必也正名乎,渗透传统文化,再译数学概念的中译名

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  [摘 要] 不可否认的是,近代科学是西方文明的产物,而明、清两代的数学家在翻译这些著作时取了一些高度概括的中译名. 子曰:“必也正名乎.”一个概念的名称必然是高度概括其本质的,如果能从命名的角度看待这些概念,那对学生在概念的理解和识记上无疑是事半功倍的. 本文将从笔者在必修1中的两个概念课教学片段和反思中,体现再译中译名的得失.
  [关键词] 概念教学;中译名;数学文化
  概念教学是高中数学的重点和难点,但大部分教学只重视概念的定义、内涵和外延,这样的教学无可厚非. 但子曰“必也正名乎”,如果能重现数学发展过程和中译名的由来,学生可能更容易接受,也更能体现数学的应用价值和发现数学的美. 这对学生数学学科核心素养的形成无疑是一次精彩的历练. 本文将从两个教学片段入手,试图将传统文化和數学发展史整合进教学过程,也算是对传统文化渗透的一种尝试. 这样的整合将使传统文化不再是冰冷的考题,而是生动的再现.
  案例一
  1. 教学片段
  下面是人教版必修1“§1.2函数及其表示”第一节的教学片段.
  师:初中,我们便学习过,形如y=ax b(a≠0)的函数叫一次函数,那为什么要称为一次函数呢?
  生:因为x的次数是1.
  师:准确地说,应该是最高次为1,而且只告诉我“一次”这两个字的含义,没有解释什么是“函数”. 你能给出字面上的解释吗?
  学生沉默了一会,然后热烈讨论,众说纷纭. 大部分学生回答了初中的认识:y随x的变化而变化. 但没有人给出字面上的解释. (这说明笔者问题的提法不清楚,是从自己的经验出发的,这恰恰是学生解题最大的障碍之一)
  师:同学们给出的函数定义很好,但没有理解到我的问题是字面上的解释. 我们知道,汉字词语的构成往往就是每个字意义的组合,所以请大家关注“函数”这两个字的本意及其组合意图.
  学生沉默得更久了,后来有学生小声地回答:“函”是不是通假字,通“含”,是含有的意思?
  师:辞海里“函”的解释有一条是这样的:“函:动词,包含,容纳的意思. ”例句是《汉书·扬雄传》中的“以函厦之大汉兮”. 从上面的解释中可以看出函数是个古汉语名词. 事实上,19世纪中叶,清代数学家李善兰在翻译著作《代微积拾级》中首先使用了这个词语,取此变数函有彼变数的意思,译名为函数,这里的变数就是现在我们所说的变量,翻译成现代汉语就是这个变量含有另一个变量,或者说y含有x的意思,称x为自变量,y为因变量或函数值. 这与大家目前对函数的认知是一样的,即突出变化的观点.
  师:下面请从变化的观点判定下面几个式子是不是函数.
  ①y=2x 1;②y=x2 x;③y2=x;④y=0.
  生:①②③是,④不是.
  师:①②是我们已经认识的一次函数和二次函数,没有问题. ③从运动变化的观点,似乎也没问题,但数学发展史上人们发现③与①②还是有区别的,请问区别是什么?
  学生经过讨论后,认为区别是①②中的一个x的取值,相应的y是唯一的,而③中的一个x的取值(0除外),相应的y可以求解出两个值.
  师:大家的判断符合认识的发展规律. 历史上的数学家也是这么困惑,原因在于,变化的观点是一种定性的描述,只是一个可以感知但无法准确判定的观点,于是数学家们将函数的定义做了修改:如果一个函数值y随自变量x的确定而确定,即当x取定义域内的一个确定值时,y相应的有且只有一个确定值. 这是一个伟大的跨越与转化. 运动只能感知但无法确定,但静止就可以判定了,这体现的是动与静之间的转化,很有哲学上的启发吧?事实上,当时的数学与哲学的观点就是互相借鉴的,典型的代表人物就是大家所熟悉的笛卡儿. 从确定的观点来看,③就不是一个函数了,因为比如当x=1时,会得到y=1或y= -1,这不符合定义. 于是,新的函数定义便产生了:当x取定义域内的一个确定值时,y相应的有且只有一个确定值.
  师:现在,请大家判定一下④是不是函数.
  生:经过热烈的讨论,小部分学生认为没有x,不能算是一个函数,而大部分的学生则认为虽然没有x,但按照定义标准,无论x是什么,y都是确定的,所以④是函数.
  老师表扬了认为④是函数的同学,肯定了认为④不是函数的同学的质疑. 数学家的质疑与这些同学是一样的,所以只好将函数定义再次提升. 其实从上面的新定义可以看出,函数的判定关键是相应确定. 通俗地说就是对应. 当然,对应的最佳描述是基于集合,于是有了现代版基于集合对应的函数定义:如果有两个非空数集A,B,按照某种确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的y和它对应,那么就称:f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.
