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中国古代数学家研究勾股定理的证明和应用,是自成体系的,其证明方法,大都采用青朱出入法,也就是今人说的割补法。通过适当的划分,将勾上的正方形面积与股上的正方形面积,划分成若干个部分,而这些部分的总和又恰好能填满弦上的正方形。所谓青朱出入就是把划分出来的图形,添上青、朱、黄等各种颜色,以次出入(割补时容易识别),方法巧妙简单,令人叹服。
据历史资料记载,夏禹(公元前2140年——公元前2095年)治水时就已用到了勾股术(即勾股的计算方法),因此我们可以说,夏禹是世界上有历史记载的第一个与勾股定理有关的人。
《周髀算经》是我国最古老的算书,成书太约在公元前100年。在该书中说到“禹之所以治天下者,此数之所由生也”。这说明在大禹时,就能应用特殊情况下的勾股定理和测量了。赵爽在《周髀算经》注中说:“禹治洪水,决统江河,望山川方形,定高下之势,除滔天之灾,释昏垫(老百姓)之厄(危难),使与注于海于无浸逆(溺),乃勾股之所由生也。”这说明当时大禹治洪水之所以成功,是由于使用勾股测量而取得的。
《九章算术》也是我国最古老的一部数学名著,是我国数学方面流传至今最早也是最重要的一部经典著作,也是世界数学史上极为珍贵的古典文献,成书大约在公元前后100年。该书总结了秦汉以前我国在数学领域的辉煌成就,开创了独具一格的理论体系,对中国古代数学的发展有着十分深远的影响,有不少来源于农业生产的例子。
例1:今有池方一丈,葭生其(池)中央,出水一尺,引葭赴岸,适与岸齐,问水深、葭长各几何?(选自《九章算术》)
今译:有一正方形池塘,它的边长为1丈,一棵芦苇生长在这池塘的正中央,长出水面1尺,如果将芦苇拉向池塘边,茎尖刚巧碰到池岸边,问池塘水深及芦苇长各是多少?
这就是一个勾股定理的题目,使用勾股定理经过简单计算,知水深一丈二尺,葭长一丈三尺。
二、盈亏问题在农业生产中的应用举例
历史上任何重要的数学思想与方法都不可能是“无源之水,无本之术”,而总有其产生的实际背景和理论渊源的。那么盈不足术是在怎样的数学历史背景下产生,又是在何种数学思想与理论的基础上发展起来的?这个问题的探讨对于了解秦汉以前古算中农业生产应用问题解法的演进以及方程术的产生都是很有价值的。
众所周知,《九章算术》是我国秦汉以前数学成就的总结,它是一部经历了长期的历史发展而逐步完善起来的数学著作,全书分为九章,第一章“方田”就是讲述远古时代简单的土地测量及分数算法。第七章“盈不足”讲什么呢?随着农业实践的发展和理论研究的深入,数学应用问题所涉及的数量关系已远远超出了比例关系的陕隘范围。形式多样而复杂的线性问题和非线性问题的出现,使原始的比率算法已无能为力了。一方面,应用比率算法解题需要“因物成率,审辩各分,平其偏颇,齐其参差”,这对于复杂的比例问题要求很高的分析能力和技巧性;另一方面,对于“隐杂互见”的各种线性与非线性问题,使用比率算法根本不能解决问题。这便要求数学家创造一种新的有力的一般解题方法,盈不足术就是在这样的数学历史条件下应运而生的。
例2:今有共买牛,七家共出一百九十,不足三百三十,九家共出二百七十,盈三十。问家数牛价各几何(选自《九章算术》)
今译:有若干户人家共同买牛。如果7家共出钱190则不够330,如果9家共出钱270,则多钱330。问家数及牛价各是多少?
