人类生活在真实的世界里,数学的对象当然也要从真实中来。不过数学不是以“真实”本身为对象,而是通过“剥离”或“去掉”真实对象中的“真实”,找到代表“真实”的本质属性,进而得到数学的研究对象。这里的“剥离”和 “去掉”之所以加引号,是因为这些动作并没有真实发生,而是人们根据解决问题的需要,在观察真实情境时,仅聚焦与数量关系和空间形式有关的要素,在大脑里展开的思维活动。数学眼光就是通过这样的思维活动逐渐形成的。这样的思维活动,如果用神经科学、脑科学、认知科学的原理解释,几乎是几本厚书的内容,但从数学学习的角度看,其实也没那么复杂,大体可以描述为下面这样一个过程。

首先,“真实”通常会表现为一个真实的问题情境,需要用“眼光”“剥离”或“去掉”的,就是问题情境中所有的“真实”,或者说所有的物理属性。如果是一个真实物体,这种“剥离”或“去掉”就表现为“降维”,即通过想象把物体从高维向低维压缩(或投影),即由体到面、由面到线的想象等。经过“剥 离”、“去掉”或“降维”之后,剩下的就都是真实生活中并不存在的东西了,如数字或图形等。一个问题情境如果“剥离”了所有物理属性,留下的可能就是一些数字。例如,“第一小队栽了3棵树,第二小队栽了4棵树”中的“一、二、3、4”等。它们可能有的与解决问题有关,有的与解决问题无关。

接下来,在留下的这些元素中继续剥离或去掉那些与解决问题无关的元素。注意,这里的“剥离”或“去掉”没有引号,因为这是真的要剥离或去掉了。如“第一小队”中的“一”就只有标识作用而并无其他数学意义。换句话说就是, 用A代表第一小队也可以,但用A代表3就不行。大脑中展开的思维活动至此, 剩下的都是有意义的元素或关键元素了,如“第一小队栽了3棵树”中的“3”,“第二小队栽了4棵树”中的“4”,等等。

最后,具体元素就是再“关键”,但如果它们只是一个个孤立地待在那里, 就仅仅表现为一个元素的集合。而元素之间如果没有“关系”,一般也构不成什么有意义的数学对象。此时大脑中展开的思维活动,就要回到最初那个真实的问题情境,寻找或发现这些关键元素之间有没有关系、有什么样的关系。一旦找到了,就用已知的数学语言把这个关系表示出来。

这时候,代表“真实”的本质属性——某种数量关系或空间形式就开始出现了。例如,第一小队栽了3棵树,第二小队栽了4棵树,那么两个小队一共栽了几棵树呢?这就转化为3和4一起是几的表示问题了。如果学生还没学过加法的话,那这个过程对学生“学会用数学的眼光观察现实世界”的意义会更大。

上面的叙述是比较粗线条的,但总体上能够形象地说明问题,为如何培育数学眼光提供参照,也为读者进一步举一反三奠定基础。实际上,数学眼光就是一次次地经过这样的思维活动而不断从萌生、积累到形成,并逐渐成为一种素养,嵌入学习者的人格,对他们未来的学业、职业和生活产生影响的。

总之,从教学的角度看,数学眼光的机制并不复杂,形成的过程比较清晰, 思维活动的空间也十分开阔。只不过在以应试为目的的教学环境中,一般是舍不得为培育数学眼光留出那么多时间和位置的。