  师:其实抓住对应的观点,就可以发现函数的表示可以是式子,也可以是图形,还可以是表格,只要符合定义的标准就行.
  设计意图:将函数定义的发展史和翻译过程中的取名结合起来,设计一些辨析例题,能使学生通过辨析过程感知传统文化与数学发展的魅力,加深对定义的理解.
  2. 教后反思
  上面教学片段的实际教学效果比较理想,笔者觉得这样的教学有两个亮点,一是注重对“函数”这一名词的解释,直接领会函数的运动观点;二是在学生参与辨析定义的过程中体会数学概念的形成,提升数学抽象和推理论证的学科核心素养,融合情感教育和价值观教育,更提升到了数学思想和哲学方法论的角度,能在探究过程中体会数学的理性、严谨,赞美了传统文化与数学文化. 这也是张奠宙先生所认为的数学核心素养. 张奠宙认为的数学核心素养包括“真、善、美”三个维度,即(1)理解理性数学文明的文化价值,体会数学真理的严谨性、精确性;(2)具备用数学思想方法分析和解决实际问题的基本能力;(3)能欣赏数学智慧之美,喜欢数学,热爱数学.   案例二
  1. 教学片段
  下面是人教版必修1“§2.2对数函数”第一节(对数与对数运算)的教学片段.
  (1)文化史背景介绍
  在数学计算中,加减法比较容易,但乘除法随着位数的增加,计算量倍增. 特别是16世纪中叶,随着天文观测和航海的需要,这样的需求成为必然,于是数学家试图创造一种新的方法,使得乘法运算能够转化为加法运算. 数学家纳皮尔从三角学和几何学出发,首先提出了一种构想:他在1614年出版的《奇妙的对数表说明》中给出了這样的运算法则,并命名为logarithms,简记为log,中文译名为对数.
  (2)提出问题
  师:请同学们完成下面的表格(表1).
  学生计算64×512时普遍感到计算困难,笔者经过现场调查,发现共有3位同学计算错误.
  (3)练习与探究
  探究:要计算64×512,可以怎么从表格(表2)中计算?
  结论:把64变成26,512变成29,那么64×512就是26×29=26 9=215=32768.
  抽象上述数学运算过程:64×512(64转化成6,512转化成9,乘法转化为加法)→6 9=15→还原成原来的得数32768. 这一抽象的运算过程有两个运算环节:①通过某种法则将原来的数值变成新的数值,然后乘法就可以转化成加法;②将加法结果还原为乘积的得数.
  可以看到,这种运算就是将原来的数值变成某个底数的幂,其实就是指数运算的逆运算. 由此可得到对数的定义:如果ax=N(a>0,a≠1),那么数x叫以a为底N的对数,记作x=logaN,其中a叫对数的底数,N叫真数.
  例如上面例子中的26=64,那么6=log264,其中底数为2,真数为64,log264是对数. 同理,对于29=512,那么9=log2512,其中底数为2,真数为512,log2512是对数.
  (4)传统文化介绍
  这些名称其实很有趣. 对数是由明末清初的天文学家薛凤祚翻译的,在《比例对数表》一文中是这样命名的(表3):
  可以看到,真数是指原来的数,假数是指取对数的结果,对数是指变化的过程,意思是底数和真数成对出现的结果值. 利用这个名称来看一下上面的例子(表4):
  近代数学保留了真数和对数的名称,而去掉了假数,从函数的角度出发,直接称其为对数值.
  (5)名称与念法
  底数可以是任意的,所以一般取两个经常用到的数为底数,一个是10,称为常用对数,记作lg,念做[l?蘅g];另一个是e,称为自然对数,记作ln,念法是log of e ,查网上麻省理工学院的公开课《单变量微积分》,授课教师美国科学院院士David经常直接念为[l?蘅g],从函数的角度,ln更常用到,所以建议以后就念[l?蘅g]或逐个字母地念.
  设计意图:学生初学对数时,对它的相关名词和应用很不适应,甚至念法都不到位,所以从数学发展史的角度来设计这一部分教学,能使学生不再觉得对数很突兀,这有助于学生认清对数的本质,了解翻译的背景和取名规则,从而激发学生对中国传统文化的热情.
  2. 教后反思
  传统文化与数学文化如何渗透课堂,无疑概念教学是很好的阵地,依托这些概念的前世今生,设计一些好的教学过程,再现数学发现的过程,能很好地提升数学建模、数学抽象、推理论证的学科核心素养,而这些概念的译名更关乎中国传统文化,能激发学生对传统文化的热爱. 人类解决实际问题中提升的数学概念和数学应用,更能使学生感受到数学、人生及社会的真、善、美.
  一些展望
  大部分的译名都是由明、清两朝的数学家翻译的,需要一定的古文和传统文化知识,而且原版古籍没有地方买到,所以给这些知识的普及带来了不便. 很多背景知识依托发达的互联网,但科学性和正确性存在一定的瑕疵,希望能有一些更权威的网络平台给予支持.
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