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创造学每日一设想500个 (创造学课程设想)

作者:admin 发布时间:2023-01-11 01:20:29 分类:科技 浏览:225 评论:0


导读:创造学每日一设想500个三、艺术设计思维与设计观念艺术设计是科学与艺术相结合的产物。在思维的层次上,设计思维必然包含了科学思维和艺术思维这两种思维的物质,或者说是这两种思维方式整...

创造学每日一设想500个

三、艺术设计思维与设计观念

艺术设计是科学与艺术相结合的产物。在思维的层次上,设计思维必然包含了科学思维和艺术思维这两种思维的物质,或者说是这两种思维方式整合的结果。

科学思维或称逻辑思维,它是一种锁链式的,环环相扣递进式的线性思维方式。它表现为对现象的间接的、概括的认识,用抽象的或逻辑的方式进行概括,并采用抽象材料(概念、理论、数字、公式等)进行思维。

艺术思维则以形象思维为主要特征,包括灵感(直觉)思维在内。它是非连续性的,跳跃性的、跨越性的非线性思维方式。艺术思维主要用典型化、具象化的方式进行概括,用形象作为思维的基本工具。对于艺术设计师来说,形象思维是最经常最灵便的一种思维方式。艺术设计需用形象思维的方式支建构、解构、从而寻找和建立表达的完整形式。

在设计思维中,逻辑思维是基础,形象思维是表现,两者相辅相成。

设计思维具有哪些特征呢?

(一)科学思维的逻辑性和艺术思维的形象性的有机整合。

(二)艺术思维在设计思维中具有相对独立和相对重要的位置。

(三)设计思维是一种创造性思维。

1. 独特性

2. 流畅性

3. 多向性

4. 跨越性

5. 综合性

如何具体实现设计的创造思维呢?当然,方法无限。在此我们提供些可行性建议作为参考。

1. 与现行的概念背道而驰的想法

当某种设计的方法成为流行的时候,设计师必须尽早抛弃它,努力寻得完全异样的表达方式。只有这样,设计师才能走在新思潮前面,不被流行淹没,以求做到特别与独行,显现自我的创造价值。

2. 反向大众的观念

这个方法很有效果,永远与公众欢喜的东西保持距离,并背道而驰。我们会惊奇地发现,创造实践其实并非我们想象的那么难。我们不仅能体会到标新立异的乐趣,还能在此活动的过程里享受真正的自我。

3. 问题意识地思维

问题意识的思考问题,是创造思维的动力。只要我们有强烈的问题意识,我们便能在我们的生活中发现很多问题;我们也能在所有现成的事实面前提出有氢可依的疑问。我们现行承认的方法、标准、形式、概念、内容等方面的东西其实都不是永恒不变的。事物的所有,所有的事物,其实是可以无止境地探索下去的。理解了事物的暂时性,我们就会有勇气对所有问题提出质疑。怀疑的态度成熟与否根本不重要,我们毕竟需要的是提问题的精神。因为我们明白,没有质疑就没有创造。

4. 信心与意志

所有具有创造能力的人,从来不认为创造是件多么艰难的事。有了自信的底气,加上坚韧的意志,就没有什么成就不能获得。任何人,只要专心致志地从事自己喜欢做的事,他就能成就。每个人其实都藏有巨大创造潜能,只是我们不去唤醒它,它自然就不理会我们。自信之人往往不太在意他人对自己的看法,因为自己是超越他人的,他们坚信最终的结果。别人不认同自己,正好说明自己走在别人的前面。应该为自己的不被认同而暗自高兴。

5. 开阔的眼界

有创造性的人必须清楚在自己的设计领域内,当下世界发生了哪些最新的事情,以及最好的事情有哪些。有了开阔的眼界,就知道什么是好东西和有价值的东西;当自己进行创造活动时,便会有一个较高的衡量与评判标准;而且自己的目标也会更明确和清晰,品位也自然会高于他人。开阔眼界的意义也在于让自己清楚哪些事是别人已做过的;哪些事别人正在做;哪些事别人还没做;哪些事自己做了会多么了不起。因此,关注本领域内世界上发生的事,实际上是清楚地定位自己,也是把自己放在世界前沿的正确姿态。这样,自己就能做到事倍功半。