将盈不足术翻译成如今方程组求解就是:
设x为家数,y为牛价,由题意得:
x/9×270-y=30
y-x/7×190=330
解得家数为126,牛价3750钱。
据《唐阙史》记载:公元855年左右,唐代有位大官叫杨损,在选用和提拔行政官吏方面以公正闻名。一次,有两个办事员,需要提升其中一个,麻烦的是这两个人的职位相同,在政府里工作的时间也同样长,甚至他们得到的评语也完全相同。那么,究竟提拔谁好呢?负责这项工作的官吏对这件事感到很伤脑筋,便去请示杨损。杨损仔细考虑了一番,说:“一个办事员的最大优点之一是要算得快,现在就让这两个候补人员都来听我出题,哪一个先得出正确答案,他就该得到提升”。他的题是:“有人在林中散步,无意间听到几个盗贼在商量怎样分偷来的布匹。他们说,若每人分6匹,就会剩5匹,若每人分7匹,就会差8匹。试问,这里共有几个盗贼?布匹总数又是多少?”杨损让两个候补人员当场在大厅的石阶上用筹进行计算。不一会,其中一个得出了正确答案,他被提升了,大家对这个决定也都表示心服。三、体积计算在农业生产中的应用举例
我国在古代,由于水利工程、国防工事、房屋营造和道路修建的需要,土方计算十分频繁。随着农业生产的发展,各种谷仓、粮库容积的计算也益加繁重、到《九章算术》成书时代,我国的各种几何体体积公式都已具备,除了常见的长方体、棱柱、棱锥、棱台、圆柱、圆锥、圆台以外,还出现了某些拟柱体体积公式。这些公式大量汇集在《九章算术》商功章里。
古代世界各国体积公式都没有推导证明,所以在几何体求积方面我国成果遥遥领先,不论在种类齐全完备上,在逻辑推理的完整上都是同时期外国所不能比拟的。还必须指出二千年前我们祖先曾经使用过的许多丰富多彩的各种体积公式至今仍有使用价值。
以下给出《九章算术》的精彩例子,以飨读者。
例3:今有委粟平地,下周一十二丈,高二丈,问积及粟几何?
今译:有粟若干,堆积在平地上成圆锥形,它的底圆周长是12丈,高2丈,问它的体积及粟各是多少?
答曰:积八千尺,为粟二千九百六十二斛二十七分斛之二十六。
例4:今有委菽依垣,下周三丈,高七尺,问积及为菽各几何?
今译:有菽若干,靠墙堆积,它的底圆半周长3丈,高7尺,问它的体积及菽各是多少?
答曰:积三百五十尺,为菽一百四十四斛二百四十三分斛之八。
例5:今有委米依垣内角,下周八尺,高五尺,问积及为米几何?
今译:有米若干,堆积在墙的内角,它的底圆周长的四分之一是8尺,高是5尺,问它的体积及米各是多少?
答曰:积三十五尺九分尺之五,为米二十一斛七百二十九分斛之六百九十一。
关于这种计算堆积的方法,在我国民间沿用很广,并将这些公式编成歌诀流传下来。其歌诀是:
光堆法用三十六,
倚壁须分十八停,
内角聚时如九一,
外角三九甚分明。
这些流传的歌诀,可能就是后人根据《九章算术》的这个“委粟术”编写而成的。很明显,歌诀前三句的意思,就无异于“委粟术”的术文。至于歌诀的第四句,就是依墙外角堆米,参照术文可表达为:“依垣外角者(居圆锥之四分之三也)二十七而一”。不过,《九章算术》中没有这样的例子。
总而言之,我国古代数学思想在农业生产中的应用极广,本文所述仅是冰山一角,该文的作用充其量是抛砖引玉罢了。
[参考文献]
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[4]李逢平.中国古算题选解[M].北京:科学普及出版社,1985.
