东京大学博士的数学学习秘籍:不止考高分,更要爱上它

东大数学博士深入剖析,数学学习不为满分,旨在激发热爱,培养解决现实问题的思维能力。

原文标题:新书上市 | 孩子一学数学就犯难?东大数学“脑王”送给孩子的数学学习秘籍,真实用!

原文作者:图灵编辑部

冷月清谈:

东京大学数学博士鹤崎修功在其著作中指出,数学学习的目标不应仅仅是追求考试满分,而更在于激发学生对数学的热爱,并将数学思维应用于解决现实生活中的各种问题。他强调,所谓“天赋”并非天生,而是源于对数学的热爱与正确方法的结合

文章阐述了为何“不要为了考满分而过分努力”,因为过度关注标准答案会让人失去学习的乐趣与意义。相反,数学的真正价值在于培养我们直面那些可能没有“标准答案”问题的能力,例如运用人工智能识别并预防校园霸凌。

作者深入剖析了数学的“情绪”或称“心情”,这包括四层内涵:其一,要带着数学能在现实中派上用场的“心情”去学习,认识到它作为解决日常问题“利器”的价值;其二,理解公式和定理诞生背后的“心情”,超越死记硬背,体会其精髓;其三,享受解决应用题的愉悦感,将其分解为基础知识的巧妙组合;其四,也是最高境界,能够纯粹地把数学当成数学本身来享受,领悟其内在的逻辑美感和巧妙之处

为了实现这一目标,书中提出了“7条道路”的学习理念,鼓励读者打破年级界限,按主题系统学习,纵览知识体系的升级过程。作者还分享了自己独到的学习方法,即积极主动地预习,并将课堂学习视为一种高效的复习方式。他提倡将数学学习类比为一场角色扮演游戏(RPG),通过不断获取和熟练运用“武器”(知识),逐步提升解决实际问题的能力。这种能力被视为一生的宝贵财富,能帮助我们将社会问题转化为数学问题并加以解决,从而真正爱上数学。

怜星夜思:

1、文章里提到那个印度学生想用AI识别可能引发霸凌的在线帖子。大家觉得,用AI来解决校园霸凌这种复杂的人际问题,具体操作起来能有多大可行性呢?会不会有什么意想不到的副作用或者新的伦理问题出现?
2、文章里一直强调数学思维能帮我们解决生活中那些没有“标准答案”的问题。对于我们这些平时可能用不上复杂公式,也不是理科专业的朋友来说,在日常工作或生活中,有哪些具体例子,能体现出“数学思维”的价值,又或者我们该怎么培养这种思维呢?
3、文章里说到最高境界是“把数学当成数学本身来享受,甚至从公式里感受到美”。这听起来有点抽象,对于大多数还在为考试焦虑,或者觉得数学枯燥的人来说,怎样才能找到这种纯粹的“乐趣”和“美感”呢?这种“纯粹的享受”又能在多大程度上提升我们的学习效果?

原文内容


数学无处不在,它不仅是课本上的公式和习题,更是生活中解决问题的工具。从购物计算折扣到规划旅行时间,从烹饪调配食材到理财分配零花钱,数学与我们的日常生活紧密相连。但孩子往往对数学学习深感恐惧,面对数学都会觉得高深莫测,甚至非常枯燥乏味。


只有当你真正走入它的世界,才会发现里面蕴含着无尽的智慧和美感。要想推开这座数学的大门,需要的不仅仅是背公式,或者做一堆练习题。


东京大学数学博士、数理科学研究科研究员 | “东大王”知识竞赛冠军鹤崎修功就用了20年时间去钻研数学学习,他从幼儿园数字迷恋者到数学研究者,亲证“天赋源于热爱+方法”。


他认为数学不是天才的专利,而是每个人都能享受的逻辑游戏。因此这本《原来数学还可以这样学》就围绕“7大要领”展开,涵盖数字、方程、函数、图形、概率等核心领域,帮助读者构建完整的数学思维体系。