6. 游戏的童心

很难想象,在一个每日都处于紧张的工作和生活状态下的人,会产生创造的灵机。科学研究证明,人只有在身心完全放松的情况下,想象和创造力才能进入最佳状态。我们从儿童绘画作品中那些丰富多彩的想象中得到启示。儿童在绘画时,他们是以游戏的心态进行创作的。他们既不管别人怎样想自己的画,也不关心画中的内容与现实的差距,当然,更不会有考虑为展览而作作品的想法。因此,以“无人之境”的本原心态进行的创作活动,才能无拘无束。想象的空间便无边无际了。

7. 直觉与分析研究

直觉与分析研究看似是两个矛盾的方法,但如果能灵活地运用,它们可以成为相辅相成的绝佳创造方式。在大多数情况下,直觉往往最敏锐、深刻而又最接近真理。人思维的感性,是分析研究所无法代替的。直觉是自然给予人类最好的智慧礼物,我们如不充分利用它,那还有什么样的智慧更值得我们去发挥的呢?

当我们彻底地将直觉打开后,那些无法解决的问题就留给理性的分析去处理。理性分析的职能是帮助我们在无法做出正确判断的情况下,给我们以相对客观地指引方向,并能在此基础上提供相对合理的解决方法。这种感性与理性思维的结合,就是设计思维的基本方法;也是获取有价值性的创造思维的方式。

8. 灵机感

从别的事物中寻找创作灵感是一个十分有效的思维方法。带着思考的大脑,在街上随意乱走,看人、看他们的行为、看不同的商店、看天看地、看自然等等。在对周边发生的事物进行观察的同时,随机引用偶发之事,使之与自己所思考的问题联系起来。我们便能发现许多灵感与各种可能。同样,从其它类型的书籍中寻求灵感的动机也能获得类似的结果。那些被人遗忘的废旧报刊杂志,往往也蕴涵着无限丰富的灵感源泉。就设计来思考设计往往是徒劳的,我们的思维在以另类的角度来审视设计问题时,常常会产生新的发现和突破。人的思维活动总是需要某个动机才易于展开,纷繁混杂的世界实际上就是我们的创造思想取之不尽用之不竭的策源地。只要我们善于借用其它事物或现象,从其中提炼或转化成设计所需要的内容或主题,创造的问题就根本不是什么问题。(图4.5—4)

9. 无法之法

打乱我们常见或现有的概念或元素,随意性地加以重组与替换,我们将会惊奇地发现难以置

信的结果。那是些我们通过理性与逻辑思维都无法预期达到的东西。它们生动、新颖、奇怪而又富含生机。在采用此法的实践过程中,自由与随机的重组与替换一方面是重要的;另一方面,对有价值的偶发机遇的结果也要做出正确的选择。判断的能力自然取决于眼力与敏锐感觉的程度。重组与替换的方法其实也包含多种不同的做法:如扩大与缩小、强行组合与拆散、反过来与倒过去、增加与减少、扭曲与重复、打乱与重组、转换与替换、破坏与乱拼等等。总之,无法之法就是最好的创造方法。(图4.5—5)

10. 多动手

人的思维有时走在动手之前,有时却又落在我们手后。在大多数情况下,思维的疆域会在我们动手工作所作的草稿视觉形象时被激发与扩张开来。动手工作与大脑思维在互动的情况下能相辅相成。不成熟的想法通过适当的表达,有时也能成为极其有价值的构想。没有把思维表达出来,任何思考都是难以成立的。而且,从众多的构思中选择有价值的方案,或对每个构思进行反思的思考,没有视觉形象的依据,任何决策的确定都不可能实现。

11. 灵活性思考与方法

灵活性的思考与方法应贯彻在整个创作的实践过程中。去不掉固有的观念,或做不到否定我们通常确信的概念,我们就很难成为创造力的人。创造的精神实际上就是反叛的精神。对设计师而言,“不破不立”应是极具魅力的言行掼,也是激发创造的必备前提。道理很简单,我们只有具备了怀疑与否定现行事物的思考精神,我们才能做到发展新的可能性。只有这样,历史才能发展,人的创造潜能才能变为实践活动的能量。

在设计史上,各种设计观念不断出现,如“功能主义”、“形式主义”、“装饰美化”说“商业主义”、“人性化”的设计观等等。

“功能主义”设计观在设计领域具有很大影响。它强调设计从产品的功能出发,使设计满足人对产品的功能需求,甚至在设计中出现了功能至上的现象。

“形式主义”的设计观,虽然能够在外观上获得新颖、奇异的效果,引导潮流,但由于它不能把握设计的内在规律,使形式与功能脱节,出现了虚饰现象。如流行于20世纪30年代美国的“流线型”设计风潮。