面对农村每年只有少数人升学,而大多数毕业生将回乡务农的现状,特色学校一方面努力提高教学质量,积极为上级学校输送合格的新生,另一方面千方百计为那些不能够升学的学生铺设一条成才之路。让他们在毕业之前,既能学习文化课,又能学到相关农业实用技术。回乡后,能学有所用。学校在学生升入初中时,就开始实施分流教育,将那些厌学、面临辍学、升学无望的同学,在自愿的基础上,从普通班分流出来,组建分层次教学班,在适当降低文化课学习要求的同时,适时增加职业技术教育课的内容。学校从农村经济建设的实际需要和学校自身发展的状况出发,经多次研究、考察、论证,建立肉牛养殖实践基地,为回乡务农的学生找到一条致富之路积累经验。为此我们先后到双辽茂林、梨树大房身、公主岭刘房子等肉牛养殖大户学习饲养技术;到伊通英城、双辽玻璃山、辽宁平岗、亮中、八棵树等黄牛交易市场考察牛的品种和价格;到市畜牧局,畜牧站学习防疫、疾病的预防治疗技术等。结合校本课程的开发和经历教育的实践活动、学校开设了相关的肉牛饲养与防疫课程,专任教师自编教材,学生亲自参加饲养场的实践活动,通过开发校本课程和综合实践,学生掌握了肉牛饲养的基本技能和方法,体验了饲养肉牛的艰辛和成功带来的喜悦,同时激发了学生学习的热情。对农业实用技术的推广起到了促进作用。为校园周边农民致富奔小康提供了宝贵的经验。我校在原有种植实践基地和肉牛养殖实践基地的基础上,2104年暑期学校又建起了饲料加工厂。饲料厂的建设,使我校形成了农科教相结合,种养加一条龙的办学模式,这些基地的建设,为学生提供了良好的学习农业科技知识和参加实践活动的机会。2010年初我们还兴建立了果园,当年成活率达80%。目前我校基地建设已初具规模。
2深化素质教育成果,提升学校综合办学水平
在多年的办学实践中,特色学校坚持走农科教相结合的办学道路,充分发挥自身的优势,办出农村学校自我发展的特色。
2.1德育为首,大力加强学生的思想教育
结合经历教育,利用主题班会、团会落实《公民道德实施纲要》、《中学生守则》、《中学生日常行为规范》的执行情况,对学生进行思想教育。开学初,对初一新生进行为期一周的军事训练,培养学生的集体观念,磨练学生的意志;对学生进行青春期教育,理想前途教育;对学生进行“国情教育”、“法制教育”,定期召开法律知识讲座。通过校园广播、板报等形式,使学生知法、懂法、守法,争做合法、守法的小公民。学校还通过播放爱国主义影片及向贫困学生献爱心等活动,培养学生的“五爱”意识和奉献精神。这些活动的开展使学额巩固率明显提高,学风日趋浓厚,校风明显好转。
2.2坚持以教学为本,全面提高教育教学质量
抓好教学工作是学校工作的根本。教学质量是学校生存的生命线。课堂教学质量的好坏,取决于教师自身的能力和业务素质。要提高课堂的授课效果,就必须努力打造一支,过硬的专业教师队伍。在这方面我校以校本培训、校本教研、汇报课、评课等活动,促进教师专业水平的提高,带动教学成绩的提高。
2.3实施分层次教学,培养农村经济建设的适用人才
现代社会所需要的是德智体美全面发展的综合型、创新型人才,这对我们的教学提出了更高的要求。在具体的教学中我们要着眼于学生的长远发展与全面发展,重视学生创新意识与问题意识的增强,重视学生创新能力与创造性思维的培养,实施创新式教学,以开发学生的智力,挖掘学生的潜能,引导学生展开创造性学习。
(一)提出开放性问题
问题更能引发学生的思考,激活学生的思维,实现学生对知识的运用。而开放性的问题,并没有拘泥于固定的答案,这样更能引导学生从多个角度来展开思考,真正将学习与自身结合起来,从而创造性地解决问题。这样可以让课堂上有更多的标新立异,形成更多的独特见解,这样更加利于学生创新能力的培养,更加利于学生的长远发展。
(二)鼓励学生质疑问难
