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一场用粘土与绳子开启的数学奇妙之旅

时间:2025-10-28点击数:

在数学建模协会的社团课上,一场别开生面的“变形艺术”探索正在展开。学生们手持粘土、绳子等小道具,时而眉头紧锁,时而恍然大悟 —— 他们正在用双手触摸拓扑学的神奇世界。

课程伊始,学生们被问及一个看似简单却充满深意的问题:“你觉得甜甜圈与咖啡杯有什么相同的地方吗?”这个问题立即引发了大家的好奇心。老师边用粘土演示边解释:“拓扑学不关心物体的具体形状,只关注洞的数量和连接关系。甜甜圈有一个洞,咖啡杯的把手也形成了一个洞,从拓扑学角度看,它们本质是一类形状。” 随后,学生们手持粘土,尝试将“甜甜圈”捏成“咖啡杯”,在指尖的变形中,直观感受到拓扑学“抓本质连接,放具体形态”的独特视角。

“拓扑学不仅存在于理论,更藏在生活里。”老师展示两根打结的绳子,引导学生思考“不剪断绳子,如何解开绳结”。社团课上,学生们两人一组,手持绳子反复尝试。有的小组紧盯绳结仔细研究,有的通过扭转寻找规律,成功解结时的欢呼声在教室回荡。在这一过程中,大家渐渐明白:鞋带松开、耳机线缠绕等生活现象,都与拓扑学的“纽结理论”相关,数学知识正悄然解决着实际问题。老师随后又引出拓扑学在计算机领域的应用:“现在大家用的扫地机器人,背后就藏着拓扑学。” 结合课堂实践,老师引导学生想象:“机器人进入房间,就像我们用绳子解结一样,先通过传感器把墙、家具简化成‘节点’,记录它们的位置关系,画出‘拓扑地图’。有了这张地图,机器人就能规划出避开障碍物的清洁路线,既不重复也不迷路。” 随后,老师又指向网络应用:“咱们上网发微信、网购,网络拓扑学就像隐形的规划师。它把电脑、服务器当成节点,研究它们如何连接,就算某条线路出问题,也能让数据像绕路的快递一样,通过其他节点送达,保证网络稳定运行。

下课铃声响起时,学生们仍意犹未尽地摆弄着手中的粘土和绳子。这堂课没有复杂的公式,只有充满趣味的动手实验,让抽象的数学概念变得触手可及——数学并非高高在上,它可以是有趣的游戏、实用的工具,甚至是解锁生活谜题的钥匙。