“装饰美化”作为工艺美术的设计思想,它研究造型、色彩、纹饰的变化与统一,由于它“缺乏对形态的科学研究”,“不可能根本解决产品的结构、功能和质量”。

“商业主义”的设计观,通过设计,促进商品经济的繁荣,提高产品在国际市场上的竞争力,增加社会财富,改善民众生活,这是“商业主义”设计存在的合理性。但是它的局限性也很明显,就是受到商业利润的驱使,使设计“唯利是图”,“造成资源浪费,生态破坏及对道德的歪曲。”“一切为了迎合市场”,很容易使设计误入歧途。

人性化的设计观念是艺术设计从产生、发展到成熟以后出现的一种设计思潮。它反对以往的设计师只注重功能、形式、装饰、商业利润等,进一步要求设计师要注意物品在人们生活中的作用以及对周围环境的影响。

四、艺术设计方法论

方法论又称方法学,就是研究方法的理论。在方法学上,哲学家与实践家有两大主张:理性主义与经验主义。前者主张在认识、设计、探索和研究的过程中,确立理性的原则,从这些原则出发,按逻辑步骤,建立合理的过程;后者主张凭感觉及直觉,以及由此积累的经验从事各项研究与工作。在不同的理论体系中,方法有着不同的概念特征。当代的科学理论在很大程度上被归结为科学方法学说,归结为对数学或形式逻辑尚未要求其作出分科的那些方法的描述和反思。

方法论不是严格的形式科学,而是实用科学。它与人的活动有关,给人与行动的指示,说明人应该怎样树立自己的认识目的,应该使用哪些辅助手段,以便能够有效地获得科学认识。正是在方法论的基础上,设汁科学才得以建立。1978年赫伯特·西蒙出版了《人工科学》一书,正式提出了设计科学的概念,书中总结了当时初露端倪的设计科学的特点、内容和意义。这是设计方法学的一部经典著作。

设计方法论是设计学科的科学方法论。西蒙认为是“关于认识和改造广义设计的根本科学方法的学说,是设计领域最一般规律的科学”。它涉及到工程学、管理学、价值科学、社会学、生理学、心理学、思维科学、美学和哲学诸多领域的知识。作为方法论主要研究设计过程和各阶段、各步骤之间的关联性规律、原理和规则,以确保整个设计项目有一个科学的、合理的设计进程。因此,设计方法学是探讨设计进程最优化的方法论。

现代设计的趋势是向优化与多元化的方向发展,其方法是多种多样的,主要有突变论方法、信息论方法,系统论方法、功能论方法、控制论方法、离散论方法,智能论方法、优化论方法、模糊论方法、艺术论方法等,其中很多方法多用于自然科学的研究,艺术设计作为一种综合性、交叉性的学科,引进自然科学的方法是可行的,也是必要的。

1、突变论方法

突变论方法是现代设计的主要方法之一,就是强调发展、开拓、创新、突破。如头脑风暴法就能产生突变性机理,因此,它是一种用于开发性设计的科学方法。

1901年美国创造学家AF奥斯本提出头脑风暴法,又称脑轰法、激智法、奥斯本智暴法等。它是一种激发群体智慧、调动群体思维积极性的方法。一般是预先设立一个课题,召开一个小型会议,与会人员围绕这一课题展开讨论,相互启发,取长补短,引发创造性联想,以产生众多的创造性成果。与会人员在数量上不要太多,一般十个左右,会议时间为一个小时左右,会议的原则如下:

1. 提倡思考的独立性和自由精神,允许标新立异;

2. 不准批评其他与会人员的想法;

3. 与会人员一律平等;

4. 有的放矢,不许空谈;

5. 力求设想的多样性,从数量中求质量;

6. 归纳整理各种设想,不搞少数服从多数;