书中有结合日常生活场景,提供大量实用案例,让数学知识“看得见、用得上”。并且知识点涵盖从小学到高中,内容由浅入深,每一个年龄段的孩子都能从中找到数学的乐趣。

来源 | 《原来数学还可以这样学
作者 | [日] 鹤崎修功
译者 | 佟凡

01

满分不是全部

我认为不仅是小学生和初中生成年人在面对数学时态度和感受也是多种多样的

例如许多人面临着上述问题由于每个人的情况都不尽相同,我很难针对每个人的具体情况逐一进行说明而且要使大家完全理解在学校所学的全部知识那将需要大量的篇幅

因此我想在开篇阐明一点

本书的目的并非教导大家为了在考试中获得满分而过分努力。

近年来体育界也展开了类似的讨论人们认为孩子们在成长过程中不应过分专注于赢得比赛如果他们无法从比赛中获得乐趣就可能失去兴趣停滞不前

我认为这一观点同样适用于数学学习小学生无疑是处于成长的早期阶段而对数学学习来说中学生也可能处于这个阶段因 此对于这个年龄段的学生来说追求满分并非唯一目标我更希望他们能够真正地享受数学带来的乐趣

本书的核心宗旨是激发大家对数学的热爱在实现这一目标的过程中我希望大家能从内心深处享受数学带来的乐趣。

02

“为什么要学习”的困惑

之所以说不要为了考满分而过分努力”,还有另外的原因即不管处于何种情形大家应该都思考过“我为什么要学习数学”这个问题这是一个普遍的困惑也是一道难以跨越的障碍在很多时候一旦这种想法出现我们在学习数学时就可能会感觉困难重重丧失兴趣无法从中得到乐趣

让我们具体来看看这种情况

学校的考试和升学考试确实存在标准答案”。然而如果学习仅仅是为了找到这些标准答案将能够正确解答问题视为学习的全部意义”,那么在面对题目时人们可能会开始质疑:“这究竟是一道什么题目是智力测验吗这样做有意义吗?”随着时间的推移,他们可能会逐渐忘记学习的目的最终无法从中获得乐趣无法真正热爱数学”。

即便是那些自认为擅长数学的人可能也会对这个问题感到困惑数据显示许多人确实存在这样的疑问根据 2015 年日本文部科学省发布的理工科人才培养战略”,日本初中生的数学能力处于世界领先水平

然而日本人学习数学的积极性的调查结果却低于平均值。也就是说日本人虽然数学能力挺强,但普遍不怎么喜欢数学要问这会给日本带来什么影响那就是学生在高中阶段决定自己未来的方向时有相当多的人会放弃数学总而言之这种结果意味着如果学习数学仅仅是为了获取“标准答案”,人们很容易丧失学习的意义

03

学习数学的真正意义

因此无论大家是否擅长数学我都想再次强调:“并非只有考满分才是学习的意义。”

我们可以从别的角度探讨一下这个话题

例如学校里的霸凌问题经常成为话题很多人都希望实现零霸凌”,但这是一个很难实现的棘手问题该如何解决这个问题呢

如果你是小学生可能在道德与法治课上曾经和大家一起讨论过自己应该怎么做或者有人觉得应该通过法律途径来解决还有人觉得可以依靠国家或地方政府设立相关咨询窗口来解决

据说在印度有位学生曾注意到某些霸凌的源头可能存在于互联网论坛上于是他提出了一个解决方案利用人工智能AI识别可能引发霸凌的在线帖子以便提前预防

AI 技术旨在让计算机承担部分人类的判断工作要想熟练且高效地运用 AI掌握高中及大学阶段的专业数学知识就显得尤为重要

我想表达的是其实不只是校园霸凌问题大家在步入社会后会遭遇各种各样的问题与挑战成年人对此应该都深有体会

像那位印度学生一样运用数学能力去解决这类问题这才是学习数学的真正意义所在

也就是说勇敢地直面那些可能没有“标准答案”的问题,才是学习数学的真正意义因此不必强求满分能用数学思维去思考和解决问题才最为重要

很多人常常误认为学习数学就是为了得到唯一的正确答案”,而我要大声说:“这种想法大错特错!”当你抱有这样的想法时学习数学就会变得毫无乐趣可言

我认为只有享受数学,才能获得在没有“标准答案”的情况下跨越障碍的力量

虽说如此会读这本书的人应该都有较高的学习积极性比如想要追回落后的学习进度或者想学得更好当然如果能考满分自然就更好了

若要像那位印度学生一样带着明确的目的去运用数学那就需要更高水平的学习能力如果本书能够帮助大家提高学习能力也是一件好事

不过在上高中之前,还是先享受数学为好,如果能因此加深对数学的理解就更好了希望大家都能带着轻松的心情继续阅读

04

能在现实中派上用场的“心情”

