“数学与艺术、数学与植物、数学与游戏……数学无限可能、无处不在!”初冬时节,气候微寒,华中农业大学信息学院沈婧芳教授与同学们相聚一堂,聊得热火朝天。
“天地有大美而不言,数学之美亦是如此!”十多年来,她带领团队师生攻坚数学文化课程建设、传播数学文化,逐渐打破公众对数学冰冷、枯燥的刻板印象,让数学之美渐入人心……
数学美在“一朵云推动另一朵云”
德国哲学家雅斯贝尔斯说:“教育是一朵云推动另一朵云,一棵树摇动另一棵树。”沈婧芳深以为然。从一名学生到一位教师,她在学习中感受数学之美、在教学中传递数学之美。
沈老师与数学结缘已久。读研究生时,代数与编码课程的樊恽教授令沈老师印象深刻。她回忆道:“代数与编码是一门高度抽象且难度极大的课程,但意外的是,樊老师会在课程中提到‘孙子算经’,提到第一、二次‘数学危机’等有趣的数学案例。”她说,她喜欢并享受着这种“思想的野马”跑得很远的课堂。
2006年,由数学系邹庭荣教授开设的《数学文化欣赏》首次在华农“上线”。2007年,沈老师入职华中农大。得益于此前对数学文化的兴趣和理解,沈老师随即加入邹老师的团队,深度参与数学文化课程的创设与发展。
“出于好奇心,我选择了《数学文化欣赏》这门课程,学习中,我慢慢发现原来冰冷的数字和公式后蕴含了这么多有趣的故事和哲理。”社会学类2405班李晓雨同学兴奋地说。
如果说邹老师这朵“云”推动了沈老师这朵“云”,那么沈老师希望用这种“力”推动更多像李晓雨这样的“云朵”。
在邹庭荣教授退休后,沈老师接过接力棒,继续带领团队为数学文化课程体系建设不断努力。谈及此,沈老师感触颇深:“邹教授热爱数学、酷爱数学文化,是我们做数学文化的领路人!”
数学美于“爱在爱中满足”
黎巴嫩裔美国诗人纪伯伦说:“爱在爱中满足。”在课程建设中,沈老师一直秉承这个观点,她说:“课程建设绝非一日之功,不问收获,但问耕耘。”十多年来,沈老师和团队砥砺奋进,致力于为数学文化课程建设做贡献。
数学文化课程始于2006年的《数学文化欣赏》,这是农林类高校第一次开设相关课程。2013年立项为校级精品视频公开课,2014年获国家级教学成果二等奖(联合)。成为我校第一门MOOC试点课程后,2016年在中国大学MOOC第一批上线,2019年获评省级金课,2021年获校教学成果一等奖,2023年课程上线学习强国,2024年获批省部级“十四五”规划教材。除此之外,沈老师还编写《数学秘境追踪》等数学文化书籍,主持《科普时报》“数学文化”专栏,连续五年受邀在全国数学文化论坛上作大会报告。
数学之美不仅在于其深刻的内涵和广泛的应用,更在于它与AI融合所展现出的无限可能。沈老师组织学院老师们踏上AI赋能教学的研修之旅,积极参与建设具有自主知识产权的“狮山教育GPT”。近年来,她携手研究生将验证定理的编程语言、自动化定理证明器与AI大模型结合,探索更加简洁高效的数学理论推导。
沈老师时常鼓励同学们走出课堂。她特意为每位选修《数学文化欣赏》课程的同学布置了一项作业:参观武汉科技馆的“数学展馆”。这一传统已持续十年,丰富的展览总让同学们沉醉其中。这也是一份长达十年的友谊与缘分,武汉科技馆得知此事后提出,希望与华中农大签订正式合作协议,热忱邀请沈老师在“大师见面会”上畅谈数学之美。
沈老师还带领师生走进华为、小米等科技前沿阵地,这些企业无论是信号的精准传输、芯片结构的精妙布局,还是智能设备的人机交互算法,都离不开数学理论的支撑。在这里,她和师生共同领略数学作为智能科技世界底层逻辑的独特魅力,并与国家知谱空间、科大讯飞等合作,探索智能体与智慧课程。
“让我们一起爱上数学”,沈老师的梦想与爱一直在课堂内外延展。
2014年的一天,沈老师收到一封特别的来信,邮件中,活跃在《数学文化》课程中的李烨向她请教,自己不知道做数学与音乐的SRF项目是否可行,沈老师鼓励她道:“可行,这个主题很好!”
随着时间推移,这一件“小事”似乎被遗忘在记忆长河。但令她意想不到的是,两年后的毕业季,她收到了来自李烨同学的邀约。那天,他们在食堂聊了整整一个下午,谈数学、谈音乐。临别时,沈老师将李烨送至校门,李烨说:“沈老师,我将永远感谢您,您的鼓励让我坚持下去,我将继续深造,专业就是数学与音乐……”
谈到这里,沈婧芳忍不住拭泪。她说,一是情感上的共鸣,他们同时热爱数学与音乐,二则是后来她才知道,李烨一直忍受病痛折磨,但一直没放弃自己的数学音乐梦……
数学美到“无时无处不在”
“我感觉数学是充满智慧的:它很深刻,同时又很抽象。它很美,这种美在我们不了解它的时候,是一种冷峻的美,但是当我们了解它之后,感觉到的却是火热的思考。”沈老师如是评价数学之美。
数学之美是贴近生活的美。体育馆独特的外形设计涉及双曲抛物面;光谷步行街有一个很大的球,体现直代曲微积分的思想;玫瑰花、茉莉花均有数学方程,绘制方程的曲线便可得到花朵图像;华农花田的花瓣一般都是斐波那契数列;深度学习与算法优化,可以实现农作物生长状态的精准监测……数学不仅是一门严谨的科学,更是生活中无处不在的艺术,它以其独特的方式诠释着世界的美丽与和谐。
法国作家福楼拜说:“艺术与科学总是在山脚下分手,最后又在山顶上相遇。”数学常与艺术“跨界融合”,数学与艺术共同追求的都是美。在沈老师看来,这种美很难有严格统一的定义,数学和艺术都有智慧的美,它们都在表达思想,都追求一种深邃、一种共鸣。
沈老师热爱数学,也热爱诗词,她常常在诗词中找寻数学的踪迹和奥妙。“离离原上草,一岁一枯荣。野火烧不尽,春风吹又生”是周期函数。沈婧芳还分享了自己很喜欢的一首小诗,徐志摩翻译的《天真的预言》。她微笑解释道:“一粒沙那是很小的,但是可能一粒沙就是一个星球。微积分求极限的时候,LimX趋向于无穷,但是求出它的极限的那一刹那,它的结果就永恒成立了。”
信息学院数学专业2023级硕士研究生陈子昂说:“数学是一个灿烂的宇宙,置身在瞬息万变中却有真理的答案。沈老师所授数学之美是我们看见数学宇宙之美的窗口,是提升数学素养的阶梯。”
或许,这正如沈老师所说,数学之美已经在一代代华中农大师生中流传不熄……
文 | 张瑞璐 蒋朝常
编辑 | 蒋朝常
审校 | 匡敏 徐行 晏华华 杨正莲
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