7. 整理归类后,再召开会议,挑选最有希望和最大可行性的设想。

德国的创造学者鲁尔巴赫对智暴法进行了一番改造,提出了“635”法。“635”法特别适合德国人好沉思的性格,对那些不喜欢言谈的人确是一种好方法。

头脑风暴法与戈登技术

“头脑风暴法”(Brainstorming)是美国BBDO广告公司副总裁、心理学家奥斯本博士发明出来的一种创造性设计思维互动的组织形式。即以会议的方式,将专家、学者、创意人员组织起来,围绕一个明确的议题,借助与会者的集体智慧进行讨论。目的是运用风暴似的思潮以解决问题。这样可以通过集思广益的方式在一定时间内大量产生各种主意,产量越多,则得到的有用主意就越多。它强调自由思考,不受约束。因此,它可以激发创造动因,同时通过相互启发,又增加了求异思维的联想机会,使创造性思维产生共振和连锁反应,以产生和发展出众多的创意构想。这一方法在美国广告界及工业设计界风行一时,近年来已开始广泛应用于设计教育之中。

“戈登技术”是美国学者戈登(Gordon)于1961年提出的一种与头脑风暴法截然不同的培养创造能力的方法。它只是提出一个抽象问题,比如:“如何存放东西”,然后要求学生思考存放的方式,可得到许多答案,而后缩小范围再做问答。这个方法可以有效地提高学生从本源出发理解事物,以“原创性”的创作理念为指导进行设计。这是一种围绕问题展开意念创造的设计教学过程,在形式上严谨有序,有利于集中学生的智慧,引导他们在有效的途径上发挥想像力和创造力。

2、系统论方法

系统论方法是以整体分析及系统观点来解决各种领域中具体问题的科学方法学。系统论方法从整体上看,不外乎是系统分析、系统实施三个步骤。将这种方法用于设计之中,就不再把设计作为孤立的对象来看待,而是把它放在“人——机——环境——社会”的大系统中来认识,具体设计时,就不再仅仅考虑物品的功能、形态、色彩、表面加工以及装饰效果等,而是要考虑到物与物、物与人、物与自然、物与社会这样一个系统的关系。

亚里士多德说“整体大于部分之和”,这至今仍是系统论的一个基本思想。

系统论作为一种方法,是属于科学方法论的第二层次,第一层次是哲学方法,这是高度抽象,因而无论对自然科学抑或社会科学均有普适性的方法;第二层次是一般科学方法,如实验方法、逻辑方法、数学方法、系统论、控制论、信息论方法;第三层次是门类科学方法,是哲学方法的实际运用。如研究设计就有研究设计的方法。而在设计中运用系统论方法,是最常用的门类研究方法。

其系统分析包括:

(1)整体分析:确定系统的总目标及相关客观条件的限制;

(2)任务与要求:为实现总目标需要完成哪些任务和满足哪些要求;

(3)功能分析:根据任务与要求,对整个系统及子系统的功能和相互关系进行分析;

(4)指标分配:在功能分析的基础上确定对各子系统的要求及指标分析;

(5)方案研究:根据预定任务和各子系统的指标要求,制订出各种可行性方案;

(6)分析模拟:由于因果关系的变化,通常需要经过分析模拟加以确定;

(7)系统优化:在方案分析模拟的基础上,从可行方案中选出最优方案;

(8)系统综合:对最优方案要付诸实施,必须进行理论上的论证和具体设计,以使各子系统在规定的范围和程度上得出明确的定性、定量的结论,包括细节问题的结论。

日本产品设计大师黑川雅之认为:所有事物,无论是目的和组织方式,都有着结构。决定结构的因素很多,动力特性、材料特性、生产过程、材料和部件的寿命、部件的可换性、维护方式、组装次序、表达的意念以及决定存在方式的组合因素,包括每个部件应适应分拆程序的需要,即便对于使用者而言,管理回收的技能也成为必须等等,这是整个“意念体系”,决定着产品的结构,决定着物体存在的方式。这说明了在设计产品时导人系统化的结构概念是十分重要的。

系统论,也为人们掌握全局、提纲挈领地解决设计问题提供了行之有效和科学理性的思维方法,并能将复杂、综合的设计与实践过程梳理为脉络清晰、层次分明的工作体系。对系统方法的探索,一定要善于发挥创造性思维和直觉感性思维方式的优点,促使理性和感性相结合、相融会,用不断丰富和完善科学的设计方法去创造未来更优良的设计。

