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繁体版前言

欧几里得几何曾经被人认为是荣华已尽,走上了没落的道路。从19世纪末培利提出“欧几里得滚蛋”的口号以来,直至今天仍有人主张要在中学数学课程中取销它,并进行过种种尝试,但至今仍没有一个成功的例子。影响最大的如六十年代国外被称之为“新数运动”的中学数学教材改革,最终仍以失败告终。

尽管帕施(M.Pasch)和希尔伯特(D.Hilbert)通过公理体系的研究揭示了传统几何中所存在的缺陷,但几何“作为演绎科学的一种范例”和“教学法范例”至今还无法取代。

著名数学教育家弗赖登塔尔(HansFreudenthal)说:几何作为一种思维训练,培养逻辑思维与形成演绎体系似乎是它的特权。作为一个逻辑体系,它使儿童深切感受到人类的一种精神力量,显示着人类卓越的智慧。爱因斯坦说:“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹,这个逻辑体系如此精密地一步一步推进,以至它的每一个命题都是绝对不容置疑的——我这里说的是欧几里得几何。”

当然,几何学不单纯是演绎理论,从最低的层次讲,它是对空间的理解,是关于现实物理空间的科学。为了生活得更好,我们就必须了解、探索、并征服我们所生存的空间。从这个意义讲,几何为我们提供了一个更深入理解和掌握的途径。并且,借助眼、耳、手等各种感官接触空间形态,可创造最好的引导机会,更有利于发现与创造,也符合教育家夸美纽斯(J.Comenius)的观点——打开各种感觉器官。

弗赖登塔尔还说,除了现成几何,还存在一种活动几何,这是按照教学原则,遵循认识规律,沿着认识活动的序,对几何学进行的“再创造”。他认为,学生的数学能力,不可能通过学习现成数学来培养,而应当通过活动数学来培养,他主张教学应从现成数学转向活动数学,通过“再创造”来学数学,让学者成为研究者。对学生和数学家应同样看待,让他们拥有同样的权利,让他们参与基本的分析,以便让他们了解这些分析的砖块及最终究竟怎样建造大厦,向他们展示建造全过程。

应该说,这本集子所力图展示的正是这种“活动几何学”。它试图通过这些著名的几何命题来浓缩,将教材中那些刻板的、枯燥的公式、定理“活化”为一幅幅生动的历史画卷,为青少年朋友展示更广阔的知识视野,尽可能让他们知道这些知识产生的过程及背景。回顾历史,悠悠数千年,几何学的发展高潮迭起,蔚为壮观,它的每一圈“年轮”都凝聚着人类最富想象力的创造和探索,既有艰辛曲折,也有春华秋实。而这些,正是它作为“教学法范例”的精要部分,能让青少年朋友体会到数学家的探索历程和献身精神。

“学习数学和研究数学令人最感困惑也最引人入胜的环节之一,就是如何发现定理和怎样证明定理。特别是对初学者来说尤其如此。”因此,向学生“再现”定理的发现过程和证明方法的选择过程,即尽可能突出知识的“发生”过程,让学生感受到峰回路转,柳暗花明的喜悦和惊讶,是作者一直追求的教学目标之一。本书包含着作者这方面的一些积累。

本书初版于1988年,1997年又由科学普及出版社出版,这次在台湾再版,出乎作者意外。在此,我要感谢九章出版社,感谢九章出版社的孙文先先生。特别地,还要感谢科学出版社的张鸿林老先生为此书出版所做的工作,尽管我们只有几次联系,但张先生的严格、严谨已使我感动不已。为使本书内容更丰富完整,这次出版又增补了四章,即“帕普斯定理和帕斯卡定理”、“布里昂雄定理”、“汤普森问题”和“佩多定理”。同时对科普版的部分内容进行了修正,相信读者能予接受。

学数学的最好的办法是“做数学”,所以希望青少年朋友养成读数学书时,手边备有纸和笔这一习惯。再则,本书每章基本独立成篇,对于时间不充裕的读者朋友,挑选自己感兴趣的章节阅读,不失为一种聪明的选择。国际数学联盟(IMU)将2000年定为“世界数学年”,数学,这门古老而又常新的科学,已阔步迈入21世纪,愿我们携手共进,共同努力,来迎接新世纪数学的春天!

作者谨识于2000年元月 arxHLM44t0q6Ko8fMC0Sz8NYpECOFF31yukmnjRDi6N3sPrKsncTA+mNeDcc75HX

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