我要说的内容用一句话概括就是“数学的‘心情’”

这并非一本语文书却意外地出现了心情这一与数学看似风马牛不相及的词语是否让各位感到困惑然而为了更深入地理解彼此了解对方的心情难道不是必要的吗愉快有趣、喜欢这些无疑都属于心情的范畴因此我想就此展开讨论。主要的心情如下

关于①我希望大家带着能在现实中用到数学的“心情”来享受它尽量不做令人摸不着头脑的书面题目

想必大家都有过这样的经历时常能听到朋友们的议论:“数学没什么用将来也用不上不会也没关系。”

然而数学实际上已经演变成一种解决日常生活中各种任务和问题的利器”。它能够帮助我们计算重量长度甚至精确地测量形状复杂区域的面积

正因如此在长达 5000 年的历史中人们需要数学并且将其发展成了一门学科既然能够解决现实问题,数学就能在生活中派上用场。

退一万步讲要说高中阶段的数学派不上用场还可以理解,毕竟高中数学学得越深距离日常生活就越远但其实依然能派上用场),而初中阶段的数学就并非如此了

05

了解“武器”的心情,还能加深理解

关于②我以初中学到的勾股定理来解释吧

下图中的公式表示直角三角形三条边长的关系在不太喜欢数学的人看来这或许只是个枯燥无味的公式

然而在数学的长期研究过程中公式和定理是浓缩了有用部分的本质和精髓理解了公式和定理就能理解它们是如何(在什么样的“心情”下)诞生的,应该如何(以什么样的“心情”)使用。

背诵勾股定理很容易,但了解其背后的“心情”,必定能让人更深刻地体会到数学的乐趣

我举这条定理的例子是因为它比较通俗易懂如果从更宏观的角度审视学校的教科书本身就是诸多精华的浓缩,汇集了众多核心要素,包括“正确的解题方法”和“被广泛认可的事实(定义)” 等在本书中我将把所有这些要素汇总起来当作武器”,选取其中一部分来深入探讨其背后的心情”。

坦率地说就是不能仅仅学习课本中的表面知识,还要理解知识背后的“心情”,才能变得更加强大

06

解“应用题”的“心情”

关于③简单来说就是解题时的心情和思考方式无论面对什么样的问题解题后能感到开心获得朴素的成就感这本身就是一种享受希望大家都能体会这种解决问题后的愉悦心情同时享受解题的过程

“请证明圆周率大于 3.05。”

上面这个例子是东京大学的一道著名复试题即使面对这类无法轻易求解的问题也要带着总能解开的愉悦心情去思考

用上述方法可以找到解决问题的突破口之后就要利用自己掌握的武器”,也就是课本上的基础知识”,思考应该怎样组合使用了这就是解应用题的方法

顺便一提前面举例的这道题其实用小学数学知识就能证明。稍微岔开一下话题我们来谈谈基础应用”。

我们经常听到这样的烦恼“就算基础打扎实,也还是不会做应用题!”基础的确很重要通过不断积累基础知识进而能够做应用题这种想法本身没有问题但我觉得再深入一步去理解会更好

所谓基础,就是单一的知识点。

请求解以下方程或者求出圆的面积这类问题因为基础知识就写在课本上所以很容易求解

应用又是怎么回事呢严格来讲应用就是运用基础知识”。

不过这样会让问题复杂化我们不妨换个更直接一点的问法:“什么是应用题?”应用题就是需要使用多种基础知识来解决的问题这样一想是不是瞬间感觉轻松多了但不知为何依然有很多人认为“没有超高天赋和悟性就解不了应用题”。

