院士周向宇表演「撲克魔術」，帶小學生領略背後古代數學之美

09月02日 23:55 新浪網 news-china-auto-hilite

「我每天做數學題好難，院士也會像我們一樣每天做數學題嗎？」「為什麼古人要研究當時看似沒有什麼用處的數學呢？」「數學這麼難，是什麼讓他繼續堅持鑽研呢？」……得知中國科學院院士、數學家周向宇即將來到學校，北京市東城區板廠小學的同學們接連發出疑問。9月2日下午，在同學們期盼中，周向宇走進板廠小學高年級部，與同學們分享古代數學思想，帶同學們領略數學之美。

這是「2024科學家精神領航開學第一課」系列活動之一。2024年秋季新學期，北京市科協聯合新京報，邀請由院士、老科學家、青年科技工作者組成的「科學家精神北京宣講團」，在9月1-2日期間走進北京10餘所中小學校，與學生面對面交流，向孩子們傳遞科學家精神，激發孩子們探索科學奧秘的好奇心。

周向宇走進北京市東城區板廠小學分享中國古代數學思想。新京報記者李木易攝

表演魔術，「玩」中推出背後數學規律

「見證奇蹟的時刻……煩惱扔出去，好運留下來……神奇出現，藏下的那張牌與最後留下的這張牌，拚成了同一張牌！」講座現場，周向宇帶來了自己打印好的放大版「撲克牌」，並在講台上帶同學們一起重溫了2024年春晚上的撲克魔術。

「撕開成兩半的撲克牌，怎麼讓它們破鏡重圓？」他邊操作邊講述方法：把任意4張疊在一起的牌對折撕開後，把這兩疊牌背向自己疊在一起，然後隨意從上面取幾張牌放置在下面。

幾輪操作之後，周向宇引導同學們一步步揭示出魔術背後的規律。「看似牌比較亂，但無論何時、無論誰的牌，第一張牌與第五張牌事實上可以拚成同一張牌，同樣，第二張與第六張、第三張與第七張、第四張與第八張牌也分別能拚成同一張牌。」

「魔術很神奇，但背後是中國古代關於同餘的數學思想。」周向宇告訴同學們，這個週期性規律，就是這4對牌對應的兩個數字除以4都有同樣的餘數，這在數學上就叫（模4）同餘。

為了讓同學們理解同樣的原理，周向宇還講述了「韓信點兵」的故事。韓信有一種特殊的方法來清點士兵的人數，讓士兵先排成三列縱隊，再排成五列縱隊，最後排成七列縱隊。「他只要知道這三次列隊排在最後一行的士兵人數，就可以推算出這隊士兵的準確人數，其實也是應用了同樣的數學規律。」

周向宇在講座現場表演魔術，並揭示背後數學規律。新京報記者李木易攝

引經據典，闡述中國古代數學貢獻

「數學是我國人民所擅長的學科。數學宜橫貫縱通。」周向宇認為，中國古代數學是抽像與具象的融合。講座現場，周向宇從妙趣橫生的數學小故事入手，一步步帶領同學們邁入中國古代數學的大門。

「勾股定理」是廣為同學們熟知的數學原理。然而大部分人不瞭解的是，勾股定理及其證明實際上在我國古代《周髀算經》中就已經有了系統完善的闡述。

「故折矩，以為勾廣三，股修四，徑隅五」。周向宇展示了《周髀算經》中的原文對於商高折矩思想的表述，以及商高對勾股定理的證明「既方之，外半其一矩，環而共盤，得成三四五」，並「掰開揉碎」一字一句向同學們進行闡釋，並指明了商高證明勾股定理的意義所在——「這開啟了命題證明之先河。」

「割補術」「環而共盤」「旁要」……在不少案例講解中，周向宇以圖片、圖形來向同學們進行直觀展示講解，闡釋中國古代數學思想蘊藏的深刻內涵。記者注意到，這些圖中，有不少是周向宇親自手繪的，圖形旁邊的文字推演，也明顯是手寫的痕跡。

除《周髀算經》外，周向宇還引經據典，向大家展示了《續古摘奇算法》《九章算術》《墨子·經下第四十一》等中國古代經典數學著作中的理念、方法、貢獻，包括中國創造了十進位值製的歷史，我國古代很早就使用規矩、準繩和算籌等數學工具，以及乘除、開方、分數等計算步驟與法則等等。

周向宇帶同學們領略數學之美。新京報記者李木易攝

啟發探索精神，分享人文哲理與古代數學的融合

在介紹中國古代經典數學思想的同時，周向宇還啟發同學們在當下的數學學習中，巧妙地運用這些方法便捷地解決數學問題。

在傳遞「硬核」數學知識之外，周向宇還注重中國古代數學思想與人文思想的關聯。他舉例，唐代吳兢的《貞觀政要·公平》中寫道「法，國之權衡也，時之準繩也。權衡所以定輕重，準繩所以正曲直。」這句話是強調，國家治理要以法律為準繩。

再如，《孟子·離婁上》中寫道：「離婁之明，公輸子之巧，不以規矩，不能成方圓；…堯、舜之道，不以仁政，不能平治天下。」

「不以規矩，不能成方圓，這句話成為人們常用的格言警句。要規規矩矩做人、做事。」周向宇用樸素的語言向同學們傳遞了數學思想中蘊含的做人做事的道理。

周向宇告訴新京報記者，數學在人類認識自然、文明發展的過程中起到了非常基礎的作用，到現在仍然如此。「希望通過和孩子們的對話，讓他們體會到數學的趣味和美妙，讓孩子們從小重視數學、愛好數學、學好數學，今後用好數學，是很有意義的。」

「我們國家的創新發展強調兩個方面，一是科技創新，一是科學普及，這是創新發展的兩翼。把科普和科創放在同等重要地位，我想是非常有意義的。不僅是中小學生，包括很多社會上的成年人，都需要對科技發展有所瞭解，這就需要高水平的科普工作。我希望根據多年來的研究心得，把中國古代的數學思想更加準確地傳遞給更多人。」周向宇說道。