Desmos与代数

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sunnyStore
楼主 (北美华人网)
因为SAT引入了Desmos,所以我顺便跟小孩玩玩desmos。 意外的感觉到,因为玩Desmos,娃激发了对代数的强烈兴趣,开始慢慢理解一切都可以代数化,用代数模型解释世界是什么意思。
什么是代数,代数是什么的问题。所谓代数就是函数化所有事情。用代数去表达所有事情(model),并用代数去解决所有问题。
Desmos其实对这个是有促进作用。我用小孩玩的desmos的例子做。
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sunnyStore
1. 图像的平移,对称,不等式区域,可行解区域,
下面是有一天小孩说,要画菠萝,然后youtube上正好有个画菠萝,我就把youtube上命令都打印出来做成PPT给娃,结果人家只到前面一个斜线阴影怎么产生,然后我们自己要figure out其他部分怎么弄。 娃属于,搞不定就老妈上,这样我在教娃搞定再一个横线之后,他终于把整个菠萝做好了。 (他不需要自己写出函数,但是他需要知道那个函数对应哪条线,然后通过平移,对称,反转思考出怎么完成desmos)
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sunnyStore
2. 二次函数,mod函数,数组
某天,娃说一个二次函数需要五个点去确定,对称轴一个,定点一个,跟x轴交点两个,跟y轴交点一个。我忽然觉得,他天天折腾kumon还是挺有用,能够自己把二次函数弄熟了,还激发了对3次,4次函数的理解,为后面的kumonL做简单的极限打下基础。
某天,他问过,怎么把两维的张成三维,就是把y轴作为x轴的兄妹,采取差不多的形式,然后写成z=什么的形式就是了。球,椭球,立体几何其实都可以寄走同样的思路。
娃想画一个动态的彩虹山。一开始desmos只能设定固定的颜色,动不了。 搞不定就老妈上,要动态,其实就是加一个mod函数,这样让mode(n,360)之后数就会不断变化,从而可以调用不同的颜色数组。 当我解释清楚mod函数,怎么用数组储存不同颜色的时候,就丢给娃自己玩了。
于是他就造了下面这个图。还挺好看。
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sunnyStore
因为我小孩一直做kumon,他自己kumon做,不懂了才来问我。现在我发现他自己就会主动去总结一些函数的性质,今天还在跟我说log函数都过(0,1)这个点(Kumon L)。我们也讨论过y=log_a(x)函数与y=a^x关于y=x的对称关系(这个他在desmos也用得到,其实就是把y与x对调,生成的图像就直接关于y=x对称了)
另一方面,Desmos意外的让小孩对三角函数产生了的兴趣。三角函数在数学史上比较特殊,它是十五世纪天文弄出来一套系统。但是它有蕴含了很奇妙的东西,比如欧拉公式,正态分布等等的。(Kumon M的内容,娃经常念叨在家里什么时候才能做到M)下面的图是desmos做的cosine wave。
我自己的感觉是desmos激发了小孩学代数,对代数图形的很大兴趣,而且他也有意识的去了解函数的增减性,凹凸性(多项式函数),周期性(sin,cos,tan),最值。desmos让娃明白了一切都可以代数化的理念,希望他在玩desmos的过程中,能够玩转各种函数。
不过我家limit电脑时间,所以小孩只有每天早上上学前10分钟在我办公室可以玩一下,这样也给了小孩在闲暇时候去思考构建函数时间。
希望小孩子能够慢慢体会到用代数去构建,解释世界。生活中一切其实都可以模型化,也就是代数化。

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sunnyStore
大意就是如果要玩,就玩得彻底,玩得自由,如果学代数只是用去做题,而不去用去激发想象力,那就太可惜了。Desmos给了一个机会,就是让代数跟想象力结合的机会。
夏雨
赞楼主寓教于乐,这样激发孩子学习的乐趣。
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pistachio717
谢谢分享。小白提问,什么是desmos? 适合几年级的娃玩?
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sunnyStore
谢谢分享。小白提问,什么是desmos? 适合几年级的娃玩?
pistachio717 发表于 2024-10-22 11:37