因此,要想解应用题,就必须把应用题分解成“基础知识题”,或者巧妙组合基础知识,得出最终想要的结论

相反解不了应用题的原因在于不知道如何运用基础知识缺乏有逻辑地解决问题的能力

解应用题的心情和思维方式在思考现实生活中或许没有标准答案的问题同样能够派上用场

07

把数学当成数学本身来享受

实际上① ③的内容在某种意义上都是在说因为数学总会派上用场所以要学习”。大家是不是经常听到类似的话

然而面对因为数学在现实中能派上用场所以应该享受”这样的劝导大家还是会有些畏缩中小学生更是如此

因此便有了④我希望大家用更纯粹的心情”,把数学当成数学本身来享受不要因为数学的语言是数字字母和符号就心生畏惧

这种感觉很难用语言去解释例如我第一次看到勾股定理时,脑海里不是这个很好记”,而是惊叹直角三角形竟然能得出如此简单的公式太厉害了”,并且深受触动或许有人觉得我这样的想法有些奇怪但我甚至从公式中感受到了一种美

这种感觉与能否切身体会到数学的实用性无关我恰恰认为,对数学中成立的事实本身产生兴趣和好奇才是最理想的状态

因此如果大家在看到我展示熟练技巧完成复杂计算时能够产生好厉害啊”“这种解法真巧妙之类的感触我的心情也会随之变得愉快

假如你想要拍出好照片比起仅仅想获得更多好评如果还能对摄影器材产生兴趣或者喜欢上照片本身那么你的摄影水平将会提升得更快不是吗

同样地让数学“派上用场”和“享受数学本身”双管齐下,大家的数学水平就能进一步提升,最终达成本书的目标——“爱上数学”

08

“7 条道路”的含义

前文的 心情还可以有另外一种解释。粗略浏览一下本书目录可以看到以下“7 条道路”。

这 条道路其实就是将我们在学校学到的内容按 个主题进行分类

在学校里不同学年学习的内容在某种程度上是固定的无法改变很容易出现昨天还在学习数主题的内容今天就跳到了图形主题这样的情况

我认为我们可以不遵循既定顺序而是一边感受当下学习(阅 读)的内容,一边想象它们之后会发展成什么样子,感受数学作为“武器”的升级过程,感受自己“能够做到的事情逐渐增加”,一口气通读同一个主题下的所有内容,这样的方法会让人更加享受

另外数学这门学科的特点是只要有一步被绊住就会越来越学不明白许多感觉自己跟不上教学进度的人正是陷入了这种困境举例来说如果在小学四年级的数学学习中遇到障碍那么在接下来的至少五年里直到初三你可能都会觉得课堂上的内容难以理解如此艰难的处境自然也会导致你对数学产生厌恶情绪

但是如果采用按不同主题进行分类的形式我们就能纵观自己的情况并确认自己是从什么地方开始听不懂的”“哪项内容与这里有联系

本书的目的并非让大家 100% 理解高中之前学习的数学知识不 过如果能沿着“道路”了解未来的方向,一定会对大家有帮助

09

我的学习方法和想读的书

我所说的沿着道路了解未来的方向其实也是我本人最重视的学习方法

不仅是数学我学习所有学科的方法都很简单,就是预习并且主要是看课本从小学到初中我最多提前看过 年的课本上高中后我知道在书店可以买到课本就在高一时买齐了所有我喜欢的数学课本

我所说的预习能力”,是指不被动等待别人来教而是积极主动提前学习的能力这种能力至关重要

此外想必大家都不太喜欢单纯的复习因此可以将在学校上课视作一种复习方式这种学习方法可以迫使自己去完成那些不那么令人愉快的复习任务

但是不能因为自己已经预习过上课学的内容就在课堂上玩耍

认真上课的重要性体现在两个方面首先教师所传授的知识有时会与学生自学的内容存在差异以数学课程为例课堂上学生有机会接触到与自己惯用的解题方法不同的新颖解法

其次直至高中阶段教师通常都会预先准备板书事先规划好将要书写在黑板上的内容。由于这些内容是经过精心备课的,因此总结得相当完整所以在抄写板书时无须添加额外信息,学生可以专注听讲

