2013年1月21日 星期一

定義與性質

  幾年前在荃官代課時那一班中三,以及今年教的兩班中三,都不約而同地問同一個問題:definition(定義)和property(性質)有甚麼分別?在書上的例題,平行四邊形對邊平行的原因是:definition of //gram,平行四邊形對邊長度相等的原因則是:property of //gram。為甚麼有這個分別呢?
  答曰:平行四邊形的定義為:兩對對邊平行的四邊形。換言之,我們是覺得「兩對對邊平行的四邊形」太長了,給他一個代號,叫做平行四邊形。(不喜歡的話,你叫他小明也可以。這絲毫不影響其數學含義。)平行四邊形對邊平行,是因為平行四邊形的意義中,已包含了對邊平行這項性質。要是它的對邊不平行,我們根本不會叫它做平行邊形。
  至於平行四邊形的性質,泛指在平行四邊形中必然正確的事,例如對邊相等和對角相等。按這個說法,對邊平行也是平行四邊形的特性之一。不過書上所指的特性,主要針對透過證明所得的結果。例如:我告訴你一個圖形為平行四邊形,你便知道它有四邊且兩對對邊平行。至於對邊是否相等呢?看起來好像是,但要經過證明才能肯定。(這個證明應該寫了在課本中一個你不會看的位置。)於是我們便知道平行四邊形對邊邊長相等。我們肯定它是真的,是因為我們做過證明。
  荃官學生這個問題問得很好。教過其他學校的學生,他們根本不察覺到有問題。
  本來,定義、公設、定理等演繹幾何的內容,已包含在中一二的課程中。不過因為這些內容難以制作大量運算題目以供操練和考試之用,所以老師隨便說一次便算了。甚至跳過該部份,亦不會對學生考試得分構成任何障礙。教不教,怎樣教,取決於老師本身對數學的認識。去年我在另一間學校任教,花了不少時間心機將演繹幾何的精神理念教予中一學生,最後卻因個別人士沒有學過而受到批評。看來該校要改善教學質素,還得先提升一下教師學歷才成。
  中國傳統科學追不上西方,其中一個致命弱點就是欠缺邏輯推理。而這個弱點,又因教育上只求結果,不問來由的做法而代代相傳。於是,學生不但對於西方文化的重要構成因素得不到認識,亦不能從幾何學中得到理性思維的訓練。演繹幾何老祖宗歐幾里得說:幾何學上沒有王者的捷徑。然而我們的教學方法,連走捷徑也嫌慢,幾乎是空降式的。知道現在身處何方已經很好,別說要知道來回道路。這種教法完全違反了演繹幾何的理念。
  明代學者徐光啟評論幾何原本:「此書有五不可學:燥心人不可學,麤(粗)心人不可學,滿心人不可學,妬心人不可學,傲心人不可學。故學此者,不止增才,亦德基也。」這些品德,正是現代社會所欠缺的。
  蕭文強教授為幾何原本來華四百年寫了一篇文章,內容豐富易明,很值得一看:http://hkumath.hku.hk/~mks/MrAuFigure.pdf