它是一个SAT考试自带计算器,https://huaren.us/showtopic.html?topicid=3045792
已经在一些初中,高中教学中,用来学代数。大概就是美国提早用计算器,导致学生对数字算的能力大幅度削弱。然后美国把desmos用去讲数学,可以遇见美国中学生代数能力也会在未来十年大幅度往后再退一些。
但这个不是desmos本身的错,它其实是一个很不错的交互式,代数图形学习的帮助软件。
几年级,我就不知道了。我是因为前些时候写那个desmos的帖子,让娃玩了玩。他正好做kumon K,所以一开始desmos让他更加具有操纵函数的能力。
再然后,就是我鼓励他想画什么,我们就在desmos上实现。他实现不了,就用笔把他要画在纸上画出来,上老妈去figure out怎么弄。然后老妈大概讲讲key point,他再自己折腾。
我的想法是用这个来陪伴他学代数的整个过程的,大概就是做Kumon数学K,L, M,N,O,XV的时候,将那些他学过的函数都动起来,去构建他希望构建的东西。
你可以认为是小孩自己学algebra1,2,geometry,precalculus,AP calculus的时候(也就是自己做Kumon 数学K,L, M,N,O,XV的时候)。但不是跟学校进度,因为跟学校进度学这些,学校玩的desmos就比较basic,是一种short cut得到性质,去替代手算,而不是explore和灵活使用它。当代数失去了灵动性,构造性,只剩下计算的时候,那个对小孩来说就失去了自己的趣味性了。
不要用desmos去学代数(用desmos学代数,有些类似于手拿计算器去学计算),但是desmos可以帮助代数的融汇贯通和应用。类似与你会了计算之后,用计算器去算复杂的问题。
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sugeeamimi15
我娃一直很喜欢这个desmos,我看他自己在那捣鼓,改变某个变量,画出来的图形如何变化。还拉我去看生成的图形如何cool。
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sunnyStore
sugeeamimi15 发表于 2024-10-22 12:53
我娃一直很喜欢这个desmos,我看他自己在那捣鼓,改变某个变量,画出来的图形如何变化。还拉我去看生成的图形如何cool。

哈哈,握手,握手,每次在他show off的时候 我装得很有兴趣说,啊,这个怎么弄的,太好玩了。
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honeybees
哇,lz又来分享啦,感谢感谢!
这真是一个很好的顺势而为的例子,反正也要用,不如看看从中能得到什么有用的,感兴趣那就更好啦。
lz以前那些关于数学教育的帖子都好有启发,看来是真心喜欢math education的
你家娃几年级呀
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claireliu
前几天看一个老教授的视频,讲开方乘10 (大学时代的噩梦)老师讲为啥是开方乘10,要保证结果是0到100,满足单调性,和让中间的分数提高多,所以曲线是往上弯的。我家娃听了立刻开始在desmos上画,学以致用了。
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babyduck
手动点赞!楼主真是用心的妈妈,孩子太幸福了!
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shanggj
claireliu 发表于 2024-10-22 13:29
前几天看一个老教授的视频,讲开方乘10 (大学时代的噩梦)老师讲为啥是开方乘10,要保证结果是0到100,满足单调性,和让中间的分数提高多,所以曲线是往上弯的。我家娃听了立刻开始在desmos上画,学以致用了。

记起大学一次 开方乘10 已经不行了。 教授只好 放弃 一一对应, 来了个 ÷ 2 + 50 顿时 皆大欢喜
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sunnyStore
回复 14楼 shanggj 的帖子
开方乘10 如果不行,再开方乘10, 两轮还不行,就三轮,一定可以得到美丽的分布
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claireliu
sunnyStore 发表于 2024-10-22 15:47
回复 14楼 shanggj 的帖子
开方乘10 如果不行,再开方乘10, 两轮还不行,就三轮,一定可以得到美丽的分布

你这个比上面那个/2+50还大方。
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sunnyStore
顺便说一下,我真的觉得kumon与Desmos可以相互成就。 因为kumon函数的解释,分析,解释一开始的入手点就是画图。 包括后面理解极限,积分之类的,当自己手画是会产生一种手感的。
下面是昨天发生的笑话,
做对数函数的娃忽然高喊一声,妈,我懂了。 我装作兴趣的高声问,你懂啥了。 娃说,我懂了“面”为什么要那么写。 妈:$#%$%@%$#$%$@%$ (妈以为娃是总结了,对数函数一定过(0,1)点,随底数函数变化如何变化的性质,结果娃是想吃了面了,看他把碗和筷子画的多形象)


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Tia99
Mark
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shanggj
回复 1楼 sunnyStore 的帖子
这个能算 微分吗?
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sunshine18
手动点赞!楼主真是用心的妈妈!
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sunnyStore
shanggj 发表于 2024-10-23 14:04
回复 1楼 sunnyStore 的帖子
这个能算 微分吗?