3、功能论方法

功能论方法就是把产品的功能问题放在设计活动的重要位置,在产品功能分析中排除一切不必要的多余的成分,从而达到降低成本的目的,它有助于提高产品的适用性,有利于提高设计的科学水平。只有从设计对象的功能系统出发,通过功能系统的分析,寻找适合特定功能的结构和形式,使设计趋于完美。因此,功能论方法有助于克服片面的追求造型形态美观而功能不合理的弊端。

功能论方法的主要内容:功能定义、功能分类、功能整理。功能定义就是明确设计对象的功能内容,如钟表的功能就是指示时间,空调的功能就是能够调节空气的冷和热。功能分类就是对具体 的设计对象的功能进行分解、归类、如基本功能和辅助功能,物质功能和精神功能(实用 功能和审美功能)、必要功能和不必要功能、目的功能和手段功能等等。 五、设计哲学与设计美学

1、设计哲学

哲学作为文化的一种特有形式,是具体的自然知识、社会知识和思维知识的概括和总结,对人类社会和科学文化发展有着指导作用和智慧启迪作用。

从更广的意义上说,哲学就是创造观念形态、价值体系、构筑行为模式和生活意义的艺术。在这里,哲学和艺术已经融为一体。如今,设计的发展已经成为现代人类行为和生活的重要内容,成为人类社会的重要组成部分。从本质上讲,设计就是一个沟通“思”与“行”、理论与实践的重要哲学范畴。它不仅涉及广泛的知识领域,而且具有深刻的哲学含义。

设计哲学,是关于设计领域根本观点的学说体系,是设计的普遍知识的概括和总结。罗素说:“当有人提出一个普遍性问题时,哲学就产生了。”设计哲学讨论的就是设计的普遍性问题时,哲学就产生了。设计哲学讨论的就是设计的普遍性问题。如设计与需求、设计的尺度、设计的内容与形式、设计的美学等问题。

中国传统的设计艺术,处处都体现着传统中国哲学——儒、道、释三大思想体系的理论精髓。老子提出过“万物—体论”,指出宇宙万物为息息相关而不可分割的整体。“天人合一”的哲学思想,主张自然与人的和谐统一,是中国文化在精神层面上、思想观念上的一个突出特征。这种自然与人的亲和关系,体现了中国文化精神的特质,对传统工艺设计的影响是十分深远的。中国古代的建筑、园林和工艺品设计,十分注重顺应自然物性,遵循自然规律,将自然物性与人的巧思、匠心完美地融合在一起,以达到“天工”与“人工”浑然一体的哲学境界,从而形成了富有浓郁东方特色的设计文化。

西方从古希腊的人本主义到中世纪的宗教神学,从文艺复兴时期的人文主义,康德的理性主义,再到近代的科学主义、结构主义、现象学、符号学等思想流派,都深深地影响着设计艺术的发展方向。

特别是到了20世纪60年代,法国当代哲学家德里达以其解构思想来“解构”西方传统哲学,并于70年代末成为后现代哲学场景的中心。其目标是消解西方传统形而上学所支配的二元思维模式,倡导多元论思想,对设计艺术产生了深刻的影响,出现了与现代主义设计迥异的后现代主义的创造性思维和设计方式,使过去单纯的实用品具备了多种语义功能,向世界展示了一个极富表现力的全新天地。

今天,人们从广泛意义上提到的“生态设计”、“绿色设计”和“环境意识设计”等,实际上是在新的历史发展时期,越来越多地认识到了设计与生态环境的和谐关系是社会得以持续发展进步和实现自身最高价值的依靠,即所谓“天人合一”,反映了社会发展过程中人与自然深层次的相互协调和共同发展的哲学思想。

未来设计首先要考虑下列问题:产品能否从长期意义上改善人类生存的空间和环境,能否有助于维护全球性生态平衡及品质,是否能有效地控制产品的过剩生产。因此,展望未来,设计文明将优化现代工业“文明”,“少而优”(Less but better)将是设计艺术的新的伦理规范和哲学思想。

设计师运用哲学之思去发现其中蕴涵着的思维方法和智慧,这些智慧是运动的、有生命的。对哲学的思考有利于我们在传统的结构和方法之外,在世界观、认识论、道德论、价值论等方面,形成新的设计内涵。因此,哲学是推动设计探索与不断前进的动力,哲学在确定学科和文化的发展方向等问题上仍然有着重要意义。

套用建筑师泽德勒的话说:“设计归根结底源自哲学观念的变革,哲学新的变革又将展现出设计和文化新的发展趋势。”

