张景中创建了几何定理可读证明自动生成的原理和方法,开发了国内首款互联网环境下的智能数学教育平台“网络画板”,为数学基础教育的改革和发展做出了卓越的贡献。

近期,中国科协之声“对话”数学家张景中,年近九十的他,思维非常敏捷。一上午的时间,我们从数学教育聊到了短视频科普,从行业问题聊到了未来愿景。在他看来,中国的数学,大有可为。

以下是他的讲述。

打开网易新闻 查看精彩图片

【人物简介】

张景中数学家、计算机科学家,中国科学院院士,广州大学教授,中国科普作家协会第四届理事长。主要从事机器证明、教育数学、教育信息技术、距离几何及动力系统研究。

把复杂变简单

做数学研究想要出成果,有两种方式。一种是攀登高峰,通过不停地读书,不停地学习新的知识,在别人到达不了的高度获得建树。还有一种是低头看路,来回地走,反复地走,认真地走,就可能捡到非常好看的贝壳和珍珠。

我做科学研究的过程,就是反复在海滩上捡贝壳的过程。它是非常有趣的,是需要深入思考的。

1974年,我第一次走上讲台教中学数学。我问学生什么最难,大家都说三角函数最难。我又问学生什么最简单,大家都说小学数学里矩形的面积最简单。我想了几天,从菱形的面积入手帮学生理解三角函数的定义,学生们都说很简单。

从这时候开始,我就意识到了,数学的基本定义是可以被优化的。

数学大家华罗庚也曾经用初中的知识解出了一道高等数学的题目,解题过程刊登在了《全国中学数学竞赛题解》中,大约有一页纸。后来我用小学的知识,用一行就解答出了这个题目。

有意思的是,这一行解题过程,前半段证明了塞瓦定理,后半段证明了梅涅劳斯定理。

相同的例子还发生在1992年。受吴文俊先生几何定理机械化证明的启发,我一直在计算机数学领域思考学习,当时的几何题虽然能通过计算机解决,但过程非常复杂,可能人类一页纸能证明的问题,计算机需要二十页纸才能证明,所以一般认为过程不可读。

有一天夜里,我突然想到,遇到几何题,常规思路是加点做辅助线,我想能不能通过消点来解题,如果图中的点少到不能再少,那问题一定会变得简单。

通过这个方法,计算机的证明变得比人工证明还要简单,并且过程也变得可读。几何定理可读证明自动生成的原理和方法也成为了数学界具有里程碑意义的科研成果。

生活中也是如此。很多看起来很难的事情,实际上很容易;很多看起来很简单的事情,因为长期了解不足,实际上很难。

“网络的力量还是挺大的”

数学教育是一个世界难题。国外一直在研究教授数学的方法,我认为,光从教学方法层面入手,解决不了问题,一定要研究数学本身,把难的地方简化,才能从根本上解决学数学难的问题。

为此我提出了“教育数学”,目的就是为了教育对数学进行改造,经过多年研究与实践,2020年我们开始编写实验教材,推动教学改革。

广州的一所中学率先参与教学改革实验,随机选取了两个班级进行教学。三年后的中考,两个班级的数学优秀率达到了百分之百。

目前全国已经有三百多所学校参与了教学改革的项目。

我也写了很多数学科普著作,比如《数学家的眼光》《帮你学数学》,学生们都很喜欢。

有公司找到我,提议把书中有意思的内容录成短视频,我欣然接受。我一方面是想找一个和年轻人交流的平台,另一方面想尝试用新的方式做科普。

负责运营我的短视频账号的工作人员经常跟我反馈一些网友的评论和播放效果。以前我出版一本数学科普书,有几十万的发行量就很不错了,但是一条一两分钟的科普视频居然有千万人观看。

让我非常惊喜的还有老友的重逢。

在一条短视频的评论区,有一名网友说:“68年前,你去南开大学做讲座,是我把你送上了火车,想不到现在在网上,又能听到你讲课。”

多年前的一面之缘,多年后又在网上相遇,网络的力量还是挺大的。

在我看来,数学家不仅要了解最前沿的科研理论,也要拥抱新的传播方式,把自己的科研成果传递给更多的年轻人,是非常有意义的事情。

“中国的数学,大有可为”

每次我接受采访,都有人问我,奥数竞赛、数学背诵、中国数学家的相关问题,希望听我说一些反对的意见。

但是我对这些问题都是支持和认同的。

现在有一种观点认为奥数没用,我不这样想。奥数一天考试四个半小时,题目只有三道题,平均一个半小时一道题,它是在鼓励学生思考。而其他的数学考试,都是两三个小时给出一堆题目,学生来不及思考,这就违背了数学研究的初心。

中国小学阶段的数学背诵,也是被许多国内外学者诟病的一点,但这恰恰是我们中国人学数学得天独厚的优势。打个比方,乘法是小学数学中比较难的运算,但是我们有九九乘法表,其他语种背不出这么押韵的口诀。背和理解是相互联系的,前期背的东西多了,后面在做题的时候就能更好地思考和理解。

张景中和学生讨论课题。

打开网易新闻 查看精彩图片

对于中国的数学家,我更是信心满满。过去由于科技的落后,很多前沿文献的阅读和获取都非常有障碍。华罗庚、陈省身、丘成桐、张益唐等数学大家,都是在出国学习之后,了解到国际的研究现状,通过自己的钻研,解决了难题,获得了国际数学大奖。

现在,随着科技的发展,每一位研究者都可以了解最前沿的科研动态。与此同时,ChatGPT、DeepSeek、豆包等人工智能的兴起,极大增强了社会对数学领域专业人才的需求。中国数学的未来,一定大有可为。

因为历史原因,我曾经在新疆劳动了二十年,为了不中断自己的学术研究,我每天晚上都会记一道数学题目,然后白天一边劳动一边思考。现在的科研工作者,工作和生活条件都太好了,更应该静下心来好好搞研究,为把我国建设成科技强国,贡献自己的一份力量。