可以算导数和积分的具体值 也能够画出导函数和积分函数 但不会给出导函数和积分函数具体代数表达式——当然用回归作弊也可以给出来
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shanggj
sunnyStore 发表于 2024-10-23 16:19
可以算导数和积分的具体值 也能够画出导函数和积分函数 但不会给出导函数和积分函数具体代数表达式——当然用回归作弊也可以给出来

考 AP 时可以用这个吗?
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sunnyStore
考 AP 时可以用这个吗?
shanggj 发表于 2024-10-23 18:19

可以用,用它检验答案挺好的。 但用它求答案就得不偿失。
反正求个数没问题,但是无法求出表达式,无法帮着写过程,除非实在不会做,然后用回归作弊求出表达式,那也行。
不过我家小学娃距离AP考试中间还有无数年, 所以我没研究它具体怎么在AP考试多快好省的用。SAT嘛,那个是不用研究,就可以直接知道。
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TGMajia
sunnyStore 发表于 2024-10-23 18:43
可以用,用它检验答案挺好的。 但用它求答案就得不偿失。
反正求个数没问题,但是无法求出表达式,无法帮着写过程,除非实在不会做,然后用回归作弊求出表达式,那也行。
不过我家小学娃距离AP考试中间还有无数年, 所以我没研究它具体怎么在AP考试多快好省的用。SAT嘛,那个是不用研究,就可以直接知道。

mark 谢谢分享。用 desmos 教函数确实直观。 不过实在觉得考试允许 desmos 过分了 。
执迷不悔
谢谢楼主分享!你娃继承了你的数学基因,小小年纪就爱思考数学之美。
我娃都十年级了,天天用desmos学函数也没像楼主小娃领悟到这么深。
desmos已经被充分应用在美国的初高中数学教育课堂了,和楼主天才娃相反的是,现在的娃即使不会手解方程,直接desmos就可以求X值了。感觉desmos加剧了数学思考能力的两极分化。
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xiaopeng3
zan!
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elias
zan
L
Lisp2
回复 27楼 elias 的帖子
mark
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saiguajiataoyan
desmos 出神入化
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sunnyStore
谢谢楼主分享!你娃继承了你的数学基因,小小年纪就爱思考数学之美。
我娃都十年级了,天天用desmos学函数也没像楼主小娃领悟到这么深。
desmos已经被充分应用在美国的初高中数学教育课堂了,和楼主天才娃相反的是,现在的娃即使不会手解方程,直接desmos就可以求X值了。感觉desmos加剧了数学思考能力的两极分化。
执迷不悔 发表于 2024-10-23 21:01

