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一边注水一边放水的数学题很奇葩?这次还真的是你想错了

科学探索万象经验2023-05-08

前些天听了一个教育界资深大佬的演讲,他对目前的数学题进行了批判,指出这些题目严重地脱离了生活,纯属出题者瞎编乱造。他举的例子中有两个是众所周知的,一个是“一边注水一边放水的泳池管理员”,另一个就是鸡兔同笼问题。他表示,要把泳池注满为什么还要一直放水,他也没见过哪个人把鸡和兔子养在一起。

事实上,有一些小学数学题确实非常奇葩,脱离了生活和科学,但是用这两个例子来说明我觉得是非常不妥的。因为这两个数学题不仅符合生活,它们还是一种符合科学的总结模型。

我们着重来讲第一个问题。生活中有哪些情况符合题目所讲的情境呢?事实上,这类情况非常多,边充电边玩手机是我们最熟悉的情况。下暴雨的时候,水库会大量进水,因此需要进行泄洪,这是不是一边进水一边放水呢?还有一些更隐蔽的情况,比如快递中转站,它是不是一边接送快递一边派送快递,你是不是要对数量进行监控才不会爆仓?甚至还有一些普通人很少接触到的工程问题,比如矿井渗水,一边抽一边渗,那么多久才能把水抽光?

类似的情况有非常多,那么我们在教学的时候有办法把所有情况全部教一遍吗?那肯定是不可能的,因此我们要把所有情况的共同特点提取出来,建立一个科学的模型,然后用简单的例子进行描述,最后就成了“一边注水一边放水的泳池”模型。我们的教学不是传授一个问题的解法,而是传授一类问题的解决方法。

有了这个简单的模型之后,我们还可以对这个模型进行扩展,使它应对更复杂的情况,这也符合科学的研究历程:从简单到复杂。在原模型中,放水的速度是固定的,我们可以改成放水的速度随着泳池液面高度的升高而增加,这也符合实际情况。那么,这就会出现两种情况,一种情况是泳池水依旧会满,另一种情况是液面达到一定高度后,注水的速度和放水的速度会相同,达到了平衡。

那么,这种更复杂的模型有什么实际应用吗?我就举一个与大家息息相关的例子:气候变暖。地球每天都在接收着来自太阳的能量,也都在向外太空辐射红外线散热,一般来说,这两者是平衡的,所以地球的平均温度是稳定的。但是,当人类活动排放的二氧化碳增多时,它会截留一部分本该向外辐射的红外线,这就导致了注入能量大于输出能量,从而导致了地球的升温。而地球的升温又会使向外辐射的红外线能量增强,也就是说,注入地球的能量是固定的,但是向外排的能量随着温度的升高而增加,符合扩展后的模型。那么,科学家只需要利用模型,输入各个地球的参数就能计算出排放多少二氧化碳会升温多少度了。

所以说,你觉得这个数学模型很奇葩,只是因为你接触得太少,眼界太狭窄。不过,普通人没有接触到这些情况是可以理解的,但是,作为一个教育界的资深大佬,连这些最简单的情况都不了解,是值得反思的。

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