稍微岔开一下话题我前面提到预习能力至关重要是想对正在阅读本书的读者说如果你是一名六年级的小学生即便在本书中遇到学校尚未教授的知识我也希望你不要放弃坚持读完。其实在我上小学时比起某年级的数学之类的书像这样不按年级划分内容的书才是我期望读到的书

学习的内容实际上与年龄无关小学生同样能够理解高中数学中才会接触到的微积分”。如果成年人在阅读本书后能够重新发现数学的无限可能我自然也会感到非常高兴

10

和玩游戏一样的“享受方式”,一生的财富

我喜欢游戏也经常打游戏我发现数学其实和 RPG角色扮演游戏一样会得到斧头等新武器有时还能通过锻造武器让自己变强

踏上道路的第一步你会得到一根木棍”。拿到木棍后,请你每天进行挥舞练习横着挥或者竖着挥都可以这些都属于基础练习本书将着重讲解用木棍之类基础武器打倒敌人的方法和心情”。

进入下个阶段后你会得到一把铁剑”。因为它是更强大的武器所以能够打倒的敌人也变多了同样地你要通过反复练习来夯实基础学习打倒敌人的方式和武器的使用技巧

你还可能会在另外一条道路上获得一把铁斧”。一旦精通了铁斧的使用技巧你便能将其与手中已有的铁剑融合,形成更为强大的武器击败更加强劲的对手

当然本书中能够传授给大家的武器使用方法肯定是有限的不过想象一下当你像往常一样挥舞着剑却发现难以轻易战胜对手时你可能会开始思考适合自己的战斗方式例如敌人背后似乎存在破绽或许我可以尝试绕到他的背后进行攻击”。当你开始有这样的思考时便意味着你已经真正踏上了自我提升之路。下页的图是我绘制的数学冒险简单示意图

获得散落在数学世界中的武器”,并掌握它们的各种用法, “武器就能发挥出更大的威力

因此你所经历的道路将逐渐拓展犹如大脑神经网络般延伸出无数的“岔路”。

获得力量后你将所向披靡

只要你愿意你就会成为能够在解决社会问题开发新项目等各种情境中将各种问题转化为数学问题并解决的人

我可以断言这项能力将是你一生的财富

虽然铺垫很长不过这可以说是为了让大家深入理解本书而开的一节班会”。

下面让我们在“7 条道路上再次相会吧



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哈哈,数学思维啊,听起来很高大上,但其实就是让你脑子转得快一点,更有条理一点。比如,我平时买东西会算性价比,哪个牌子的薯片换算下来每克最便宜?这就是简单的数学思维。或者堵车的时候,用导航对比几条路线,预估哪条更快,这就是概率和优化嘛。培养嘛,我觉得关键别怕数字,别怕计算,遇到问题多问几个“为什么”,多尝试量化地去理解,甚至玩玩数独、逻辑游戏啥的,都能训练大脑的逻辑能力。慢慢地,你就会发现,生活处处皆数学,你就是生活中的“数学脑王”!

这个问题问得好!很多非理科的朋友,可能觉得数学离开课堂就没用了。但其实,数学思维的核心是逻辑推理、结构化分析和量化思考。比如,你规划旅行路线,考虑时间、预算、优先景点,这就是在做“优化问题”;管理个人财务,怎么分配收入、投资理财,这是“风险评估”和“决策分析”;甚至在职场上,分析项目数据、评估方案可行性,这都离不开数学思维。培养的话,我觉得可以从日常小事入手,多尝试用数据去理解现象,用逻辑去分析因果,比如记账分析消费数据、规划买菜路线优化时间等等。重要的是,遇到问题时,不急于凭直觉下判断,而是尝试拆解问题,找到其中的变量和关系。

其实我觉得,AI介入霸凌问题,重点在于“预防”和“干预链条”的优化,而不仅仅是“识别”。它当然可以筛查出高风险信息,辅助人力进行核实和介入。但任何技术都不是万能药,尤其是面对这种深度社会和心理问题。副作用嘛,隐私问题首当其冲,谁来监管这些AI,数据如何存储和使用?还有,如果学生们知道自己的一言一行都被AI监控,会不会产生压抑、不信任,甚至逆反心理?这可是个大坑,需要技术、法律、心理学等多方专家一起协作才能做好。

