150年台灣人口金字塔預測
    台灣恐步上日本房產崩壞的後塵
    根據國家發展委員會的資料指出,民國150年時,台灣的人口數將從現在2340萬,大減545萬,預計人口將只剩1795萬。撫老比,從現在6名青壯年負擔1名老人,惡化成1.2名青壯年負擔1名老人,大增至5.2倍。65 歲以上老年人口比率則由12%暴漲至41.0%。那時,台灣將有高達4成是老年人口,但幼年人口卻僅有8.7%而已。
    從SARS開始至今,政府和財團的共同炒作,台灣房地產走過一段飆漲的黃金十年,至今,惡果已逐漸浮現。高房價已成民怨之首,政府沒有做好經濟規劃與稅賦改革,卻聯合財團炒作地皮,房價嚴重偏離人民所得和負擔,進而排擠到其他產業的發展,拖累整體經濟。
    縱然如此,「房地產是只漲不跌的。」這句仍一直是台灣炒房界的至理名言,然而,大家都很清楚,沒有一種資產可以永遠升值的,日本90年代房產大崩盤印證了這句神話的結局。
    日本在1990年人口紅利即將消逝之際,大批資金鑑於人口老化對於經濟與房產的衝擊,開始撤離,導致當時的房產崩壞,全國無一倖免,開啟了日本低迷的「失落的二十年」。
    「如果沒有人,房子又有何用?」
    現今,根據行政院主計處的調查,台灣的空屋與低使用住宅已經高達將近200萬戶。失衡的房價所得比和世界最高的空屋率,代表臺灣的房產泡沫已經吹出了一個前所未見的大泡沫。
    「鏘!鏘!鏘!」工地的嘈雜此起彼落。
    即使,台灣是世界人口老化最快的國家,人口即將大減。各地工程仍不斷動工中,建商仍不斷對大眾鼓吹「房產神話」的美好,投資人仍抱著「後面總有人接手」的心態進場。
    如果,這些現象不改變,台灣房市史無前例的崩盤,應該很快就會發生了。
    沒有人口,就沒有未來,前所未有的大變局,台灣,你我,準備好了嗎?
    轉載請註明資料來源:台灣搜房,更多資料請上台灣搜房網 http://www.soufun.com.tw

    黃德華,台灣搜房價格中心分析師,曾任國內外房產業務和房產記者,深入研究房地產議題,喜愛閱讀、運動和旅遊。