2、设计美学

以哲学思想为根基的美学观念与设计艺术发展的关系之密切和直接是显而易见的。设计艺术美学是从审美的角度认识设计、理解设计。其研究对象包括设计艺术的所有领域,从产品到设计计划、构思过程、设计方法到设计的技术、制造;从物的实用功能到设计的文化品位、表现形式风格等;从造物的形态到造物的思想与理想;从审美时尚到市场消费等多种价值尤其是审美价值的研究。

(一)功能之美

产品的实用功能虽然与其自身的功能美的产生没有必然联系,但实用功能却直接影响着主体对它的审美评价,实用甚至可以转化为审美。这种美,我们姑且称之为效用的美或功能之美。

早在200年前,康德(I.Kant,1724—1804)就明确指出:美有两种,即自由美和依存美,后者含有对象的合乎目的性。合乎目的是一个更有优先权的美学原则,它与功能相近。在近代美学史上关于审美的功利性与超功利性之争由来已久,随着工业革命带来的功能美的发现后迎刃而解。因为它清楚地表明,美的现实存在不得不使人们考虑被哲学美学所忽视的功能与美的关系问题。“工业美”、“有用美”作为明晰的观念逐步建立起来,使“功能美”成为现代设计美学的一个核心概念。

“功能美”最本质的内容是实用的功能美,即明确表现功能的东西就是美的。美国雕塑家霍拉修·格林诺斯(Horatio Greenough)于1837年第一次提出“形式服从功能”这句话,一百年之后,芝加哥建筑学派的大师路易斯·沙利文(Louis Sullivan)把这句话作为自己设计的标准,创立了自己的设计体系和风格。现代建筑的立场也被称为“功能主义”(functionalism)或者“理性主义”(rationalism)。功能主义设计思潮不仅使设计摆脱了和纠正了18、19世纪以来重外在形式不注重产品内在功能的偏向,同时也创立了一种简洁、明快具有现代审美感性和时代性的新风格,深刻发掘了来自功能结构的美。但现代主义把装饰美与功能美截然对立的美学思想,在对功能美的认识上是有局限的。德国工业设计师们曾提出TWM系统功能理论,他们认为产品的功能应包括技术功能(T)、经济功能(W)和与人相关的功能(M)三方面。技术功能主要是指产品物理化学方面的技术要求;经济功能涉及产品成本和效能;与人相关的功能涵盖面较大,包括产品使用的舒适性、视觉上的愉悦美观等。这样的功能美实际上包括了设计美的全部内容,与我国提出的实用、经济、美观的设计原则有一致性。把功能理解为一个从内到外、从功效价值到审美价值的整体,对设计功能美的解释应当说是比较全面而深刻的。

功能整理,就是运用系统论的方法,分析各功能之间的内在联系,从功能的逻辑层面上,编制出功能关系图和功能系统图。准确的功能系统图,能够提高设计的成功率。

创造学课程设想

数学史在数学教育中有非常重要的地位和价值,是数学教育的重要内容,也是培养数学能力和实施数学素质教育的关键所在,是对数学教育来说十分有意义甚至是不可或缺的工具。它可以活跃课堂气氛并激起学生学习数学的兴趣,可以培养学生的创新精神以及能让学生了解数学的应用价值和文化价值,还可以通过数学史教育提高学生的综合文化素质,还能帮助学生树立科学品质,培养良好的科学精神。在数学史教育中我们可以通过在教材中穿插相关的数学故事,来发挥激励和榜样作用,可以揭示数学发展的曲折历程,培养学生的探索精神,可以在教学中追忆数学家的成败历程,吸取有益的教训,还可以考察历史上的数学思想方法,强化数学素质教育。

数学史是数学概念、方法、思想的起源与发展的历史,也是数学家们刻苦勤奋、锲而不舍地追求真理,以生命和热情谱写的壮丽诗篇。因此,在数学教学中,结合教学内容,适时、适度、适量地运用一些数学史料,不仅可以激发学生的学习兴趣、启迪思维,而且可以帮助学生更好地理解数学。因此融数学史于数学教育之中是数学教育改革的一个重要方向。

