17.散熱的雙曲線造型…知﹑懂﹑熟﹑用﹑賞
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分類:《數學美拾趣》
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發佈於:31 十月 2013
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作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農
學習數學的五種階段「知﹑懂﹑熟﹑用﹑賞」:
知:知道它。
懂:瞭解它。
熟:熟悉它(讓它成為頭腦的自然反應)。
用:使用它。
賞:欣賞它(日常生活中賞析它的變形)。
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大陸的一本數學書籍用「知,懂,熟,用,賞」來評估數學學習的五個階段,事實上,不僅是科學,即使是文學,藝術或美術,這五種境界也是好的評估方式。
我們以數學的勾股定理來說,學生從知道勾股定理(小學時期),到會推導證明,熟記在腦中(國中時期),進步到很會應用勾股定理解題(高中時期)。但是勾股定理對一般大眾來說,如何在日常生活中欣賞到它的存在的背影才是重點,也是最後與最高的境界。
好的泡茶玻璃器皿瓶頸附近的平滑曲線應該要越接近雙曲線越好,道理何在呢?一般吹玻璃的工人會認為瓶頸的功能僅是「縮口,好拿」而已,但是懂得雙曲線知識的人可不這樣認為。雙曲線的漸進線告訴我們,雙曲線是很像直線的曲線,讓瓶頸附近的截面吹成雙曲線的形式,不僅水流順暢,散熱也比較容易。所以當你欣賞泡茶的玻璃器皿時,瓶頸附近的曲線才是精髓。
同樣的情形也被使用在冷卻塔上,在大河的旁邊有時會出現如下圖的煙囪形狀,事實上,他們並不是煙囪,而是幫電廠散熱用的冷卻塔。當河邊的水被汲取,抽到冷卻塔上方往下流時,因為塔頸的雙區造形,自然產生跟泡茶玻璃器皿一樣的散熱效果。
習題:
法鼓山創辦人對人與人的相處提出過五種境界「面對它,處理它,接受它,放下它,超越它。」這跟學習科學的五個階段「知,懂,熟,用,賞」是否有相通之處。