我的同事、学生基本上都知道我是雅礼毕业的。有次在雅礼开会,同事总问我那是谁、教什么之类,我又不好意思说我不认识,于是瞎猜呗。事后发现,凡我猜的数学老师基本上就是数学老师。同事们很钦佩,说这是同行之间惺惺相惜、灵犀一点,特肉麻!但他们不知道的是,我基本上但凡看到那种很骄傲、很自信、一副老子最聪明的表情的就会猜是数学老师,平时我照镜子,镜子里面那个人也是这副模样。这和心意相通无关。
于是,当我第一次了解到这个世界上居然有陶哲轩这么个人——澳大利亚华裔,7岁进高中,9岁进大学,12岁获得国际数学奥赛金牌,17岁读完硕士,21岁博士结业,24岁就被UCLA聘为数学正职教授。他被称为世界上智商最高的人(IQ 220到230)。2006年和佩雷尔曼等四个人一同获得菲尔茨奖。——我有多么的惊讶。关键不在他的成就,而是拥有如此超群大脑的主人,是一个温文尔雅、谈吐幽默风趣的正常人,或许说是个情商也不错的正常人。他是这个世界上最聪明的人之一,粉丝们把他的授课、演讲贴得全互联网都是,但你从他脸上看到的全是谦逊。
我这几天——真的花了我好几天,因为很多题目确实太难了——一直在读他15岁时写的一本书,英文名字是《Solving Mathematical Problems——a personal perspective》,台湾远流出版社2012年7月25日初版五刷,译名是《陶哲轩教你聪明解数学》。好市侩的译名,关于台湾译名的吐槽以后再说。大陆版书名叫做《解题·成长·快乐——陶哲轩教你学数学》,网上有扫描版下载。陶哲轩在该书中,希望通过一些数学问题,基本上都是竞赛题的求解,谈谈他解决问题时的思维和想法。该书的成因,肯定是受了波利亚(G. Polya 波兰数学家、数学教育家)《怎样解题》的启发,但波利亚的那本书谈及的多是基础教育中解题的相关问题,陶哲轩提及的内容要比基础教育问题更深更难更富于变化。那么,阅读这本书之前,我想了解的只有一个方面:
作为他这种级别的奥赛选手,这么说吧,天才!他思考一个问题时会不会有完全与众不同的切入角度和解决方法?
全书读毕,我也有了答案,那就是“没有”。
本书正文部分分为六章。第一章解题策略中,陶哲轩将数学问题分为三类,那便是求证问题、求值问题和存在性问题,分别举了一两例来说明。我们都很清楚,陶是数论领域的大师,这个特点在他年幼时写的这本书中也体现出来,本章中他举的基本上都是数论方面的例题。在第二章中,他又具体的谈了几个数论中的例子,主要研究同余问题。随后四章,他也谈及了数学分析、平面几何、解析几何与其它数学问题。
对于每个例题,陶哲轩都会讲到自己的思考。这些思考基本上都是如下构成:
- 细致的分析条件,列举知道什么、不知道什么、需要解决什么;
- 对需要解决的,用综合法或者分析法作各个方向的尝试,找出矛盾否决或找出线索继续;
- 把复杂的问题转化或分解为稍简单的问题来处理;
- 将数学关系用数学语言来表述,做出最后的过程陈述。
例如,在下面题目中他详细的讲解了思考过程:
【问题2.4】求出\(2^n+7=x^2\)的所有解,\(n,x \in Z\)。
- 分析问题阶段:丢番图方程最常用的是同余或因式分解;7是奇质数;\(2^n\)是偶数,只有n为偶数的时候才是完全平方数;
- 尝试阶段:n为偶数时利用平方差公式分解,失败;模为x或者模为7的情况,失败;模为2的情况,有线索;
- 转化分解阶段:根据模为2的情况,将问题转化为求解模为4的情况;
- 表述阶段:书写过程,解出\(x=+3 , -3\)。
在解决中,陶哲轩也提到可以利用连分数、Pell方程、递归关系来解决这个问题,但他强调“我们希望找到一种漂亮的(即省事的)解法。”整本书,他都没有谈及任何很高深的知识点,他所用的知识,凡是读完高二年级数学书的学生都能了解,他所依凭的思维就是我们高中数学教学中一直在强调,但常常不被学生重视的一般性思维或称一般性解法。即便是天才,也是用毫无特点的常见思维在解题,这肯定是很多还未读过这本书的人想不到的。但是这种简单他用起来绝不简单,可以用“飞花摘叶皆可伤人”来形容,说明数学的学习是不需要一味求异的。并且过于求异是有坏处的,即便是天才亦如此。我想到陶哲轩成名后的一篇报道里面谈到他父亲的说法:“陶哲轩真正从一名‘短跑选手’成长为‘长跑健将’(陶哲轩经常把数学比作跑步)是在他读博士那段时间(17到20岁),那时候他经常说的是‘我基础不够好’。”读完这本书的高中生,再读这句话,应该会在调整自己数学学习的策略上有思考。
当然,书的内容是高智商的,所用的那些例题解法虽说“美艳绝伦”但缺乏训练的人恐怕不能很好的欣赏。然而,这对任何一个经历了到位的数学训练的人来说,这本书中的经验是可以被好好吸收的。我所说的这类人,包括每一个数学教师或有志成为数学教师的人,也包括每一个高中二年级以上的学生,尤其是竞赛选手。我想这会是以后教学中我会着力去推荐的一本课外读物。