活跃课堂教学气氛,激发学生学习数学的兴趣

在开始学习一部分新的数学内容时,学生往往会问,为什么要学习这些内容,它是如何产生的,教师如果能够积极引导这种好奇心,对于激发学生的学习兴趣有着重要意义。

而且教师常常教育学生要明确学习目的,端正学习态度,努力刻苦学习等。这当然是必要的,但忽视了学习数学乐趣的引导,学生就会单纯地把学习变成任务来完成。因而他们会觉得压力很大,使得他们对学习产生了厌烦情绪,甚至是逆反心理。一般地,学生认为数学是比较枯燥单调的,不像物理、化学那样直观,又不像历史、地理那样生动有趣。因此,在数学教学中,适当地穿插数学史的知识来激发学生学习数学的兴趣是行之有效的手段。在教学过程中根据课题内容,适当插入一些简短的历史知识就可能引起学生的注意。一堂课,一个定理,乃至一句话都可能使学生对数学产生终生的爱,激起他们学习数学的兴趣,唤起他们学习数学的主动性和创造性。数学家韦尔斯(A.wiles)十年磨一剑攻克费尔马大定理,就是因为对此产生了浓厚的兴趣。

“王梓坤院士曾指出:数学教师的职责之一就在于培养学生对数学的兴趣,这等于给了他们长久钻研数学的动力。优秀的数学教师之所以在学生心中永志不忘,就是由于他点燃了学生心灵中热爱数学的熊熊火焰。”

课堂上介绍数学家的趣闻轶事、数学概念的起源、古今数学方法的简单对比等等,都能起到激发兴趣的作用。数学故事也是新课引入时的绝佳材料。著名数学家陈景润念高中时,学识渊博的数学教师沈元经常在讲课时穿插介绍数学史知识。尤其是介绍哥德巴赫(Goldbach)猜想。由此在少年陈景润心中激起了波澜,对此产生了浓厚的兴趣,所以当时就立下了学好数学、夺取哥德巴赫猜想这颗“数学皇冠上的明珠”的崇高理想。

数学史还可以作为一种学习资源,数学史中有大量的问题、疑难和谬误,这些东西在内容上相当有价值,并能激发学习者的学习兴趣,使他们乐于投入。因此,联系数学史所涉及的问题不仅能激发学生的解题兴趣,而且能够对那些刻意设计出的、有明显人为痕迹的习题作一个补充,从而丰富课程内容。“例如根据‘九章算术’第四章,球体积是其外切柱面的9/16。刘徽在他的评述中指出,这种论断是错的。同时,他借用5世纪末祖冲之与其儿子祖更的一种独特的方法推导出正确的计算公式。在此,可以要求学生对正确与不正确的公式进行对比,并推测9/16这个结论是如何得出的。由此,可引出对西方一个出现于1635年的叫作‘Cavalier定律’的讨论。”

诸如此类的问题,对学生不仅是一种挑战,而且也能让学生充分认识到数学所具有的发展性。

2. 培养学生的创新精神

古人说“读史可以明智”,“智”的意思是启迪,开发智力。数学是人类理性文明高度发展的结晶,体现出巨大的创造力。在数学教学中,讲历史能增进数学教学的生动性和趣味性,培养学生的科学精神,这已为所有数学教师所认同和重视。但运用数学史对学生进行创新精神培养,却未被清晰地意识到或引起足够的重视。数学的发展史就是一部不断创新的历史。一代一代的数学家不囿于既定的、根深蒂固的观点,提出诘难,运用创造性思维挣脱旧框框的束缚,产生一次次的飞跃。当“万物皆数”成为毕达哥拉斯学派的信条时,希帕萨斯却敢于提出正方形边长与对角线长的比的不可公度性,无情地捅破了毕氏学派的神秘面纱;当“地心说”正倍受世人推崇时,伽俐略、哥白尼却坚持“日心说”而遭教会迫害;数学史上三次危机的产生与解决,无不体现了一代一代数学家敢于运用创造性思维挣脱旧框框的束缚,为追求真理而不断探索的精神。数学前进的每一步都可以挖掘为创新教育的极好教材。数学史中包含大量的创造性思维形成和发展的案例且内容与数学教材密切联系。所以只要教师认真设计,穿插在教学中,不仅使教材内容更加生动,而且也是培养学生创新精神的好方法。因为通过教师对鲜活过程的叙述与分析,学生从中领悟到抽象的创造性思维形成并不断向前推进的过程是怎样的情形,创造性思维的过程是怎样进行的。当然也可以以课外讲座的形式,充分挖掘数学史中具有典型意义的创造性思维的发展历程进行分析,把数学史变成培养学生创新精神的教材之一。

