“扑克魔术”带领学生走近古数学之美

“我每天做数学题好难，院士也会像我们一样每天做数学题吗？”“为什么古人要研究当时看似没有什么用处的数学呢？”“数学这么难，是什么让他继续坚持钻研呢？”……得知中国科学院院士、数学家周向宇即将来到学校，北京市东城区板厂小学的同学们接连发出疑问。9月2日下午，在同学们期盼中，周向宇走进板厂小学高年级部，与同学们分享古代数学思想，带同学们领略数学之美。

这是“2024科学家精神领航开学第一课”系列活动之一。2024年秋季新学期，北京市科协联合新京报，邀请由院士、老科学家、青年科技工作者组成的“科学家精神北京宣讲团”，在9月1-2日期间走进北京10余所中小学校，与学生面对面交流，向孩子们传递科学家精神，激发孩子们探索科学奥秘的好奇心。

周向宇走进北京市东城区板厂小学分享中国古代数学思想。

表演魔术，“玩”中推出背后数学规律

“见证奇迹的时刻……烦恼扔出去，好运留下来……神奇出现，藏下的那张牌与最后留下的这张牌，拼成了同一张牌！”讲座现场，周向宇带来了自己打印好的放大版“扑克牌”，并在讲台上带同学们一起重温了2024年春晚上的扑克魔术。

“撕开成两半的扑克牌，怎么让它们破镜重圆？”他边操作边讲述方法：把任意4张叠在一起的牌对折撕开后，把这两叠牌背向自己叠在一起，然后随意从上面取几张牌放置在下面。

几轮操作之后，周向宇引导同学们一步步揭示出魔术背后的规律。“看似牌比较乱，但无论何时、无论谁的牌，第一张牌与第五张牌事实上可以拼成同一张牌，同样，第二张与第六张、第三张与第七张、第四张与第八张牌也分别能拼成同一张牌。”

“魔术很神奇，但背后是中国古代关于同余的数学思想。”周向宇告诉同学们，这个周期性规律，就是这4对牌对应的两个数字除以4都有同样的余数，这在数学上就叫（模4）同余。

为了让同学们理解同样的原理，周向宇还讲述了“韩信点兵”的故事。韩信有一种特殊的方法来清点士兵的人数，让士兵先排成三列纵队，再排成五列纵队，最后排成七列纵队。“他只要知道这三次列队排在最后一行的士兵人数，就可以推算出这队士兵的准确人数，其实也是应用了同样的数学规律。”

周向宇在讲座现场表演魔术，并揭示背后数学规律。

引经据典，阐述中国古代数学贡献

“数学是我国人民所擅长的学科。数学宜横贯纵通。”周向宇认为，中国古代数学是抽象与具象的融合。讲座现场，周向宇从妙趣横生的数学小故事入手，一步步带领同学们迈入中国古代数学的大门。

“勾股定理”是广为同学们熟知的数学原理。然而大部分人不了解的是，勾股定理及其证明实际上在我国古代《周髀算经》中就已经有了系统完善的阐述。

“故折矩，以为勾广三，股修四，径隅五”。周向宇展示了《周髀算经》中的原文对于商高折矩思想的表述，以及商高对勾股定理的证明“既方之，外半其一矩，环而共盘，得成三四五”，并“掰开揉碎”一字一句向同学们进行阐释，并指明了商高证明勾股定理的意义所在——“这开启了命题证明之先河。”

“割补术”“环而共盘”“旁要”……在不少案例讲解中，周向宇以图片、图形来向同学们进行直观展示讲解，阐释中国古代数学思想蕴藏的深刻内涵。记者注意到，这些图中，有不少是周向宇亲自手绘的，图形旁边的文字推演，也明显是手写的痕迹。

除《周髀算经》外，周向宇还引经据典，向大家展示了《续古摘奇算法》《九章算术》《墨子·经下第四十一》等中国古代经典数学著作中的理念、方法、贡献，包括中国创造了十进位值制的历史，我国古代很早就使用规矩、准绳和算筹等数学工具，以及乘除、开方、分数等计算步骤与法则等等。

周向宇带同学们领略数学之美。

启发探索精神，分享人文哲理与古代数学的融合

在介绍中国古代经典数学思想的同时，周向宇还启发同学们在当下的数学学习中，巧妙地运用这些方法便捷地解决数学问题。

在传递“硬核”数学知识之外，周向宇还注重中国古代数学思想与人文思想的关联。他举例，唐代吴兢的《贞观政要·公平》中写道“法，国之权衡也，时之准绳也。权衡所以定轻重，准绳所以正曲直。”这句话是强调，国家治理要以法律为准绳。

再如，《孟子·离娄上》中写道：“离娄之明，公输子之巧，不以规矩，不能成方圆；…尧、舜之道，不以仁政，不能平治天下。”

“不以规矩，不能成方圆，这句话成为人们常用的格言警句。要规规矩矩做人、做事。”周向宇用朴素的语言向同学们传递了数学思想中蕴含的做人做事的道理。

周向宇告诉新京报记者，数学在人类认识自然、文明发展的过程中起到了非常基础的作用，到现在仍然如此。“希望通过和孩子们的对话，让他们体会到数学的趣味和美妙，让孩子们从小重视数学、爱好数学、学好数学，今后用好数学，是很有意义的。”

“我们国家的创新发展强调两个方面，一是科技创新，一是科学普及，这是创新发展的两翼。把科普和科创放在同等重要地位，我想是非常有意义的。不仅是中小学生，包括很多社会上的成年人，都需要对科技发展有所了解，这就需要高水平的科普工作。我希望根据多年来的研究心得，把中国古代的数学思想更加准确地传递给更多人。”周向宇说道。

北京市科协向板厂小学捐赠科技类视频产品和图书。

讲座结束后，北京市科协向同学们赠送了科学文化教育节目《大先生》系列产品，以及内容丰富的科技类图书，旨在拓宽学生的知识视野，播下科学的种子。据悉，此次“2024科学家精神领航开学第一课”期间，主办方向十余所参与活动的中小学校共计捐赠科普图书千余册。