第285章 陳睿的公開課

第二日,算學學院大講堂內,今日氣氛不同尋常。

講堂內,前排坐著李泰親自召集而來的全院十位算學教師,基本上是出身國子監算學館、熟讀《九章》經義的博士。

後排則坐著本院各級學子,包括程處亮、秦懷玉等剛過來的勳貴子弟,以及眾多通過嚴格考評選拔進來的寒門學子。

所有人的目光,都聚焦在講台之上。

講台經過特彆佈置,冇有堆積如山的經卷,反而擺放著幾個木質幾何模型、一張可懸掛的大幅白紙、炭筆、規尺,以及幾個大小不一的圓形和正方形薄木板。

陳睿今日一身簡潔的青衫,立於台前,氣度從容。他目光掃過台下神色各異的麵孔,尤其是前排那些教師微微一笑,朗聲開口:

“諸位同僚,諸位學子。今日之課,不講經義,不考背誦。我們隻來探討一個看似簡單、實則貫穿天地萬物的圖形——圓。”

他拿起一個圓形木板:“天有日月,視為圓;地有寰宇,近於圓;車輪轉動,亦是圓。圓無處不在。然則,我們如何知道一個圓的大小?換言之,如何計算一個圓的麵積?”

台下寂靜,有人下意識地想脫口而出“半周半徑相乘得積步”,但見陳睿開場方式不同以往,便都忍住了,想看他如何施為。

“我們知道如何計算正方形麵積。”

陳睿拿起一個正方形木板,邊長標註清晰,“邊長相乘,即得其麵積。此理簡明,蓋因正方形可視為無數單位小正方形排列而成。”

他邊說邊用炭筆在白紙上畫出一個方格網,將一個正方形置於其上,直觀展示其麵積由單位方格數量決定。

“那麼圓呢?圓邊為曲線,無法直接用單位方格測量。”

陳睿提出問題,隨即拿起那個圓形木板,將其小心地放在一個畫有細密方格的白紙背景上。

“我們能否用一種已知的、規則的圖形,去無限逼近這個未知的、不規則的圖形呢?”

他示意兩名助教上前,展開一張畫有極細網格的大紙,並將一個大圓模型固定其上。

“假設我們把這個圓,像切糕點一樣,先分割成許多相等的扇形。”

他用炭筆在圓模型上畫出清晰的分割線,將其等分為4份、8份、16份……每畫一次,便讓助教用染色的木片拚出對應的分割圖形。

“看,當我們分割的份數很少時,這些扇形拚起來的圖形,邊緣凹凸不平,與光滑的圓相去甚遠。”

陳睿指著拚出的近似圖形,“但如果我們繼續分割,分成32份、64份、128份……甚至更多,會怎樣?”

他引導著眾人的視線和思維:“每一份扇形會越來越瘦,越來越接近一個細長的三角形。當我們把這些極其細小的三角形重新拚接時。”

陳睿開始移動那些代表更多等分扇形的彩色木片,先是交錯拚成一個邊緣鋸齒狀的長條形,然後繼續細分、拚接。

奇蹟般的景象出現了:隨著“分割”越來越細,那些彩色木片拚成的圖形,竟然越來越接近一個長方形!

“看!當分割無窮細時,這個由無數極小扇形拚接而成的圖形,其上半部分的‘鋸齒’和下半部分的鋸齒幾乎可以完美互補,整體形態無限趨近於一個規整的長方形!”

陳睿的聲音帶著發現的激情,“而這個長方形的‘長’,近似於圓周長的一半,‘寬’則是圓的半徑!”

他在白紙上寫下推導過程:

圓的麵積≈拚接後長方形的麵積=長×寬≈(圓周長\/2)×半徑=半徑的平方×圓周率

“由此,我們得到了圓的麵積公式:S=πr2。”陳睿寫下最終公式,字跡清晰有力。

“這裡的π,便是圓周與直徑之比,是一個常數也就是圓周率,祖沖之早已經將它約等於3.14。我們後續會專門探討如何更精確地求得圓周率。”

整個推導過程,他冇有直接拋出結論讓學生死記硬背,而是通過可視化的分割、拚接、逼近,一步步引導所有人親眼“看見”公式的誕生,理解其背後的幾何意義。

從已知的正方形麵積度量思想,過渡到用無限分割逼近曲線圖形麵積的“化曲為直”思路,邏輯鏈條清晰直觀。

台下,無論是懵懂的學子,還是資深的老博士,許多人都露出了恍然大悟或深受震撼的神色。

尤其是那些習慣了口傳心授、記憶公式的教師,第一次見到如此生動、如此注重“為什麼”的講授方式。

“此即為‘格物致知’之一法。”

陳睿總結道,“麵對未知,我們不應急於背誦結論,而應觀察其形,分析其理,通過已知推導未知,通過有限逼近無限。

數學之美,在於邏輯與發現,而非記憶與重複。今日此法,可用於圓麵積,亦可推及其他。

望諸位師者,在日後教學中,多引導學生觀察、動手、思考、總結,激發其探索之趣,而非僅灌輸之勞。”

課後,學院專門安排的會議室內,教師們濟濟一堂,茶香氤氳,討論之聲卻比茶湯更沸。

原國子監算學博士王孝通撫須歎道:“老夫授算學數十載,講圓田術,道‘半周半徑相乘得積步’,令學生熟記活用便是。

未如此清晰地看到這公式從何而來!

化圓為方,以直代曲,無限細分!鄠縣伯此法,深得《九章》‘析理以辭,解體用圖’之精髓,而又更進一層,直觀易懂!老夫也不得不說佩服。”

中年教師梁述介麵,眼中閃著興奮的光:“正是!以往學生問‘為何如此計算’,我等往往答‘先賢所定,牢記即可’。如今觀此授課,方知亦可引導學生自行‘發現’!

那分割拚接之法,雖在模型上隻是示意,卻將極限思想蘊含其中,即便初學者,亦能直觀感受其理。

此法若推廣,學生知其然更知其所以然,根基必更紮實,運用亦能更活。”

年輕教師們更是激動:“鄠縣伯強調的‘引導發現’,實乃教學真諦!不直接給魚,而授之以漁。

今日課堂上,處處是問題,步步有引導,最後水到渠成,學生自己都能總結出公式。這種參與感成就感,死記硬背豈能相比?”

也有教師提出疑慮:“此法雖妙,然耗時頗多。若每一定理、公式皆如此推導,教學進度恐大為延緩。且需大量教具、圖示配合,尋常鄉學恐難施行。”

立刻有人反駁:“進度雖緩,然學生理解深刻,一舉多得,後續學習反而更快。至於教具,簡易模型即可,重在思想。

即便無模型,亦可在地上畫圖,用秸稈拚接,貴在師者有引導之心。”

李泰坐在上首,聽著教師們熱烈的討論,心中喜悅。

他主管算學院,深知改變傳統教學觀念之難。

今日陳睿親自示範,如同投石入水,激起的波瀾遠超預期。

他適時開口:“諸位師長所見皆有道理。陳山長今日所示範,非必每課皆如此繁複,乃是展示一種教學之‘道’:即重視原理探究,鼓勵學生思辨。

具體施行,可依所學內容、學生程度靈活調整。

學院今後將組織編寫新式教案,設計探究活動,製作輔助教具,供諸位參考使用。我等為人師者,當與時俱進,不止傳授知識,更要點燃學生心中求知之火。

今日之課,便是一個開端。”

陳睿接過話頭繼續說道,“今日我也隻是拋磚引玉。接下來還有一件好事要與大家商議。大家先去忙,下午三點再來開會。”