(2)具有丰富的数学史、文学史的知识充实之谓美,一个表面平平的教师,刚开始时未必能引起学生的注意.但当听到他那学识丰富的谈吐,看到充满智慧的神情,心中的敬意便油然而生了.学习数学史,有助于更好地了解数学的发生、发展过程,增强理性认识,更深刻地揭示数学美的逻辑结构及相互联系.而读文学作品,接触好的艺术水平高的文学佳作,能提高自身的艺术修养水平,有助于数学审美教育.
总之,数学教师只有成为外在美与内在美的统一体,才能适应数学审美教育的要求,才能使学生心向往之,情渴慕之,行仿效之,使学生不仅有一双善于捕捉美的眼睛,而且有一颗感受美的心灵,成为具有数学素养的人.
首先,数学语言具有准确的科学性,具有一般语言文学与艺术所具有的美的特点。
有人认为,“美不是作为科学的数学的特点,因为数学的主要功能并不是给人们提供美的鉴赏品。”应该说,不只是真正有目的的提供美的鉴赏品才具有审美价值和“美”的特点。例如,大自然提供了许多美的景色,它们具有极高的审美价值,足以使人流连忘返,它们也各具“美”的特点。但自然景色并不完全是大自然给人们提供的美的鉴赏品,它并非具有此项“功能”。实际上,审美过程是一个主客体统一的过程,似乎数学是否“美”既要看数学本身,又要看“鉴赏者”的意识。
其次,许多学者、数学家对数学美从不同的侧面作了生动的阐述:
古代的哲学家、数学家普洛克斯说:“哪里有数,哪里就有美”。古希腊伟大的哲学家亚里士多德说:“虽然数学没有明显的提到善和美,但善和美也不能和数学完全分离。因为美的形式就是‘秩序、匀称和确定性’,这些正是数学研究的原则”。对于图形的比例,达·芬奇认为:“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上”。英国著名哲学家、数理逻辑学家罗素则把数学的美,形容为一种“冷而严肃的美”。他说:“数学如果正确的对待它,不但拥有真理,而且也具有至高的美。正像雕刻的美,是一种冷而严肃的美,这种美不但是投合我们天性的微弱方面,这种美没有绘画或音乐那些华丽的装饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严肃的只有伟大的艺术能显示的那种完美的境地。”
美国数学家、现代应用数学的开拓者,R·柯朗则说过:“数学作为人类思想的表达,反映了积极的愿望、沉思的推理、以及对于美的完善的向往”。
从这些数学家的观点看,把数学的“美”的特点作为数学的特点之一还是有道理的。但是数学的美具有什么特点,美籍华裔学者王浩指出,数学的特有“幽美性(drybeauty)”,即是数学美的特点。其意义是:数学从表面上看来是枯燥乏味的,然而却具有一种隐蔽的、深邃的美,一种理性的美。
由上述看法可以说:数学美是数学科学的本质力量的感性与理性的显现,是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现。是一种真实的美,是反映客观世界并能动的改造客观世界的科学美。
数学美的主要表现形式有:对称、和谐;简单、形象、明快;严谨、统一;奇异、突变。
1、对称、和谐
大家都知道,具有对称性的东西,给人以圆满的匀称美感和精神享受。形体的对称性,在自然界处处可见,人体本身就是左右对称的,形体的对称美,容易被人发现,古希腊的学者认为球是最完美的形体,正出于对对称美的欣赏。其实,解析几何中方程=asin3θ,=asin2θ所表示的对称曲线,何尝不美。人们给它们冠以三叶玫瑰线和四叶玫瑰线的美名。
=asin3θ=asin2θ
因此,对称和谐是数学美的基本内容。
2、简单、形象、明快
数学语言是最简单的文字,它可以使复杂、冗长的定义、定理变得简单、明了。
简单明快的表述一个问题,不仅可以培养思维的灵活性、创造性,使学生不纠缠于事物的表面现象,能有意识的从本质上和整体上看问题,注意事物之间的联系和矛盾,克服和减少思维的片面性和绝对化。
3、系统、严谨、统一