3. 数学史有利于学生了解数学的应用价值和文化价值

数学是人类文化的重要组成部分。数学教学应当反映数学的发展历史和以后的发展趋势;数学对推动社会发展的作用;以及数学的社会需求;社会发展对数学自身的促进作用;数学科学的思想体系在人类文明史中的地位和作用;让学生了解数学的应用价值和人文价值。无疑,数学史的介绍和学习在此担当着不可替代的角色。一般来说,学生对数学在自然科学中的应用具有一定的认识和了解,而对数学在人文社会科学中的作用认识相对不足,数学史可在这方面提供大量事例。“例如,美国总统杰斐逊起草的独立宣言就是一个很好的例子。他借助数学的公理化模式以使人们对宣言的公正性和合理性深信不疑:我们深信这些道理是不证自明的,不仅所有的直角都相等,而且,所有人生来平等。如果任何一届不服从这些先决条件,那么人民就有权更换或废除它,英国国王乔治的没有满足上述条件,因此,我们宣布,这些联合起来的殖民地是,而且按正当权利应该是,自由的和独立的国家。因此,美国的独立革命被普遍认为是自然和理性战胜了谬误。”

数学史上这方面的事例很多,如数理语言学、数理战术学、数理经济学的建立等等,都反映了数学科学的人文价值,通过这些数学史的介绍,能够帮助学生了解数学在人类文明发展中的作用,树立正确的数学观,体会数学的应用价值和人文价值。

4. 数学史教育有利于提高学生的综合文化素质

随着社会信息化和高科技发展的步伐日益加快,知识经济已初见端倪,与此相应,教育也进入一个崭新的发展阶段。新的世纪的竞争是人才的竞争,而人才水平的高低在很大程度上取决于其综合文化素质的水准。这就要求文理渗透,多学科交叉与兼容,数学史教育正好能够起到很好的桥梁作用。首先,数学史是一门涉及许多数学分支而本质上又是一门历史科学的综合学科,它以数学概念的产生和数学理论的形成发展为主线,涵盖了自然科学、人类思想、社会历史、天文历法、地理经济、哲学政治、文学艺术、宗教习俗乃至法律和军事等方方面面。“如谈及人类对地球形状和大小的认识,就必然要涉及到亚里士多德的论证和空间观念的第一次大进步以及埃拉托色尼(Eratosthenis)的定量测算。”

再者,数学史能把数学教育的求真跟人文教育的求美有机地结合起来,大幅度地提升学生的精神境界。“例如,我国魏晋时代刘徽为求球体积设想的牟合方盖,南宋数学家杨辉撰续古摘奇算法将三阶纵横图逐阶扩广到十阶的纵横图式等显示出我国古典数学的外层次的形态美。”

数学的发展,与哲学的关系也非常密切。古今中外,许多数学家也是大哲学家,如古希腊数学家柏拉图,现代数学家罗素等都是通晓数学与哲学的大家。而且数学史中有很多东西都具有很强的哲学思想,通过数学史的学习,能使学生受到深刻的哲理教育。

5.通过对各国数学史的介绍,有利于学生树立科学品质,培养良好的科学精神

奉献、怀疑、创新、求实、对美的追求等等,这些都是科学精神。但不能把这些当成教条,我们必须得通过具体的事实、生动的材料,让学生体会什么是科学精神,怎样培养科学精神。而数学史在这方面可以发挥很好的作用。特别是科学家和数学家的故事,例如牛顿、欧拉、伽罗瓦、高斯、魏斯特拉斯、华罗庚、陈省身、陈景润等,他们的事迹都是开展科学精神教育很好的典型的素材。对数学史在这方面的教育功能,比较易于取得共识和付诸实施,这里不多赘述。

中国古代数学成就的介绍,则可以激励学生的爱国精神。以往常提的例子是祖冲之的圆周率,这当然是远远不够的。上面讲到的中国古代数学家计算球体积的方法,与阿基米德的方法相比较就毫不逊色,东西文化相映成趣。当然我们弘扬中华民族的科学成就,同时也要反对故步自封和夜郎自大。民族沙文和民族虚无是两个极端。毕竟是各国数学的不同发展才促成了数学卓越的现状,数学文化是不同文化贡献的汇合,所以数学史教学不应局限于中国数学史。


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