爱因斯坦说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要。”学生自主提问正是学生创新的体现。在教学中我们不要只是让学生运用所学来解决问题,同时还要为学生营造民主的氛围,鼓励学生质疑问难,挑战教师与教材,能够自主地提出更多富有价值的问题。这正是创新教育的重要表现。
二、正视学生差异,实施个性化教学
我们所面对的学生并非工厂里整齐划一的机械与零件,他们由于其自身水平、家庭环境、智力水平等的不同而表现出明显的不同,具有鲜明的个性,存在一定的差异性。而在以往的教学中无视学生间的差异,采用一刀切的教学方法与手段,这样并不利于全体学生对于知识的掌握,也不利于学生富有个性化的发展;相反,还会抹杀学生的个性,而使学生失去发展的重要契机。新课改非常重视学生的个体差异,提出要兼顾学生间的差异性,因人而异、因材施教,倡导个性化教学策略。因此在教学中我们要深入了解学生的基本情况,对每个学生的情况了如指掌,尊重学生的爱好与特长,采用不同的方法,制订不同的目标,以帮助学生在自身基础上得到全面与发展,引导学生展开富有个性化的学习、创造性的学习。
(一)解下枷锁
我们要全面解放学生,少规定,多自由,要鼓励学生勇于探索、善于发现,敢于发表,让学生能够跳出传统的条条框框,这样才能激活学生的思维。如在学习尊重他人时,我给予学生更大的自由与空间,让学生就自己的理解来发表个人见解。这样的教学氛围更加活跃,大多学生也都可以就自己的理解来举例说明什么是尊重。
(二)因势利导
学生的个性化发展并不是一蹴而就的,而是需要长期的实践过程。也就是说,教师要学会因势利导,要抓住在教学中的每一个教学契机,有机渗透和引导,引导学生主动参与,鼓励学生的个性化发展。
(三)展现个性
我们要为学生提供更多的条件、创造更多的机会来展现他们的个性。如小组辩论赛展示学生的口才,情景剧表演展现学生的表演天赋等等,让学生在更多的活动中来展现自己,发现自己的特长,这样才能促进学生富有个性化的发展。
三、联系学生生活,开展探究性学习
农村初中思想品德课是一门植根于现实生活,同时又服务于现实生活的学科,其与生活有着极为密切的关系,只有将思想品德课教学与丰富的现实生活结合起来,教学才能生动活泼,才能激起学生学习的激情,引导学生运用所学知识与生活经验来展开主动而积极的探究性学习。新课改后广大的思想品德课教师都充分认识到了教学与生活的密切关系及开展探究性学习的重要性。在教学中我们要突破教材的权威地位,要以教材为中心,向丰富的现实生活空间延伸,将教学与学生的现实生活结合起来,将学生的学习视野向教材引向宽广的现实空间。这样既可以学生所熟悉的生活来增强农村初中思想品德课教学的真实性与亲切性,拉近学生与文本的距离,激发学生学习的兴趣;同时又可以让学生学以致用,将所学充分地用于解决现实问题,指导生活行为,深切地感受思想品德课的实用性,在运用中加深对学科的认识,更加关心生活,乐观生活。
(一)选取发生在身边的实例
学生生活在一个丰富多彩的生活空间时,尤其是近年来通讯技术的发达,缩短了地区距离,学生通过电视、报纸、杂志、网络等都会接触到许多发生在身边的真实事例,这些都或多或少地与教学有联系。在教学中我们要选择发生在学生身边的真实事例来引入新知的学习,这样更能引发学生的关注,让学生更加关心生活,关注教学,才能激起学生强烈的探究动机,引导学生展开主动而积极的探究性学习。
(二)引入时事热点问题
时事热点问题是历年中考的重要考查点,为此在具体的教学中我们就要及时引入一些时事热点问题或是全社会所普遍关注的话题,引导学生展开独立思考,进行充分的交流,让学生针锋相对,展开激烈的讨论来交流见解,交汇思想,碰撞思维,让学生将之与所学结合起来,这样不仅利于学生对知识的掌握,而且可以提高学生分析问题与解决问题的能力。
四、总结