要找到那种纯粹的乐趣,我觉得可以从“玩”开始。别把它当成任务,当成一个智力游戏。比如,去了解一个经典数学难题的来龙去脉,看看历史上那些大神是怎么绞尽脑汁解决的,感受逻辑的巧妙和解题的快感。或者找个几何图形,自己动手画画、推导一下,发现其中的对称性、比例关系,那种“啊,原来如此!”的瞬间,就是美感啊!这种享受可不是“玄学”,是真正的内在动力。就像打游戏,你觉得好玩,就会主动去琢磨攻略、升级装备,数学也一样,享受了,才能真正投入,也才能学得更透彻、走得更远。

用AI来解决霸凌?听起来是挺酷的,就像科幻片里的场景,自动识别坏蛋然后消灭掉。但现实是人际关系太复杂了,AI能识别出“文本霸凌”,那线下的呢?表情、眼神、肢体动作,这些AI怎么识别?而且,万一AI误判了,把普通玩笑当霸凌,那被冤枉的孩子不是更惨?或者学生们为了躲避AI,发明了更隐秘的交流方式,那不就成了“猫鼠游戏”了嘛。感觉这东西,辅助预警可以,但指望它完全解决,有点悬。

关于“数学思维”的价值,我想到一个很实际的例子:在项目管理中,时间、资源、成本的平衡常常是没有标准答案的难题。具备数学思维的人,能更好地运用图论规划任务依赖关系,用统计学方法分析风险概率,用线性规划优化资源分配,从而在复杂约束下找到最优或次优解。这不仅仅是按部就班的计算,更是一种将现实问题抽象化、模型化,然后通过逻辑推导找到解决方案的能力。培养上,除了文章提到的游戏化学习,还可以主动接触一些简单的编程,比如Python,因为它能强迫你用逻辑去构建解决问题的步骤,这本身就是极好的数学思维训练。

提到“用AI解决校园霸凌”,我觉得技术上肯定有潜力。AI可以通过自然语言处理技术(NLP)分析大量文本数据,识别出潜在的攻击性言论、模式化的欺凌行为,甚至是情绪化的表达。但挑战在于,网络语言的复杂性、隐晦性,AI会不会误判?比如一些开玩笑的言论被当成霸凌,或者一些“小团体”的暗语AI根本无法理解。更深层次的,这涉及到数据隐私、言论审查的问题,以及一旦被AI“标记”后,对学生可能造成的影响。我们追求零霸凌没错,但也要警惕技术可能带来的“算法歧视”和“数字潘多拉魔盒”。

对于还在为考试焦虑的人来说,“享受数学本身”这目标确实有点远。我觉得可以先从降低期待开始,不要追求一下子就“爱上”,而是先做到“不讨厌”。可以尝试用视觉化的方式理解数学概念,比如用动画演示函数图像的变化,或者用几何图形直观地理解代数公式。当你能把抽象的符号和图像联系起来,发现它们之间和谐的内在逻辑时,就有可能感受到那种“美”。至于学习效果,这种纯粹的享受能极大地提高学习的深度和广度。当内心充满好奇和求知欲时,学习就不再是负担,而是探索的旅程,你会更加主动地去联想、去归纳、去创造,从而形成更强大的学习回路和解决问题的能力。

“从公式里感受到美”,这确实是数学家的浪漫。对于普通人来说,这可能不是一蹴而就的。我觉得第一步是先放下对“功利性”的执念,不要只想着考多少分。可以从一些看似“无用”但很巧妙的数学小故事、悖论、或者趣味定理入手,比如斐波那契数列在自然界中的体现,或者欧拉公式的简洁与统一。当你发现数学不仅仅是冷冰冰的数字,而是能解释世界,甚至背后蕴藏着某种和谐与秩序时,那种“美”可能会不期而遇。这种纯粹的享受可以极大地提升学习效果,因为它能从根本上激发你的内在驱动力,让你主动去探索、去钻研,而不是被动接受,学习效率自然会大大提高,而且记忆也会更深刻。