两个技能是不一样 1,不懂画图,只能靠desmos画图 2, 能手动画图,用desmos更方便
我对自己能够动手画图能力很注重。读博士时,做TA。意外发现,有学生不能自己画对直线。老板的trick是,直接让学生找两点,2x+3y=6,最简单两个点就是分别令x,y=0得到(0,2),(3,0)。然后考试,我做TA改试卷,有学生不会画类似x=8,y=6这种直线。于是我就帮老板改了上课的note,写清楚三种情况,case1, x,y前面系数都不为0怎么找两个点。case2, x前面系数为0,怎么找两个点;case3, y前面系数为0,怎么找两个点。有了123,那么至少用功的学生都会了。这个现象并不是少数现象,基本上教过本科生的教授都会遇到。每个班总是有几个人期中考试出错。当然如果让学生用软件画,那么他们的成绩会立马好看了。
本科生教课,可以跟学生说用软件画出来,或者note写清楚去推进后面的进程。但这个折射的问题是,有大学生不会自己手画x=6(不是不小心,不是不注意,不是不认真,是真的不会)。反过来说明,学生中学对一元一次函数的理解实际上是空中楼阁,非常非常脆弱,缥缈的。
所以我家小孩在学完算数计算之后,一开始我就清晰知道,要培养他的代数感,培养他手动画图+自己写解析的能力。
为此我重新对kumon的GHIJK进行了排序,
1.把解方程的路线及其应用题拎出来(G,H中理出来的) 2. 把画图成长的学习路径拎出来 (H,I,J的部分,然后进入K) 3. 把代数式自由变幻,包括乘,除,因式分解,展开理出来(I,J)
(顺便说一下,我发现要把Kumon的几何部分也理出来一下,美国学校几何教学着重计算,正好kumon中也包括了。等明年暑假吧)
经过了漫长2年的时间,娃终于对画图达到了自由,内心喜欢了推导各种代数公式。终于可以他在kumon,做完自己对答案。我楼上睡觉了。
我可以感受到他内心的喜悦,比如说他曾经很喜欢勾股定理,遇到一对勾股数,还自己找个小本本记录下来,还记录什么母组,什么是衍生的。现在他又喜欢上了自己推导出的各种代数公式,也用找了个本子记录下来。但他又常常因为喜欢看看,不放回原地,导致丢失了,然后黯然伤神。后来终于学会了拿的哪里的,要放回哪里。。。。。。我做的就是买各种笔记本,你想记就记嘛。丢了反正我不帮你找,我只负责买买买提供原材料。
(这倒提醒了我,因为怂恿他找个本子把他读过的小说名字都记下来。。。。) (又想到要买那种graph小本本,这样子可以把各种好玩的图记录下来。而且他喜欢什么也可以在graph小本本上打草稿,然后就可以根据手工画的图来写出函数。 天啊,我又要去买本子了,我简直每月都在不断买本子的路上。我准备买那种grid的notebook,然后让娃在上面画。然后他刷天天练的时候,我就在旁边代数化他的鬼画符。只要他能画出来,我就能在desmos上函数化,这个应该比打消消乐有意思——我的淘宝消消乐已经达到4400多级了。。。。。。)
这个时候desmos出现了,达到了他用代数实现和描绘世界的能力。 而我对于代数部分终于可以稍微解脱,只要把他扔给kumon,让他把KJMNOXV的部分做完的,他的解析能力就达到可以看懂高考数学题解析题的解法地步。
之后,从他可以看懂到他能够把初等数学知识都融会贯通是,是等他做完kumon我要思考的问题。我先不头疼这个问题。估计还需要3年时间。
现在Kumon已经扔给小孩自己慢慢推进,我睡觉了。我主要思考放在一步步理顺几何内容的方面——平面解析解析有Kumon M这个不用担心,那么就剩下平面几何,立体几何。
我家平面几何是跟着国内一个叫做天天练APP上的,初中部分。主要是暑假我偷了一个懒,让老公跟娃组成学渣联盟,等开学一看,这两人纯属敷衍任务。
老公都不知道教娃自己用尺画图,跟着做笔记,也不知道看错题分析,我@#R#$#$@#@%。好吧,人家是文科生,我们不能强求,只能我上了。
我每天回家抽出半小时陪娃看天天练,然后教娃跟着动画后面做笔记,然后让他一步步做。好在几何有个好处,就是它的知识本身就是一个体系,到了后面的证明时候,前面的知识会不断的重复和应用。
经过强颜欢笑的2个月,我终于达到了只要提供人形道具,在旁边玩消消乐游戏的地步。什么时候达到,我在楼上睡觉,他自己跟着天天练后面学,我就解放了。路漫漫兮。。。。。。
Desmos还有几何部分,娃有时会想把自己证明过的结论,在Desmos上拉拉,比如任意四边形的中点连线构成的四边形是平行四边形。真正对几何的解放,这个要用到vector,也就是kumon的XV。
我娃是个普通娃。我希望他对理科的理解是,你知道一个式子,那么可以知道它的来龙去脉,可以想到,想改变什么,那么怎么式子怎么变化。而不是,教的,跟着做会了。稍微要自己思考一些的,稍微变变,就进行不下去了。
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shanggj
回复 30楼 sunnyStore 的帖子
BSO
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sunnyStore
这个是把菠萝变成三维的。
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sunnyStore
我现在跟娃每周做一个project。上周做的是一条自由游动的鱼 练习的的是 三角函数,二次函数,一次函数